KR101289793B1 - 발광 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은, 기판에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층 및 반사층을 형성하고, 상기 형성된 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층 및 반사층에 하나 이상의 내부 비아홀을 형성하며, 상기 내부 비아홀의 내경보다 작은 외경을 가지는 전극을 상기 내부 비아홀에 형성하고, 상기 전극의 상부 일부면에 전극과 연결되는 제1전극패드를 형성하며, 상기 반사층과 전기적으로 연결되는 숄더층과 전극을 전기적으로 분리하기 위한 제2 절연보호막을 형성하고, 상기 제2 절연보호막 상단에 상기 숄더층을 형성하며, 상기 숄더층의 상단에 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판을 형성하고, 상기 세라믹기판의 전면 또는 일부면에 상기 제1전극패드와 극성이 다른 제2전극패드가 형성되는 것을 포함하고, 상기 내부 비아홀은 원형, 타원형 또는 다각형이고, 상기 내부 비아홀의 형상과 동일하게 상기 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공함으로써, 빛을 발생시키는 발광다이오드의 면적이 전극의 설치로 감소하는 것을 방지하고, 다이오드의 발열문제로 인한 성능저하 및 드룹(Droop) 효과를 방지하는 효과가 있다.
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Description
본 발명은 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광 다이오드 내부에 하나 이상의 내부 비아홀(Via hole)을 포함하고, 내부에 금속으로 충진되어 발광다이오드를 외부와 전기적으로 소통시키고, 비아홀을 포함하는 세라믹기판을 이용하는 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기적 신호를 빛으로 변환시키는 화합물 반도체 발광소자 즉, LED(Light Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)와 같은 발광소자들은 조명, 광통신, 다중통신 등의 응용분야에서 많이 연구되고 실용화되어가고 있는 추세이다.
일반적으로 발광소자들은 기판 위에 수직 구조로 성장되거나 증착된다. 특히 절연체 사파이어 기판을 사용하고 그 위에 반도체 발광층으로서 각각 다른 영역의 반도체층과 활성영역인 활성층이 증착된 구조의 발광소자는 소자 상부에 모든 전극을 형성하여 플립칩이나 와이어본딩 방식으로 결합하거나 본딩금속층으로 전도성 웨이퍼 기판과 결합한 수직형 발광다이오드를 구성한다.
이때, 낮은 열전도성을 가지는 사파이어 기판을 제거하고 충진 금속으로 채워진 비아홀이 형성된 세라믹기판을 장착함으로써 가격대비 열전도율에 있어 우수한 특성을 가지는 발광다이오드가 최근 개발되고 있다.
이러한, 세라믹기판을 장착한 발광다이오드에 대해서는 본원인에 의하여 출원된 대한민국 특허등록 제 10-0907223 호(이하 선행기술) 등 다수의 발명이 출원 및 등록되어있다.
상기 선행기술의 발광 다이오드는, 반도체층이 적층되고 반도체층의 상부와 하부에 각각 전극이 구비된 발광다이오드의 상부에 형성된 본딩 금속층; 및 상기 본딩 금속층 상부에 접합되고, 구리(Cu), 동탄(CuW), 알루미늄(Al), 금(Au), 으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속으로 충진된 하나 이상의 비아홀과 상기 비아홀 상부에 결합된 전도성의 컨택 금속을 구비하는 세라믹기판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 발광소자의 반도체층과 세라믹기판 사이의 열팽창 계수를 최소화할 수 있어 수직형 발광 다이오드 소자의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있었다.
