KR100766022B1

KR100766022B1 - Light emitting diode, light emitting diode package and manufacturing method of light emitting diode

Info

Publication number: KR100766022B1
Application number: KR20050129092A
Authority: KR
Inventors: 최정현
Original assignee: 엘지전자 주식회사; 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-10-11
Also published as: KR20070067819A

Abstract

본 발명은 소자의 광 효율을 높이고 외부 전극 연결에 의한 충격을 완화하며, 패키지 구성은 단순화될 수 있도록 한 발광 다이오드, 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명의 실시예는 금속 지지층에 수직형 구조의 발광 구조물을 절연 매립한 후 상기 발광 구조물의 일측 콘택층 상에 형성되는 전극이 상기 금속 지지층 상부까지 연장되도록 하고, 상기 발광 구조물에 광 결정 요철 구조를 형성한 발광 다이오드를 제공한다. 또한, 상기 발광 다이오드를 직접 방열판 및 전극으로 사용되는 금속 기판에 적용하여 구조를 단순화하면서도 열방출 효율이 좋도록 한 발광 다이오드 패키지를 제공한다.The present invention relates to a light emitting diode, a light emitting diode package, and a light emitting diode manufacturing method for improving the light efficiency of the device and mitigating impact caused by external electrode connection, and simplifying the package configuration. After the insulating structure of the light emitting structure of the vertical structure is embedded in the metal support layer, the electrode formed on one side contact layer of the light emitting structure extends to the upper portion of the metal support layer, and the light emitting diode having a photonic crystal uneven structure formed on the light emitting structure to provide. In addition, the light emitting diode package is applied to a metal substrate used as a heat sink and an electrode directly to provide a light emitting diode package that simplifies the structure and improves heat dissipation efficiency.

Description

LIGHT EMITTING DIODE, LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD OF LIGHT EMITTING DIODE}

도 1은 일반적인 발광 다이오드 패키지 구조를 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a general light emitting diode package structure.

도 2는 상기 도 1에 적용된 발광 다이오드 구조를 보인 단면도.2 is a cross-sectional view showing a light emitting diode structure applied to FIG.

도 3은 일반적인 수직형 발광 다이오드 구조를 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing a general vertical light emitting diode structure.

도 4는 본 발명 일 실시예에 적용될 발광 구조물의 단면도.4 is a cross-sectional view of a light emitting structure to be applied to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명 다른 실시예에 적용될 발광 구조물의 단면도.5 is a cross-sectional view of a light emitting structure to be applied to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명 또다른 실시예에 적용될 발광 구조물의 단면도.6 is a cross-sectional view of a light emitting structure to be applied to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명 실시예에 적용될 수 있는 광 결정 패턴들의 예시도.7 is an exemplary diagram of photonic crystal patterns that may be applied to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명 실시예의 단면 및 상부면 평면도.8 is a cross-sectional and top plan view of an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명 실시예의 패키지 구조를 보인 단면도.9 is a cross-sectional view showing a package structure of an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

310: 금속층 320: 오믹 전극310: metal layer 320: ohmic electrode

330: p 콘택층 340: 활성층330 p contact layer 340 active layer

350: n 콘택층 410: 금속층350: n contact layer 410: metal layer

420: 절연층 430: 오믹 전극420: insulating layer 430: ohmic electrode

440: p 콘택층 450: 활성층440: p contact layer 450: active layer

460: n 콘택층 470: 유전층460: n contact layer 470: dielectric layer

480: 투명 전극 500: 금속 기판480: transparent electrode 500: metal substrate

510: 접착층 520: 유전층510: adhesive layer 520: dielectric layer

530: 제 2전극 540: 도전 와이어530: second electrode 540: conductive wire

550: 보호렌즈550: protective lens

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 특히 소자의 광 효율을 높이고 외부 전극 연결에 의한 충격을 완화하며, 패키지 구성은 단순화될 수 있도록 한 발광 다이오드, 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a light emitting diode, a light emitting diode package, and a light emitting diode manufacturing method for increasing the light efficiency of a device, mitigating an impact caused by external electrode connection, and simplifying a package configuration.

발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 기본적으로 반도체 PN 접합 다이오드로서, 대단히 다양한 재료들과 구조들에 대한 연구가 이루어져 점차 고휘도의 다양한 파장별 발광 다이오드가 상용화되고 있으며, 그 빠른 구동 속도와 높은 효율 및 긴 수명을 앞세워 다른 종류의 발광 수단들을 빠르게 대체하고 있다.Light Emitting Diode is basically a semiconductor PN junction diode. As a result of research on a wide variety of materials and structures, light emitting diodes of various wavelengths with high brightness are gradually commercialized. It is rapidly replacing other kinds of light emitting means with a long life.

이러한 발광 다이오드의 재료는 직접 천이형과 간접 천이형 반도체로 구별할 수 있다. 반도체 에너지 구조에서 전도대의 전자가 가전대의 정공과 결합할 때 에너지 방출이 발생하는데, 간접천이형은 열이나 진동과 같은 수평천이가 포함되어 고효율 발광 천이를 이루기에는 부적당하고, 직접천이형은 모두 발광으로 이루어지 기 때문에 고효율 발광 천이가 가능하다. The material of such a light emitting diode can be classified into a direct transition type and an indirect transition type semiconductor. In the semiconductor energy structure, energy emission occurs when the electrons in the conduction band combine with the holes in the consumer electronics. The indirect transition type is not suitable to achieve high efficiency emission transitions, including horizontal transitions such as heat or vibration, and all direct transition types emit light. Because it is made of high efficiency light emitting transition is possible.

발광 다이오드의 개발 초기에는 직접천이형 반도체 결정을 얻을 수 없어 간접천이형 반도체에 불순물을 첨가하여 발광 파장을 변화시켜 원하는 색상을 얻어 왔으나, 고휘도 발광 다이오드를 구현하기 위한 직접천이형 반도체 결정들이 얻어진 최근에는 이러한 직접 천이형 반도체 결정들의 효율을 더욱 높이고자 하는데 연구의 초점이 모이고 있다. 이러한 직접 천이형 반도체로 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체가 해당한다. 비록 Ⅱ-Ⅳ족 화합물 반도체 역시 직접 천이형 반도체로 고휘도 녹색 발광 다이오드의 구현이 가능하지만, 모재의 신뢰성이 확립되어 있지않다.In the early stage of the development of light emitting diodes, direct-transition type semiconductor crystals could not be obtained, but impurities have been added to indirect-transition type semiconductors to change the emission wavelength to obtain a desired color. In order to further improve the efficiency of these direct-transition semiconductor crystals, research is focused. A group III-V compound semiconductor corresponds to such a direct transition type semiconductor. Although the group II-IV compound semiconductor is also a direct transition type semiconductor, it is possible to realize a high brightness green light emitting diode, but the reliability of the base metal is not established.

따라서, 여기서는 고휘도 발광 다이오드 구현을 위한 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체에 관해 설명하도록 한다. Therefore, the III-V nitride semiconductor for implementing a high brightness light emitting diode will be described herein.

Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 그 응용 분야에 있어서 청색/녹색 발광 다이오드(LED)를 비롯한 광소자 및 MOSFET, HEMT 등의 고속 스위칭 소자에 응용되고 있다. 특히, Ⅲ족 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 가시광선에서 자외선까지의 영역에 대응하는 직접 천이형 밴드갭을 갖고, 고효율 광 방출을 실현할 수 있다. Group III-V nitride semiconductors have been applied to optical devices including blue / green light emitting diodes (LEDs) and high-speed switching devices such as MOSFETs and HEMTs. In particular, the light emitting device using the group III nitride semiconductor has a direct transition band gap corresponding to the region from visible light to ultraviolet light, and high efficiency light emission can be realized.

상기 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 중 대표적으로 질화갈륨(GaN)이 사용되는데 이는 결정 성장 방식으로 기판상에 성장되며, 도핑되는 물질에 따라 p형 또는 n형으로 활성화되어 PN접합 다이오드로 구성되게 된다. 그러나, 현재까지의 기술로는 상기 질화물 반도체(GaN)가 직접 성장할 수 있을 정도로 격자 구조가 일치하는 단결정 기판을 대량으로 제조할 수 없기 때문에 사파이어(Al₂O₃) 단결정 또는 탄화 실리 콘(SiC) 단결정과 같은 이종 재료로 이루어진 기판이 주로 사용된다.Among the III-V nitride semiconductors, gallium nitride (GaN) is typically used. The gallium nitride (GaN) is grown on a substrate by a crystal growth method, and is activated in a p-type or n-type according to a doped material, thereby forming a PN junction diode. However, sapphire (Al ₂ O ₃ ) single crystal or silicon carbide (SiC) is not available because a single crystal substrate having a lattice structure that is large enough to directly grow the nitride semiconductor (GaN) can be manufactured by the present technology. Substrates made of different materials such as single crystals are mainly used.

이러한 단결정 기판 상부에 버퍼층을 형성하고, 그 버퍼층을 이용하여 격자 부정합을 다소간 해소하면서, 그 상부에 상기 질화갈륨(GaN)과 같은 질화물 반도체를 결정 성장시켜 n 콘택층, 활성층, p 콘택층을 순차적으로 형성하는 것이 일반적인 제조 방법이다. 물론, 필요한 경우 각종 클래딩층이나 초격자 구조층들이 더 추가적으로 형성될 수도 있으나 설명의 편의를 위해 생략하였다. A buffer layer is formed on the single crystal substrate, and the nitride layer such as gallium nitride (GaN) is crystal-grown on top of the buffer layer, and the n contact layer, the active layer, and the p contact layer are sequentially formed. Forming is a common manufacturing method. Of course, if necessary, various cladding layers or superlattice structure layers may be further formed, but are omitted for convenience of description.

이후, 구동 전류를 제공하기 위한 전극을 형성하게 되는데, 상기 단결정 기판은 부도체이므로 상기 n 콘택층 상부의 활성층과, p 콘택층을 일부 제거하여 메사(mesa) 구조를 형성한 후 상기 p 콘택층과, 노출된 n 콘택층에 각각 전극을 형성한다. 이러한 구조가 상기 질화갈륨 발광 다이오드의 기본적 구조인 측면 전류 주입형 구조가 된다. Subsequently, an electrode for providing a driving current is formed. Since the single crystal substrate is a non-conductor, the active layer and the p contact layer are partially removed to form a mesa structure, and then the p contact layer is formed. The electrodes are formed on the exposed n contact layers. Such a structure becomes a side current injection type structure which is a basic structure of the gallium nitride light emitting diode.

도 1은 상기 설명한 바와 같은 GaN 계열 측면 전류 주입형 구조의 발광 다이오드를 적용한 발광 다이오드 패키지의 단면도로서, 도시한 바와 같이 복잡한 전극 연결 구조와 열 전달을 위한 방열 구조물들이 중첩되어 적용되어 있다.1 is a cross-sectional view of a light emitting diode package to which a light emitting diode having a GaN-based side current injection type structure as described above is applied. As shown in FIG. 1, a complicated electrode connection structure and heat dissipation structures for heat transfer are overlapped.

즉, 측면 전류 주입형 발광 다이오드(100)의 양 전극이 솔더 범프(90)를 이용하여 서브 마운트(60) 상에 형성된 전극(70)과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 서브 마운트(70)는 방열판으로 기능하는 금속 기판(10)과 열 접촉 부재(50) 및 열 전도 부재(40)로 연결되어 상기 발광 다이오드(100)의 열을 상기 금속 기판(10)에 전달한다. 그리고, 외부 전원과 상기 발광 다이오드(100)를 연결하기 위해 상기 금속 기판(10) 상에 형성된 유전층(20) 상부의 외부 연장 전극(30)이 솔더(80)를 이 용하여 상기 서브 마운트(60) 상의 전극(70)과 연결된다.That is, both electrodes of the side current injection type light emitting diode 100 are electrically connected to the electrodes 70 formed on the sub mount 60 using the solder bumps 90, and the sub mount 70 is a heat sink. It is connected to the metal substrate 10 and the thermal contact member 50 and the heat conducting member 40 which functions as a transfer to transfer the heat of the light emitting diode (100) to the metal substrate (10). In addition, the external extension electrode 30 on the dielectric layer 20 formed on the metal substrate 10 connects the external power source with the light emitting diode 100 by using the solder 80 to the submount 60. It is connected to the electrode 70 of the phase.

따라서, 이렇게 측면 전류 주입형 발광 다이오드(100)를 이용한 패키지를 형성하기 위해서는 전극(70)이 복잡하게 형성된 서브 마운트(60)와, 상기 서브 마운트(60) 상의 전극(70)과 발광 다이오드(100)를 연결하기 위한 복수의 솔더 범프(90)들, 그리고, 상기 서브 마운트(60)와 금속 기판(10) 상의 전극과 전기적으로 연결하기 위한 솔더(80) 및 상기 서브 마운트(60)와 금속 기판(10)을 열적, 물리적으로 연결하기 위한 열 접촉 부재(50) 및 열전도 부재(40)가 필요하다. 즉, 대단히 다양한 독립적인 구조물들이 정렬을 통해 조립되어야 하며, 상기 구조물의 특성 상 발광 다이오드(100)와 서브 마운트(60)가 솔더 범프(90)를 통해서만 연결되어 있으므로 열 전달 특성이 좋지 않아 열에 의한 소자 손상이 발생할 수 있다.Therefore, in order to form the package using the side current injection type light emitting diodes 100, the sub-mount 60 having complicated electrodes 70, the electrode 70 and the light-emitting diode 100 on the sub-mount 60 are formed. A plurality of solder bumps 90 for connecting the plurality of solder bumps 90, and the solder 80 for electrically connecting the electrodes on the sub-mount 60 and the metal substrate 10 and the sub-mount 60 and the metal substrate. A thermal contact member 50 and a thermally conductive member 40 for thermally and physically connecting 10 are required. That is, a large variety of independent structures must be assembled by alignment, and since the light emitting diodes 100 and the sub-mount 60 are connected only through the solder bumps 90 due to the characteristics of the structures, the heat transfer characteristics are not good, so Device damage may occur.

