KR101685092B1 - Edge light emitting diode and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 측면 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 측면 방향으로의 광추출효율이 개선된 측면 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
별도의 광원을 필요로 하는 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 광원으로서 냉음극관(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 외부전극관(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등과 같은 여러 개의 형광 램프가 사용되거나 복수 개의 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)가 사용되며, 이러한 광원은 도광판, 복수의 광학 시트, 반사판 등과 같이 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)에 구비된다.A liquid crystal display (LCD) requiring a separate light source uses a plurality of fluorescent lamps such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) and an external electrode fluorescent lamp (EEFL) as a light source Or a plurality of light emitting diodes (LEDs) are used. These light sources are provided in a backlight unit (BLU) such as a light guide plate, a plurality of optical sheets, and a reflection plate.
특히, 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 발광 다이오드(LED)와 같은 반도체 발광소자는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며, 적은 전력으로 원하는 파장의 빛을 발광하고 수은과 같은 환경유해물질 방출을 억제할 수 있어서 에너지 절약 및 환경보호 측면을 고려하여 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.In particular, a semiconductor light emitting device such as a light emitting diode (LED) used as a light source by exchanging electricity by converting electricity into infrared rays or light using the characteristics of a compound semiconductor is widely used as a light source, a display device and a light source, It is possible to emit light of a desired wavelength with power and to suppress the emission of environmentally harmful substances such as mercury, and the development thereof is accelerating in consideration of energy saving and environmental protection aspects.
그러나, 광원으로 발광 다이오드를 사용하는 경우에는 빛이 좁은 영역으로 집중하여 발산하는 경향이 있어서, 이를 표시 장치와 같은 면 광원에 적용하기 위해서는 빛을 넓은 영역에 고르게 분포하도록 할 필요가 있다.However, when a light emitting diode is used as a light source, light tends to concentrate and diverge into a narrow area. In order to apply this to a surface light source such as a display device, it is necessary to distribute the light evenly over a wide area.
백라이트 유닛(BLU)은 표시면에 대한 램프의 위치에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 크게 구분된다. 이 중에서 직하형 백라이트 유닛은 광 이용률이 높고, 취급이 간단하며, 표시면의 크기에 제한이 없기 때문에 대형 액정 표시장치에 널리 사용되고 있다.The backlight unit (BLU) is roughly divided into an edge type and a direct type according to the position of the lamp relative to the display surface. Of these, the direct-type backlight unit is widely used in large-sized liquid crystal display devices because it has high light utilization rate, is easy to handle, and has no limitation on the size of the display surface.
직하형 백라이트 유닛에 사용되는 발광 다이오드는 광 출사 방식에 따라 상부 방출(top emitting), 하부 방출(bottom emitting) 또는 측면 방출(edge emitting) 방식으로 구분되는데, 발광 다이오드의 광 효율로 인하여 상부 방출 혹은 하부 방출 방식이 일반적으로 사용된다. 그러나, 상부 방출 또는 하부 방출 방식의 발광 다이오드 백라이트 유닛은 광 분포 및 광 균일도가 측면 방출 방식에 비하여 떨어지는 단점이 있다.A light emitting diode used in a direct-type backlight unit is divided into top emitting, bottom emitting or edge emitting according to the light emitting method. Due to the light efficiency of the light emitting diode, A bottom emission scheme is generally used. However, the light emitting diode backlight unit of the upper emission type or the lower emission type has a disadvantage that the light distribution and the light uniformity are lower than that of the side emission type.
일반적인 측면 방출 방식의 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛을 측면 방향으로 발광하도록 하는 렌즈를 포함한다. 이러한 렌즈는 렌즈의 중심축에 대해 대칭인 깔때기 모양(funnel-shape)의 전반사면(total internal reflection surface) 및 굴절면을 포함하는데, 전반사면은 렌즈로부터 광이 중심축에 수직 방향으로 출사하도록 광을 반사시키고, 굴절면은 톱니 모양으로 형성되어 광을 상기 중심축에 수직 방향으로 굴절시켜 방출한다.A light emitting diode of a general side emitting type includes a lens for emitting light emitted from a light emitting diode chip in a lateral direction. Such a lens includes a funnel-shaped total internal reflection surface and a refracting surface which are symmetrical with respect to the central axis of the lens, And the refracting surface is formed in a serrated shape to refract light in a direction perpendicular to the central axis and emit.
이러한 일반적인 측면 방출 방식의 발광 다이오드는 도광판에 형성된 홀들의 내부에 탑재되고, 발광 다이오드 칩에서 방출된 광은 렌즈의 측면으로 방출되어 도광판에 입사된다. 일반적인 측면 방출 방식의 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩의 높이에 비하여 매우 큰 높이를 갖는 렌즈를 반드시 필요로 하는 구조이어서, 발광 다이오드의 두께는 렌즈의 두께에 따라서 결정되는 구조일 수 밖에 없다. 따라서, 측면 방출 방식의 발광 다이오드를 포함하는 직하형 백라이트 유닛(BLU)이나 면광원도 마찬가지로 그 두께를 줄이는데 한계가 있기 마련이다. 이러한 기술적 한계는 최근 들어 평판 디스플레이의 두께를 줄이고자 하는 노력에 치명적인 단점으로 작용하게 된다.The light emitting diode of the general side emission type is mounted inside the holes formed in the light guide plate, and the light emitted from the light emitting diode chip is emitted to the side of the lens and incident on the light guide plate. A light emitting diode of a general side emission type requires a lens having a very large height as compared with the height of the LED chip so that the thickness of the light emitting diode is determined by the thickness of the lens. Accordingly, there is a limit in reducing the thickness of the direct-type backlight unit (BLU) or the planar light source including the side-emitting type light emitting diode. These technical limitations are a fatal drawback to efforts to reduce the thickness of flat panel displays in recent years.
또한, 발광 다이오드 칩에서 방출된 빛이 렌즈로 입사할 때, 일부는 렌즈의 하부면에서 반사가 일어나고, 렌즈의 전반사면 및 굴절면의 정밀한 가공이 어렵게 되어 광의 산란이 발생하게 되며, 결과적으로 발광 다이오드에서 방출되는 광추출효율이 감소되는 문제점도 있다.In addition, when light emitted from the light emitting diode chip is incident on the lens, a part of the light is reflected from the lower surface of the lens, and it is difficult to precisely process the total reflection surface and the refracting surface of the lens, There is a problem that the light extraction efficiency emitted from the light source is reduced.
본 발명은 반도체 적층구조물의 상부와 하부에 제공되는 반사층을 이용하여 상부 및 하부로 방출되는 빛을 측면으로 반사시키고 측면에 광추출구조층을 형성하여 효과적으로 빛을 출사시킴으로써, 측면으로의 광추출효율을 향상시킬 수 있는 측면 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공한다.In the present invention, the light emitted to the upper and lower sides is reflected to the side by using the reflection layer provided on the upper and lower parts of the semiconductor stacked structure, and the light extraction structure layer is formed on the side to effectively emit light, And a method of manufacturing the same.
본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 반도체 적층구조물; 상기 반도체 적층구조물의 하부에 제공되는 제1 반사층; 상기 반도체 적층구조물의 상부에 제공되는 제2 반사층; 및 상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 형성되는 광추출구조층을 포함하고, 상기 활성층에서 발광된 빛이 상기 광추출구조층을 통해 측면으로 방출될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a side-emitting diode including: a semiconductor stacked structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer; A first reflective layer provided under the semiconductor stacked structure; A second reflective layer provided on the semiconductor stacked structure; And a light extracting structure layer formed on a side surface of the semiconductor stacked structure, and light emitted from the active layer may be emitted laterally through the light extracting structure layer.
상기 반도체 적층구조물의 측면과 상기 광추출구조층의 사이에 제공되는 패시베이션층을 더 포함할 수 있다.And a passivation layer provided between a side surface of the semiconductor multilayer structure and the light extracting structure layer.
상기 광추출구조층은 상기 반도체 적층구조물의 측면과 교차하는 방향으로 성장되는 나노막대를 포함할 수 있다.The light extracting structure layer may include nanorods grown in a direction crossing a side surface of the semiconductor multilayer structure.