하지만, 선행기술의 발광 다이오드는 표면에 와이어 본딩를 설치하여야 했기 때문에 실제적으로 빛을 발생시키는 발광다이오드의 면적이 전극의 설치로 감소하였고, 이로 인하여 광출력이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 외부로 방출되지 못한 빛들은 대부분 열로 변환되기 때문에 소자의 신뢰성에 악영향을 줄 수가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 발광 다이오드 내부에 하나 이상의 내부 비아홀(Via hole)을 포함하고, 내부에 금속으로 충진되어 발광다이오드를 외부와 전기적으로 소통시키는 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판을 이용하는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 기판에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층 및 반사층을 형성하고, 상기 형성된 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층 및 반사층에 하나 이상의 내부 비아홀을 형성하며, 상기 내부 비아홀의 내경보다 작은 외경을 가지는 전극을 상기 내부 비아홀에 형성하고, 상기 전극의 상부 일부면에 전극과 연결되는 제1전극패드를 형성하며, 상기 반사층과 전기적으로 연결되는 숄더층과 전극을 전기적으로 분리하기 위한 제2 절연보호막을 형성하고, 상기 제2 절연보호막 상단에 상기 숄더층을 형성하며, 상기 숄더층의 상단에 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판을 형성하고, 상기 세라믹기판의 전면 또는 일부면에 상기 제1전극패드와 극성이 다른 제2전극패드가 형성되는 것을 포함하고, 상기 내부 비아홀은 원형, 타원형 또는 다각형이고, 상기 내부 비아홀의 형상과 동일하게 상기 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 내부 비아홀은 반사층의 형성 후 또는 형성 전에 형성하고, 내부 비아홀의 내주면 및 반사층의 표면 일부에 제1 절연보호막을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
삭제
한편, 발광 다이오드 제조방법은 (a) 기판에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 순차적으로 형성하고 내부에 하나 이상의 내부 비아홀을 형성하는 단계; (b) 상기 p형 반도체층의 일부의 상단에 반사층을 형성하는 단계; (c) 상기 내부 비아홀의 내주면 및 반사층의 표면 일부에 제1 절연보호막을 형성하는 단계; (d) 상기 제1 절연보호막 상단에 내부 비아홀부터 연결된 전극을 형성하는 단계; (e) 상기 전극 상단에 상기 내부 비아홀로부터 연결된 전극과 숄더층을 전기적으로 분리하기 위한 제2 절연보호막을 형성하는 단계; (f) 상기 제2 절연보호막 상단에 반사층과 전기적으로 연결되는 숄더층을 형성하는 단계; (g) 상기 숄더층 상단에 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판을 형성하는 단계; (h) 상기 기판을 제거하는 단계; (i) 질화갈륨계 화합물반도체의 일부를 식각하여 전극 일부가 노출되고 노출된 부분에 제1전극패드를 형성하는 단계; (j) 상기 노출된 n형 반도체층의 표면에 표면 요철 구조를 형성하는 단계; 및 (k) 상기 세라믹기판의 하부면에 제2전극패드을 형성하는 단계; 를 포함 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게, 상기 내부 비아홀은 반사층의 형성 후 또는 형성 전에 형성할 수 있고, 그 형태는 원형, 타원형 또는 다각형이며, 상기 내부 비아홀의 형상과 동일하게 상기 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 발광 다이오드 내부에 하나 이상의 내부 비아홀(Via hole)을 포함하고, 내부에 금속으로 충진되어 발광다이오드를 외부와 전기적으로 소통시키는 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판을 이용하여 빛을 발생시키는 발광다이오드의 면적이 전극의 설치로 감소하는 것을 방지하고, 다이오드의 발열문제로 인한 성능저하 및 드룹(Droop) 효과를 방지하는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제 1 단계 내지 제 3 단계 제조과정에서의 단면도 및 평면도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제 4 단계 내지 제 6 단계 제조과정에서의 단면도 및 평면도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제 7 단계 내지 제 9 단계 제조과정에서의 단면도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제 10 단계 내지 제 12 단계 제조과정에서의 단면도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제 1 단계 내지 제 3 단계 제조과정에서의 단면도 및 평면도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제 4 단계 내지 제 6 단계 제조과정에서의 단면도 및 평면도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제 7 단계 내지 제 9 단계 제조과정에서의 단면도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 제 10 단계 내지 제 12 단계 제조과정에서의 단면도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 발광다이오드(100)에 관하여 도 1 내지 도 5 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드(100)의 단면도로서, 도시된 바와 같이 발광다이오드(100)는 기판(10)에 n형 반도체층(110), 활성층(120), p형 반도체층(130) 및 반사층(140)을 형성하고, 상기 형성된 n형 반도체층(110), 활성층(120), p형 반도체층(130) 및 반사층(140)에 하나 이상의 내부 비아홀을 형성하며, 상기 내부 비아홀의 내경보다 작은 외경을 가지는 전극(160)을 상기 내부 비아홀에 형성하고, 상기 전극(160)의 상부 일부면에 전극(160)과 연결되는 제1전극패드(200)를 형성하며, 상기 반사층(140)과 전기적으로 연결되는 숄더층(180)과 전극(160)을 전기적으로 분리하기 위한 제2 절연보호막(170)을 형성하고, 상기 제2 절연보호막(170) 상단에 상기 숄더층(180)을 형성하며, 상기 숄더층(180)의 상단에 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판(190)을 형성하고, 상기 세라믹기판(190)의 전면 또는 일부면에 상기 제1전극패드(200)와 극성이 다른 제2전극패드(210)가 형성된다.