도 2는 상기 도 1의 구조에 적용 가능한 측면 전류형 발광 다이오드의 구조를 보인 단면도로서, 도시된 경우에는 전극의 높이를 일치시키기 위한 별도 전극이 형성되지 않은 상태의 단순 측면 전류 주입형 발광 다이오드 소자를 보인 것이다. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a side current type light emitting diode applicable to the structure of FIG. 1. In the illustrated case, a simple side current injection type light emitting diode device in which a separate electrode is not formed to match heights of electrodes. Will be shown.

앞서 설명한 바와 같이, 사파이어 기판(101) 상부에 n 콘택층으로 n-GaN층(102)이 위치하고, 그 상부에 활성층(103)이 위치하며, 그 상부에 p 콘택층으로 p-GaN층(14)이 위치한다. 그리고, 상기 p 콘택층에 약간의 요철 구조를 형성하여 전류 분산 특성을 개선시키고 있다. 그 상부에 ITO와 같은 투명 전극으로 전류 분산층(105)이 더 형성되고 있고, 그 상부에 p 전극(106)이 위치하고, 상기 n-GaN층(102) 상부의 일부 구조물이 제거된 영역에 n 전극(107)이 형성되어 있다. As described above, the n-GaN layer 102 is positioned as an n contact layer on the sapphire substrate 101, the active layer 103 is positioned on the top thereof, and the p-GaN layer 14 is formed as a p contact layer on the top thereof. ) Is located. In addition, a slight uneven structure is formed in the p contact layer to improve current dispersion characteristics. A current spreading layer 105 is further formed with a transparent electrode such as ITO on the upper portion thereof, a p electrode 106 is positioned on the upper portion thereof, and n is disposed in a region where some structures on the n-GaN layer 102 are removed. The electrode 107 is formed.

상기 n 전극(107)의 높이를 상기 p 전극(106)과 동일하게 맞추어 플립칩 본 딩이 가능한 구조로 만들 수 있으며, 서브 마운트의 접촉부를 차등 구조로 형성하면 상기 구조의 발광 다이오드를 그대로 이용할 수도 있다.The height of the n electrode 107 can be made to be flip chip bonding by matching the height of the n electrode 107 to the same as the p electrode 106. If the contact portion of the sub-mount is formed in a differential structure, the light emitting diode of the structure can be used as it is. have.

도 3은 일반적인 수직형 발광 다이오드 구조를 보인 것으로, 상기 측면 전류 주입형에 비해 전류 분산 특성이 좋아 광 효율이 높은 것을 특징으로 하는데, 일반적으로 측면 전류 주입형 구조는 메사 구조의 측면을 따라 전극 사이의 최단 거리로 전류 흐름이 집중되는 경향이 있으나, 이러한 수직 구조는 비교적 전류가 고르게 분산되어 소자를 관통하여 흐르기 때문이다.3 is a view showing a general vertical light emitting diode structure, and has a high light efficiency due to better current dissipation characteristics than the side current injection type. In general, a side current injection type structure is formed between electrodes along a side of a mesa structure. The current flow tends to be concentrated at the shortest distance, but this vertical structure is because the current is relatively evenly distributed and flows through the device.

그러나, 이러한 구조를 형성하기 위해서는 우선 단결정 기판 상부에 버퍼층을 형성한 후 도시된 바와 같은 n 콘택층(230), 활성층(240), p 콘택층(250)을 성장시키는 과정을 실시하고, 상기 부도체인 단결정 기판과 전류 흐름이 좋지 않은 버퍼층을 제거한 후 상기 제거로 인해 노출되면서 거칠어진 상기 n 콘택층(230)의 표면을 평탄화 한 다음에, 도시된 바와 같은 오믹 전극(220)과 금속 지지막을 이용한 n 전극(210)을 형성한다. 도시되지는 않았지만, 상기 p 콘택층(250) 상부에 p 전극을 형성한다. 따라서, 상기와 같은 수직 구조의 발광 다이오드를 형성하기 위해서는 위에서 설명한 바와 같은 복잡한 공정이 요구되지만, 전체 면적을 발광 영역으로 사용할 수 있고, 전류 흐름도 비교적 좋기 때문에 최근 수직형 구조에 대한 연구가 진행 중이다.However, in order to form such a structure, first, a buffer layer is formed on a single crystal substrate, and then a process of growing the n contact layer 230, the active layer 240, and the p contact layer 250 as shown in FIG. After removing the single crystal substrate and the buffer layer having poor current flow, the surface of the n contact layer 230 roughened while being exposed due to the removal is planarized, and then using the ohmic electrode 220 and the metal support layer as shown in FIG. The n electrode 210 is formed. Although not shown, a p electrode is formed on the p contact layer 250. Therefore, in order to form the light emitting diode having the vertical structure as described above, a complicated process as described above is required. However, since the entire area can be used as the light emitting region and the current flow is relatively good, research on the vertical structure has recently been conducted.

간혹, 상기 p 콘택층(250)의 표면 일부에 요철 구조를 형성하여 전류 분포 특성을 개선하고자 하는 요구가 있었으나, 상기 요철 구조를 형성한 콘택층 상부에 전극을 형성한 후, 외부와 연결하기 위해 와이어 본딩을 실시하게 되면, 와이어 본 딩 장치의 물리적인 압력 및 초음파 충격에 의해 상기 요철 부분이 파손되는 경우가 발생하므로 요철 구조를 깊게 형성하기 어려워 전류 분포 특성이나 광효율의 개선은 미비하였다.Sometimes, there is a demand to improve current distribution characteristics by forming an uneven structure on a part of the surface of the p contact layer 250, but after forming an electrode on the contact layer on which the uneven structure is formed, to connect to the outside When wire bonding is performed, the uneven portion may be damaged due to physical pressure and ultrasonic shock of the wire bonding apparatus, and thus it is difficult to form the uneven structure deeply, and thus the current distribution characteristics and the light efficiency are not improved.

상기한 바와 같은 종래 기술에 대비하여 본 발명의 실시예는 수직형 발광 구조물을 금속 지지층에 절연 매립한 후 상기 일측 콘택층 상에 공통 전극을 형성하면서 상기 금속 지지층 상부까지 연장하도록 하여 외부 연결을 해당 금속 지지층 상부에 절연 배치된 상기 공통 전극 부분으로 한정하는 것으로 소자의 충격을 줄이도록 한 수직형 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In contrast to the prior art as described above, an embodiment of the present invention insulates a vertical light emitting structure into a metal support layer and then extends the upper portion of the metal support layer while forming a common electrode on the one contact layer to correspond to an external connection. It is an object of the present invention to provide a vertical light emitting diode and a method of manufacturing the same, which are limited to the common electrode part insulated and disposed on the metal support layer to reduce the impact of the device.

본 발명의 다른 실시예는 상기 수직형 발광 다이오드의 발광 구조물에 광결정 구조를 형성하여 측면 진행광을 전면으로 회절시켜 광 효율을 높이도록 한 수직형 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Another embodiment of the present invention is to provide a vertical light emitting diode and a method of manufacturing the same to form a photonic crystal structure on the light emitting structure of the vertical light emitting diode to diffract the side traveling light to the front to increase the light efficiency. .

