KR101030493B1 - Resonant cavity light emitting diode package with improved heat emission efficiency and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공진 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반도체 기판 상부에 형성된 식각 정지층을 이용하여 열적 저항이 많이 걸리는 반도체 기판의 일부분을 제거하고 제거된 부분에 두꺼운 금속층을 형성하거나 반도체 기판의 전부를 제거함으로써, 발광 다이오드에서 생기는 열이 효과적으로 방출되도록 함은 물론, 공진 발광 다이오드의 아래 부분에 DBR층을 형성하여 공진효과를 일으킴으로써, 활성층에서 만들어진 광자들을 효율적으로 방출 및 증폭시키는 고효율 열방출 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a resonant light emitting diode package and a method of manufacturing the same. More particularly, by using an etch stop layer formed on an upper portion of a semiconductor substrate, a portion of the semiconductor substrate that requires a large amount of thermal resistance is removed and a thick metal layer is formed on the removed portion. By removing all of the semiconductor substrates, the heat generated from the light emitting diodes can be effectively discharged, and a DBR layer is formed on the lower portion of the resonant light emitting diodes to produce a resonance effect, thereby efficiently emitting and amplifying photons made in the active layer. The present invention provides a high efficiency heat dissipation LED package and a method of manufacturing the same.

본 발명의 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지는 식각 정지층, DBR층, P형 반도체층, 활성층, N형 반도체층을 포함하는 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드 하부에 형성되고, 일부가 식각된 기판; 상기 기판의 식각된 부분에 형성되고, 상기 발광 다이오드에서 생성되는 열을 방출하기 위한 열 방출 금속부; 상기 열 방출 금속부를 포함하는 상기 기판 하부에 형성된 제1 전극층과 상기 발광 다이오드 상부에 형성된 제2 전극층; 및 상기 제1 전극층 하부에 형성되고, 상부에 금속 접촉층이 형성된 서브마운트를 포함함에 기술적 특징이 있다.The high efficiency heat emission resonant light emitting diode package of the present invention includes a light emitting diode including an etch stop layer, a DBR layer, a P-type semiconductor layer, an active layer, an N-type semiconductor layer; A substrate formed under the light emitting diode and partially etched; A heat dissipation metal part formed on the etched portion of the substrate and configured to dissipate heat generated by the light emitting diode; A first electrode layer formed under the substrate including the heat dissipation metal part and a second electrode layer formed over the light emitting diode; And a submount formed under the first electrode layer and having a metal contact layer formed thereon.

발광 다이오드, 공진 발광 다이오드, DBR층, 식각 정지층 Light Emitting Diode, Resonant Light Emitting Diode, DBR Layer, Etch Stop Layer

Description

고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법{Resonant cavity light emitting diode package with improved heat emission efficiency and method of manufacturing the same}Resonant cavity light emitting diode package with improved heat emission efficiency and method of manufacturing the same

본 발명은 공진 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반도체 기판 상부에 형성된 식각 정지층을 이용하여 열적 저항이 많이 걸리는 반도체 기판의 일부분을 제거하고 제거된 부분에 두꺼운 금속층을 형성하거나 반도체 기판의 전부를 제거함은 물론, 공진 발광 다이오드의 아래 부분에 DBR층을 형성한 고효율 열방출 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resonant light emitting diode package and a method of manufacturing the same. More particularly, by using an etch stop layer formed on an upper portion of a semiconductor substrate, a portion of the semiconductor substrate that requires a large amount of thermal resistance is removed and a thick metal layer is formed on the removed portion. The present invention relates to a highly efficient heat emitting light emitting diode package in which a DBR layer is formed on a lower portion of a resonant light emitting diode as well as a semiconductor substrate is removed.

반도체 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면 P, N형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다.BACKGROUND A light emitting diode (LED) is a semiconductor device capable of generating light of various colors based on recombination of electrons and holes at junctions of P and N type semiconductors when current is applied thereto.

이러한 발광 다이오드는 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다.The demand for these light emitting diodes is increasing because they have many advantages such as long life, low power, excellent initial driving characteristics, high vibration resistance, and high tolerance for repetitive power interruptions.

도 1은 종래의 발명에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a light emitting diode according to the related art.