상기 광추출구조층은 상기 나노막대의 성장을 위한 씨드층을 더 포함할 수 있다.The light extracting structure layer may further include a seed layer for growing the nanorods.
상기 광추출구조층은 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재료로 이루어질 수 있다.The light extracting structure layer may be formed of at least any one material selected from zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), silicon dioxide (SiO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), zirconium oxide (ZrO 2) have.
본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법은 기판의 일면에 제1 반사층을 형성하는 단계; 상기 기판의 일면과 대향하는 상기 기판의 타면 또는 상기 제1 반사층 상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 반도체 적층구조물을 형성하는 단계; 상기 반도체 적층구조물 상에 제2 반사층을 형성하는 단계; 및 상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 광추출구조층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a side light emitting diode, comprising: forming a first reflective layer on one side of a substrate; Forming a semiconductor stacked structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on the other surface of the substrate opposite to the one surface of the substrate or on the first reflective layer; Forming a second reflective layer on the semiconductor stacked structure; And forming a light extracting structure layer on a side surface of the semiconductor stacked structure.
상기 광추출구조층을 형성하는 단계 이전에 상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 패시베이션층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.And forming a passivation layer on a side surface of the semiconductor stacked structure before the step of forming the light extracting structure layer.
상기 광추출구조층을 형성하는 단계는 상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 씨드층을 형성하는 단계; 및 상기 씨드층 상에 나노막대를 성장시키는 단계를 포함할 수 있다.Forming the light extracting structure layer includes: forming a seed layer on a side surface of the semiconductor stacked structure; And growing nanorods on the seed layer.
상기 씨드층을 형성하는 단계에서는 스퍼터링 또는 전자빔 증착법으로 상기 씨드층을 형성할 수 있다.In the step of forming the seed layer, the seed layer may be formed by sputtering or electron beam evaporation.
상기 씨드층을 형성하는 단계에서는 상기 기판을 기울여 빗각 증착법으로 상기 씨드층을 형성할 수 있다.In the step of forming the seed layer, the seed layer may be formed by obliquely depositing the substrate.
상기 나노막대를 성장시키는 단계에서는 수열합성 반응기를 이용하여 수열합성법으로 상기 나노막대를 성장시킬 수 있다.In the step of growing the nanorods, the nanorods may be grown by hydrothermal synthesis using a hydrothermal synthesis reactor.
상기 제2 반사층의 상부 또는 상기 제1 반사층의 하부에 형성된 상기 씨드층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.And removing the seed layer formed on the second reflective layer or the lower portion of the first reflective layer.
상기 제2 반사층 상에 희생층을 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Forming a sacrificial layer on the second reflective layer; And removing the sacrificial layer.
본 발명에 따른 측면 발광 다이오드는 반도체 적층구조물의 측면 상에 광추출구조층을 형성하여 발광 다이오드의 측면을 통한 광추출효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 광추출구조층은 측면 발광 다이오드의 측면에서 수평하게 출사되는 빛의 강도를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 이러한 측면 발광 다이오드를 포함하는 면광원은 도광판의 입사면에 수직으로 입사되는 빛이 많아지기 때문에 반사율이 줄어들어 배광 특성이 향상될 수 있다.The side light emitting diode according to the present invention can improve the light extraction efficiency through the side surface of the light emitting diode by forming the light extracting structure layer on the side surface of the semiconductor stacked structure. Further, the light extracting structure layer can improve the intensity of light emitted horizontally from the side surface of the side light emitting diode, and accordingly, the surface light source including the side light emitting diode has many light incident perpendicularly to the incident surface of the light guide plate The reflectance is reduced and the light distribution characteristic can be improved.
그리고 반도체 적층구조물과 광추출구조층의 사이에 패시베이션층을 제공하여 광추출구조층의 형성으로 생기는 누설전류를 방지할 수 있고, 이에 따라 광추출구조층을 형성하지 않았을 때와 동일한 전기적 특성을 얻을 수 있으며, 광추출구조층의 형성을 통해 전기적 특성이 저하되지 않으면서도 광학적 특성이 향상된 측면 발광 다이오드를 제조할 수 있다.Also, a passivation layer is provided between the semiconductor stacked structure and the light extracting structure layer to prevent a leakage current caused by the formation of the light extracting structure layer, thereby obtaining the same electrical characteristics as when the light extracting structure layer is not formed And a lateral light emitting diode having improved optical characteristics without deteriorating electrical characteristics through the formation of a light extracting structure layer can be manufactured.
한편, 본 발명의 측면 발광 다이오드는 반도체 적층구조물의 상부와 하부에 각각 반사층을 형성하여 빛을 발광 다이오드의 측면으로 직접 출사시킬 수 있으므로 종래의 측면 방출 방식의 발광 다이오드에서 필수적으로 사용되었던 렌즈가 필요하지 않아 측면 발광 다이오드의 두께를 현저히 줄일 수 있다. 이에 이러한 측면 발광 다이오드를 포함하는 면광원의 두께를 효과적으로 줄일 수 있어 박형화가 가능하고, 발광면 바로 아래에 다수의 발광원을 배치하여도 직접 상부로 방출되는 것이 아니라 도광판을 거쳐 방출되기 때문에 광 균일도를 높일 수 있으며, 측면에 발광 다이오드를 배치하는 것보다 많은 수의 발광다이오드를 사용할 수 있으므로 높은 휘도를 갖게 하는 효과가 있다.Meanwhile, since the side light emitting diode of the present invention can emit light directly to the side of the light emitting diode by forming reflection layers on the upper and lower portions of the semiconductor stacked structure, it is necessary to use the lens which has been used in the conventional side emitting light emitting diode The thickness of the side light emitting diode can be remarkably reduced. Accordingly, the thickness of the planar light source including the side light emitting diode can be effectively reduced, and even if a plurality of light sources are disposed immediately below the light emitting surface, the planar light source is not directly emitted to the upper portion but emitted through the light guide plate. And it is possible to use a larger number of light emitting diodes than to arrange the light emitting diodes on the side surfaces, thereby providing a high luminance.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드 칩의 각 측면에서의 전기적·광학적 특성을 나타내는 그림.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드의 전기적·광학적 특성을 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패시베이션층의 누설전류 차단 효과를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드의 발광 특성을 나타내는 그림.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드의 광추출구조층을 나타낸 주사 전자현미경 이미지.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법을 순서적으로 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법의 빗각 증착을 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법의 희생층 형성 및 제거를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a side light emitting diode according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing electrical and optical characteristics of each side of a side-light-emitting diode chip according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing electrical and optical characteristics of a side light emitting diode according to an embodiment of the present invention. FIG.
4 is a graph illustrating a leakage current blocking effect of the passivation layer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating light emission characteristics of a side light emitting diode according to an embodiment of the present invention. FIG.
6 is a scanning electron microscope image of a light extracting structure layer of a side light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
7 is a sectional view sequentially illustrating a method of manufacturing a side light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the oblique deposition according to another embodiment of the present invention. FIG.