본 발명의 또다른 실시예는, 상기 금속 지지막에 매립하고 외부 연결 전극을 상기 금속 지지막 상부에 형성한 발광 다이오드 구조물을 최소한의 결합 구조만으로 패키지화할 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다. Another embodiment of the present invention is to provide a light emitting diode package embedded in the metal support film and to package a light emitting diode structure having an external connection electrode formed on the metal support film with a minimum coupling structure. There is this.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 제 1콘택층, 활성층, 제 2콘택층이 적층된 발광 구조물과; 상기 발광 구조물이 표면에 삽입된 금속 지지층과; 상기 발광 구조물의 제 1콘택층 부분을 제외한 영역을 상기 금속 지지층과 절연시키기 위해 상기 금속 지지층과 상기 발광 구조물 사이 및 상기 금 속 지지층의 상부 표면에 형성된 절연층과; 상기 노출된 제 2콘택층 상부 및 절연층이 형성된 상기 금속 지지층에 형성된 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention includes a light emitting structure in which the first contact layer, the active layer, the second contact layer is stacked; A metal support layer having the light emitting structure inserted therein; An insulating layer formed between the metal support layer and the light emitting structure and on an upper surface of the metal support layer to insulate an area except the first contact layer portion of the light emitting structure from the metal support layer; And a transparent electrode formed over the exposed second contact layer and the metal support layer on which the insulating layer is formed.

상기 본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 구조물을 이루는 적층들 중 적어도 한 층은 소정 패턴의 영역들이 수직 방향으로 제거되거나 해당 패턴 영역들을 제외한 부분이 수직 방향으로 제거된 요철 구조를 가지는 것을 특징으로 한다. In an embodiment of the present invention, at least one layer of the stacks constituting the light emitting structure has a concave-convex structure in which regions of a predetermined pattern are removed in a vertical direction or portions except the pattern regions are removed in a vertical direction. do.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 일측 콘택층이 금속 지지층과 연결되고, 타측 콘택층 상에 형성되는 투명 전극이 상기 금속 지지층의 일부 영역까지 절연층을 사이에 두고 연장 배치된 발광 다이오드와; 상기 발광 다이오드의 금속 지지층이 도전성 접착되어 배치되며, 상기 금속 지지층까지 연장된 상기 투명 전극과 전기적 연결 수단에 의해 연결되는 절연 전극을 구비한 금속 기판과; 상기 금속 기판 상부의 상기 발광 다이오드 및 상기 전기적 연결 수단을 보호하는 보호 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.Another embodiment of the present invention includes a light emitting diode in which one contact layer is connected to the metal support layer, and a transparent electrode formed on the other contact layer extends with an insulating layer interposed therebetween to a partial region of the metal support layer; A metal substrate on which the metal support layer of the light emitting diode is conductively bonded and having an insulating electrode connected to the transparent electrode extending to the metal support layer by electrical connection means; And a protective member for protecting the light emitting diode and the electrical connection means on the metal substrate.

또한, 본 발명의 또다른 실시예는 양측 콘택층을 포함하는 수직형 발광소자 구조를 형성하는 단계와; 상기 수직형 발광소자 구조가 장착될 영역에 맞추어 금속 지지층의 표면 일부를 제거한 후 그 전면에 절연층을 형성하는 단계와; 상기 절연층의 일부를 제거하고 상기 금속 지지층에 상기 수직형 발광소자를 장착하면서 일측 콘택을 상기 금속 지지층과 전기적으로 연결하는 단계와; 상기 수직형 발광소자의 타측 콘택층과, 상기 절연층으로 절연된 상기 금속 지지층의 표면 일부에 단일 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, another embodiment of the present invention comprises the steps of forming a vertical light emitting device structure including both contact layers; Removing a part of the surface of the metal support layer according to an area where the vertical light emitting device structure is to be mounted, and then forming an insulating layer on the front surface thereof; Removing a portion of the insulating layer and electrically connecting one side contact with the metal support layer while mounting the vertical light emitting device on the metal support layer; And forming a single transparent electrode on the other side contact layer of the vertical light emitting device and a part of the surface of the metal support layer insulated from the insulating layer.

상기 같은 본 발명을 첨부한 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments of the present invention as follows.

도 4 내지 도 6은 본 발명 일 실시예에 적용될 발광 구조물을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도로서, 수직형 발광 다이오드의 일부 구조물을 형성한 후 일측 발광면을 패턴 식각하여 광 결정 구조를 형성하도록 하여 광효율을 높이도록 한 구조이다.4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of forming a light emitting structure to be applied to an embodiment of the present invention. After forming some structures of a vertical type light emitting diode, one side of the light emitting surface is pattern-etched to form a photonic crystal structure. This is to increase the light efficiency.

먼저, 도 4의 구조를 보면, 도시한 바와 같이 금속 지지층(310) 상부에 오믹 전극(320)이 형성되고, 그 상부에 순차적으로 p 콘택층(330), 활성층(340), n 콘택층(350)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 n 콘택층(350) 상부 일부가 일정한 패턴에 따라 수직 방향으로 제거되어 요철 구조를 형성하고 있다. 당연히, p 콘택층(330)과 n 콘택층(350)의 순서가 뒤바뀐 형태의 구조도 가능하지만, 여기서는 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 상기 순서를 가지는 구조를 설명한다.First, referring to the structure of FIG. 4, as shown, an ohmic electrode 320 is formed on the metal support layer 310, and the p contact layer 330, the active layer 340, and the n contact layer (sequentially) are sequentially formed thereon. 350 is formed. A portion of the upper portion of the n contact layer 350 is removed in a vertical direction according to a predetermined pattern to form an uneven structure. As a matter of course, a structure in which the order of the p contact layer 330 and the n contact layer 350 is reversed is also possible. However, the structure having the above order will be described in order to describe a preferred embodiment.

상기 요철 구조는 일정한 다각형 패턴이 제거되거나 해당 패턴 부분을 제외한 부분을 제거한 형태일 수 있으며, 도시한 경우에는 n 콘택층(350)의 일부 영역에만 형성되었으나, n 콘택층(350)의 높이방향 전체 영역에 형성될 수도 있다. The concave-convex structure may have a shape in which a predetermined polygonal pattern is removed or a portion except the corresponding pattern portion is removed. In this case, the concave-convex structure is formed only in a partial region of the n contact layer 350, but the entire height direction of the n contact layer 350 is It may be formed in the region.

상기 요철 구조로 형성된 광 결정은 측면 진행광의 외부 회절광 변환을 통해 외부 광효율을 증가시키기 위한 것이다. 또한, 전류를 소자 전면으로 균일하게 확산시켜 인가 발광 효율을 높이는 역할도 한다. 이러한 전류 확산 특성의 개선은 발광 효율을 증가시키고자 하는 목적 외에도 충격 전압(역전압이나 정전기 등)이 인가될 경우의 내성(Electro-Static Discharge;ESD 내성)을 높이 고자하는 목적도 달 성할 수 있다. 간혹, 이러한 전류 확산 성능의 향상을 위해 p 콘택층에 요철 구조를 형성하는 경우도 있어왔으나, 실제로 전류확산 특성은 p 콘택층 보다는 n 콘택층에 의해 제한되는 것이므로, 도시된 바와 같이 n 콘택층(350)에 요철 구조를 형성하는 것이 전류 확산 측면에서는 유리하다.The photonic crystal formed with the uneven structure is for increasing external light efficiency through external diffracted light conversion of side traveling light. In addition, it also serves to increase the applied luminous efficiency by uniformly spreading the current to the front of the device. In addition to the purpose of increasing the luminous efficiency, the improvement of the current spreading characteristics may also achieve the purpose of increasing the immunity (Electro-Static Discharge) when a shock voltage (such as reverse voltage or static electricity) is applied. . In some cases, an uneven structure may be formed in the p contact layer to improve the current spreading performance. However, since the current spreading property is limited by the n contact layer rather than the p contact layer, the n contact layer ( It is advantageous in terms of current spreading to form the uneven structure at 350.