종래의 발광 다이오드는 기판(110), 기판(110) 하부에 형성된 제1 전극층(120), 제1 전극층(120)이 형성된 반대면인 기판(110) 상부에 형성된 N형 반도체층(130), N형 반도체층(130) 상부에 형성된 활성층(140), 활성층(140) 상부에 형성된 P형 반도체층(150), P형 반도체층(150) 상부에 형성된 제2 전극층(160)을 포함한다.Conventional light emitting diodes include an N-type semiconductor layer 130 formed on a substrate 110, a first electrode layer 120 formed below the substrate 110, and an upper surface of the substrate 110 formed on an opposite surface on which the first electrode layer 120 is formed. An active layer 140 formed on the N-type semiconductor layer 130, a P-type semiconductor layer 150 formed on the active layer 140, and a second electrode layer 160 formed on the P-type semiconductor layer 150 are included.

그런 다음, 발광 다이오드를 금속 접촉층(180)이 형성된 서브마운트(170)에 플립칩 본딩시켜 패키지 구조를 형성한다.Then, the light emitting diode is flip-chip bonded to the submount 170 on which the metal contact layer 180 is formed to form a package structure.

모든 발광 다이오드에 있어서도 마찬가지지만, 특히 605㎚ 파장 영역의 발광 다이오드는 열적 특성이 매우 나쁜 경향이 있다. 전술한 종래 기술에 따른 발광 다이오드는 운반자인 전자가 활성층인 양자 우물층에 구속되어야 함에도 불구하고 온도가 증가하면 전도대의 밴드 오프셋(band-offset)이 더 작아지게 되고 이로 인해 양자 우물층에 구속되지 않고 누설된다.The same applies to all light emitting diodes, but especially light emitting diodes in the 605 nm wavelength region tend to have very poor thermal characteristics. Although the light emitting diode according to the prior art described above has to be confined to the quantum well layer as the carrier, the band-offset of the conduction band becomes smaller due to the increase in temperature, although the electron as the carrier must be confined to the quantum well layer as the active layer. Without leakage.

즉, 발광 다이오드는 고온에서 광특성이 현저히 저하되는 문제점이 발생하므로, 발광 다이오드를 동작시킬 때 생성되는 열을 효율적으로 방출시키는 해결책을 제공하지 못하면 효율이 낮음은 물론, 소자의 신뢰성이 낮아지게 된다.That is, since the light emitting diode has a problem that the optical characteristic is significantly degraded at a high temperature, if it does not provide a solution for efficiently dissipating heat generated when operating the light emitting diode, the efficiency is low and the reliability of the device is low. .

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 반도체 기판 상부에 형성된 식각 정지층을 이용하여 열적 저항이 많이 걸리는 반도체 기판의 일부분을 제거하고 제거된 부분에 두꺼운 금속층을 형성하거나, 반도체 기판의 전부를 제거함으로써, 발광 다이오드 동작시에 발생하는 열이 효과적으로 방출되어 신뢰도가 높음은 물론, 공진 발광 다이오드의 아래 부분에 DBR층을 형성하여 공진효과를 일으킴으로써, 활성층에서 만들어진 광자들을 효율적으로 방출 및 증폭시키는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention removes a portion of the semiconductor substrate that takes much thermal resistance by using an etch stop layer formed on the semiconductor substrate, and forms a thick metal layer on the removed portion, or a semiconductor By removing all of the substrate, the heat generated during the operation of the light emitting diode is effectively discharged, so that the reliability is high, and a DBR layer is formed on the lower portion of the resonant light emitting diode to cause a resonance effect, thereby efficiently generating photons made in the active layer. An object of the present invention is to provide a high efficiency thermal emission resonant light emitting diode package for emitting and amplifying and a method of manufacturing the same.

본 발명의 상기 목적은 식각 정지층, DBR층, P형 반도체층, 활성층, N형 반도체층을 포함하는 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드 하부에 형성되고, 일부가 식각된 기판; 상기 기판의 식각된 부분에 형성되고, 상기 발광 다이오드에서 생성되는 열을 방출하기 위한 열 방출 금속부; 상기 열 방출 금속부를 포함하는 상기 기판 하부에 형성된 제1 전극층과 상기 발광 다이오드 상부에 형성된 제2 전극층; 및 상기 제1 전극층 하부에 형성되고, 상부에 금속 접촉층이 형성된 서브마운트를 포함하는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지에 의해 달성된다.The object of the present invention is a light emitting diode comprising an etch stop layer, DBR layer, P-type semiconductor layer, active layer, N-type semiconductor layer; A substrate formed under the light emitting diode and partially etched; A heat dissipation metal part formed on the etched portion of the substrate and configured to dissipate heat generated by the light emitting diode; A first electrode layer formed under the substrate including the heat dissipation metal part and a second electrode layer formed over the light emitting diode; And a submount formed below the first electrode layer and having a metal contact layer formed thereon.