9 is a cross-sectional view illustrating formation and removal of a sacrificial layer in a method of manufacturing a side light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. In the description, the same components are denoted by the same reference numerals, and the drawings are partially exaggerated in size to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a side light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 반도체 적층구조물(130); 상기 반도체 적층구조물(130)의 하부에 제공되는 제1 반사층(120); 상기 반도체 적층구조물(130)의 상부에 제공되는 제2 반사층(140); 및 상기 반도체 적층구조물(130)의 측면 상에 형성되는 광추출구조층(210)을 포함하고, 상기 활성층에서 발광된 빛은 상기 반도체 적층구조물(130)의 측면에서 상기 광추출구조층(210)을 통해 방출될 수 있다.1, a side light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor stacked
반도체 적층구조물(130)은 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층으로 구성될 수 있는데, 상기 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층은 각 도전형 불순물이 도핑된 화합물 반도체 재료로 형성될 수 있고, 예를 들어 InxAlyGa1-x-yN 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 질화갈륨계 화합물 반도체 물질로 형성될 수 있으나, 이들 재료에 특별히 한정되는 것은 아니다.The semiconductor laminated
상기 n형 반도체층은 n형 도전형 불순물이 도핑된 화합물 반도체층으로 형성될 수 있으며, 상기 n형 도전형 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, Sn 등을 사용할 수 있고, 주로 Si를 사용한다. 상기 활성층은 하나의 양자우물층 또는 더블 헤테로구조(Double heterostructure) 또는 InGaN/GaN층으로 구성된 다중양자우물층(Multi-Quantum-Well)으로 형성될 수 있다. 상기 p형 반도체층은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있으며, 상기 p형 도전형 불순물 도핑으로는 예를 들어, Mg, Zn, Be 등을 사용할 수 있고, 주로 Mg를 사용한다. 한편, 반도체 적층구조물(130)은 기판(110) 상에 사파이어와 같은 물질로 형성된 기판과의 격자정합을 향상시키기 위한 GaN 완충층, n형/p형 클래드층, p형 캡층 등의 여러 가지 기능을 수행하는 기능성 층들을 추가적으로 더 포함할 수 있다. 그리고 식각 공정을 통하여 반도체 적층구조물(130)의 일부를 제거하여 노출된 상기 n형 반도체층과 상기 p형 반도체층에는 각각 n형 전극(또는 n형 패드전극, 151)과 p형 전극(또는 p형 패드전극, 152)이 전기적으로 오믹 접촉되도록 형성될 수 있다. 이때, 반도체 적층구조물(130)과 n형 패드전극(151) 또는 p형 패드전극(152) 사이에는 층간절연층(미도시)이 제공될 수도 있다.The n-type semiconductor layer may be formed of a compound semiconductor layer doped with an n-type conductive impurity, and examples of the n-type conductive impurity include Si, Ge, and Sn. do. The active layer may be formed of a single quantum well layer or a multi-quantum well layer composed of a double heterostructure or an InGaN / GaN layer. The p-type semiconductor layer may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with a p-type conductivity type impurity. For example, Mg, Zn, Be or the like may be used as the p- , Mainly Mg is used. On the other hand, the semiconductor stacked
제1 반사층(120)은 반도체 적층구조물(130)의 하부에 제공될 수 있는데, 기판(110)의 아래(또는 하부면) 혹은 기판(110)과 반도체 적층구조물(130)의 사이에 위치할 수 있고, 반도체 적층구조물(130)의 활성층에서 발광된 빛을 측면 발광 다이오드의 하부면으로 방출되지 않도록 하며, 하부면으로 입사되는 빛을 내부로 반사시켜 측면 발광 다이오드의 측면에서만 방출되도록 할 수 있다. 그리고 제1 반사층(120)은 금속으로 이루어져 거울면을 형성하는 금속 반사층이나 서로 다른 굴절율을 갖는 산화물층들(예를 들어, SiO2와 TiO2)을 교번 적층하여 형성하는 분산 브래그 반사(Distributed Bragg Reflecting: DBR)층일 수 있다. 기판(110)과 접하여 형성되는 제1 반사층(120)은 접합성을 향상시키기 위하여 금속 반사층과 기판 사이에 SiO2층을 더 포함하거나 분산 브래그 반사(DBR)층에서 SiO2층을 기판에 접하도록 형성할 수 있고, 기판(110)의 상부면이나 하부면 중 어느 하나의 면에 형성될 수 있는데, 반도체 적층구조물(130)의 하부에 위치하면 족하다.The first
제2 반사층(140)은 반도체 적층구조물(130)의 상부에 제공될 수 있고, 반도체 적층구조물(130)의 활성층에서 발광된 빛을 측면 발광 다이오드의 상부면으로 방출되지 않도록 하며, 상부면으로 입사되는 빛을 내부로 반사시켜 측면 발광 다이오드의 측면에서만 방출되도록 할 수 있다. 그리고 제2 반사층(140)도 금속으로 이루어져 거울면을 형성하는 금속 반사층이나 서로 다른 굴절율을 갖는 산화물층들(예를 들어, SiO2와 TiO2)을 교번 적층하여 형성하는 분산 브래그 반사(DBR)층일 수 있다. 반도체 적층구조물(130)과 제2 반사층(140)의 사이에 다른 층들이 제공될 수도 있는데, 제2 반사층(140)이 반도체 적층구조물(130)의 상부에 위치하면 족하다.The second
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드 칩의 각 측면에서의 전기적·광학적 특성을 나타내는 그림이다.FIG. 2 is a graph showing electrical and optical characteristics of each side of a side light-emitting diode chip according to an embodiment of the present invention.
표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드 칩의 각 측면에서의 전기적·광학적 특성을 나타낸 표이다.Table 1 is a table showing electrical and optical characteristics of each side of the side light emitting diode chip according to an embodiment of the present invention.
(at 20㎃)Electrical characteristic
(at 20mA)
(at 100㎃)Optical properties
(at 100 mA)
도 2 및 표 1을 참조하면, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 각 측면(face)에서 전기적·광학적 특성이 거의 동일함을 확인할 수 있는데, 최대값과 최소값의 오차가 0.09 V(at 20 mA, 전기적 특성)와 0.17 ㎽/㏛(at 100 mA, 광학적 특성)로 측면 발광 다이오드 칩(100)의 각 측면에서 유사한 전기적·광학적 특성을 나타냄을 알 수 있다.Referring to FIG. 2 and Table 1, it can be seen that the electrical and optical characteristics are substantially the same on each side of the side-surface light-emitting
따라서, 본 발명의 측면 발광 다이오드에 사용되는 측면 발광 다이오드 칩(100)은 각 측면에서 유사한 전기적·광학적 특성을 나타냄으로써, 측면 발광 다이오드의 광 균일도를 높일 수 있다. 특히, 측면 발광 다이오드가 면광원에 사용되는 경우에 더욱 효과적일 수 있다.Therefore, the side light emitting
하지만, 측면 발광 다이오드 칩(100)만으로는 측면 발광 다이오드의 측면으로 방출되는 광 출력이 낮다. 이에 측면 발광 다이오드의 측면에서 방출되는 광추출효율을 향상시키는 방법이 고안될 필요가 있다.However, only the side light emitting
광추출구조층(210)은 반도체 적층구조물(130)의 측면 상에 형성될 수 있다. 광추출구조층(210)은 활성층에서 발광된 빛이 방출되는 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면에 형성될 수 있는데, 제1 반사층(120)과 제2 반사층(140)이 반도체 적층구조물(130)과 접하여 형성되는 경우에는 반도체 적층구조물(130)의 측면에만 형성될 수도 있고, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면 전체에 형성될 수도 있다.The light extracting
본 발명의 측면 발광 다이오드는 상기 활성층에서 발광된 빛이 광추출구조층(210)을 통해 측면 발광 다이오드(또는 측면 발광 다이오드 칩)의 측면으로 방출될 수 있는데, 반도체 적층구조물(130)의 측면에서 광추출구조층(210)을 통해 방출될 수 있다. 광추출구조층(210)은 반도체 적층구조물(130)의 내부로부터 광 탈출을 용이하게 할 수 있고, 이를 통해 높은 광추출효율을 얻을 수 있다.In the side light emitting diode of the present invention, light emitted from the active layer may be emitted to the side of the side light emitting diode (or the side light emitting diode chip) through the light extracting