상기 n형 반도체층(110)은 기판(10)의 상단에 n형 AlxGayInzN(0 ≤ x, y, z ≤ 1)으로 형성된다. 이때 기판(10)은 일반적으로 사파이어 기판을 이용하지만, 다른 종류의 기판(10)을 이용할 수 도 있다.
상기 활성층(120)은 상기 n형 반도체층(110) 하단에 형성되고 AlxGayInzN(0 ≤ x, y, z ≤ 1)로 이루어지고, 장벽층 및 우물층을 적어도 하나 이상 포함하는 단일 또는 다중양자 우물구조를 가질 수 있다.
상기 p형 반도체층(130)은 상기 활성층(120) 하단에 형성되고 AlxGayInzN(0 ≤ x, y, z ≤ 1)로 이루어진다.
이때 n형 반도체층(110), p형 반도체층(130), 활성층(120)의 형성되는 순서는 p형 반도체층(130)과 n형 반도체층(110)의 순서를 달리하여 기판(10)의 일측면에 p형 반도체층(130), 활성층(120) 및 n형 반도체층(110)의 순서로 형성될 수도 있다.
질화갈륨계 발광다이오드의 내부에서 발생된 빛을 외부로 방출시키기 위하여 상기 p형 반도체층(130)상에 반사층(140)이 형성될 수 있다. 이때 상기 반사층(140)은 오믹층과 반사층의 2개의 층으로 구성되어 질 수도 있으며, 또는 오믹층과 반사층이 하나의 반사층에 의해 구성되어 질 수도 있다. 즉, 오믹 접촉(Ohmic Contact)을 형성하기 위해 400 내지 700 정도에서 열처리 될 수 있다. 이후 반사층을 형성한다. 또한 상기 오믹층과 반사층의 역할을 할 수 있는 전극들을 증착한 후 오믹 형성을 위하여 열처리를 진행할 수도 있을 것이다.
상기 반사층(140)은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐 산화물, 주석산화물, 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 알류미늄 산화물, 티타늄 산화물, 은(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 금(Au), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), AgPdCu 의 금속중 하나 이상의 금속으로 구성될 수 있다.
상기 내부 비아홀(via hole)은 n형 반도체층(110) 일부가 노출되도록 반사층(140), p형 반도체층(130), 활성층(120), n형 반도체층 (110)을 관통하여 형성되고 일반적으로 ICP(Inductively Coupled Plasma) 장비를 이용하여 식각한다.
상기 내부 비아홀 형성공정과 반사층(140)의 형성공정은 공정의 편의를 위하여 순서가 뒤바뀌어 진행될 수도 있다. 즉, 내부 비아홀을 먼저 진행하고 이후 반사층(140)을 형성시킬 수도 있으며, 또한 반사층(140)을 먼저 형성한 뒤 내부 비아홀을 형성할 수도 있다.
한편, 내부 비아홀 내부에 내부 비아홀의 내경보다 작은 외경을 가지는 전극(160)이 형성된다. 그리고, 상기 내부 비아홀 및 전극(160) 사이에 제1 절연보호막(150)을 형성하여 전극(160)으로 인해 전류가 누설되지 않도록 한다. 이때, 내부 비아홀은 원형, 타원형 또는 다각형 등 형상을 가질 수 있고, 전극(160)도 내부 비아홀의 형상에 따라 다양하게 적용 가능하다.
상기 전극(160)은 Ti, Al, Ni, Cr, Au, Ag, Cu, Zn, Zr, Mo, Rh, Pd, W, Ir, Pt 등의 금속과 상기 금속 중 하나 이상의 합금으로 이루어 질 수 있다. 또한, 전극(160)에 다시 제2 절연보호막(170)을 형성하여 상기 제2 절연보호막(170)의 상부에 형성되는 숄더층(180)과 전극(160)을 전기적으로 분리시킨다.
숄더층(180)은 기판 비아홀이 형성된 세라믹기판(190)과 상기 발광 구조물을 결합하는 매개역할을 한다. 상기 숄더층(180)은 기판 비아홀이 형성된 세라믹기판(190)과 결합하기 위한 것으로, Sn, Ag, Ni, Al, Ti, Pd, Pt, Ru, Au, Rh, Ir, Ta, Cu, Ta로 이루어진 금속중 하나이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 또는 Au-Sn, Sn, In, Au-Au, Pd-Sn, Ni-Sn 및 Pd-In을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 도전성 접착층을 포함할 수 있다.
