KR100752719B1

KR100752719B1 - Nitride light emitting diode for flip-chip

Info

Publication number: KR100752719B1
Application number: KR1020060077014A
Authority: KR
Inventors: 최번재; 박기열
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2007-08-29

Abstract

A nitride-based LED for a flip-chip is provided to separate a contact position of an n-type nitride semiconductor layer and an n-type electrode from a formation position of an n-type bump metal by using a trench exposing a part of the n-type nitride semiconductor layer. An n-type nitride semiconductor layer(110) is formed on a substrate(100). An active layer(120) and a p-type nitride semiconductor layer(130) are sequentially formed on the n-type nitride semiconductor layer, having a trench exposing a part of the n-type nitride semiconductor layer. A p-type electrode(140) is formed on the p-type nitride semiconductor layer. An insulation layer(150) is composed of first, second and third insulation layers(150a,150b,150c). The first insulation layer is formed on a part of the upper surface of the p-type electrode. The second insulation layer is formed on a sidewall of the trench, extended from the first insulation layer to one side. The third insulation layer is formed on the other sidewall of the trench. An n-type electrode(160) is composed of an n-type pad electrode(160a) and an n-type contact electrode(160b). The n-type pad electrode is formed on the first insulation layer. The n-type contact electrode comes in contact with a part of the n-type nitride semiconductor layer exposed by the trench, extended from the n-type pad electrode. An n-type bump metal(300a) is formed on the n-type pad electrode. A p-type bump metal(300b) is formed on the p-type electrode on which the first insulation layer is not formed.

Description

Nitride-based light emitting diodes for flip chips {NITRIDE LIGHT EMITTING DIODE FOR FLIP-CHIP}

도 1은 종래 기술에 따른 플립칩용 질화물계 LED가 플립칩 본딩된 상태를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a flip chip bonded state of a nitride LED for flip chip according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 LED의 구조를 나타낸 평면도.2 is a plan view showing the structure of a nitride-based LED for flip chip according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.

도 4는 일반적인 질화물계 LED의 전류밀도 증가에 따른 발광효율 감소 문제를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing a problem of light emission efficiency decrease with increasing current density of a typical nitride based LED.

도 5는 발광면적 증가에 따른 LED의 성능 향상을 나타낸 그래프.5 is a graph showing the improvement of the performance of the LED with increasing light emitting area.

도 6 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 LED의 변형예를 나타낸 평면도.6 and 8 are a plan view showing a modification of the nitride-based LED for flip chip according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 6.

도 9는 도 8의 Ⅲ-Ⅲ′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.9 is a cross-sectional view taken along the line III-III ′ of FIG. 8.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100: 사파이어 기판 110: n형 질화물 반도체층100: sapphire substrate 110: n-type nitride semiconductor layer

120: 활성층 130: p형 질화물 반도체층120: active layer 130: p-type nitride semiconductor layer

140: p형 전극 150a,150b,150c:제1,제2,제3절연층140: p-type electrode 150a, 150b, 150c: first, second and third insulating layers

150: 절연층 160a: n형 패드전극150: insulating layer 160a: n-type pad electrode

160b: n형 콘택전극 160: n형 전극160b: n-type contact electrode 160: n-type electrode

300a: n형 범프메탈 300b: p형 범프메탈300a: n-type bump metal 300b: p-type bump metal

T₁,T₂: 트렌치(trench)T ₁ , T ₂ : Trench

본 발명은 질화물계 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발광면적을 증가시킴으로써, 발광효율을 높이고 동작전압을 감소시킬 수 있는 플립칩용 질화물계 발광다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride based light emitting diode (LED), and more particularly, to a nitride based light emitting diode for flip chip which can increase luminous efficiency and reduce operating voltage.

일반적으로, 질화물계 반도체는 Al_xIn_yGa_(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체결정으로서, 단파장광(자외선 내지 녹색광), 특히 청색광을 낼 수 있는 LED에 널리 사용된다.In general, nitride-based semiconductors are group III-V semiconductors having an Al _x In _y Ga _(1-xy) N composition formula, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1. As crystals, they are widely used in LEDs capable of emitting short wavelength light (ultraviolet to green light), especially blue light.