이러한 구조를 형성하는 과정은 앞서 설명한 바와 같이 기판 상부에 차례로 발광 다이오드 소재 재료를 성장시켜 기본 구조를 형성한 후 상기 기판을 리프트 오프법으로 제거하고 오믹 전극층과 금속 지지층을 형성하는 방법이 이용될 수 있다.As described above, in the process of forming the structure, a light emitting diode material may be sequentially grown on the substrate to form a basic structure, and then the substrate may be removed by a lift-off method to form an ohmic electrode layer and a metal support layer. have.

상기 오믹 금속층(220)은 저항성 연결 특성의 개선, 저 저항화, 접합 강도의 향상을 도모하기 위한 것으로, 상기 p 콘택층(330)에 적용될 수 있는 물질은 대표적으로 니켈, 금 등이며, 투과성을 가질 수도 있다.The ohmic metal layer 220 is intended to improve resistive connection characteristics, reduce resistance, and improve bonding strength, and materials applicable to the p contact layer 330 are typically nickel, gold, and the like, and have permeability. May have

도 5내지 도 6은 상기 도 4의 기본 구조에 형성되는 광결정 구조의 변형 예들을 보인 것으로, 도 5에 도시된 광결정 구조는 n 콘택층(350) 및 활성층(340)까지 수직 방향으로 제거되어 깊은 요철 구조를 가지도록 한 것이고, 도 6은 n 콘택층(350), 활성층(340) 및 p 콘택층(330)을 모두 수직 방향으로 식각하여 깊은 요철 구조의 광결정 구조가 형성되도록 한 것이다. 5 to 6 show modified examples of the photonic crystal structure formed in the basic structure of FIG. 4, wherein the photonic crystal structure shown in FIG. 5 is removed in the vertical direction to the n contact layer 350 and the active layer 340, and is deep. FIG. 6 illustrates that the n contact layer 350, the active layer 340, and the p contact layer 330 are all etched in a vertical direction to form a deep crystal structure.

도 7은 상기 구조들에 형성될 광 결정 구조들의 패턴 형태를 보인 것으로, 소자의 상부면에서 볼 경우 원이나 다각형 패턴들이 다각형(사각형(도 7a), 삼각형(도 7b)) 격자 구조로 배열될 수 있다. 이러한 패턴들로 발광 구조물이 양각될 수도 있고, 음각 될 수도 있다는데 주의한다.FIG. 7 illustrates a pattern form of photonic crystal structures to be formed in the structures, and when viewed from the top surface of the device, circles or polygonal patterns may be arranged in a polygonal lattice structure (square (FIG. 7A) and triangle (FIG. 7B)). Can be. Note that the light emitting structure may be embossed or engraved with these patterns.

그러나, 이러한 구조들은 광의 회절특성을 이용하여 외부 광효율을 증가시킬 수 있지만, 물리적으로 대단히 취약해질 수 밖에 없다. 즉, n 전극을 형성한 후 외부 전극과의 연결을 위해 와이어 본딩 등을 실시하게 되면, 상기 요철 구조에 의해 취약해진 소자가 파손될 위험성이 대단히 커지게 된다. 특히 와이어 본딩은 알루미늄 소재를 이용하는 경우 압력과 초음파 진동을 이용하여 전극을 접착시키며, 충격이 덜한 금 소재를 이용하는 경우라도 열과 압력에 의해 전극을 접착시키므로 상기와 같이 취약한 구조의 소자는 손상되기 쉽다. However, these structures can increase the external light efficiency by using the diffraction characteristics of the light, but are physically very weak. That is, when the n-electrode is formed and wire bonding is performed to connect to the external electrode, the risk of damage to the device vulnerable by the uneven structure is greatly increased. In particular, wire bonding bonds the electrodes using pressure and ultrasonic vibration when using an aluminum material, and even when using a gold material with less impact, the electrodes are bonded by heat and pressure, and thus, the weakly fragile elements are easily damaged.

이후에, 상기 요입부 부분을 투명한 절연물질(SOG 등)로 채운다 할지라도 충격에 의해 결정 구조가 파괴되거나 손상되어 수명이 줄어들 위험성은 항상 존재하게 된다.Afterwards, even if the concave portion is filled with a transparent insulating material (SOG, etc.), there is always a risk that the crystal structure is destroyed or damaged by the impact and the life is reduced.

도 8은 상기 설명한 도 4내지 도 6의 발광 다이오드 구조를 기본으로 전극들의 구조를 변형한 본 발명의 일 실시예를 보인 것이다. 도시된 바와 같이 수직형 발광 다이오드 구조를 가지며, 적용 기판에 직접 연결될 수 있는 일측 전극(금속 지지층(410))을 구비함과 아울러, 와이어 본딩이 실시될 타측 전극(투명 전극(480))이 견고한 물리적 지지를 받도록 하여, 외부 전극 연결 시 소자 손상을 방지할 수 있도록 한 소자의 단면도 및 상부 평면도이다.FIG. 8 illustrates an embodiment of the present invention in which the structures of the electrodes are modified based on the light emitting diode structure of FIGS. 4 to 6 described above. As shown in the figure, it has a vertical light emitting diode structure and has one electrode (metal support layer 410) which can be directly connected to the application substrate, and the other electrode (transparent electrode 480) to which wire bonding is to be firmly secured. A cross-sectional view and a top plan view of a device to receive physical support to prevent damage to the device when connecting external electrodes.

도시된 바와 같이, p-오믹 전극(430), p 콘택층(440), 활성층(450), n 콘택층(460)으로 이루어진 기본적인 발광 구조물을 상기 구조물의 크기에 맞추어 표면 일부가 제거된 금속 지지층(410)에 절연층(420)을 이용하여 절연 배치한다. 이때, 상기 발광 구조물의 p-오믹 전극(430)이 전기적으로 상기 금속 지지층(410)과 연결 될 수 있도록 상기 p-오믹 전극(430)이 배치될 상기 금속 지지층(410) 상의 절연층(420)(즉, 제거된 영역 하부면)은 적어도 일부가 제거되어야 한다. 또한, 상기 절연층(420)은 상기 금속 지지층(410)의 표면에도 형성되어 상기 발광 구조물의 n 콘택층(460) 상부에 형성되면서 상기 금속 지지층(410)의 표면 일부 영역까지 연장되는 투명 전극(480)과 상기 금속 지지층(410)을 전기적으로 절연시킨다. As illustrated, a basic light emitting structure consisting of a p-omic electrode 430, a p contact layer 440, an active layer 450, and an n contact layer 460 is formed of a metal support layer having a portion of a surface thereof removed to fit the structure. The insulating layer 420 is insulated from the 410 by using the insulating layer 420. In this case, the insulating layer 420 on the metal support layer 410 on which the p-omic electrode 430 is to be disposed so that the p-omic electrode 430 of the light emitting structure may be electrically connected to the metal support layer 410. (Ie, the area underside of the removed area) must be at least partially removed. In addition, the insulating layer 420 is formed on the surface of the metal support layer 410 and is formed on the n contact layer 460 of the light emitting structure and extends to a partial region of the surface of the metal support layer 410 ( 480 and the metal support layer 410 are electrically insulated.