한편, 상기 비아홀이 형성된 세라믹기판(190)은 열전도도가 100 W/mK 이상인 절연체 물질로 이루어진 것이 바람직하며, 이와 같은 대표적인 물질로는 AlN, BN 등이 있다. 따라서, 상기 세라믹기판(190)은 질화붕소(BN), 알루미나(Alumina), 질화알루미늄(AlN), 베릴륨 옥사이드(BeO) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질일 수 있다. 가격 대비 열전도도가 우수하고 질화갈륨(GaN)층과의 열 팽창계수 차이가 적을 뿐만 아니라 대면적에도 사용 가능한 AlN를 사용하는 것이 바람직하다.
그러나 본 발명과 같은 발광 소자 구조에서는 세라믹기판(190)을 통하여 대부분의 열이 방출되게 된다. 이로 인해 세라믹기판(190)의 열전도도가 매우 중요하다. 예를 들어 AlN 세라믹 기판의 경우, 열전도도가 Si 보다 우수할 뿐만 아니라 세라믹기판(190)에 형성된 홀에 열전도도가 우수한 금속 물질을 채워 넣는 것에 의해, 금속 물질이 히트 파이프(heat pipe)와 같은 역할을 하여 소자에서 발생한 열을 쉽게 외부로 방출할 수 있게 된다. 상기 세라믹 기판의 홀에 채워넣는 금속들은 Cu, CuW, Al, Au, Ag, Ni, 로부터 선택된 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전극(160)과 연결되어 상부에 제1전극패드(200)가 형성되고, 세라믹 기판의 다른 한 면의 전면 또는 일부면에 제2전극 패드(210)가 형성될 수 있다. 이때, 전극패드는 전도성 금속을 사용하여 발광다이오드에 전원을 공급 할 수 있도록 한다. 이때, 제1전극패드(200)와 제2전극패드(210)는 극성을 달리하여 형성된다.
상기와 같이 발광다이오드(100)에 형성된 하나 이상의 내부 비아홀 내부의 전극(160)을 이용하여 전류를 인가할 수 있으며, 세라믹 기판(190)에 형성된 비아홀을 통해서 발광다이오드(100)의 열 방출을 향상시켜 성능저하를 방지하고, 드룹(Droop) 효과를 방지할 수 있다.
이하에서는 상기 구성으로 이루어진 발광다이오드(100)의 제조방법에 대해서 설명 하도록 한다.
도 2 내지 도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드(100) 제조방법의 제조과정 단면도 및 평면도로서, 도시된 바와 같이 기판(10)에 n형 반도체층(110), 활성층(120), p형 반도체층(130)을 순차적으로 형성하고 내부에 하나 이상의 내부 비아홀을 형성하는 제1단계, 상기 p형 반도체층(130)의 전부 또는 일부의 상단에 반사층(140)을 형성하는 제2단계(이때, 상기 내부 비아홀은 반사층(140)의 형성 후 또는 형성 전에 형성할 수 있다), 상기 내부 비아홀 및 반사층(140)의 일부 표면에 제1 절연보호막(150)을 형성하는 제3단계, 상기 제1 절연보호막(150) 상단에 내부 비아홀부터 연결된 전극(160)을 형성하는 제4단계, 상기 전극(160) 상단에 상기 내부 비아홀로부터 연결된 전극(160)과 숄더층(180)을 전기적으로 분리하기 위한 제2 절연보호막(170)을 형성하는 제5단계, 상기 제2 절연보호막(170) 상단에 상기 반사층(140)과 전기적으로 연결되는 숄더층(180)을 형성하는 제6단계, 상기 숄더층(180) 상단에 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판(190)을 형성하는 제7단계, 상기 기판(10)을 제거하는 제8단계, 질화갈륨계 반도체의 일부 식각하여 전극(160) 일부가 노출되는 제9단계, 제1전극패드(200)을 형성하는 제10단계, 노출된 상기 n형 반도체층(110)의 표면에 요철구조를 형성하는 제11단계, 상기 세라믹기판(190)의 하부면에 제2전극패드(210)을 형성하는 제12단계를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 상기 제1단계는 기판(10)에 AlxGayInzN(0 ≤ x, y, z ≤ 1)로 이루어진 n형 반도체층(110), 활성층(120), p형 반도체층(130)을 순서대로 성장시킨다. 이때 p형 반도체층(130)과 n형 반도체층(110)의 형성순서는 반대가 될 수 있다. 그리고, n형 반도체층(110), 활성층(120), p형 반도체층(130)을 관통하여 내부에 비아홀을 형성시킨다. 이때 비아홀을 형성하는 방법은 일반적으로 ICP (Inductively coupled plasma) 장비를 이용하여 형성할 수 있고 차후 내부 비아홀에 n형 전극을 형성하기 위해서는 반드시 내부 비아홀 형성시 n형 반도체층의 일부가 노출되도록 해야한다.