광추출구조층(210)은 광학적으로 투명하면서 원통형, 원뿔형 또는 원통형과 원뿔형 모두를 포함하는 형태 등의 표면 요철(surface texture) 구조를 용이하게 형성할 수 있는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 이에 광추출구조층(210)은 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재료로 이루어질 수 있다. 상기 산화아연(ZnO) 등의 재료는 단결정 성장하는 특성이 있어 일정한 방향으로 결정을 성장시킬 수 있고, 이에 따라 원하는 방향으로 광을 유도하며 광을 탈출시킬 수 있어 광추출효율을 향상시킬 수 있다.The light extracting
그리고 광추출구조층(210)은 반도체 적층구조물(130)의 측면과 교차하는 방향으로 성장되는 나노막대(212)를 포함할 수 있다. 나노막대(nano rod, 212)는 광이 추출되는 방향에 따라 배치될 수 있고, 광의 도파로로 작용할 수 있다. 이에 나노막대(212) 측면으로의(즉, 상부 또는 하부로의) 광의 누설을 방지함으로써 광의 손실을 최소화할 수 있고, 이를 통해 광추출효율을 향상시킬 수 있다.The light extracting
또한, 광추출구조층(210)은 나노막대(212)의 성장을 위한 씨드층(211)을 더 포함할 수 있다. 씨드층(seed layer, 211)은 나노막대(212)가 방향성을 가지고 성장할 수 있도록 할 수 있고, 나노막대(212)의 성장이 이루어지지 않는 물질에는 씨드(seed)를 통해 나노막대(212)가 성장하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 산화아연(ZnO)은 이산화규소(SiO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등에 성장되지 않는데, 이산화규소(SiO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등의 표면에 산화아연(ZnO)의 씨드를 증착하면 산화아연(ZnO) 씨드를 통해 산화아연(ZnO) 나노막대를 성장시킬 수 있다.In addition, the light extracting
그리고 씨드층(211)은 일정한 배향성을 가질 수 있으며, 나노막대(212)가 성장하는 방향은 씨드층(211)을 구성하는 입자의 배향성에 근거하는데, 배향성을 변화시켜 나노막대(212)의 성장 방향을 조절할 수 있다.The direction in which the
나노막대(212)는 측면 발광 다이오드 칩(100)의 바닥면과 평행하게(예를 들어, 측면 발광 다이오드 칩의 측면이 수직한 경우에 측면 발광 다이오드 칩의 측면에서 수직하게) 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 활성층에서 발광된 빛을 나노막대(212)를 따라 수평하게 출사시킬 수 있고, 이에 따라 본 발명의 측면 발광 다이오드는 측면에서 수평하게 출사되는 빛의 강도를 향상시킬 수 있다. 그리고 본 발명의 측면 발광 다이오드를 포함하는 면광원은 도광판의 입사면에 수직으로 입사되는 빛이 많아지기 때문에 반사율이 줄어들어 배광 특성이 향상될 수 있다.The
또한, 나노막대(212)는 나노 사이즈의 직경을 갖는데, 직경이 작을수록 광추출효율이 높아질 수 있다. 즉, 나노막대(212)가 촘촘히 형성될수록 광 탈출 확률이 높아질 수 있다. 한편, 나노막대(212)는 단결정으로 형성되는 것이 좋으나, 결정으로의 성장과정에서 발생되는 다른 요인에 의해 일부의 결정성이 훼손될 수도 있다. 하지만, 나노막대(212)의 형성 및 성장의 주도적인 인자는 산화아연(ZnO) 등의 재료가 가지는 단결정 성장이므로, 나노막대(212)의 길이에 따라서는 광추출효율에 큰 변화가 없고, 나노막대(212)의 결정성이 일부 훼손되어도 큰 문제가 되지 않는다.In addition, the
그리고 씨드층(211)은 얇게 형성할 수 있는데, 5 내지 100 ㎚의 두께로 형성될 수 있다. 씨드층(211)이 5 ㎚보다 얇게 되면 나노막대(212)가 성장되는 사이트(site)인 핵을 충분히 제공하지 못하여 나노막대(212)의 성장이 잘 이루어지지 않으며, 씨드층(211)이 100 ㎚보다 두껍게 되면 씨드층(211)의 증착 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 빛이 통과해야 하는 또 하나의 박막(또는 물질층)이 되어 광 탈출의 방해 요소로 작용할 수 있다. 따라서, 씨드층(211)이 5 내지 100 ㎚의 두께일 때에 나노막대(212)의 성장이 잘 이루어질 수 있다. 여기서, 씨드층(211)의 증착 속도는 0.2 내지 0.3 Å/s일 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드의 전기적·광학적 특성을 나타내는 그래프로, 도 3(a)는 전기적 특성을 나타내는 그래프이고, 도 3(b)는 광학적 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing electrical and optical characteristics of a side light emitting diode according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a graph showing electrical characteristics and FIG. 3 (b) is a graph showing optical characteristics.
도 3(a)는 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드의 전기적 특성을 나타내는 것으로, 반도체 적층구조물(130)의 측면에 산화아연(ZnO) 등의 광추출구조층(210)을 형성한 경우에 전기적 특성이 광추출구조층(210)을 형성하지 않았을 때와 동일함을 확인할 수 있다. 이로부터, 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드는 반도체 적층구조물(130)의 측면에 산화아연(ZnO) 등의 광추출구조층(210)이 형성되어도 전압의 처짐없이 전기적 특성의 변화가 없는 것을 알 수 있다. 이는 동일한 전류를 인가하였을 때, 광추출구조층(210)을 형성하지 않았을 때보다 전압이 감압되지 않으며, 광추출구조층(210)을 형성하지 않았을 때와 입력 전류의 사용 효율이 동일한 것을 의미한다.3 (a) shows the electrical characteristics of the side light emitting diode according to the present invention. When the light extracting
도 3(b)는 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드의 광학적 특성을 나타내는 것으로, 반도체 적층구조물(130)의 측면에 산화아연(ZnO) 등의 광추출구조층(210)이 형성되면, 도 3(a)의 그래프와 같이 동일한 전원이 인가되었을 경우에 광추출구조층(210)이 형성되지 않았을 때보다 광학적 특성이 약 2배 향상된 것을 확인할 수 있다. 이로부터, 광추출구조층(210)에 의해 동일한 전원(또는 입력값) 하에서 측면 발광 다이오드의 측면을 통한 광추출효율(또은 출력값)이 향상될 수 있는 것을 알 수 있다.3 (b) shows the optical characteristics of the side light emitting diode according to the present invention. When the light extracting
본 발명에 따른 측면 발광 다이오드는 반도체 적층구조물(130)의 측면과 광추출구조층(210)의 사이에 제공되는 패시베이션층(160)을 더 포함할 수 있다. 광추출구조층(210)을 반도체 적층구조물(130)과 접촉되도록 반도체 적층구조물(130)의 측면에 직접 형성하게 되면, 측면 발광 다이오드의 광학적 특성을 향상시킬 수는 있지만, 반도체 적층구조물(130)의 측면과 광추출구조층(210)의 사이에 누설전류가 발생하여 측면 발광 다이오드의 전기적 특성이 저하된다. 패시베이션층(160)은 이러한 누설전류를 막아주어 측면 발광 다이오드의 전기적 특성이 저하되지 않도록 할 수 있다.The side light emitting diode according to the present invention may further include a
예를 들어, 광추출구조층(210)이 산화아연(ZnO)으로 이루어진 경우에는 산화아연(ZnO)이 n형 반도체 성질을 띄고 있어 누설전류가 발생하게 되는데, 패시베이션층(160)은 산화아연(ZnO)의 반도체 성질을 절연시킬 수 있어 누설전류를 막을 수 있다.For example, when the light extracting
또한, 광추출구조층(210)은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등의 절연성 재료로 이루어질 경우에도 나노막대(211)로 구성되는데, 절연성 재료로 이루어진 광추출구조층(210)은 어느 정도 누설전류를 억제하기는 하지만, 그 두께가 얇아 절연성이 충분하지 않으므로, 패시베이션층(160)을 형성하여 광추출구조층(210)의 부족한 절연성을 보완함으로써 누설전류를 완전히 차단할 수 있다.The light extracting
그리고 패시베이션층(160)은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 일산화하프늄(HfO) 등의 절연성 재료로 이루어질 수 있고, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)으로 형성될 수 있는데, 이러한 재료와 증착 방법에 특별히 제한되는 것은 아니다.The
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패시베이션층의 누설전류 차단 효과를 나타내는 그래프로, 광추출구조층이 형성된 측면 발광 다이오드에서 패시베이션층의 유무에 따른 전류/전압 그래프이다. 여기서, - 5 V의 전압을 걸어주었을 때에 10-4 ㎃ 이하의 전류가 측정되면, 누설전류가 없다고 판단할 수 있고, 10-4 ㎃보다 높은 전류가 측정되면, 누설전류가 존재한다고 판단할 수 있다.FIG. 4 is a graph showing a leakage current blocking effect of the passivation layer according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph of a current / voltage according to presence or absence of a passivation layer in a side light emitting diode having a light extracting structure layer. If a current of 10 -4 mA or less is measured when a voltage of -5 V is applied, it can be judged that there is no leakage current. If a current higher than 10 -4 mA is measured, it can be judged that a leakage current exists have.