또한, 본 발명의 상기 식각 정지층은 실리콘 산화물, 비정질 실리콘, 폴리 실리콘 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나로 이루어짐이 바람직하다.In addition, the etch stop layer of the present invention is preferably made of at least one of silicon oxide, amorphous silicon, polysilicon and silicon nitride.

또한, 본 발명의 상기 열 방출 금속부는 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd 또는 이들의 합금으로 이루어짐이 바람직하다.In addition, the heat dissipation metal part of the present invention is preferably made of Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd or alloys thereof.

또한, 본 발명의 상기 다른 목적은 기판 상부에 식각 정지층, DBR층, P형 반도체층, 활성층, N형 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 형성하는 단계; 상기 기판의 일부를 식각하는 단계; 상기 기판의 식각된 부분에 상기 발광 다이오드에서 생성되는 열을 방출하기 위한 열 방출 금속부를 플레이팅 방법으로 형성하는 단계; 상기 열 방출 금속부를 포함하는 상기 기판의 하부에 제1 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 발광 다이오드 상부에 제2 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 발광 다이오드, 열 방출 금속부를 포함한 기판, 제1 전극층, 제2 전극층으로 이루어진 구조물을 금속 접촉층이 형성된 서브마운트에 본딩시키는 단계를 포함하는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조방법에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention is to form a light emitting diode including an etch stop layer, a DBR layer, a P-type semiconductor layer, an active layer, an N-type semiconductor layer on the substrate; Etching a portion of the substrate; Forming a heat dissipation metal part on the etched portion of the substrate to release heat generated by the light emitting diode by a plating method; Forming a first electrode layer under the substrate including the heat dissipation metal portion; And forming a second electrode layer on the light emitting diode. And bonding a structure consisting of the light emitting diode, a substrate including a heat dissipation metal part, a first electrode layer, and a second electrode layer to a submount in which a metal contact layer is formed. do.

또한, 본 발명의 기판 상부에 식각 정지층, DBR층, P형 반도체층, 활성층, N형 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 형성하는 단계; 상기 발광 다이오드에 의한 열적 저항이 많이 걸리는 상기 기판의 전부를 식각하는 단계; 상기 발광 다이오드의 하부에 제1 전극층을 형성하는 단계; 상기 발광 다이오드의 상부에 제2 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 발광 다이오드, 제1 전극층, 제2 전극층으로 이루어진 구조물을 금속 접촉층이 형성된 서브마운트에 본딩시키는 단계를 포함하는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조방법에 의해 달성된다.In addition, forming a light emitting diode including an etch stop layer, a DBR layer, a P-type semiconductor layer, an active layer, an N-type semiconductor layer on the substrate of the present invention; Etching all of the substrates that are subjected to a large thermal resistance by the light emitting diodes; Forming a first electrode layer under the light emitting diode; Forming a second electrode layer on the light emitting diode; And bonding a structure consisting of the light emitting diode, the first electrode layer, and the second electrode layer to a submount having a metal contact layer formed thereon.

따라서, 본 발명의 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지는 반도체 기판 상부에 형성된 식각 정지층을 이용하여 열적 저항이 많이 걸리는 반도체 기판의 일부분을 제거하고 제거된 부분에 메탈층을 형성하거나 반도체 기판의 전부를 제거함으로써, 발광 다이오드에서 생기는 열을 효과적으로 분산시키면서 방출할 수 있어서 고효율 고출력 동작이 가능하다는 효과가 있다.Therefore, the high-efficiency heat emission resonant LED package of the present invention removes a portion of the semiconductor substrate that requires a large amount of thermal resistance by using an etch stop layer formed on the semiconductor substrate, and forms a metal layer on the removed portion or removes a portion of the semiconductor substrate. As a result, the heat generated from the light emitting diode can be dissipated while being effectively dissipated, so that high efficiency and high power operation can be performed.