한편, 상기 질화물계 LED는, 결정성장을 위한 격자정합조건을 만족하는 사파이어 기판이나 SiC 기판 등의 절연성 기판을 이용하여 제조되므로, p형 및 n형 질 화물 반도체층에 연결된 2개의 전극이 발광구조의 상면에 거의 수평으로 배열되는 수평 구조를 가진다.On the other hand, since the nitride-based LED is manufactured using an insulating substrate such as a sapphire substrate or a SiC substrate that satisfies the lattice matching condition for crystal growth, two electrodes connected to the p-type and n-type nitride semiconductor layers emit light. It has a horizontal structure that is arranged almost horizontally on the top surface.

이러한 수평 구조를 가지는 질화물계 LED는 탑-에미트형 LED(top-emit type LED)와 플립칩용 LED(Flip-Chip LED)로 분류된다.Nitride-based LEDs having such a horizontal structure are classified into top-emit type LEDs and flip-chip LEDs.

탑-에미트형 LED는 p형 질화물 반도체층과 접촉하고 있는 오믹 전극층을 통해 광이 출사되게 형성되어 있으며, 플립칩용 LED는 사파이어 기판을 통해 광이 출사되게 형성되어 있다.The top-emit type LED is formed to emit light through the ohmic electrode layer in contact with the p-type nitride semiconductor layer, and the flip chip LED is formed to emit light through the sapphire substrate.

이하, 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 플립칩용 질화물계 발광다이오드에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a nitride-based light emitting diode for flip chip according to the prior art will be described in detail with reference to FIG. 1.

우선, 도 1은 종래 기술에 따른 플립칩용 질화물계 LED가 플립칩 본딩된 상태를 나타낸 단면도로서, 종래 기술에 따른 플립칩용 질화물계 LED는, 사파이어 기판(100)과, 그 위에 순차적으로 적층된 n형 질화물 반도체층(110), 활성층(120) 및 p형 질화물 반도체층(130)으로 구성된 발광 구조물과, 상기 p형 질화물 반도체층(130) 상에 형성된 p형 전극(140) 및 상기 n형 질화물 반도체층(110) 상에 형성된 n형 전극(160)을 포함한다.First, FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a flip chip bonded state of a flip chip nitride LED according to the prior art, and the flip chip nitride LED according to the prior art includes a sapphire substrate 100 and n stacked sequentially thereon. A light emitting structure consisting of the type nitride semiconductor layer 110, the active layer 120 and the p-type nitride semiconductor layer 130, the p-type electrode 140 and the n-type nitride formed on the p-type nitride semiconductor layer 130 The n-type electrode 160 formed on the semiconductor layer 110 is included.

이러한 종래의 플립칩용 질화물계 LED는 서브 마운트(200) 상에 탑재된다.Such a conventional flip chip nitride LED is mounted on the sub-mount 200.

상기 질화물계 LED의 p형 및 n형 전극(140,160)과 대응하는 서브 마운트(200)의 표면 위에는 이들과 각각 전기적으로 연결되는 p형 리드 패턴(210) 및 n형 리드 패턴(220)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 질화물계 LED의 n형 및 p형 전 극(160, 140)과 상기 서브 마운트(200)의 n형 및 p형 리드 패턴(220,210)은 범프메탈(bump metal; 300)을 통해 서로 전기적으로 연결되어 있다.The p-type lead pattern 210 and the n-type lead pattern 220 electrically connected to the p-type and n-type electrodes 140 and 160 of the nitride-based LED and the sub-mount 200 corresponding thereto are formed. have. Here, the n-type and p-type electrodes 160 and 140 of the nitride-based LED and the n-type and p-type lead patterns 220 and 210 of the submount 200 are electrically connected to each other through a bump metal 300. Is connected.

그런데, 상기 n형 및 p형 전극(160,140)을 서브 마운트(200)와 각각 전기적으로 연결하기 위해서는, 범프메탈(300)을 형성하기 위한 최소한의 영역이 필요하다.However, in order to electrically connect the n-type and p-type electrodes 160 and 140 with the sub-mount 200, a minimum area for forming the bump metal 300 is required.

일반적인 범프메탈(300)의 폭(B)은 약 50㎛∼70㎛ 정도이며, 이를 형성하기 위해서는 최소한 80㎛ 이상의 폭이 필요하다. 따라서, 종래에는 상기 n형 및 p형 전극(160,140)과 콘택되는 각각의 n형 및 p형 질화물 반도체층(110,130)의 폭을 상기한 바와 같이 80㎛ 이상 확보해야만 했으며, 이는 전체적인 발광면적 감소의 원인이 되었다.The width B of the general bump metal 300 is about 50 µm to 70 µm, and at least 80 µm or more is necessary to form the width B. Therefore, in the related art, the width of each of the n-type and p-type nitride semiconductor layers 110 and 130 in contact with the n-type and p-type electrodes 160 and 140 has to be secured by 80 μm or more as described above, which reduces the overall emission area. Caused it.

