KR101007137B1 - 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지 - Google Patents

발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 전도성 지지부재; 상기 전도성 지지부재 상에 형성되어 빛을 생성하는 발광 구조물; 및 상기 전도성 지지부재 상에 상기 발광 구조물로부터 이격된 적어도 하나의 완충 구조물을 포함한다.

Description

발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE, METHOD OF FABRICATING THE LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시예는 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시예는 신뢰성이 향상된 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 전도성 지지부재; 상기 전도성 지지부재 상에 형성되어 빛을 생성하는 발광 구조물; 및 상기 전도성 지지부재 상에 상기 발광 구조물로부터 이격된 적어도 하나의 완충 구조물을 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 기판 상에 복수의 화합물 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계; 상기 발광 구조물을 개별 칩 단위로 구분하는 아이솔레이션 에칭을 수행하고, 상기 아이솔레이션 에칭에 의해 상기 발광 구조물로부터 이격된 완충 구조물을 형성하는 단계; 상기 발광 구조물 및 상기 완충 구조물의 상에 전도성 지지부재를 형성하는 단계; 및 상기 기판을 레이저 리프트 오프 공정을 사용하여 제거하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 몸체부; 상기 몸체부에 설치된 제1 리드전극 및 제2 리드전극; 및 상기 몸체부에 설치되어 상기 제1 리드전극 및 제2 리드전극과 전기적으로 연결되는 발광 소자를 포함하며, 상기 발광 소자는 전도성 지지부재와, 상기 전도성 지지부재 상에 형성되어 빛을 생성하는 발광 구조물과, 상기 전도성 지지부재 상에 상기 발광 구조물로부터 이격된 적어도 하나의 완충 구조물을 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
실시예는 신뢰성이 향상된 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자의 단면도
도 2는 도 1의 발광 소자의 상면도
도 3 내지 도 10은 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면
도 11은 실시예에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지에 대해 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자(100)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광 소자(100)의 상면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자(100)는 전도성 지지부재(160)와, 상기 전도성 지지부재(160) 상에 형성되어 빛을 생성하는 발광 구조물(120)과, 상기 전도성 지지부재(160) 상에 상기 발광 구조물(120)로부터 거리(d) 정도로 이격되도록 형성되며 상기 발광 소자(100)의 제조 공정에서 상기 발광 구조물(120)의 손상을 방지하는 적어도 하나의 완충 구조물(180)을 포함한다.
상기 발광 구조물(120)은 제1 접착층(158)과, 상기 제1 접착층(158) 상에 반사층(157)과, 상기 제1 접착층(158) 및 반사층(157)의 측면에 확산방지층(Diffusion Barrier Layer)(159)과, 상기 반사층(157) 상에 형성되어 빛을 방출하는 화합물 반도체층(145)과, 상기 화합물 반도체층(145)에 형성되어 상기 전도성 지지부재(160)와 함께 상기 발광 구조물(120)에 전원을 제공하는 전극(170)을 포함할 수 있다. 상기 전극(170)은 적어도 하나의 전극 패드를 포함할 수 있으며, 또한 암(ARM) 전극 구조를 가질 수 있다. 상기 완충 구조물(180)과 상기 발광 구조물(120)은 동일한 반도체층의 적층 구조 또는 동일한 높이로 형성될 수 있다.
상기 완충 구조물(180)은 상기 발광 구조물(120)의 측면과 거리(d) 정도로 이격되도록 적어도 하나가 형성될 수 있다.
이때, 상기 거리(d)는 예를 들어 5μm 내지 50μm일 수 있다. 또한, 상기 완충 구조물(180)의 폭(w1)은 5μm 내지 30μm 일 수 있다. 다만, 상기 거리(d) 및 상기 폭(w1)은 상기 발광 소자(100)의 설계에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 완충 구조물(180)은 빛을 생성하지 않을 수 있으며, 그 대신, 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조 공정에서 발생될 수 있는 충격을 흡수하여 상기 발광 구조물(120)의 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 완충 구조물(180)을 형성함으로써, 실시예에 따른 발광 소자(100) 및 그 제조방법의 신뢰성이 향상될 수 있다. 이에 대해서는 자세히 후술한다.
이하, 실시예에 따른 발광 소자(100)에 대해 구성 요소 및 작용을 중심으로 상세히 설명한다.
상기 전도성 지지부재(160)는 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)을 지지하는 동시에, 상기 전극(170)과 함께 상기 발광 구조물(120)에 전원을 제공할 수 있다.