상기 제2단계는 제1단계에서 형성된 n형 반도체층(110), 활성층(120), p형 반도체층(130)의 상부에 비아홀을 덮지 않도록 반사층(140)을 형성한다. 상기 반사층(140)은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐 산화물, 주석산화물, 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 알류미늄 산화물, 티타늄 산화물, 은(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 금(Au), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), AgPdCu 등의 금속 중 하나 이상의 금속으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 내부 비아홀 형성공정과 반사층(140)의 형성공정은 공정의 편의를 위하여 순서가 뒤바뀌어 진행될 수도 있다. 즉, 내부 비아홀을 먼저 진행하고 이후 반사층(140)을 형성시킬 수도 있으며, 또한 반사층(140)을 먼저 형성한 뒤 내부 비아홀을 형성할 수도 있다.
이때, 상기 내부 비아홀 형성공정과 반사층(140)의 형성공정은 공정의 편의를 위하여 순서가 뒤바뀌어 진행될 수도 있다. 즉, 내부 비아홀을 먼저 진행하고 이후 반사층(140)을 형성시킬 수도 있으며, 또한 반사층(140)을 먼저 형성한 뒤 내부 비아홀을 형성할 수도 있다.
상기 제 3단계는 n형 반도체층(110), 활성층(120), p형 반도체층(130), 반사층(140)의 상단 일부를 패시베이션(passivation)하여 비아홀의 바닥을 제외한 비아홀 내주면 및 반사층(140)의 일부 표면에 제1 절연보호막(150)을 형성시킨다.
상기 제 4단계는 전극(160)을 상기 제1 절연보호막층 (150) 상부 일부에 형성하여 비아홀 바닥의 n형 반도체층(110)과 접촉되도록 한다.
상기 제5단계는 제4단계에서 형성한 전극(160) 상부에 제2 절연보호막(170)을 형성하여 숄더층(180)과 n형전극(160)이 전기적으로 서로 연결되는 것을 방지한다.
상기 제6단계에서는 제2 절연보호막(170) 상부에 상기 숄더층(180)을 형성하여 세라믹기판(190)과 전기적으로 결합할 수 있도록 한다.
상기 7단계에서는 상기 숄더층(180) 상단에 하나 이상의 비아홀을 포함하는 세라믹기판(190)을 결합시킨다.
상기 제5단계는 제4단계에서 형성한 전극(160) 상부에 제2 절연보호막(170)을 형성하여 숄더층(180)과 n형전극(160)이 전기적으로 서로 연결되는 것을 방지한다.
상기 제6단계에서는 제2 절연보호막(170) 상부에 상기 숄더층(180)을 형성하여 세라믹기판(190)과 전기적으로 결합할 수 있도록 한다.
상기 7단계에서는 상기 숄더층(180) 상단에 하나 이상의 비아홀을 포함하는 세라믹기판(190)을 결합시킨다.
상기 제 8단계에서는 레이저광을 이용하여 성장용으로 사용한 기판(10)을 분리한다. 이어서, 제9단계에서 제1전극패드(200)를 형성하기 위하여 n형 반도체층(110), 활성층(120), p형 반도체층(130)의 일부를 식각하여 전극(160)이 노출되도록 한다. 제10단계에서는 제9단계에서 식각하여 노출된 전극(160) 상에 제1전극패드(200)을 설치하고, 제11단계에서는 외부로 노출된 n형 반도체층(110)의 표면에 광출력을 향상시키기 위하여 표면 요철구조를 형성한다. 상기 요철 구조는 규칙적인 패턴을 이용하는 방법 또는 랜덤 패터닝을 이용하는 방법으로 형성되어 지고 규칙적인 패턴을 이용하는 방법으로는 나노 임프린팅, 전자빔 리소그라피 및 레이저 홀로그라프를 이용하는 방법이 바람직하다. 상기 규칙적인 패턴을 형성한 뒤 건식식각을 통하여 n형 질화물층 상에 텍스쳐링 구조를 형성할 수 있다. 상기 랜덤 패터닝 구조의 경우 Ag, Ni, Au, Pt, Pd등의 메탈의 열처리를 통하여 나노 사이즈의 클러스터를 형성한 뒤 건식 식각을 통하여 랜덤한 텍스쳐링 구조를 형성 할 수 도 있고, 농축된 KOH 수용액을 이용 식각하여 n형 질화물층 상에 랜덤한 요철 구조를 형성 할 수도 있다.