이에 따라, 종래의 플립칩용 질화물계 LED는, LED의 전체면적 대비 발광면적 비율이 50%∼60% 수준에 불과하여, 발광효율이 낮아지고 동작전압이 상승되는 문제가 있다.Accordingly, in the conventional flip chip nitride-based LED, the ratio of the light emitting area to the total area of the LED is only about 50% to 60%, so that the light emitting efficiency is lowered and the operating voltage is increased.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 발광면적을 증가시킴으로써, 발광효율을 높이고 동작전압을 감소시킬 수 있는 플립칩용 질화물계 발광다이오드를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nitride-based light emitting diode for flip chip that can increase the luminous area, thereby reducing the operating voltage.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플립칩용 질화물계 발광다이오드는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 n형 질화물 반도체층; 상기 n형 질화물 반도체층 상에 차례로 형성되며, 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 드러내는 트렌치를 갖는 활성층 및 p형 질화물 반도체층; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극; 상기 p형 전극의 일부 상면에 형성된 제1절연층과, 상기 제1절연층으로부터 일측으로 연장되어 상기 트렌치의 일측벽 상에 형성된 제2절연층, 및 상기 트렌치의 타측벽 상에 형성된 제3절연층으로 구성된 절연층; 및 상기 제1절연층 상에 형성된 n형 패드전극, 및 상기 n형 패드전극으로부터 일측으로 연장되어 상기 트렌치에 의해 노출된 상기 n형 질화물 반도체층의 일부와 콘택되는 n형 콘택전극으로 구성된 n형 전극;을 포함한다.In order to achieve the above object, a nitride chip light emitting diode for flip chip according to the present invention comprises: a substrate; An n-type nitride semiconductor layer formed on the substrate; An active layer and a p-type nitride semiconductor layer, which are sequentially formed on the n-type nitride semiconductor layer and have a trench that exposes a portion of the n-type nitride semiconductor layer; A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer; A first insulating layer formed on the upper surface of the p-type electrode, a second insulating layer formed on one side wall of the trench extending from one side of the first insulating layer, and a third insulating layer formed on the other side wall of the trench; An insulating layer composed of layers; And an n-type pad electrode formed on the first insulating layer, and an n-type contact electrode extending to one side from the n-type pad electrode and contacting a portion of the n-type nitride semiconductor layer exposed by the trench. An electrode;

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 발광다이오드에서, 상기 n형 패드전극 상에 형성된 n형 범프메탈; 및 상기 제1절연층이 형성되지 않은 나머지 영역의 p형 전극 상에 형성된 p형 범프메탈;을 더 포함하는 것이 바람직하다.In the flip chip nitride light emitting diode of the present invention, an n-type bump metal formed on the n-type pad electrode; And a p-type bump metal formed on the p-type electrode of the remaining region in which the first insulating layer is not formed.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 발광다이오드에서, 상기 n형 콘택전극과 상기 n형 질화물 반도체층이 콘택되는 폭은, 상기 n형 및 p형 범프메탈의 폭보다 작은 것이 바람직하다.In the flip chip nitride light emitting diode of the present invention, the width of the contact between the n-type contact electrode and the n-type nitride semiconductor layer is preferably smaller than the width of the n-type and p-type bump metals.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 발광다이오드에서, 상기 트렌치는 라인 형태인 것이 바람직하다.In the flip chip nitride light emitting diode of the present invention, the trench is preferably in the form of a line.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 발광다이오드에서, 상기 절연층은, 상기 기판의 중앙부를 기준으로 양측이 서로 대칭적으로 형성된 것이 바람직하다.In addition, in the nitride chip light emitting diode for flip chip of the present invention, it is preferable that both sides of the insulating layer are formed symmetrically with respect to the center of the substrate.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 발광다이오드에서, 상기 n형 전극은, 상기 기판의 중앙부를 기준으로 양측이 서로 대칭적으로 형성된 것이 바람직하다.In addition, in the nitride-based light emitting diode for flip chip of the present invention, the n-type electrode is preferably formed symmetrically on both sides with respect to the center of the substrate.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 발광다이오드에서, 상기 n형 질화물 반도체층의 최외곽부에는 상기 트렌치와 평행한 제2트렌치가 상기 p형 전극으로부터 소정간격 이격되어 형성되어 있고, 상기 제1절연층 및 n형 패드전극은 상기 제2트렌치의 바닥면까지 연장 형성된 것이 바람직하다.Further, in the flip chip nitride light emitting diode of the present invention, a second trench parallel to the trench is formed at the outermost portion of the n-type nitride semiconductor layer at a predetermined distance from the p-type electrode, and the first Preferably, the insulating layer and the n-type pad electrode extend to the bottom surface of the second trench.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 발광다이오드에서, 상기 n형 질화물 반도체층의 최외곽부에는 상기 p형 전극으로부터 소정간격 이격되고, 그 일부가 상기 트렌치의 양끝단과 연결된 폐곡선 형태의 제2트렌치가 형성되어 있고, 상기 제2트렌치 내에는 제2 n형 콘택전극이 형성되어 있는 것이 바람직하다.In addition, in the nitride chip light emitting diode for flip chip according to the present invention, the second trench in the closed curve form is spaced apart from the p-type electrode at the outermost part of the n-type nitride semiconductor layer, and a part thereof is connected to both ends of the trench. Is formed, and a second n-type contact electrode is formed in the second trench.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.