도 4를 참조하면, 패시베이션층(160)을 통해 누설전류가 낮아지는 것을 확인할 수 있고, 패시베이션층(160)에 의해 산화아연(ZnO) 등의 광추출구조층(210)으로 인한 누설전류가 차단되는 것을 알 수 있다. 반도체 적층구조물(130)의 측면에 광추출구조층(210)이 형성되면, 도 4의 패시베이션층(160)이 형성되지 않은 그래프(즉, 검은 선 그래프)와 같이 누설전류가 높아진다. 하지만, 본 발명에서는 반도체 적층구조물(130)의 측면과 광추출구조층(210)의 사이에 패시베이션층(160)을 제공하여 도 4의 패시베이션층(160)이 형성된 그래프(즉, 빨간선 그래프)와 같이 누설전류를 낮출 수 있다.4, it can be seen that the leakage current is lowered through the
따라서, 본 발명의 측면 발광 다이오드는 반도체 적층구조물(130)의 측면과 광추출구조층(210)의 사이에 패시베이션층(160)이 제공될 수 있고, 패시베이션층(160)은 반도체 적층구조물(130)의 측면과 광추출구조층(210)의 사이에서 산화아연(ZnO) 등의 광추출구조층(210)으로 인한 누설전류를 차단 또는 억제할 수 있다.Therefore, the side light emitting diode of the present invention may be provided with a
한편, 본 발명의 측면 발광 다이오드는 패시베이션층(160)이 반도체 적층구조물(130)의 측면에서 연장되어 측면 발광 다이오드의 노출면을 모두 덮도록 형성할 수 있다. 이러한 경우, 제2 반사층(140)의 상부에서 수직으로 패시베이션층(160)을 증착하기만 하면 되기 때문에 간단하게 반도체 적층구조물(130)의 측면과 광추출구조층(210)의 사이에 패시베이션층(160)을 제공할 수 있다. 또한, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 상부에서의 전기적 결함도 방지할 수 있어 측면 발광 다이오드의 전기적 특성을 유지하는데 효과적일 수 있고, 씨드층(211)의 형성시에 발광 다이오드 칩(100)의 상부에 형성되는 씨드층(211)을 막는 커버(cover) 역할을 할 수도 있다.In the meantime, the side light emitting diode of the present invention may be formed such that the
따라서, 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드는 패시베이션층(160)에 의해 전기적 특성을 우수하게 유지할 수 있으면서 광추출구조층(210)을 통해 측면 발광 다이오드의 광학적 특성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the side light emitting diode according to the present invention can improve the optical characteristics of the side light emitting diode through the light extracting
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드의 발광 특성을 나타내는 그림으로, 도 5(a)는 위치별 발광 세기를 나타내는 그림이고, 도 5(b)는 광학 현미경 이미지이다.FIG. 5 is a graph illustrating light emission characteristics of a side light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) is a graph showing the intensity of light emitted by a position, and FIG. 5 (b) is an optical microscope image.
도 5를 참조하면, 광추출구조층(210)이 형성되지 않은 경우에는 측면 발광 다이오드의 측면에서 국부적으로 발광하는 것을 확인할 수 있고, 측면 발광 다이오드의 발광 특성이 떨어지는 것을 알 수 있다. 반면에, 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드는 측면의 전체 영역에서 고르게 빛이 추출되는 것을 확인할 수 있고, 측면의 전체 영역에서 높은 발광(Luminescence) 세기를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 그리고 위치별로 발광 세기의 차이가 별로 나지 않을 뿐만 아니라 중앙부에서 가장 크게 나타나고 외곽으로 갈수록 상대적으로 낮아지기 때문에 안정적으로 발광하는 것을 알 수 있으며, 이에 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드는 발광 특성이 우수함을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, when the light extracting
이는 도 5(a)뿐만 아니라 도 5(b)의 광학 현미경(Optical Microscope; OM) 이미지로도 확인할 수 있다.This can be confirmed not only in FIG. 5 (a) but also in an optical microscope (OM) image of FIG. 5 (b).
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 발광 다이오드의 광추출구조층을 나타낸 주사 전자현미경 이미지이다.6 is a scanning electron microscope image showing a light extracting structure layer of a side light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 주사(走査) 전자현미경(Scanning Electron microscope; SEM) 이미지를 통하여 본 발명에 따른 측면 발광 다이오드의 측면에 산화아연(ZnO) 등의 나노막대(212)가 고르게 성장한 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 측면 발광 다이오드의 측면이 수직한 경우에 산화아연(ZnO) 등의 나노막대(212)는 도 6과 같이 측면 발광 다이오드의 측면에 대해 수직하게 성장할 수 있고, 나노막대(212)가 촘촘히 형성될 수 있다. 이에 광추출구조층(210)을 통해 광 탈출 확률이 높아지고, 광추출효율이 향상되어 측면 발광 다이오드의 광학적 특성과 발광 특성이 향상될 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법을 순서적으로 나타낸 단면도이다.7 is a sectional view sequentially illustrating a method of manufacturing a side light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법을 보다 상세히 살펴보는데, 측면 발광 다이오드와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 7, a method of manufacturing a side light emitting diode according to another embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법은 기판의 일면에 제1 반사층을 형성하는 단계(S100); 상기 기판의 일면과 대향하는 상기 기판의 타면 또는 상기 제1 반사층 상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 반도체 적층구조물을 형성하는 단계(S200); 상기 반도체 적층구조물 상에 제2 반사층을 형성하는 단계(S300); 및 상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 광추출구조층을 형성하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a side light emitting diode, comprising: forming a first reflective layer on one side of a substrate (S100); Forming (S200) a semiconductor stacked structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on the other surface of the substrate opposite to the one surface of the substrate or on the first reflective layer; Forming a second reflective layer on the semiconductor stacked structure (S300); And forming a light extracting structure layer on the side surface of the semiconductor stacked structure (S600).
상기 단계들은 상기 순서에 국한되지 않고, 필요에 따라 변경될 수 있으며, 측면 발광 다이오드를 제조함에 있어서, 상기 단계들을 포함하면 족하다. 상기 순서들은 일실시예를 나타내는데, 이하에서는 일실시예를 중심으로 설명하기로 한다.The above steps are not limited to the above procedure, and may be changed as necessary. In the manufacturing of the side light emitting diode, the above steps may be included. The above procedures represent one embodiment, which will be described below with reference to an embodiment.