상기 전도성 지지부재(160)는 예를 들어, 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN 등) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 전도성 지지부재(160)의 상면에는 제2 접착층(161)이 형성될 수 있다. 상기 제2 접착층(161)은 접착력이 양호한 AuSn, AuIn, NiSn 등의 접합 금속으로 형성될 수 있으며, 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)과 상기 전도성 지지부재(160) 사이를 견고히 결합시킬 수 있다.
상기 전도성 지지부재(160) 상에는 상기 발광 구조물(120) 및 상기 발광 구조물(120)의 측면에 거리(d) 정도로 이격되도록 형성된 적어도 하나의 상기 완충 구조물(180)을 포함할 수 있다.
도 2의 (a)에 도시된 것처럼, 상기 완충 구조물(180)은 상기 발광 구조물(120)의 엣지 영역과 상기 거리(d)로부터 이격되도록 형성될 수 있다.
또는, 도 2의 (b) 및 (c)에 도시된 것처럼, 상기 완충 구조물(180)은 상기 발광 구조물(120)의 측면을 따라 상기 거리(d)로부터 이격되도록 복수 개 또는 일체로 배치될 수도 있다. 이 경우, 상기 거리(d)는 상기 완충 구조물(180)의 위치에 따라 달라질 수 있다.
즉, 상기 전도성 지지부재(160) 상면의 둘레 영역에 형성된 완충 구조물(180)과 상기 발광 구조물(120) 사이의 거리(d1)가, 상기 전도성 지지부재(160) 상면의 모서리 영역에 형성된 완충 구조물(180)과 상기 발광 구조물(120) 사이의 거리(d2)보다 클 수 있다.
상기 거리(d)는 예를 들어 5μm 내지 50μm 일 수 있다. 상기 거리(d)는 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조 공정에서 복수개의 칩을 개별 칩 단위로 구분하기 위해 형성되는 아이솔레이션 영역(Isolation area)의 폭에 따라 결정될 수 있는데, 이에 대해서는 상세히 후술한다.
상기 완충 구조물(180)의 폭(w1)은 예를 들어, 5μm 내지 30μm 일 수 있다. 다만, 상기 폭(w1)도 상기 발광 소자(100)의 설계 또는 제조 공정 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 완충 구조물(180)의 상면의 형상은 예를 들어, 부채꼴 형상, 반원 형상, 다각형 형상, 링 형상 등을 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 완충 구조물(180)은 빛을 생성하지는 않을 수 있으며, 그 대신, 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조 공정에서 발생될 수 있는 충격을 흡수하여 상기 발광 구조물(120)의 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 완충 구조물(180)은 기판을 제거하는 레이저 리프트 오프(LLO : Laser Lift Off) 공정에서 사용되는 레이저 에너지에 의한 충격을 상기 발광 구조물(120) 대신 흡수할 수 있다.
즉, 상기 완충 구조물(180)을 형성하지 않은 일반적인 레이저 리프트 오프(LLO) 공정에서, LLO 공정에 사용되는 레이저 에너지에 의한 충격에 의해 발광 구조물의 측면이나 엣지(edge) 영역에 크랙, 균열 등의 손상이 발생하게 되는 데에 반해, 실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 상기 레이저 에너지에 의한 충격을 흡수하는 상기 완충 구조물(180)을 형성하여 상기 발광 구조물(120)에 크랙, 균열 등의 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
한편, 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)은 동일한 제조방법에 의해 동시에 형성될 수 있으며, 이 경우, 두 구조물의 적층 구조는 적어도 일부가 동일할 수 있다.
이하, 실시예에서는 상기 두 구조물의 적층 구조의 적어도 일부가 동일한 경우를 중심으로 설명한다. 다만, 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)은 서로 별도의 제조방법에 의해 형성되어 상이한 재질로 형성될 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)은 제1 접착층(158)과, 상기 제1 접착층(158) 상에 반사층(157)과, 상기 제1 접착층(158) 및 반사층(157)의 측면에 확산방지층(Diffusion Barrier Layer)(159)과, 상기 반사층(157) 상에 화합물 반도체층(145)을 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층(158)은 상기 제2 접착층(161)과 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 접착력이 양호한 AuSn, AuIn, NiSn 등의 접합 금속으로 형성될 수 있다. 상기 제1 접착층(158)은 상기 제2 접착층(161)과 접합되어, 상기 전도성 지지부재(160)와 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180) 사이를 견고히 결합시킬 수 있다.