이제 본 발명의 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 발광다이오드에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a nitride-based light emitting diode for flip chip according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 LED의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, a structure of a flip chip nitride based LED according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 LED의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.2 is a plan view showing the structure of a nitride based LED for flip chip according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view taken along the line II 'of FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 광투과성인 기판(100) 상에 버퍼층(도시안함) 및 n형 질화물 반도체층(110)이 차례로 형성되어 있다.2 and 3, a buffer layer (not shown) and an n-type nitride semiconductor layer 110 are sequentially formed on the light transmissive substrate 100.

상기 기판(100)은, 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 바람직하게, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며, 사파이어 이외에, 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수 있다.The substrate 100 is a substrate suitable for growing a nitride semiconductor single crystal, and is preferably formed using a transparent material including sapphire, and in addition to sapphire, zinc oxide (ZnO) and gallium nitride (gallium nitride) nitride, GaN), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), or the like.

상기 버퍼층은, 상기 기판(100) 상에 n형 질화물 반도체층(110)을 성장시키기 전에 상기 기판(100)과의 격자정합을 향상시키기 위해 형성하는 층으로, 공정 조건 및 소자 특성에 따라 생략 가능하다.The buffer layer is a layer formed to improve lattice matching with the substrate 100 before the n-type nitride semiconductor layer 110 is grown on the substrate 100, and may be omitted according to process conditions and device characteristics. Do.

상기 n형 질화물 반도체층(110)은, In_XAl_YGa_1-X-YN 조성식(여기서, 0≤X, 0≤Y, X+Y≤1)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 n형 질화물 반도체층(110)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 예를 들어, Si, Ge 및 Sn 등을 사용하 고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다.The n-type nitride semiconductor layer 110 may be formed of a semiconductor material having an In _X Al _Y Ga _1-XY N composition formula, where 0 ≦ X, 0 ≦ Y, and X + Y ≦ 1. More specifically, the n-type nitride semiconductor layer 110 may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with n-type conductivity impurities, for example, Si, Ge and Sn Etc. are used, and preferably Si is mainly used.

상기 n형 질화물 반도체층(110) 상에는 활성층(120) 및 p형 질화물 반도체층(130)이 차례로 형성되어 있으며, 이 때, 상기 p형 질화물 반도체층(130) 및 활성층(120)에는, 상기 p형 질화물 반도체층(130) 및 활성층(140)의 일부가 식각되어 상기 n형 질화물 반도체층(110)의 일부를 드러내는 트렌치(T₁)가 형성되어 있다.The active layer 120 and the p-type nitride semiconductor layer 130 are sequentially formed on the n-type nitride semiconductor layer 110. At this time, the p-type nitride semiconductor layer 130 and the active layer 120, the p A portion of the type nitride semiconductor layer 130 and the active layer 140 is etched to form a trench T ₁ exposing a portion of the n-type nitride semiconductor layer 110.

상기 활성층(120)은 다중 양자우물(Multi-Quantum Well) 구조의 InGaN/GaN층으로 이루어질 수 있다.The active layer 120 may be formed of an InGaN / GaN layer having a multi-quantum well structure.