또한, 고효율 열방출 공진 발광 다이오드의 아래 부분에 DBR층을 형성하여 공진효과를 일으킴으로써, 활성층에서 만들어진 광자들을 효율적으로 방출 및 증폭시킬 수 있음은 물론 스펙트럼이 좁아지는 효과가 있다.In addition, by forming a DBR layer in the lower portion of the high efficiency heat emission resonant light emitting diode to produce a resonance effect, it is possible to efficiently emit and amplify photons made in the active layer, as well as narrow the spectrum.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조 공정도이다.2 to 5 are manufacturing process diagrams of the high efficiency heat emission resonant LED package according to the first embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지는 식각 정지층(220), DBR층(230), P형 반도체층(240), 활성층(250), N형 반도체층(260)을 포함하는 발광 다이오드(200)를 포함한다. 그리고 발광 다이오드(200) 하부에 형성되고, 일부가 식각된 기판(210)과, 기판(210)의 식각된 부분에 형성되고, 발광 다이오드(200)에서 생성되는 열을 방출하기 위한 열 방출 금속부(270)를 포함한다. 또한, 금속부(270)를 포함하는 기판(210) 하부에 형성된 제1 전극층(280)과 발광 다이오드(200) 상부에 형성된 제2 전극층(290) 및 제1 전극층(280) 하부에 형성되고, 상부에 금속 접촉층(320)이 형성된 서브마운트(310)를 포함한다.The high efficiency heat emission resonant LED package according to the present invention includes a light emitting diode including an etch stop layer 220, a DBR layer 230, a P-type semiconductor layer 240, an active layer 250, and an N-type semiconductor layer 260. 200. The heat dissipation metal part is formed under the light emitting diodes 200 and is partially etched on the substrate 210, and is formed on the etched portion of the substrate 210 to emit heat generated by the light emitting diodes 200. 270. In addition, the first electrode layer 280 formed below the substrate 210 including the metal part 270 and the second electrode layer 290 formed above the light emitting diode 200 and the first electrode layer 280 formed below, And a submount 310 having a metal contact layer 320 formed thereon.

우선, 기판(210) 상부에 식각 정지층(220), DBR층(230), P형 반도체층(240), 활성층(250), N형 반도체층(260)이 차례로 형성된 발광 다이오드(200)를 형성한다(도 2).First, a light emitting diode 200 in which an etch stop layer 220, a DBR layer 230, a P-type semiconductor layer 240, an active layer 250, and an N-type semiconductor layer 260 are sequentially formed on the substrate 210. To form (FIG. 2).

기판(210)은 사파이어(saphire) 기판, SiC 기판, GaAs 기판, GaN 기판, InP 기판, ZnO 기판, Si 기판 등일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.The substrate 210 may be a sapphire substrate, a SiC substrate, a GaAs substrate, a GaN substrate, an InP substrate, a ZnO substrate, a Si substrate, or the like, but is not limited thereto.

기판(210) 상부면에는 식각 정지층(etching stop layer, 220)이 형성된다. 식각 정지층(220)은 후술할 식각 정지층(220)하부에 위치한 기판(210)을 식각할 시에 그 상부로 더이상 식각되지 않도록 막아주는 역할을 하는 것으로, 실리콘 산화물, 비정질 실리콘, 폴리 실리콘, 실리콘 질화물 등을 사용할 수 있다.An etching stop layer 220 is formed on the upper surface of the substrate 210. The etch stop layer 220 serves to prevent the etching further to the top when etching the substrate 210 located below the etch stop layer 220 to be described later, silicon oxide, amorphous silicon, polysilicon, Silicon nitride and the like can be used.

식각 정지층(220) 상부면에는 반사층인 DBR층(Distributed Bragg Reflector, 230)이 형성된다. 이는 공진효과를 일으킴으로써, 활성층(250)에서 만들어진 광자들을 효율적으로 방출 및 증폭시켜 발광 다이오드의 효율을 증대시키고, 스펙트럼을 좁게하는 효과를 낸다.A DBR layer (Distributed Bragg Reflector, 230), which is a reflective layer, is formed on an upper surface of the etch stop layer 220. This causes a resonance effect, thereby effectively emitting and amplifying photons made in the active layer 250 to increase the efficiency of the light emitting diode and to narrow the spectrum.