상기 반사층(157)은 상기 화합물 반도체층(145) 및 상기 전도성 지지부재(160) 사이에 형성되어, 상기 발광 구조물(120)의 화합물 반도체층(145)에서 생성되는 빛을 반사시킴으로써 상기 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 반사층(157)은 예를 들어, 은(Ag), 은(Ag)을 포함한 합금, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 포함한 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 반사층(159)이 상기 화합물 반도체층(145)과 오믹 접촉을 형성하지 않는 경우, 상기 반사층(159) 및 상기 화합물 반도체층(145) 사이에는 오믹층(미도시)이 더 형성될 수도 있다.
상기 제1 접착층(158) 및 상기 반사층(157)의 측면에는 상기 확산방지층(Diffusion Barrier Layer)(159)이 형성될 수 있다.
상기 확산방지층(159)은 상기 제1 접착층(158), 반사층(157), 제2 접착층(161), 전도성 지지부재(160) 등이 층간 확산(Inter-diffusion)에 의해 열화되는 것을 방지할 수 있다. 상기 확산방지층(159)은 예를 들어, Ti, Ni, W, Pt 중 적어도 하나를 포함하는 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(157) 상에는 상기 화합물 반도체층(145)이 형성될 수 있다. 상기 화합물 반도체층(145)은 예를 들어, 3족 내지 5족의 화합물 반도체, 더 구체적으로는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(120)에 형성된 상기 화합물 반도체층(145)의 상면에는 상기 전극(170)이 형성될 수 있으며, 상기 전극(170) 및 상기 전도성 지지부재(160)로부터 전원을 제공받아 빛을 생성할 수 있다.
상기 화합물 반도체층(145)은 예를 들어, 제2 도전형 반도체층(150), 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에 활성층(140), 상기 활성층(140) 상에 제1 반도체층(130)을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에는 상기 활성층(140)이 형성될 수 있다.상기 활성층(140)은 상기 제1 반도체층(130)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(150)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(140)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(140)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well), 양자선 구조 또는 양자점 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(140)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 활성층(140)이 상기 다중 양자 우물 구조(MQW)로 형성된 경우, 상기 활성층(140)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(140)의 위 및/또는 아래에는 n형 또는 p형 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 상기 클래드층(미도시)은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다.
상기 활성층(140) 상에는 상기 제1 반도체층(130)이 형성될 수 있다. 상기 제1 반도체층(130)은 제1 도전형 반도체층만을 포함하거나, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 언도프트 반도체층 등을 더 포함할 수도 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 언도프트 반도체층은 도전형 도펀트가 도핑되지 않아, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 비해 현저히 낮은 전기 전도성을 갖는 층으로, 상기 제1 도전형 반도체층의 결정성 향상을 위해 형성될 수 있다.
한편, 앞에서 설명한 것과는 달리, 상기 제1 반도체층(130)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 반도체층(130) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있으며 이에 따라, 상기 발광 소자(100)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층(150) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 화합물 반도체층(145)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 화합물 반도체층(145)의 측면에는 제1 보호층(155)이 형성될 수 있다. 상기 제1 보호층(155)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, ITO, AZO, ZnO, MgF2 중 적어도 하나로 형성되어 상기 화합물 반도체층(145)이 상기 전도성 지지부재(160)와 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도시된 것처럼, 빛을 생성하지 않는 상기 완충 구조물(180)의 화합물 반도체층(145)의 측면에는 상기 제1 보호층(155)이 형성되지 않을 수도 있다.
상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)의 측면과, 상기 전도성 지지부재(160) 상에는 제2 보호층(165)이 형성될 수 있다.
상기 제2 보호층(165)은 상기 발광 소자(100)의 제조 공정에서 상기 제1 보호층(155)이 손상되는 경우를 대비해 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 보호층(165)은 상기 제1 보호층(155)에 크랙, 균열 등이 발생하여 상기 발광 구조물(120)이 상기 전도성 지지부재(160)나 상기 완충 구조물(120)과 전기적으로 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 보호층(165)은 상기 제1 보호층(155)과 같은 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, ITO, AZO, ZnO, MgF2 중 적어도 하나의 재질로 증착 방식에 의해 형성할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이하, 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 다만, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 생략하거나 간략히 설명한다.
도 3 내지 도 10은 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판(110) 상에 상기 화합물 반도체층(145)을 성장하여 형성할 수 있다. 상기 화합물 반도체층(145)은 예를 들어, 제1 반도체층(130), 상기 제1 반도체층(130) 상에 활성층(140), 상기 활성층(140) 상에 제2 도전형 반도체층(150)을 포함할 수 있다.