상기 p형 질화물 반도체층(130)은, In_XAl_YGa_1-X-YN 조성식(여기서, 0≤X, 0≤Y, X+Y≤1)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 p형 질화물 반도체층(130)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 예를 들어, Mg, Zn 및 Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다.The p-type nitride semiconductor layer 130 may be formed of a semiconductor material having an In _X Al _Y Ga _1-XY N composition formula, where 0 ≦ X, 0 ≦ Y, and X + Y ≦ 1. More specifically, the p-type nitride semiconductor layer 130 may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with a p-type conductive impurity, for example, Mg, Zn and Be Etc., and Mg is mainly used preferably.

상기 트렌치(T₁)는, 도 2에 도시한 바와 같은 라인(line) 형태인 것이 바람직하다.The trench T ₁ is preferably in the form of a line as shown in FIG. 2.

상기 트렌치(T₁)가 형성되지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(130) 상에는 p형 전극(140)이 형성되어 있다.The p-type electrode 140 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 130 where the trench T ₁ is not formed.

그리고, 본 실시예에 따른 LED는, 상기 p형 전극(140)의 일부 상면에 형성된 제1절연층(150a)과, 상기 제1절연층(150a)으로부터 일측으로 연장되어 상기 트렌 치(T₁)의 일측벽 상에 형성된 제2절연층(150b), 및 상기 트렌치(T₁)의 타측벽 상에 형성된 제3절연층(150c)으로 구성된 절연층(150)을 갖는다.In addition, the LED according to the present embodiment extends to one side from the first insulating layer 150a and the first insulating layer 150a formed on the upper surface of the p-type electrode 140 and the trench T _1. A second insulating layer 150b formed on one side wall of the c) and a third insulating layer 150c formed on the other side wall of the trench T ₁ .

상기 절연층(150)은, 후술하는 n형 전극(160)을 상기 p형 전극(140)과 절연시키기 위한 것이다. 이러한 절연층(150)은 상기 기판(100)의 중앙부를 기준으로 양측이 서로 대칭적으로 형성되어 있다.The insulating layer 150 insulates the n-type electrode 160 described later from the p-type electrode 140. Both sides of the insulating layer 150 are formed symmetrically with respect to the center of the substrate 100.

상기 절연층(150) 중에서, 상기 제1 및 제2절연층(150a,150b) 상에는 n형 전극(160)이 형성되어 있다. 상기 n형 전극(160)은, 상기 제1절연층(150a) 상에 형성된 n형 패드전극(160a), 및 상기 제2절연층(150b) 상에 형성된 n형 콘택전극(160b)으로 구성될 수 있으며, 이 때 상기 n형 콘택전극(160b)은, 상기 n형 패드전극(160a)으로부터 일측으로 연장되어 상기 트렌치(T₁)에 의해 노출된 상기 n형 질화물 반도체층(110)의 일부와 콘택되는 것이 바람직하다.The n-type electrode 160 is formed on the first and second insulating layers 150a and 150b among the insulating layers 150. The n-type electrode 160 may include an n-type pad electrode 160a formed on the first insulating layer 150a and an n-type contact electrode 160b formed on the second insulating layer 150b. In this case, the n-type contact electrode 160b may extend from one side of the n-type pad electrode 160a to a part of the n-type nitride semiconductor layer 110 exposed by the trench T ₁ . It is preferred to be contacted.

여기서, 상기 n형 전극(160)은, 상기 절연층(150)과 마찬가지로 상기 기판(100)의 중앙부를 기준으로 양측이 서로 대칭적으로 형성되어 있다.Here, the n-type electrode 160 is formed symmetrically with respect to both sides with respect to the central portion of the substrate 100, similar to the insulating layer 150.

상기 n형 전극(160) 중에서, 상기 n형 패드전극(160a) 상에는 n형 범프메탈(300a)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1절연층(150a)이 형성되지 않은 나머지 영역의 p형 전극(140) 상에는 p형 범프메탈(300b)이 형성되어 있다.An n-type bump metal 300a is formed on the n-type pad electrode 160a among the n-type electrodes 160. The p-type bump metal 300b is formed on the p-type electrode 140 in the remaining region where the first insulating layer 150a is not formed.