먼저, 도 7(a)와 같이 기판(110)의 일면에 제1 반사층(120)을 형성한다(S100). 기판(110)의 일면에 제1 반사층(120)을 형성하는데, 기판(120)의 상부면과 하부면 중 어느 한 면에 형성할 수 있다. 제1 반사층(120)은 반도체 적층구조물(130)의 활성층에서 발광된 빛 중에서 기판(110) 쪽으로 입사되는 빛을 내부로 반사시켜 측면 발광 다이오드의 측면에서만 빛이 출사되도록 할 수 있다.First, a first
다음으로, 도 7(b)와 같이 기판(110)의 일면과 대향하는 기판(110)의 타면 또는 제1 반사층(120) 상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 반도체 적층구조물(130)을 형성한다(S200). 기판(110)의 타면 또는 제1 반사층(120) 상에 반도체 적층구조물(130)을 형성할 수 있는데, 제1 반사층(120)이 반도체 적층구조물(130)의 하부에 위치하면 족하고, 기판(110)의 타면에 반도체 적층구조물(130)을 형성하는 경우에는 도 7에서와 같이 기판(110)을 플립하여 제1 반사층(120)이 형성된 면과 대향하는 면에 형성할 수 있다. 반도체 적층구조물(130)은 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층이 적층되어 형성될 수 있고, 상기 활성층에서 빛이 발광하게 된다.Next, as shown in FIG. 7 (b), a semiconductor stacked structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer is formed on the other surface of the
그 다음 도 7(c)와 같이 반도체 적층구조물(130) 상에 제2 반사층(140)을 형성한다(S300). 제2 반사층(140)은 반도체 적층구조물(130)의 활성층에서 발광된 빛 중에서 기판(110)과 반대 방향으로 방출되는 빛을 내부로 반사시켜 측면 발광 다이오드의 측면에서만 빛이 출사되도록 할 수 있다.Next, a second
따라서, 제1 반사층(120)과 제2 반사층(140)은 반도체 적층구조물(130)의 활성층에서 발광된 빛을 상부면이나 하부면으로 방출되지 않도록 하고, 빛이 내부로 반사하여 측면에서만 방출되도록 할 수 있다. 이에 종래의 측면 방출 방식의 발광 다이오드에서 필수적으로 사용되었던 렌즈가 필요하지 않아 측면 발광 다이오드의 두께를 현저히 줄일 수 있다.Accordingly, the first
도 7(d)와 같이 제2 반사층(140), 상기 p형 반도체층, 상기 활성층을 패터닝하여 상기 n형 반도체층과 전기적으로 연결되도록 n형 패드전극(151)을 형성하는 단계(S410); 및 제2 반사층(140)을 패터닝하여 상기 p형 반도체층과 전기적으로 연결되도록 p형 패드전극(152)을 형성하는 단계(S420)를 더 포함할 수 있다. n형 패드전극(151)과 p형 패드전극(152)을 형성하는 순서는 이에 한정되지 않는다. 한편, n형 패드전극(151)과 p형 패드전극(152)을 형성하기 전에 층간절연층(미도시)을 형성할 수도 있다. 층간절연층(미도시)은 제2 반사층(140)과 n형 패드전극(151) 및/또는 제2 반사층(140)과 p형 패드전극(152)의 사이에 제공되어 제2 반사층(140)과 n형 패드전극(151) 및/또는 p형 패드전극(152)을 절연시킬 수 있고, n형 패드전극(151)의 경우에는 반도체 적층구조물(130)과 n형 패드전극(151)의 사이에 제공되어 반도체 적층구조물(130)과 n형 패드전극(151)을 절연시킬 수도 있다.(S410) forming an n-
도 7(e)와 같이 상기 광추출구조층을 형성하는 단계(S600) 이전에 반도체 적층구조물(130)의 측면 상에 패시베이션층(160)을 형성하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다. 광추출구조층(210)을 반도체 적층구조물(130)과 접촉되도록 반도체 적층구조물(130)의 측면에 직접 형성하게 되면, 측면 발광 다이오드의 광학적 특성을 향상시킬 수는 있지만, 반도체 적층구조물(130)의 측면과 광추출구조층(210)의 사이에 누설전류가 발생하여 측면 발광 다이오드의 전기적 특성이 저하된다. 패시베이션층(160)은 이러한 누설전류를 막아주어 측면 발광 다이오드의 전기적 특성이 저하되지 않도록 할 수 있다. 그리고 패시베이션층(160)은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 일산화하프늄(HfO) 등의 절연성 재료로 이루어질 수 있고, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)으로 형성될 수 있는데, 이러한 재료와 증착 방법에 특별히 제한되는 것은 아니다.The method may further include forming a
한편, 산화아연(ZnO) 등의 광추출구조층(210)을 이루는 물질이 잘 성장되는 금(Au) 등의 재료로 n형 및 p형 패드전극(150)이 이루어진 경우에 패시베이션층(160)이 반도체 적층구조물(130)의 측면에서 연장되어 n형 및 p형 패드전극(150)을 덮도록 형성할 수 있다. 이러한 경우, 제2 반사층(140)의 상부에서 수직으로 패시베이션층(160)을 증착하기만 하면 되기 때문에 간단하게 반도체 적층구조물(130)의 측면과 광추출구조층(210)의 사이에 패시베이션층(160)을 제공할 수 있다. 또한, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 상부에서의 전기적 결함도 방지할 수 있어 측면 발광 다이오드의 전기적 특성을 유지하는데 효과적일 수 있고, 나노막대(212)의 성장시에 n형 및 p형 패드전극(150) 상에 산화아연(ZnO) 등의 나노막대(212)가 형성되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, when the n-type and p-
따라서, 패시베이션층(160)은 전기적 특성을 우수하게 유지할 수 있으면서 광추출구조층(210)을 통해 측면 발광 다이오드의 광학적 특성을 향상시킬 수 있도록 할 수 있다.Accordingly, the
그리고, 반도체 적층구조물(130)의 측면 상에 광추출구조층(210)을 형성한다(S600). 광추출구조층(210)은 활성층에서 발광된 빛이 방출되는 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면에 형성될 수 있는데, 제1 반사층(120)과 제2 반사층(140)이 반도체 적층구조물(130)과 접하여 형성되는 경우에는 반도체 적층구조물(130)의 측면에만 형성될 수도 있고, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면 전체에 형성될 수도 있다. 그리고 광추출구조층(210)은 반도체 적층구조물(130)의 내부로부터 광 탈출을 용이하게 할 수 있고, 이를 통해 높은 광추출효율을 얻을 수 있다. 또한, 광추출구조층(210)은 광학적으로 투명하면서 원통형, 원뿔형 또는 원통형과 원뿔형 모두를 포함하는 형태 등의 표면 요철(surface texture) 구조를 용이하게 형성할 수 있는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 이에 광추출구조층(210)은 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재료로 이루어질 수 있다. 상기 산화아연(ZnO) 등의 재료는 단결정 성장하는 특성이 있어 일정한 방향으로 결정을 성장시킬 수 있고, 이에 따라 원하는 방향으로 광을 유도하며 광을 탈출시킬 수 있어 광추출효율을 향상시킬 수 있다.Then, the light extracting
상기 광추출구조층을 형성하는 단계(S600)는 반도체 적층구조물(130)의 측면 상에 씨드층(211)을 형성하는 단계(S610); 및 씨드층(211) 상에 나노막대(212)를 성장시키는 단계(S620)를 포함할 수 있다.The step S600 of forming the light extracting structure layer may include forming a
도 7(f)와 같이 반도체 적층구조물(130)의 측면 상에 씨드층(211)을 형성한다(S610). 씨드층(seed layer, 211)은 나노막대(212)가 방향성을 가지고 성장할 수 있도록 할 수 있고, 나노막대(212)의 성장이 이루어지지 않는 물질에는 씨드(seed)를 통해 나노막대(212)가 성장하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 산화아연(ZnO)은 이산화규소(SiO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등에 성장되지 않는데, 이산화규소(SiO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등의 표면에 산화아연(ZnO)의 씨드를 증착하면 산화아연(ZnO) 씨드를 통해 산화아연(ZnO) 나노막대를 성장시킬 수 있다. 이에 패시베이션층(160)이 산화아연(ZnO) 나노막대의 성장이 이루어지지 않는 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등의 재료로 이루어진 경우에도 패시베이션층(160) 상에 산화아연(ZnO) 나노막대를 성장시킬 수 있다. 따라서, 씨드층(211)은 광추출구조층(210)이 형성되는 물질에 상관없이 나노막대(212)가 성장될 수 있도록 할 수 있다.A
그리고 씨드층(211)은 일정한 배향성을 가질 수 있으며, 나노막대(212)가 성장하는 방향은 씨드층(211)을 구성하는 입자의 배향성에 근거하는데, 배향성을 변화시켜 나노막대(212)의 성장 방향을 조절할 수 있다.The direction in which the
상기 씨드층을 형성하는 단계(S610)에서는 스퍼터링(Sputtering) 또는 전자빔 증착(E-beam evaporation)법으로 씨드층(211)을 형성할 수 있다. 수열합성법(Hydrothermal method)으로 씨드층(211)을 형성하게 되면, 나노막대(212)의 성장이 이루어지지 않는 물질(예를 들어, ZnO 나노막대인 경우에 SiO2, TiO2, Al2O3 등)에 씨드층(211)을 형성할 수 없게 된다. 하지만, 스퍼터링 또는 전자빔 증착으로 씨드층(211)을 형성하게 되면, 나노막대(212)의 성장이 이루어지지 않는 물질에도 씨드를 증착하여 씨드층(211)을 형성할 수 있다.The
그리고 씨드층(211)은 5 내지 100 ㎚의 두께로 얇게 형성하여야 하는데, 스퍼터링 또는 전자빔 증착으로 씨드층(211)을 형성하면 씨드층(211)을 얇게 형성할 수 있다. 한편, 씨드층(211)이 5 ㎚보다 얇게 되면 나노막대(212)의 성장이 잘 이루어지지 않으며, 씨드층(211)이 100 ㎚보다 두껍게 되면 스퍼터링 또는 전자빔 증착으로 씨드층(211)을 형성하는 경우에 씨드층(211)의 증착 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 빛이 통과해야 하는 또 하나의 박막(또는 물질층)이 되어 광 탈출의 방해 요소로 작용할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 스퍼터링 또는 전자빔 증착을 통해 씨드층(211)을 5 내지 100 ㎚의 두께로 얇게 형성하여 나노막대(212)의 성장이 잘 이루어지도록 할 수 있다. 여기서, 씨드층(211)의 증착 속도는 0.2 내지 0.3 Å/s일 수 있다.The
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법의 빗각 증착을 나타낸 단면도로, 도 8(a)는 측면 발광 다이오드 칩이 로딩된 그림이고, 도 8(b)는 측면 발광 다이오드 칩을 기울여 씨드를 증착하는 그림이며, 도 8(c)는 측면 발광 다이오드 칩의 측면에 씨드가 증착된 그림이다.FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the oblique deposition of the side light emitting diode according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) is a side light emitting diode chip loaded, FIG. 8 (c) is a view illustrating deposition of a seed on the side surface of the side light-emitting diode chip.