상기 화합물 반도체층(145)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 화합물 반도체층(145)을 선택적으로 제거하여 복수의 제1 구조물(120a) 및 복수의 제2 구조물(180a)를 형성할 수 있다. 상기 화합물 반도체층(145)은 예를 들어, 에칭 공정에 의해 선택적으로 제거될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 구조물(120a) 및 제2 구조물(180a)은 제조 공정을 거쳐서 각각 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)로 형성되게 된다.
이때, 상기 복수의 제1 구조물(120a)들 사이의 폭, 즉, 복수개의 칩을 개별 칩(1 CHIP) 단위로 구분하는 아이솔레이션 영역(Isolation area)(M)의 폭(x)은 예를 들어, 5μm 내지 100μm 일 수 있다. 그리고, 상기 복수의 제2 구조물(180a)은 상기 아이솔레이션 영역(M)의 중간 부분, 다시 말해, 상기 아이솔레이션 영역(M)의 폭(x)의 1/2에 해당하는 부분에 형성될 수 있다.
따라서, 후속 공정에 의해 형성되는 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)은 서로 상기 아이솔레이션 영역(M)의 폭(x)의 대략 1/2에 해당하는 거리(d)정도로 이격되도록 형성되게 되는 것이다.
한편, 상기 복수의 제2 구조물(180a)의 상면의 형상은 도 5의 (a) 및 (b)와 같이 원형, 다각형 등으로 형성되거나, 도 5의 (c)와 같이 상기 복수의 제1 구조물(120a)의 측면을 따라 격자 형태로 형성될 수 있다. 다만, 상기 복수의 제2 구조물(180a)의 형상에 대해 한정하지는 않는다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 복수의 제1 구조물(120a) 및 복수의 제2 구조물(180a) 상에 상기 반사층(157), 제1 접착층(158), 확산방지층(159)을 형성함으로써, 실시예에 따른 발광 구조물(120) 및 완충 구조물(180)이 제공될 수 있다.
한편, 상기 발광 구조물(120) 및 완충 구조물(180)의 측면에는 상기 제1 보호층(155)이 더 형성될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180) 상에 상기 전도성 지지부재(160)를 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 전도성 지지부재(160)는 시트(sheet) 형태로 준비되어, 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180) 상에 본딩될 수 있다.
이 경우, 상기 전도성 지지부재(160)의 하면에는 상기 제2 접착층(161)이 형성될 수 있으며, 상기 제2 접착층(161)이 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180) 상면의 형성된 상기 제1 접착층(158)과 본딩될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 레이저 리프트 오프(LLO : Laser Lift Off) 공정을 실시하여 상기 기판(110)을 제거할 수 있다.
상기 레이저 리프트 오프(LLO) 공정은 상기 기판(110)의 하면에 가해지는 레이저 에너지에 의해 상기 화합물 반도체층(145)과 상기 기판(110)을 서로 분리시키는 공정이다.
일반적인 레이저 리프트 오프(LLO) 공정에서는 상기 레이저 에너지에 의한 충격에 의해 발광 구조물의 측면이나 엣지(edge) 영역에 크랙, 균열 등의 손상이 발생하게 된다.
하지만, 실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 상기 레이저 에너지에 의한 충격을 흡수하는 상기 완충 구조물(180)을 형성하므로, 상기 발광 구조물(120)의 측면에나 엣지(edge) 영역에 가해질 수 있는 충격이 상기 완충 구조물(180)에 의해 흡수되어 상기 발광 구조물(120)에 크랙, 균열 등의 손상이 방지되는 효과가 있다.
한편, 상기 완충 구조물(180)은 상기 레이저 에너지를 흡수하므로, 균열이나 크랙 등을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 발광 구조물(120) 및 상기 완충 구조물(180)의 측면과, 상기 전도성 지지부재(160) 상에는 제2 보호층(165)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 보호층(165)은 상기 기판(110)이 제거됨에 따라 노출된 면을 따라 증착 공정을 실시하여 형성될 수 있다.
상기 제2 보호층(165)은 상기 레이저 리프트 오프(LLO) 공정에 의해 손상될 수 있는 상기 제1 보호층(155)을 보완하기 위해 형성될 수 있다.
또한, 상기 발광 구조물(120) 하면에는 상기 전극(170)을 형성할 수 있다. 상기 전극(170)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 칩 분리 공정을 실시하여 복수개의 칩을 개별 칩(1 CHIP) 단위로 분리함으로써, 실시예에 따른 발광 소자(100)를 제공할 수 있다.