DBR층(230)은 AlN, GaN 등의 반도체 물질 중에서 두개 이상 선택된 반도체 다층 박막 또는 TiO2, SiO2, Nb2O5, SiN, ZrO2, ZnO2, Al2O3 등의 유전체 물질 중에서 두개 이상 선택된 유전체 다층 박막으로 이루어질 수 있다.The DBR layer 230 is formed of two or more semiconductor multilayer thin films selected from semiconductor materials such as AlN and GaN or two of dielectric materials such as TiO 2 , SiO 2 , Nb 2 O 5 , SiN, ZrO 2 , ZnO 2 , and Al 2 O 3 . It may be made of a dielectric multilayer thin film selected above.

이때, DBR층(230)은 유전체 다층 박막으로 형성됨이 더욱 바람직한데, 그 이유는 굴절률 차이가 큰 물질을 선택할 수 있고 적은 수의 적층 구조로도 큰 반사율을 얻을 수 있기 때문이다.In this case, the DBR layer 230 is more preferably formed of a dielectric multilayer thin film, because a material having a large difference in refractive index can be selected and a large reflectance can be obtained even with a small number of stacked structures.

형성된 DBR층(230)의 두께는 선택된 유전체 물질과 원하는 반사율에 따라 달라지지만, 300㎚ 내지 1000㎚인 것이 바람직하다.The thickness of the formed DBR layer 230 depends on the selected dielectric material and the desired reflectance, but is preferably 300 nm to 1000 nm.

P형 반도체층(240)은 DBR층(230) 상부에 형성되는 것으로, P-GaN, P-AlGaN, P-InGaN 등일 수 있으며, 그 종류에 제한이 있는 것은 아니다.The P-type semiconductor layer 240 is formed on the DBR layer 230 and may be P-GaN, P-AlGaN, P-InGaN, or the like, but is not limited thereto.

활성층(250)은 양자 우물층(quantum well), 다중 양자 우물층(multiple quantum well)이라고도 하며, P형 반도체층(240) 상부면에 형성되고, 소정의 발광 스펙트럼으로 발광하는 발광층이다. 활성층(250)은 원하는 파장에 따라 GaAs, InGaAs, InGaN 등의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물의 반도체가 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있으며, 150㎛ 내지 30㎚의 두께로 형성됨이 바람직하다.The active layer 250 may also be referred to as a quantum well layer or a multiple quantum well layer. The active layer 250 is formed on the upper surface of the P-type semiconductor layer 240 and emits light with a predetermined emission spectrum. The active layer 250 may be formed of a single layer or multiple layers of a semiconductor of a group III-V compound such as GaAs, InGaAs, InGaN, etc. according to a desired wavelength, and may be formed to a thickness of 150 μm to 30 nm.

N형 반도체층(260)은 활성층(250) 상부면에 형성되는 것으로, N-GaN, N-AlGaN, N-InGaN 등일 수 있으며, 그 종류에 제한이 있는 것은 아니다.The N-type semiconductor layer 260 is formed on the upper surface of the active layer 250, and may be N-GaN, N-AlGaN, N-InGaN, or the like, but is not limited thereto.

이렇게 기판(210) 상부에 식각 정지층(220), DBR층(230), P형 반도체층(240), 활성층(250), N형 반도체층(260)을 차례로 형성하면, 다음으로 기판(210)의 일부를 식각한다(도 3). 즉, 기판(210)에 일정한 패턴을 내서 그 부분만 식각한다.When the etch stop layer 220, the DBR layer 230, the P-type semiconductor layer 240, the active layer 250, and the N-type semiconductor layer 260 are sequentially formed on the substrate 210, the substrate 210 is next formed. Part of the wafer) is etched (FIG. 3). That is, a predetermined pattern is formed on the substrate 210 and only a portion thereof is etched.

식각은 반응이온식각(RIE) 장치로 식각한 후, 기판을 KOH 또는 TMAH 산용액을 이용하여 식각하는 방법으로 이루어 질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Etching may be performed by etching the substrate using a reactive ion etching (RIE) apparatus, and then etching the substrate using KOH or TMAH acid solution, but is not limited thereto.

식각한 후에는 식각된 부분에 두꺼운 열 방출 금속부(270)를 형성한다(도 3). 열 방출 금속부(270)는 플레이팅 방법에 의해 형성될 수 있으며, 사용되는 금속의 재질에 제한이 있는 것은 아니며, 바람직하게는 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd 또는 이들의 합금일 수 있다.After etching, a thick heat dissipating metal portion 270 is formed in the etched portion (FIG. 3). The heat dissipation metal part 270 may be formed by a plating method, and is not limited to the material of the metal used, and preferably, Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W , Pd or an alloy thereof.