도시된 우측의 상부 평면도에 도시된 바와 같이 발광 구조물 외부의 금속 지지층(410) 상부로 연장된 투명 전극(480)의 일부 영역을 볼 수 있는데, 이 영역이 이후 외부 전극 연결을 위한 패드 부분으로 사용되는 것이다. 또한, 필요한 경우, 상기 패드 부분으로 사용될 영역에 추가적으로 외부 전극 연결을 위한 패드 금속층을 더 형성할 수 있다. 이 경우, 와이어 본딩 등의 외부 전극 연결이 더 용이해 질 수 있다.As shown in the top plan view of the right side, a portion of the transparent electrode 480 extending above the metal support layer 410 outside the light emitting structure can be seen, which is then used as a pad portion for connecting the external electrode. Will be. In addition, if necessary, a pad metal layer for connecting external electrodes may be further formed in a region to be used as the pad portion. In this case, connection of external electrodes such as wire bonding may be easier.

상기 도시된 경우에는 p 오믹 전극(430)이 발광 구조물에 적용되여 금속 지지층(410)에 적용되었으나, 상기 p 오믹 전극(430)은 금속 지지층(410)에 미리 형성되어 있을 수도 있고, 생략될 수도 있다.In the illustrated case, the p ohmic electrode 430 is applied to the metal support layer 410 by being applied to the light emitting structure, but the p ohmic electrode 430 may be previously formed on the metal support layer 410 or may be omitted. have.

또한, 상기 발광 구조물의 콘택층 순서 역시 도시된 p 콘택층(440), 활성층(450), n 콘택층(460)이 아닌 그 반대 순서로 적용될 수 있고, 일반적으로 추가되는 클래드층이나 초격자층 등이 더욱 추가될 수 있다. 그리고, 별도의 반사층을 더 추가하거나, 상기 금속 지지층(410)을 반사 특성이 좋은 금속으로 사용할 수 있다.In addition, the contact layer order of the light emitting structure may also be applied in the reverse order other than the illustrated p contact layer 440, active layer 450, and n contact layer 460, and generally added cladding layer or superlattice layer. And the like can be further added. In addition, an additional reflective layer may be further added, or the metal support layer 410 may be used as a metal having good reflection characteristics.

상기와 같은 구조는 상부 광 방출 영역에 외부 전극 형성용 패드 전극이 형성되지 않고 투명한 전극만 형성되기 때문에 광 방출 영역이 전체 면적이 되어 광 효율이 크게 높아지게 되며, 외부 전극 연결용 부분이 금속 지지층(410) 표면에 형성되어 외부 전극 연결시 상기 발광 구조물에 충격을 주지 않아 손상을 방지하고 수명을 높일 수 있게 된다.In the above structure, since the pad electrode for forming the external electrode is not formed in the upper light emitting region and only the transparent electrode is formed, the light emitting region becomes the entire area and thus the light efficiency is greatly increased. 410 is formed on the surface to prevent damage to the light emitting structure when the external electrode is connected to increase the lifespan.

특히, 상기 도시된 구조는 도 4내지 도 6에 도시한 바와 같은 광 결정 구조를 적용한 경우로서, 이렇게 광 결정 구조를 적용하여 물리적으로 대단히 취약해진 발광 구조물을 어플리케이션 기판에 적용하거나 패키지에 적용할 경우 외부 전극 연결의 충격을 방지하여 소자의 신뢰성을 크게 높일 수 있게 되며, 이러한 외부 전극 연결의 충격을 방지할 수 있기 때문에 상기 도 5 및 도 6과 같은 깊은 요철 구조의 광결정을 형성할 수 있는 것이다.In particular, the illustrated structure is a case in which the photonic crystal structure as shown in FIGS. 4 to 6 is applied, and in the case of applying the photonic crystal structure to the application substrate or the package to which the light-emitting structure which is physically very fragile is applied. Since the impact of the external electrode connection can be prevented to greatly increase the reliability of the device, and the impact of the external electrode connection can be prevented, thereby forming a photonic crystal having a deep uneven structure as shown in FIGS. 5 and 6.

예를 들어, 수직형 발광 다이오드를 직접 인쇄 회로 기판의 복수 영역들에 접합한 후 타측 연결은 와이어 본딩으로 실시하는 경우(선형, 면형 발광체 제조, 백라이트 제조, 조명 제조, 소형 도트 매트릭스 전광판 제조 등), 하나의 소자라도 불량이 발생되면 전체 제품이 폐기되거나, 보수 공정을 거쳐야 하므로 비용 낭비가 심해진다. 그러나, 상기 제안된 실시예의 구조를 가진 수직형 발광 다이오드를 이용한다면 소자 파손에 의한 불량을 크게 줄일 수 있게 되어 수율이 향상될 수 있다. For example, when a vertical light emitting diode is directly bonded to a plurality of areas of a printed circuit board, and the other side connection is made by wire bonding (linear, planar light emitting, backlight, lighting, small dot matrix electronic board, etc.) For example, if a single device fails, the entire product must be disposed of or undergo a maintenance process. However, if the vertical light emitting diode having the structure of the proposed embodiment is used, the defects caused by device breakage can be greatly reduced, and thus the yield can be improved.

상기 구조의 제조 방법을 설명하면, 우선 p 콘택층(440), 활성층(450), n 콘택층(460)을 소정 기판 상에 차례로 성장시키고 상기 기판을 제거한 후, 필요시 도시한 바와 같은 p 오믹 전극(430)을 형성하고, 상기 n 콘택층(460), 활성층(450), p 콘택층(440)으로 이루어진 발광 구조물을 일정 깊이로 소정 패턴에 따라 식각한 다음 그 식각된 영역을 절연체(470)로 채워 광 결정 구조를 가지는 발광 구조물을 형성한다. Referring to the method of manufacturing the structure, first, the p contact layer 440, the active layer 450, and the n contact layer 460 are sequentially grown on a predetermined substrate, and the substrate is removed. An electrode 430 is formed, and the light emitting structure including the n contact layer 460, the active layer 450, and the p contact layer 440 is etched to a predetermined depth according to a predetermined pattern, and then the etched region is insulated from the insulator 470. ) To form a light emitting structure having a photonic crystal structure.