이러한 본 발명에 있어서, 상기 n형 콘택전극(160b)과 상기 n형 질화물 반도체층(110)이 콘택되는 폭(A)은, 상기 n형 및 p형 범프메탈(300a,300b)의 폭(B)보다 작다. 예컨대, 상기 n형 및 p형 범프메탈(300a,300b)의 폭(B)은 일반적으로 50㎛ ∼70㎛ 정도인데 비해, 본 발명에서 상기 n형 콘택전극(160b)이 상기 n형 질화물 반도체층(110)과 콘택되는 폭(A)은 약 10㎛ 이하로, 상기 범프메탈(300a,300b)의 폭보다 훨씬 작은 것이다.In the present invention, the width A between the n-type contact electrode 160b and the n-type nitride semiconductor layer 110 is in contact with the width B of the n-type and p-type bump metals 300a and 300b. Is less than For example, the width B of the n-type and p-type bump metals 300a and 300b is generally about 50 μm to 70 μm, whereas in the present invention, the n-type contact electrode 160b is formed of the n-type nitride semiconductor layer. The width A in contact with 110 is about 10 μm or less, much smaller than the widths of the bump metals 300a and 300b.

여기서, 앞서의 도 1을 참조하면, 종래에는 n형 질화물 반도체층(110)과 n형 전극(160) 간의 콘택과 n형 범프메탈(300)의 형성이 같은 위치에서 이루어지는 바, 상기 50㎛∼70㎛ 정도의 크기를 갖는 n형 범프메탈(300)을 형성하기 위해서, n형 전극(160)과 콘택되는 n형 질화물 반도체층(110)의 폭이 최소한 80㎛ 이상으로, 상기 n형 범프메탈(300)보다 더 큰 영역이 필요하였다.1, the contact between the n-type nitride semiconductor layer 110 and the n-type electrode 160 and the formation of the n-type bump metal 300 are formed at the same position. In order to form the n-type bump metal 300 having a size of about 70 μm, the width of the n-type nitride semiconductor layer 110 in contact with the n-type electrode 160 is at least 80 μm, so that the n-type bump metal An area larger than 300 was needed.

반면에, 본 발명에서는 상기 n형 질화물 반도체층(110)의 일부를 드러내는 트렌치(T₁)를 이용하여, n형 질화물 반도체층(110)과 n형 전극(160) 간의 콘택위치와 n형 범프메탈(300) 형성위치를 서로 분리시킴으로써, 상기한 바와 같이 약 10㎛ 이하의 매우 작은 폭(A) 내에서 n형 질화물 반도체층(110)과 n형 콘택전극(160b)을 콘택시킬 수 있다. 또한, 상기 n형 콘택전극(160b)으로부터 연장되어 상기 제1절연층(150a) 상에 형성된 n형 패드전극(160a)을 이용하여 상기 n형 범프메탈(300a)이 형성될 영역도 충분히 확보할 수 있다.On the other hand, in the present invention, the contact position between the n-type nitride semiconductor layer 110 and the n-type electrode 160 and the n-type bump using the trench T ₁ exposing a part of the n-type nitride semiconductor layer 110. By separating the metal 300 forming positions from each other, the n-type nitride semiconductor layer 110 and the n-type contact electrode 160b can be contacted within a very small width A of about 10 μm or less as described above. In addition, an area where the n-type bump metal 300a is to be formed is sufficiently secured by using the n-type pad electrode 160a extending from the n-type contact electrode 160b and formed on the first insulating layer 150a. Can be.

이에 따라, 본 발명에 따른 플립칩용 질화물계 LED는, LED의 전체면적 대비 발광면적 비율을 종래의 50%∼60% 수준에서, 70%∼80% 정도의 수준까지 높일 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the nitride-based LED for flip chip according to the present invention has the effect of increasing the ratio of the light emitting area to the total area of the LED from the conventional 50% to 60% level to the level of 70% to 80%.

이 때, 도 4는 일반적인 질화물계 LED의 전류밀도 증가에 따른 발광효율 감 소 문제를 나타낸 그래프이고, 아래의 표 1은 발광면적 증가에 따른 LED의 효율 증가를 나타낸 표(LED 칩사이즈=1㎜×1㎜, I_f=350㎃ 기준)이다.At this time, Figure 4 is a graph showing a light emission efficiency reduction problem according to the increase in current density of the general nitride-based LED, Table 1 below is a table showing the efficiency of the LED according to the increase in the light emitting area (LED chip size = 1㎜ X 1 mm, based on I _f = 350 dB).