이렇게 열적 저항이 많이 걸리는 기판(210)의 일부를 식각하고, 식각된 부분에 열 방출 금속부(270)을 형성함으로써, 활성층(250)에서 생성되는 열이 기판(210)에 형성된 열 방출 금속부(270)을 통해 서브마운트(310)로 빠져나가 소자의 효율을 향상시키는 것이다.By etching a portion of the substrate 210 that takes much thermal resistance and forming the heat dissipation metal portion 270 in the etched portion, heat generated in the active layer 250 is heat dissipation metal portion formed in the substrate 210. Out of the submount 310 through 270 to improve the efficiency of the device.

기판(210)의 식각된 부분에 열 방출 금속부(270)을 형성하면, 기판(210) 하부에 제1 전극층(280), N형 반도체층(260) 상부에 제2 전극층(290)을 형성하는데(도 4), 기판(210)의 하부에 형성되는 제1 전극층(280)은 기판(210) 하부의 전체면에 형성되거나, 소정의 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다.When the heat dissipation metal part 270 is formed on the etched portion of the substrate 210, the first electrode layer 280 is formed below the substrate 210 and the second electrode layer 290 is formed on the N-type semiconductor layer 260. 4, the first electrode layer 280 formed under the substrate 210 may be formed on the entire surface of the lower surface of the substrate 210 or may be patterned in a predetermined shape.

전극층(280, 290)은 진공증착, 스퍼터링 등 통상의 반도체 공정을 사용하여 형성되며, 그 재질에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd 또는 이들의 합금은 물론, 단일 금속 또는 합금을 복수회 반복하여 형성할 수 있다.The electrode layers 280 and 290 are formed using a conventional semiconductor process such as vacuum deposition or sputtering, and the material is not limited thereto. For example, Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd or alloys thereof, as well as a single metal or alloy can be formed by repeating a plurality of times.

또한, 전극층(280, 290)은 각각 100㎛ 내지 5mm의 두께로 형성됨이 바람직하다.In addition, the electrode layers 280 and 290 are preferably formed to have a thickness of 100㎛ to 5mm, respectively.

마지막으로, 발광 다이오드(200), 열 방출 금속부(270)를 포함하는 기판(210), 제1 전극층(280), 제2 전극층(290)으로 이루어진 구조물을 금속 접촉층(320)이 형성된 서브마운트(310)에 플립칩 본딩시켜 패키지 구조를 완성한다(도 5).Finally, the sub-layer in which the metal contact layer 320 is formed has a structure including the light emitting diode 200, the substrate 210 including the heat dissipation metal part 270, the first electrode layer 280, and the second electrode layer 290. The chip structure is completed by flip chip bonding to the mount 310 (FIG. 5).

도 6 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조 공정도이다.6 to 8 are manufacturing process diagrams of the high efficiency heat emission resonant LED package according to the second embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지는 식각 정지층(220), DBR층(230), P형 반도체층(240), 활성층(250), N형 반도체층(260)을 포함하는 발광 다이오드(200)와, 발광 다이오드(200) 하부에 형성된 제1 전극층(280)과 발광 다이오드(200) 상부에 형성된 제2 전극층(290) 및 제1 전극층(280) 하부에 형성되고, 상부에 금속 접촉층(320)이 형성된 서브마운트(310)를 포함한다.The high efficiency heat emission resonant LED package according to the present invention includes a light emitting diode including an etch stop layer 220, a DBR layer 230, a P-type semiconductor layer 240, an active layer 250, and an N-type semiconductor layer 260. And the first electrode layer 280 formed under the light emitting diode 200, the second electrode layer 290 formed under the light emitting diode 200, and the first electrode layer 280 formed under the light emitting diode 200. Layer 320 includes formed submount 310.

일단, 기판(210) 상부에 식각 정지층(220), DBR층(230), P형 반도체층(240), 활성층(250), N형 반도체층(260)을 차례로 형성하는 것은 제1 실시예에서 설명한 것과 동일하다(도 2참조).First, the etching stop layer 220, the DBR layer 230, the P-type semiconductor layer 240, the active layer 250, and the N-type semiconductor layer 260 are sequentially formed on the substrate 210 in the first embodiment. Same as described in (see FIG. 2).