상기 씨드층을 형성하는 단계(S610)에서는 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면 상에 씨드층(211)을 형성하기 위해 기판(110)을 기울여 빗각 증착법으로 씨드층(211)을 형성할 수 있다. 빗각 증착(Oblique Angle Deposition; OAD)법은 기판(110)과 증착원(320)이 수평하게 위치하는 일반적인 증착 방법과 다르게 기판(110)이 증착원(320)과 수평하게 놓이지 않고 일정한 각으로 기울여 증착하는 방법을 의미한다. 즉, 지지기판을 기울여 측면 발광 다이오드 칩(100)이 지지 기판(10)에 로딩되면, 지지 기판(10)의 기울기를 조절할 수 있는 기판 지지부(11)를 이용하여 지지 기판(10)을 기울임으로써 기판(110)을 포함하는 측면 발광 다이오드 칩(100)을 기울이고, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면 상에 씨드를 증착하여 씨드층(211)을 형성할 수 있다. 이때, 측면 발광 다이오드 칩(100)이 기울어지는 방향을 조절하여 측면 발광 다이오드 칩(100)의 각 측면에 씨드층(211)을 형성할 수 있고, 기판 지지부(11)는 각 방향에서 지지 기판(10)을 -80 내지 80°의 각도로 기울일 수 있으며, 증착 장치(300)는 지지부(310)와 증착원(320)을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면 상에만 씨드층(211)을 형성할 수 있고, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면 외의 면에 형성된 씨드층(211)을 제거하지 않을 수 있어 공정 시간을 줄일 수 있다. 그리고 측면 발광 다이오드 칩(100) 각 측면의 증착 두께를 각각 조절할 수 있어 모든 측면에 동일한 두께로 씨드층(211)을 형성함으로써, 본 발명의 제조방법으로 제조된 측면 발광 다이오드의 광 균일도를 높일 수 있다. 특히, 각 측면에서 유사한 전기적·광학적 특성을 나타내는 본 발명의 측면 발광 다이오드 칩(100)을 사용하는 경우에 더욱 효과적으로 측면 발광 다이오드의 광 균일도가 향상될 수 있고, 본 발명의 제조방법으로 제조된 측면 발광 다이오드가 면광원에 사용되는 경우에 더욱 효과적일 수 있다.In the step of forming the seed layer S610, the
한편, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면 상에 씨드층(211)을 형성하기 위해 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면을 경사지게 형성하여 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면 상에 씨드가 증착되는 것을 용이하게 할 수도 있다. 이러한 경우, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면이 수직한 경우보다 씨드층(211)의 형성이 용이하고, 측면 발광 다이오드 칩(100) 측면에서의 전반사를 줄일 수 있어 광 탈출 확률을 높일 수 있다. 그리고 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면을 경사지게 형성한 경우에도 나노막대(212)를 측면 발광 다이오드 칩(100)의 바닥면과 평행하게 성장시킬 수 있다. 이때, 나노막대(212)들의 길이를 조절하여 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면은 경사면이지만, 측면 발광 다이오드의 측면은 수직면(또는 평면)이 되도록 할 수도 있다.In order to form the
제2 반사층(140)의 상부 또는 제1 반사층(120)의 하부에 형성된 씨드층(211)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일반적인 증착 방법으로 증착하면, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면에도 씨드층(211)을 증착할 수 있으나, 증착원(320)과 대향하는 면에 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면보다 두꺼운 씨드층(211)이 형성되므로, 나노막대(212)의 성장을 방지하기 위해 제2 반사층(140)의 상부 또는 제1 반사층(120)의 하부(즉, 증착원과 대향하는 면)에 형성된 씨드층(211)을 제거하여야 한다. 제2 반사층(140)의 상부와 제1 반사층(120)의 하부(즉, 발광 다이오드 칩의 상부면과 하부면)는 패키징시에 패키지 기판(미도시)과 접합되거나 전기적으로 접속되어야 하는 부분으로, 씨드층(211)이 형성되면 전기적 특성이 저하되거나 전기적 결함이 발생할 수 있고, 패키지 기판(미도시)과의 접합에도 문제가 될 수 있다. 또한, 패키징시에 전기적 접속을 위해 패시베이션층(160) 등을 패터닝할 때에도 문제가 될 수 있다.And removing the
예를 들어, 패시베이션층(160)을 형성한 후에 기판(110)을(즉, 측면 발광 다이오드 칩)을 플립(flip)하여 씨드층(211)을 형성할 수 있다. 이러한 경우, 전기적으로 접속되지 않는 제1 반사층(120)에 씨드층(211)이 형성되어 전기적 특성에 문제를 발생시키지 않을 수 있다. 또한, 패키지 기판(미도시)과의 안정적인 접합을 위해 제1 반사층(120) 상에 형성된 씨드층(211)을 제거할 때도 염산 처리 등의 간단한 제거 방법을 통해 용이하게 씨드층(211)을 제거할 수 있다. 이때, 패키징을 먼저 한 후에 나노막대(212)를 성장시킬 수도 있다. 나노막대(212)는 일반적으로 씨드층(211)을 제외한 곳에 성장되지 않아 패키징을 한 후에 나노막대(212)를 성장하여도 문제가 없으며, 본딩 와이어(미도시) 등에 나노막대(212)가 성장하여도 전기적 특성에는 문제를 발생시키지 않기 때문에 본딩 와이어(미도시) 등이 씨드 없이 나노막대(212)가 성장할 수 있는 물질인 경우에도 문제가 없다. 한편, 나노막대(212)의 성장 후에 패키징을 하게 되면, n형 및 p형 패드전극(150)의 전기적 접속을 위한 오픈(open)이 어렵게 된다.For example, after the
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 제조방법의 희생층 형성 및 제거를 나타낸 단면도로, 도 9(a)는 측면 발광 다이오드 칩이 로딩된 그림, 도 9(b)는 측면 발광 다이오드 칩 상에 희생층이 형성된 그림, 도 9(c)는 측면 발광 다이오드 칩의 상부에서 씨드를 증착하는 그림이고, 도 9(d)는 측면 발광 다이오드 칩과 희생층의 표면에 씨드가 증착된 그림이며, 도 9(e)는 희생층이 제거된 그림이다.FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating formation and removal of a sacrificial layer in a method of fabricating a side light emitting diode according to another embodiment of the present invention. FIG. 9A is a diagram illustrating a side light emitting diode chip loaded, 9 (c) is a view of depositing seeds on top of the side light-emitting diode chips, and FIG. 9 (d) is a view showing a state in which a seed is deposited on the surface of the side light-emitting diode chip and the sacrifice layer And FIG. 9 (e) is a drawing where the sacrificial layer is removed.