일반적인 질화물계 LED는, 도 4에서와 같이, 어느 정도의 전류밀도가 증가하게 되면, 발광효율이 감소되는 현상이 나타나는데, 종래의 플립칩용 질화물계 LED의 경우, 전체 LED의 면적 대비 발광면적 비율이 50%∼55%(표 1의 발광면적, 0.0056) 수준이지만, 본 발명에서와 같이 n형 전극(160)의 n형 질화물 반도체층(110)과의 콘택면적을 최소화할 경우, 전체 LED 면적 대비 발광면적 비율이 70%~80% 정도까지 높일 수 있으므로, 전류밀도는 표 1과 같이 종래의 62.5 에서 43 내지 50 정도까지 감소시킬 수 있어, 발광 효율을 10%∼15% 정도 향상시킬 수 있다.In a general nitride based LED, as shown in FIG. 4, when the current density is increased to some extent, the luminous efficiency is decreased. In the case of a conventional flip chip nitride based LED, the ratio of the light emitting area to the total area of the LED is increased. 50% to 55% (emission area of Table 1, 0.0056) level, but when minimizing the contact area of the n-type electrode 160 with the n-type nitride semiconductor layer 110 as in the present invention, compared to the total LED area Since the ratio of the light emitting area can be increased to about 70% to 80%, the current density can be reduced to about 43 to about 50 in the conventional 62.5 as shown in Table 1, and the light emitting efficiency can be improved by about 10% to 15%.

도 5는 상기 표 1을 토대로 발광면적 증가에 따른 LED의 성능 향상을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the performance improvement of the LED according to the increase in the light emitting area based on Table 1.

도 5에서 점선으로 나타낸 것은, 종래에 발광면적이 0.0056㎠ 일 때의 순방향 전류(Forward Current, I_f)에 따른 광속(Luminous Flux)을 나타낸 것이고, 실선으로 나타낸 것은, 본 발명에 따라 발광면적이 0.0075㎠ 일 때의 순방향 전류에 따른 광속을 나타낸 것으로서, 도 5로부터 동일한 전류 인가시 본 발명은 종래에 비해 높은 발광효율을 얻을 수 있고, 동작전압을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.It is also shown by the broken line 5, will showing a light flux (Luminous Flux) according to the forward current (Forward Current, I _f) when the light emitting area in the conventional 0.0056㎠, is indicated by the solid line, the light emission area according to this invention It is shown that the luminous flux according to the forward current when the 0.0075 cm 2, the present invention can obtain a higher luminous efficiency than the conventional when the same current is applied, it can be reduced the operating voltage.

한편, 도 6 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 LED의 변형예를 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이며, 도 9는 도 8의 Ⅲ-Ⅲ′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.6 and 8 are plan views illustrating modified examples of the nitride based LED for flip chip according to the exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 6, and FIG. 9. Is a cross-sectional view taken along the line III-III 'of FIG. 8.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 LED에서, 상기 n형 질화물 반도체층(110)의 최외곽부에는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 트렌치(T₁)와 평행한 제2트렌치(T₂)가 상기 p형 전극(140)으로부터 소정간격 이격되어 형성되어 있고, 상기 제1절연층(150a) 및 n형 패드전극(160a)은 상기 제2트렌치(T₂)의 바닥면까지 연장 형성되어 있을 수 있다.Meanwhile, in the nitride based LED for flip chip according to the exemplary embodiment of the present invention, as illustrated in FIGS. 6 and 7, the outermost portion of the n-type nitride semiconductor layer 110 is formed with the trench T ₁ . Parallel second trenches T ₂ are formed to be spaced apart from the p-type electrode 140 by a predetermined distance, and the first insulating layer 150a and the n-type pad electrode 160a are formed in the second trenches T _2. It may extend to the bottom surface of the).

이 경우, 본 발명의 일 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있으며, n형 질화물 반도체층(110)의 최외곽부에 n형 패드전극(160a)이 연장 형성됨으로써, LED의 전류 확산 특성을 향상시켜 동작전압을 더욱 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 이 때, 상기한 바와 같이 상기 제2트렌치(T₂)의 바닥면까지 연장된 제1절연층(150a)은, 상기한 바와 같이 연장 형성된 n형 패드전극(160a)을 상기 p형 전극(140)과 절연시키기 위한 것이다.In this case, the same effect and effect as in the embodiment of the present invention can be obtained, and the n-type pad electrode 160a is formed at the outermost portion of the n-type nitride semiconductor layer 110, thereby providing current diffusion characteristics of the LED. It is possible to further reduce the operating voltage by improving the. At this time, as described above, the first insulating layer 150a extending to the bottom surface of the second trench T ₂ includes the n-type pad electrode 160a extending as described above and the p-type electrode 140. ) To insulate.