그러나 제2 실시예는 기판(210) 상부에 식각 정지층(220), DBR층(230), P형 반도체층(240), 활성층(250), N형 반도체층(260)을 차례로 형성한 후, 에피(epi)부분만을 남겨놓고 기판(210)을 전부 제거한다(도 6). 기판(210)은 건식 식각방법 등의 연마 공정을 통하여 식각 정지층(220)으로부터 제거될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.However, in the second embodiment, the etch stop layer 220, the DBR layer 230, the P-type semiconductor layer 240, the active layer 250, and the N-type semiconductor layer 260 are sequentially formed on the substrate 210. In this case, all of the substrate 210 is removed, leaving only an epi part (FIG. 6). The substrate 210 may be removed from the etch stop layer 220 through a polishing process such as a dry etching method, but is not limited thereto.

이렇게 열적 저항이 많이 걸리는 기판(210)을 전부 제거하여, 활성층(250)에서 생성되는 열이 서브마운트(310)로 빠져나가 소자의 효율을 향상시키는 것이다.By removing all of the substrates 210 that require a lot of thermal resistance, the heat generated in the active layer 250 is discharged to the submount 310 to improve the efficiency of the device.

기판(210)을 제거한 후, 발광 다이오드(200)의 제일 하부에 형성되어 있는 식각 정지층(220) 하부에 제1 전극층(280), 발광 다이오드(200)의 제일 상부에 형성되어 있는 N형 반도체층(260) 상부에 제2 전극층(290)을 형성한다(도 7). 전극층(280, 290)은 진공증착, 스퍼터링 등 통상의 반도체 공정을 사용하여 형성되며, 그 재질에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd 또는 이들의 합금은 물론, 단일 금속 또는 합금을 복수회 반복하여 형성할 수 있다.After removing the substrate 210, the first electrode layer 280 and the N-type semiconductor formed on the top of the light emitting diode 200 under the etch stop layer 220 formed on the bottom of the light emitting diode 200. The second electrode layer 290 is formed on the layer 260 (FIG. 7). The electrode layers 280 and 290 are formed using a conventional semiconductor process such as vacuum deposition or sputtering, and the material is not limited thereto. For example, Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd or alloys thereof, as well as a single metal or alloy can be formed by repeating a plurality of times.

마지막으로, 발광 다이오드(200), 제1 전극층(280), 제2 전극층(290)으로 이루어진 구조물을 금속 접촉층(320)이 형성된 서브마운트(310)에 플립칩 본딩시켜 패키지 구조를 완성한다(도 8).Finally, the chip structure is completed by flip chip bonding the light emitting diode 200, the first electrode layer 280, and the second electrode layer 290 to the submount 310 having the metal contact layer 320 formed therein (see FIG. 8).

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양 한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

도 1은 종래에 따른 발광 다이오드의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional light emitting diode;

도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조 공정도,2 to 5 are manufacturing process diagrams of the high efficiency heat emission resonant light emitting diode package according to the first embodiment of the present invention;

도 6 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조 공정도.6 to 8 are manufacturing process diagrams of the high efficiency heat emission resonant LED package according to the second embodiment of the present invention.

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

200 : 발광 다이오드 210 : 기판200: light emitting diode 210: substrate

220 : 식각 정지층 230 : DBR층220: etch stop layer 230: DBR layer

240 : P형 반도체층 250 : 활성층240: P-type semiconductor layer 250: active layer

260 : N형 반도체층 270 : 열 방출 금속부260: N-type semiconductor layer 270: heat release metal portion

280 : 제1 전극층 290 : 제2 전극층280: first electrode layer 290: second electrode layer

310 : 서브마운트 320 : 금속 접촉층310: submount 320: metal contact layer

Claims (7)