그 다음, 금속 지지층(410)의 표면 일부 영역을 제거하는 것으로 수직 홈을 형성하여 상기 발광 구조물이 매립될 영역을 정의하고, 절연층(420)을 전체적으로 증착한 후 상기 발광 구조물이 매립될 영역의 하부 일부 영역에 형성된 상기 절연층(420)을 제거한다. 그 다음, 상기 발광 구조물을 상기 금속 지지층(410)의 매립 영역에 삽입하면서 발광 구조물의 p 오믹 전극(430)을 상기 금속 지지층(410)과 전기적으로 연결한다. 그리고, 투명 전극(480)을 상기 n 콘택층(460)과 상기 매립 영역에 인접한 금속 지지층(410) 표면 상의 절연층(420)에 형성한다. 이때, 상기 절연층(420)으로 절연되는 금속 지지층(410) 상부에 형성되는 투명 전극(480) 영역은 외부 전극 연결용 패드부로 사용될 것이므로 외부 전극 연결 방식에 따라 충분한 영역이 확보될 수 있도록 형성한다. 상기 구조물들의 결합을 매립이라 표현했으나, 상기 금속 지지층(410)을 계단식으로 형성하고, 상기 발광 구조물을 밀착하여 형성할 수도 있고, 결합 후 약간의 단차가 발생하도록 형성할 수도 있으므로 구체적인 제조 방법이나 구조의 단순 변형은 본 발명의 실시예들로서 포괄될 수 있다.Next, a portion of the surface of the metal support layer 410 is removed to form a vertical groove to define a region in which the light emitting structure is to be embedded, and after depositing the insulating layer 420 as a whole, the area of the region in which the light emitting structure is to be embedded. The insulating layer 420 formed in the lower partial region is removed. Thereafter, the light emitting structure is electrically inserted into the buried region of the metal support layer 410 to electrically connect the p ohmic electrode 430 of the light emitting structure to the metal support layer 410. The transparent electrode 480 is formed on the insulating layer 420 on the surface of the n contact layer 460 and the metal support layer 410 adjacent to the buried region. At this time, since the transparent electrode 480 formed on the metal support layer 410 insulated by the insulating layer 420 will be used as a pad for external electrode connection, a sufficient area is formed according to the external electrode connection method. . Although the combination of the structures is expressed as buried, the metal support layer 410 may be formed in a stepped manner, the light emitting structure may be formed in close contact, or may be formed so that a slight step occurs after bonding. Simple variations of can be encompassed as embodiments of the present invention.

전술한 바와 같은 발광 다이오드는 상기 예를 든 바와 같이 직접적으로 인쇄회로 기판과 같은 어플리케이션의 회로 전극에 적용되는 경우 외에도 방열 및 보호를 위해 패키지로 구성할 경우에도 뛰어난 특징을 제공해 줄 수 있다.As described above, the light emitting diode as described above may provide excellent features even when the package is configured for heat dissipation and protection, in addition to being directly applied to a circuit electrode of an application such as a printed circuit board.

도 9는 상기 도 8에 도시한 수직형 발광 다이오드를 적용한 패키지의 구조를 보인 단면도로서, 일견하기에도 도 1에 도시했던 종래의 구조물에 비해 대단히 간 소한 구조를 보인다. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a package to which the vertical light emitting diode shown in FIG. 8 is applied. FIG. 9 shows a very simple structure compared to the conventional structure shown in FIG.

상기 도시된 구조는 방열판으로 기능하면서 일측 전극으로도 사용될 수 있는 금속 기판(500)에 상기 수직형 발광 다이오드의 금속 지지층(410)을 직접 상기 금속 기판(500)에 접착층(510)으로 접착한다. 이러한 접착층(510)은 솔더나 도전성 페이스트일 수 있으며, 정밀한 정렬을 요구하지 않는다. 그리고, 상기 금속 지지층(410) 상부에 절연층(420)으로 절연되면서 배치된 투명 전극(480)과 상기 금속 기판(500) 상에 유전층(520)으로 절연 배치된 전극(530)을 본딩 와이어(540)를 이용하여 전기적으로 연결한다. 그리고, 상기 구조물을 보호하기 위하여 렌즈(550)와 같은 보호 부재를 형성한다. 상기 렌즈(550)는 투명한 에폭시와 같은 유기물 액적을 적용한 후 경화하여 형성할 수 있고, 석영과 같은 투명한 창을 렌즈로 사용하는 보호캡을 적용될 수도 있다. 이러한 보호를 위한 구조물은 다양한 변경이 가능하며, 이러한 변경된 보호 부재들은 본 발명의 실시예에 포괄될 수 있다.The illustrated structure directly bonds the metal support layer 410 of the vertical light emitting diode to the metal substrate 500 to the metal substrate 500, which functions as a heat sink and may also be used as one electrode. The adhesive layer 510 may be solder or conductive paste, and does not require precise alignment. In addition, the bonding wires may be formed by bonding the transparent electrode 480 disposed on the metal support layer 410 with the insulating layer 420 and the electrode 530 disposed on the metal substrate 500 with the dielectric layer 520. 540 to be electrically connected. In addition, a protective member such as a lens 550 is formed to protect the structure. The lens 550 may be formed by applying an organic droplet, such as a transparent epoxy, and curing it, or a protective cap using a transparent window such as quartz as a lens. Structures for such protection may be variously modified, and such modified protective members may be encompassed in embodiments of the present invention.

상기 구조의 특징은 발광 다이오드를 금속 기판(500)에 직접 접착하는 것으로 전극 연결과 물리적 접착 및 최대효과의 열전달을 동시에 달성할 수 있다는 점과, 일측 전극 및 지지층으로 기능하는 상기 발광 다이오드의 금속 지지층(410)이 지지하는 타측 전극의 외부 전극 연결 영역이 물리적 충격에 강하여 와이어 본딩에 따른 소자 파손이나 열화의 가능성이 현저히 낮아진다는 점이다.The structure is characterized in that the light emitting diode is directly adhered to the metal substrate 500 to simultaneously achieve electrode connection, physical adhesion and heat transfer of maximum effect, and a metal support layer of the light emitting diode functioning as one electrode and a support layer. The external electrode connection region of the other electrode supported by 410 is resistant to physical shock, and thus the possibility of element breakage or deterioration due to wire bonding is significantly reduced.

즉, 복잡한 전극이 3차원 적으로 구현되어야 하는 서브 마운트의 적용이 필요하지 않고, 비효율적인 열 전달 특성을 개선하기 위해 적용되는 열전달 부재나 열접촉 부재등도 요구되지 않는다. 이는 비단 구조물의 사용이 줄어들어 비용이 감 소한다는 측면만 있는 것이 아니라 정렬, 단계별 조립과 같은 공정 단계의 감소에도 기여하여 생산 시간, 생산성, 비용등의 다양한 영역에 대한 이점을 얻을 수 있는 것이다. That is, it is not necessary to apply a sub-mount in which a complicated electrode must be implemented in three dimensions, and a heat transfer member or a heat contact member that is applied to improve inefficient heat transfer characteristics is not required. This not only reduces costs due to the reduced use of the structure, but also contributes to the reduction of process steps such as alignment and step-by-step assembly, which can benefit from various areas such as production time, productivity and cost.

전술한 발광 구조로 적용이 가능한 발광 다이오드의 종류로 직접 천이형, 간접 천이형 발광 다이오드들이 모두 포함될 수 있다. Types of light emitting diodes applicable to the above-described light emitting structure may include both a direct transition type and an indirect transition type light emitting diode.