또한, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(110)의 최외곽부에는 상기 p형 전극(140)으로부터 소정간격 이격되고, 그 일부가 상기 라인 형태의 트렌치(T₁) 양끝단과 연결된 폐곡선 형태의 제2트렌치(T₂)가 형성되어 있고, 상기 제2트렌치(T₂) 내에는 제2 n형 콘택전극(165)이 형성되어 있을 수 있다.8 and 9, the outermost portion of the n-type nitride semiconductor layer 110 is spaced apart from the p-type electrode 140 by a predetermined distance, and a portion of the n-type nitride semiconductor layer 110 is formed in the trench T of the line shape. ₁ ) A second trench T ₂ having a closed curve connected to both ends may be formed, and a second n-type contact electrode 165 may be formed in the second trench T ₂ .

이 경우 역시, 본 발명의 일 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, n형 질화물 반도체층(110)의 최외곽부에, 상기 n형 콘택전극(160b)과 전기적으로 연결되는 제2 n형 콘택전극(165)이 폐곡선 형태로 더 형성됨으로써, LED의 전류 확산 특성을 향상시켜 동작전압을 더욱 감소시킬 수 있다.In this case, as well as the same operation and effect as in the embodiment of the present invention, the outermost portion of the n-type nitride semiconductor layer 110, which is electrically connected to the n-type contact electrode 160b Since the second n-type contact electrode 165 is further formed in a closed curve shape, the current spreading characteristics of the LED may be improved to further reduce the operating voltage.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also belong to the scope of the present invention.

상기한 바와 같이, 본 발명은 n형 질화물 반도체층의 일부를 드러내는 트렌치를 이용하여, n형 질화물 반도체층과 n형 전극 간의 콘택위치와 n형 범프메탈 형성위치를 서로 분리시킴으로써, 발광면적을 증가시킬 수 있다.As described above, the present invention increases the light emitting area by separating the contact position between the n-type nitride semiconductor layer and the n-type electrode and the n-type bump metal forming position by using a trench that exposes a portion of the n-type nitride semiconductor layer. You can.

따라서, 본 발명은 플립칩용 질화물계 LED의 발광효율을 높이고 동작전압을 감소시켜, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention increases the luminous efficiency of the nitride-based LED for flip chip and reduces the operating voltage, thereby improving the reliability of the device.

Claims

Board;

An n-type nitride semiconductor layer formed on the substrate;

An active layer and a p-type nitride semiconductor layer, which are sequentially formed on the n-type nitride semiconductor layer and have a trench that exposes a portion of the n-type nitride semiconductor layer;

A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer;

A first insulating layer formed on the upper surface of the p-type electrode, a second insulating layer formed on one side wall of the trench extending from one side of the first insulating layer, and a third insulating layer formed on the other side wall of the trench; An insulating layer composed of layers; And

An n-type electrode formed of an n-type pad electrode formed on the first insulating layer and an n-type contact electrode extending to one side from the n-type pad electrode and contacting a portion of the n-type nitride semiconductor layer exposed by the trench A nitride-based light emitting diode for flip chip comprising a.

The method of claim 1,

An n-type bump metal formed on the n-type pad electrode; And

A p-type bump metal formed on the p-type electrode of the remaining region in which the first insulating layer is not formed;

A nitride-based light emitting diode for flip chip further comprising a.

The method of claim 2,

The width of the contact between the n-type contact electrode and the n-type nitride semiconductor layer is smaller than the width of the n-type and p-type bump metal, nitride-based light emitting diode for flip chip.

The method of claim 1,

The trench is a nitride-based light emitting diode for flip chip, characterized in that the line shape.

The method of claim 1,

The insulating layer is a nitride-based light emitting diode for flip chip, characterized in that both sides are formed symmetrically with respect to the center portion of the substrate.

The method of claim 1,

The n-type electrode has a nitride-based light emitting diode for flip chip, characterized in that both sides are formed symmetrically with respect to the center portion of the substrate.

The method of claim 1,

A second trench parallel to the trench is formed at an outermost portion of the n-type nitride semiconductor layer with a predetermined distance from the p-type electrode, and the first insulating layer and the n-type pad electrode are formed at the bottom of the second trench. A nitride-based light emitting diode for flip chip, characterized in that extending to the surface.

The method of claim 1,

In the outermost portion of the n-type nitride semiconductor layer, a second trench in a closed curve form is spaced apart from the p-type electrode and a part of which is connected to both ends of the trench, and a second n is formed in the second trench. A nitride based light emitting diode for a flip chip, characterized in that a contact electrode is formed.