식각 정지층, DBR층, P형 반도체층, 활성층, N형 반도체층을 포함하는 발광 다이오드;A light emitting diode comprising an etch stop layer, a DBR layer, a P-type semiconductor layer, an active layer, and an N-type semiconductor layer; 상기 발광 다이오드 하부에 형성되고, 일부가 식각된 기판;A substrate formed under the light emitting diode and partially etched; 상기 기판의 식각된 부분에 형성되고, 상기 발광 다이오드에서 생성되는 열을 방출하기 위한 열 방출 금속부;A heat dissipation metal part formed on the etched portion of the substrate and configured to dissipate heat generated by the light emitting diode; 상기 열 방출 금속부를 포함하는 상기 기판 하부에 형성된 제1 전극층과 상기 발광 다이오드 상부에 형성된 제2 전극층; 및A first electrode layer formed under the substrate including the heat dissipation metal part and a second electrode layer formed over the light emitting diode; And 상기 제1 전극층 하부에 형성되고, 상부에 금속 접촉층이 형성된 서브마운트A submount formed under the first electrode layer and having a metal contact layer formed thereon; 를 포함하는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지.High efficiency heat emission resonant light emitting diode package comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 식각 정지층은 실리콘 산화물, 비정질 실리콘, 폴리 실리콘 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나로 이루어지는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지.The etch stop layer is made of at least one of silicon oxide, amorphous silicon, polysilicon and silicon nitride. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열 방출 금속부는 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd 또는 이들의 합금으로 이루어진 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지.The heat dissipation metal part is Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd or a high efficiency heat emission resonance light emitting diode package made of an alloy thereof. 기판 상부에 식각 정지층, DBR층, P형 반도체층, 활성층, N형 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 형성하는 단계;Forming a light emitting diode including an etch stop layer, a DBR layer, a P-type semiconductor layer, an active layer, and an N-type semiconductor layer on the substrate; 상기 기판의 일부를 식각하는 단계;Etching a portion of the substrate; 상기 기판의 식각된 부분에 상기 발광 다이오드에서 생성되는 열을 방출하기 위한 열 방출 금속부를 플레이팅 방법으로 형성하는 단계;Forming a heat dissipation metal part on the etched portion of the substrate to release heat generated by the light emitting diode by a plating method; 상기 열 방출 금속부를 포함하는 상기 기판의 하부에 제1 전극층을 형성하는 단계;Forming a first electrode layer under the substrate including the heat dissipation metal portion; 상기 발광 다이오드 상부에 제2 전극층을 형성하는 단계; 및Forming a second electrode layer on the light emitting diode; And 상기 발광 다이오드, 열 방출 금속부를 포함한 기판, 제1 전극층, 제2 전극층으로 이루어진 구조물을 금속 접촉층이 형성된 서브마운트에 본딩시키는 단계Bonding a structure including the light emitting diode, the substrate including the heat dissipation metal part, the first electrode layer, and the second electrode layer to a submount in which a metal contact layer is formed. 를 포함하는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조방법.Method of manufacturing a high efficiency heat emission resonant light emitting diode package comprising a. 기판 상부에 식각 정지층, DBR층, P형 반도체층, 활성층, N형 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 형성하는 단계;Forming a light emitting diode including an etch stop layer, a DBR layer, a P-type semiconductor layer, an active layer, and an N-type semiconductor layer on the substrate; 상기 발광 다이오드에 의한 열적 저항이 많이 걸리는 상기 기판의 전부를 식각하는 단계;;Etching all of the substrates that are subjected to high thermal resistance by the light emitting diodes; 상기 발광 다이오드의 하부에 제1 전극층을 형성하는 단계;Forming a first electrode layer under the light emitting diode; 상기 발광 다이오드의 상부에 제2 전극층을 형성하는 단계; 및Forming a second electrode layer on the light emitting diode; And 상기 발광 다이오드, 제1 전극층, 제2 전극층으로 이루어진 구조물을 금속 접촉층이 형성된 서브마운트에 본딩시키는 단계Bonding the structure consisting of the light emitting diode, the first electrode layer, and the second electrode layer to a submount having a metal contact layer formed thereon; 를 포함하는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조방법.Method of manufacturing a high efficiency heat emission resonant light emitting diode package comprising a. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, The method according to claim 4 or 5, 상기 발광 다이오드를 형성하는 단계는,Forming the light emitting diode, 상기 식각 정지층을 실리콘 산화물, 비정질 실리콘, 폴리 실리콘 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나로 형성하는 단계를 포함하는 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조방법.And forming the etch stop layer into at least one of silicon oxide, amorphous silicon, polysilicon and silicon nitride. 제 4항에 있어서, 상기 열 방출 금속부를 형성하는 단계는,The method of claim 4, wherein the forming of the heat dissipating metal part comprises: 열 방출 금속부를 Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd 또는 이들의 합금으로 형성하는 것인 고효율 열방출 공진 발광 다이오드 패키지의 제조방법.A method of manufacturing a high efficiency heat emission resonant light emitting diode package, wherein the heat dissipation metal part is formed of Au, Ag, Al, Pt, Cu, Ti, Ni, Mo, W, Pd, or an alloy thereof.
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