상기한 바와 같이 본 발명 발광 다이오드 및 그 제조 방법은 수직형 발광 구조물을 금속 지지층에 절연 매립한 후 상기 일측 콘택층 상에 투명 전극을 형성하면서 상기 금속 지지층 상부까지 상기 투명 전극을 연장하여 외부 연결을 해당 금속 지지층 상부에 절연 배치된 상기 투명 전극 부분으로 한정함으로써, 어플리케이션에 상기 소자를 용이하게 적용할 수 있도록 함과 아울러 외부 전극 연결시 소자에 충격이 가지 않도록 하는 효과가 있다.As described above, the light emitting diode of the present invention and a method of manufacturing the same include insulating a vertical light emitting structure on a metal support layer, and then extending the transparent electrode to the upper portion of the metal support layer while forming a transparent electrode on the one contact layer, thereby forming external connection. By limiting the portion of the transparent electrode that is insulated and disposed on the metal support layer, the device can be easily applied to an application and there is an effect of preventing the device from impact when connecting an external electrode.

본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구조는 광이 방출되는 전면에 외부 전극 연결에 의한 불투명 영역이 발생되지 않고, 소자의 광 방출 영역 외부로 연장된 전극에 외부 전극이 연결되어 광 효율이 높아지는 효과가 있다. In the light emitting diode structure according to the embodiment of the present invention, an opaque region is not generated by the external electrode connection on the front surface where light is emitted, and an external electrode is connected to an electrode extending outside the light emitting region of the device, thereby increasing light efficiency. There is.

본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구조는 수직형 발광 구조물에 소정 패턴에 따른 광 결정 요철 구조를 형성하여 측면광을 회절시킴으로써, 전면광의 효율을 높이는 효과가 있다.The light emitting diode structure according to the embodiment of the present invention forms a photonic crystal uneven structure according to a predetermined pattern on the vertical light emitting structure to diffract the side light, thereby increasing the efficiency of the front light.

본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구조는 수직형 발광 구조물에 소정 패턴에 따른 광 결정 요철 구조를 형성하여 전류 분산 특성을 개선함으로써 전력 효율 및 ESD(Electro-Static Discharge) 내성을 높이는 효과가 있다.The light emitting diode structure according to the embodiment of the present invention has an effect of increasing power efficiency and electro-static discharge (ESD) resistance by forming a photonic crystal uneven structure according to a predetermined pattern in the vertical light emitting structure to improve current dispersion characteristics.

본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구조를 적용한 패키지는 방열판으로 사용되는 금속 기판 상에 전극이 형성된 수직형 발광 다이오드 구조가 직접 전기적, 물리적, 열적으로 연결됨으로써, 별도의 서브 마운트나 열전달 부재등의 부가적인 구조물이 요구되지 않아 공정이 간단하며 비용이 저렴하면서도 열방출 효율은 뛰어난 효과가 있다.The package to which the light emitting diode structure according to the embodiment of the present invention is applied has a vertical light emitting diode structure in which electrodes are formed on a metal substrate used as a heat sink, and is directly connected electrically, physically, and thermally, thereby providing a separate submount or heat transfer member. Since no additional structure is required, the process is simple and inexpensive, but the heat dissipation efficiency is excellent.

Claims

A light emitting structure in which a first contact layer, an active layer, and a second contact layer are stacked;

A metal support layer having the light emitting structure inserted therein;

An insulating layer formed between the metal support layer and the light emitting structure and on an upper surface of the metal support layer to insulate an area except the first contact layer portion of the light emitting structure from the metal support layer;

And a transparent electrode formed on a portion of the metal support layer on which the exposed second contact layer and the insulating layer are formed.

The light emitting diode of claim 1, wherein at least one layer of the stacks of the light emitting structure has a concave-convex structure in which regions of a predetermined pattern are removed in a vertical direction or portions except for the pattern regions are removed in a vertical direction. .

The light emitting diode of claim 2, wherein the predetermined pattern has a figure shape when viewed from an upper plane, and the arrangement of the figure shapes has a polygonal lattice arrangement.

The light emitting diode of claim 2, wherein the removed regions based on the pattern shape are filled with an insulating material.

The light emitting diode of claim 1, wherein the transparent electrode region on the metal support layer on which the insulating layer is formed is a pad region for connection with an external electrode.

The light emitting diode of claim 1, wherein the first contact layer is a p contact layer, and the second contact layer is an n contact layer.

The light emitting diode of claim 1, wherein the second contact layer of the light emitting structure has a concave-convex structure in which regions of a predetermined pattern are removed in a vertical direction.

The light emitting diode of claim 1, wherein the second contact layer and the active layer of the light emitting structure have a concave-convex structure in which regions according to a predetermined pattern are removed in a vertical direction.

The light emitting diode of claim 1, wherein all layers of the light emitting structure have an uneven structure in which regions according to a predetermined pattern are removed in a vertical direction.

The light emitting diode of claim 1, further comprising an ohmic electrode formed between the first contact layer and the metal support layer.

A light emitting diode in which one side contact layer is connected to the metal support layer, and a transparent electrode formed on the other side contact layer extends with an insulating layer interposed therebetween to a part of the metal support layer;

A metal substrate on which the metal support layer of the light emitting diode is conductively bonded and having an insulating electrode connected to the transparent electrode extending to the metal support layer by electrical connection means;

And a protective member for protecting the light emitting diode and the electrical connection means on the metal substrate.

The light emitting diode package of claim 11, wherein the electrical connection means is a bonding wire, and the protective member is a lens.

12. The light emitting diode package of claim 11, wherein the metal support layer is a conductive layer and is used as a physical support member and a heat transfer layer having a mechanical structure, and the metal substrate is also used as a heat sink and an electrode of the light emitting diode. .

Forming a vertical light emitting device structure including both contact layers;

Removing a part of the surface of the metal support layer according to an area where the vertical light emitting device structure is to be mounted, and then forming an insulating layer on the front surface thereof;

Removing a portion of the insulating layer and electrically connecting one side contact with the metal support layer while mounting the vertical light emitting device on the metal support layer;

And forming a single transparent electrode on the other side contact layer of the vertical light emitting device and a part of the surface of the metal support layer insulated from the insulating layer.

The method of claim 14, wherein the forming of the vertical light emitting device structure comprises: forming a structure including a first contact layer, an active layer, and a second contact layer; The method of claim 1, further comprising forming an ohmic electrode on the first contact layer.

The method of claim 14, wherein the forming of the vertical light emitting device structure comprises: growing a first contact layer, an active layer, and a second contact layer on a substrate in order; Removing the lower substrate of the first contact layer and planarizing the exposed surface of the first contact layer.

The method of claim 14, wherein the forming of the vertical light emitting device structure comprises: forming a structure including a first contact layer, an active layer, and a second contact layer; Removing a portion of the layers including the second contact layer to form a photonic crystal structure based on a predetermined pattern.

18. The method of claim 17, wherein the first contact layer is a p contact layer and the second contact layer is an n contact layer.

15. The method of claim 14, wherein forming a transparent electrode on a portion of the surface of the metal support layer insulated with the insulating layer comprises: a region sufficient to allow the transparent electrode region formed on a portion of the metal support layer to be used as an external electrode connection pad portion. Light emitting diode manufacturing method comprising the step of forming a.

The method of claim 14, wherein the forming of the transparent electrode on a portion of the surface of the metal support layer insulated with the insulating layer further comprises forming a pad electrode for connecting an external electrode on the transparent electrode region formed on the portion of the metal support layer. Light emitting diode manufacturing method comprising the step of.