상기 칩 분리 공정은 예를 들어, 커터(cutter)를 사용하는 브레이킹 공정, 건식 또는 습식 식각을 이용하는 에칭 공정, 레이저를 이용하는 레이저 스크리빙(Laser Scribing) 공정 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 칩 분리 공정에 의해, 상기 완충 구조물(180)은 칩 경계를 따라 분리되거나 제거될 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 발광 소자(100)를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 몸체부(20)와, 상기 몸체부(20)에 설치된 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)과, 상기 몸체부(20)에 설치되어 상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(40)를 포함한다.
상기 몸체부(20)는 실리콘 재질, 합성수지 재질 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 몸체부(20) 상에 설치되거나 상기 제1 리드전극(31) 또는 제2 리드전극(32) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 도시된 것처럼, 하면의 전도성 지지부재 및 와이어를 통해 상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몰딩부재(40)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(40)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
상기 실시 예(들)에 따른 발광소자는 수지 재질이나 실리콘과 같은 반도체 기판, 절연 기판, 세라믹 기판 등에 패키징되고, 지시 장치, 조명 장치, 표시 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다. 또한 상기 각 실시 예는 각 실시 예로 한정되지 않고, 상기에 개시된 다른 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 각 실시 예로 한정하지는 않는다.
실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 또는 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 표시장치, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광소자, 120: 발광 구조물, 130: 제1반도체층, 140:활성층, 150:제2도전형 반도체층, 160:전도성 지지부재, 180:완충 구조물, 157:반사층, 158:제1접착층, 159:확산방지층, 155:제1보호층, 165:제2보호층

Claims (20)

  1. 전도성 지지부재;
    상기 전도성 지지부재 상에 형성되어 빛을 생성하는 발광 구조물; 및
    상기 전도성 지지부재 상에 상기 발광 구조물로부터 이격된 적어도 하나의 완충 구조물을 포함하는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    복수의 완충 구조물은 상기 전도성 지지부재 상면의 둘레 영역에 서로 이격되게 배치되는 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 완충 구조물의 상면은 부채꼴, 반원 또는 다각형 중 적어도 하나의 형상을 갖는 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 구조물과 상기 완충 구조물 사이의 거리는 5μm 내지 50μm 인 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 완충 구조물의 폭은 5μm 내지 30μm 인 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 완충 구조물은 크랙 또는 균열을 포함하는 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 완충 구조물과 상기 발광 구조물은 동일한 반도체층의 적층 구조 또는 동일한 높이를 갖는 발광 소자.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 완충 구조물 및 상기 발광 구조물은 화합물 반도체층을 포함하는 발광 소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전도성 지지부재와 상기 화합물 반도체층 사이에 반사층 및 오믹층 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 완충 구조물 및 상기 발광 구조물의 하면에는 제1 접착층이 형성되고, 상기 전도성 지지부재의 상면에는 상기 제1 접착층과 결합되는 제2 접착층이 형성되는 발광 소자.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 화합물 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 포함하는 발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 측면에는 보호층이 형성된 발광 소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 상면에는 전극이 형성되며, 상기 전극은 상기 전도성 지지부재와 함께 상기 발광 구조물에 전원을 제공하는 발광 소자.
  14. 기판 상에 복수의 화합물 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계;
    상기 발광 구조물을 개별 칩 단위로 구분하는 아이솔레이션 에칭을 수행하고, 상기 아이솔레이션 에칭에 의해 상기 발광 구조물로부터 이격된 완충 구조물을 형성하는 단계;
    상기 발광 구조물 및 상기 완충 구조물의 상에 전도성 지지부재를 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 레이저 리프트 오프 공정을 사용하여 제거하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 아이솔레이션 영역의 폭은 5μm 내지 100μm인 발광 소자 제조방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 완충 구조물은 상기 아이솔레이션 영역의 폭의 1/2에 해당하는 부분에 형성되는 발광 소자 제조방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 레이저 리프트 오프 공정에 의해, 상기 완충 구조물에 균열이 형성되는 발광 소자 제조방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 레이저 리프트 오프 공정 이후에, 상기 발광 구조물에 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 레이저 리프트 오프 공정 이후에, 복수개의 발광 소자를 개별 칩 단위로 분리하는 칩 분리 공정이 실시되는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
  20. 몸체부;
    상기 몸체부에 설치된 제1 리드전극 및 제2 리드전극; 및
    상기 몸체부에 설치되어 상기 제1 리드전극 및 제2 리드전극과 전기적으로 연결되는 발광 소자를 포함하며,
    상기 발광 소자는 전도성 지지부재와, 상기 전도성 지지부재 상에 형성되어 빛을 생성하는 발광 구조물과, 상기 전도성 지지부재 상에 상기 발광 구조물로부터 이격된 적어도 하나의 완충 구조물을 포함하는 발광 소자 패키지.
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