상기 10단계와 11단계는 공정의 편의를 위하여 순서가 뒤바뀔 수도 있다.
제 12단계에서는 상기 세라믹기판(190) 하부에 제2전극패드(210)를 형성한다.
본 발명에 따르면 상기 세라믹 기판 (190)에 형성되어 있는 홀에 열전도도가 우수한 금속 물질을 채워 넣는 것에 의해, 금속 물질이 히트 파이프(heat pipe)와 같은 역할을 하여 소자에서 발생한 열을 쉽게 외부로 방출할 수 있는 역할도 하게 되어 발광 소자의 신뢰성이 개선되는 효과도 가질 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10 : 기판 100 : 발광다이오드
110 : n형 반도체층 120 : 활성층
130 : p형 반도체층 140 : 반사층
150 : 절연보호막 160 : 전극
170 : 절연보호막 180 : 숄더층
190 : 세라믹기판 200 : 제1전극패드
210 : 제2전극패드
110 : n형 반도체층 120 : 활성층
130 : p형 반도체층 140 : 반사층
150 : 절연보호막 160 : 전극
170 : 절연보호막 180 : 숄더층
190 : 세라믹기판 200 : 제1전극패드
210 : 제2전극패드
Claims (5)
- 기판에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층 및 반사층을 형성하고, 상기 형성된 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층 및 반사층에 하나 이상의 내부 비아홀을 형성하며, 상기 내부 비아홀의 내경보다 작은 외경을 가지는 전극을 상기 내부 비아홀에 형성하고, 상기 전극의 상부 일부면에 전극과 연결되는 제1전극패드를 형성하며, 상기 반사층과 전기적으로 연결되는 숄더층과 전극을 전기적으로 분리하기 위한 제2 절연보호막을 형성하고, 상기 제2 절연보호막 상단에 상기 숄더층을 형성하며, 상기 숄더층의 상단에 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판을 형성하고, 상기 세라믹기판의 전면 또는 일부면에 상기 제1전극패드와 극성이 다른 제2전극패드가 형성되는 것을 포함하고,
상기 내부 비아홀은 원형, 타원형 또는 다각형이고, 상기 내부 비아홀의 형상과 동일하게 상기 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내부 비아홀은 반사층의 형성 후 또는 형성 전에 형성하고, 내부 비아홀의 내주면 및 반사층의 표면 일부에 제1 절연보호막을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
- 삭제
- (a) 기판에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 순차적으로 형성하고 내부에 하나 이상의 내부 비아홀을 형성하는 단계;
(b) 상기 p형 반도체층의 일부의 상단에 반사층을 형성하는 단계;
(c) 상기 내부 비아홀의 내주면 및 반사층의 표면 일부에 제1 절연보호막을 형성하는 단계;
(d) 상기 제1 절연보호막 상단에 내부 비아홀부터 연결된 전극을 형성하는 단계;
(e) 상기 전극 상단에 상기 내부 비아홀로부터 연결된 전극과 숄더층을 전기적으로 분리하기 위한 제2 절연보호막을 형성하는 단계;
(f) 상기 제2 절연보호막 상단에 반사층과 전기적으로 연결되는 숄더층을 형성하는 단계;
(g) 상기 숄더층 상단에 하나 이상의 기판 비아홀을 포함하는 세라믹기판을 형성하는 단계;
(h) 상기 기판을 제거하는 단계;
(i) 질화갈륨계 화합물반도체의 일부를 식각하여 전극 일부가 노출되고 노출된 부분에 제1전극패드를 형성하는 단계;
(j) 상기 노출된 n형 반도체층의 표면에 표면 요철 구조를 형성하는 단계; 및
(k) 상기 세라믹기판의 하부면에 제2전극패드을 형성하는 단계; 를 포함 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 내부 비아홀은 반사층의 형성 후 또는 형성 전에 형성할 수 있고, 그 형태는 원형, 타원형 또는 다각형이며,
상기 내부 비아홀의 형상과 동일하게 상기 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조방법.
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