도 9를 참조하면, 제2 반사층(140) 상에 희생층(220)을 형성하는 단계; 및 희생층(220)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 반사층(140)의 상부 또는 제1 반사층(120)의 하부에 형성된 씨드층(211)을 제거하는 방법은 제2 반사층(140)의 상부 또는 제1 반사층(120)의 하부에 희생층(220)을 형성하고, 씨드를 증착한 후에 희생층(220)에 증착된 씨드와 함께 희생층(220)을 제거하여 제2 반사층(140)의 상부 또는 제1 반사층(120)의 하부에 형성된 씨드층(211)을 제거할 수도 있다. 이에 따라 희생층(220)을 제거하는 간단한 방법으로 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면에만 씨드층(211)을 형성할 수 있다. 희생층(220)은 포토 레지스트(Photo Resist; PR), 테이프(Tape), 글라스(Glass) 등일 수 있는데, 희생층(220)이 포토 레지스트(PR)인 경우에는 일반적인 PR 제거 방법으로 희생층(220)을 제거할 수 있고, 희생층(220)이 테이프인 경우에는 씨드가 증착된 테이프를 떼어내는 간단한 방법으로 희생층(220)을 제거할 수 있으며, 희생층(220)이 글라스인 경우에는 글라스가 커버(cover) 역할을 하여 씨드가 제2 반사층(140)의 상부 또는 제1 반사층(120)의 하부에 증착되는 것을 막고 이후에 글라스를 걷어내는 간단한 방법으로 제거할 수 있다.Referring to FIG. 9, a
한편, 빗각 증착(OAD)법으로 씨드층(211)을 형성하여도 제2 반사층(140)의 상부 또는 제1 반사층(120)의 하부에 씨드가 증착될 수 있는데, 이를 방지하고자 빗각 증착(OAD)법에서도 희생층(220)을 형성한 후에 씨드층(211)을 형성할 수 있다. 이러한 경우, 보다 효과적으로 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면에 씨드층(211)을 형성할 수 있다.In order to prevent the
다음으로, 도 7(g)와 같이 씨드층(211) 상에 나노막대(212)를 성장시킨다(S620). 나노막대(nano rod, 212)는 광이 추출되는 방향에 따라 배치될 수 있고, 광의 도파로로 작용할 수 있다. 이에 나노막대(212) 측면으로의(즉, 상부 또는 하부로의) 광의 누설을 방지함으로써 광의 손실을 최소화할 수 있고, 이를 통해 광추출효율을 향상시킬 수 있다.Next, the
상기 나노막대를 성장시키는 단계(S620)에서는 수열합성 반응기를 이용하여 수열합성법으로 나노막대(212)를 성장시킬 수 있다. 수열합성법은 금속염, 산화물, 수화물 혹은 금속 분말이 용액 상태나 현탁액 상태에서 물질의 용해도, 온도, 압력 및 용매의 농도에 의해 의존하는 특성을 이용하여 합성하거나 결정을 성장시키는 방법이다. 액상합성법의 하나로서, 고온 및 고압 하에서 물 또는 수용액을 이용하여 물질을 합성하는 방법인데, 수열합성시에 용액의 용해도를 증가시키기 위해 광화제를 첨가하기도 하며, 광화제의 존재여부에 따라 액상에서 핵생성의 전이속도가 크게 달라질 수 있다. 광화제는 수열합성시에 합성온도를 낮추는 역할을 하는 것뿐만 아니라 원하는 합성물에 대해 선택적으로 생성시킬 수 있어서 광화제의 선택은 수열합성법에 있어서 매우 중요하다.In the step of growing the nanorods (S620), the
예를 들어, 수열합성법을 이용한 산화아연(ZnO) 나노막대의 성장원리를 살펴보면, 먼저 산화아연(ZnO) 나노막대가 합성될 수 있는 수용액을 만든다. 질산아연6수화물(Zinc nitrate hexahydrate, Zn(NO3)2·6H2O)과 헥사메틸렌테트라민(Hexamethylenetetramine,(CH2)6N4)를 원하는 비율로 용해시킨 수용액을 산화아연(ZnO)의 성장 가능 온도, 압력을 적절한 시간동안 유지시켜 주면서 산화아연(ZnO) 나노막대가 수용액 내에서 합성이 되게 한다. 이때, 수용액 내에 산화아연(ZnO)의 씨드가 증착된 샘플(sample)이 존재하게 되면 산화아연(ZnO) 씨드 위로 산화아연(ZnO) 나노막대가 성장되게 된다.For example, the hydrothermal synthesis method of zinc oxide (ZnO) nanorods will first produce an aqueous solution in which zinc oxide (ZnO) nanorods can be synthesized. An aqueous solution prepared by dissolving zinc nitrate hexahydrate (Zn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O) and hexamethylenetetramine ((CH 2 ) 6 N 4 ) in a desired ratio was mixed with zinc oxide (ZnO) Zinc oxide (ZnO) nanorods are synthesized in an aqueous solution while maintaining the growth temperature and pressure for a suitable period of time. At this time, zinc oxide (ZnO) nanorods are grown on the zinc oxide (ZnO) seed when a sample in which zinc oxide (ZnO) seeds are deposited is present in the aqueous solution.
이러한 산화아연(ZnO) 나노막대는 수용액의 농도, 압력, 온도, 성장 시간에 따라 성장형태를 변화시킬 수 있다. 측면 발광 다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위해 성장시키는 산화아연(ZnO) 나노막대의 성장 조건은 질산아연6수화물(Zn(NO3)2·6H2O)과 헥사메틸렌테트라민(C6H12N4)의 두가지 시약을 1:1 비율로 혼합할 수 있고, 10 내지 120 m㏖ 수용액을 사용할 수 있으며, 성장 온도, 성장 압력 및 성장 시간은 필요에 따라 조정할 수 있는데, 성장 온도는 70 내지 100 ℃, 성장 압력은 30 ㎏/㎠ 내에서 조정할 수 있다.These zinc oxide (ZnO) nanorods can change the growth pattern depending on the concentration, pressure, temperature and growth time of the aqueous solution. Growth conditions of zinc oxide (ZnO) nanorods grown to improve the light extraction efficiency of the lateral light emitting diode are Zn 2 N 6 hexahydrate (Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O) and hexamethylenetetramine (C 6 H 12 N 4 ) can be mixed in a ratio of 1: 1, and a 10 to 120 mmol aqueous solution can be used. The growth temperature, the growth pressure and the growth time can be adjusted as needed. C, and the growth pressure can be adjusted within 30 kg / cm < 2 >.
따라서, 이러한 수열합성법으로 나노막대(212)를 성장시키면, 간단하면서도 빠르게 나노막대(212)를 성장시킬 수 있다. 또한, 수용액의 농도, 압력, 온도, 성장 시간을 조절하여 나노막대(212)의 성장형태를 간단하게 변화시킬 수도 있다.Therefore, by growing the
그리고 수열합성 반응기(미도시)를 이용하여 나노막대(212)를 성장시킬 수 있다. 수열합성 반응기는 다양한 물질에 대한 수열합성을 수행할 수 있으며, 대부분의 분말은 300 ℃, 85 ㎏/㎠ 내의 조건에서 합성이 이루어지므로, 온도 상승과 압력 유지에 대한 정밀한 공정 수행이 이루어질 수 있다. 이에 따라 측면 발광 다이오드 칩(100)의 측면에 고르게 나노막대(212)를 성장시킬 수 있다.The
나노막대(212)는 측면 발광 다이오드 칩(100)의 바닥면과 평행하게(예를 들어, 측면 발광 다이오드 칩의 측면이 수직한 경우에 측면 발광 다이오드 칩의 측면에서 수직하게) 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 활성층에서 발광된 빛을 나노막대(212)를 따라 수평하게 출사시킬 수 있고, 이에 따라 본 발명의 측면 발광 다이오드는 측면에서 수평하게 출사되는 빛의 강도를 향상시킬 수 있다. 그리고 본 발명의 측면 발광 다이오드를 포함하는 면광원은 도광판의 입사면에 수직으로 입사되는 빛이 많아지기 때문에 반사율이 줄어들어 배광 특성이 향상될 수 있다.The
또한, 나노막대(212)는 나노 사이즈의 직경을 갖는데, 직경이 작을수록 광추출효율이 높아질 수 있다. 즉, 나노막대(212)가 촘촘히 형성될수록 광 탈출 확률이 높아질 수 있다. 한편, 나노막대(212)는 단결정으로 형성되는 것이 좋으나, 결정으로의 성장과정에서 발생되는 다른 요인에 의해 일부의 결정성이 훼손될 수도 있다. 하지만, 나노막대(212)의 형성 및 성장의 주도적인 인자는 산화아연(ZnO) 등의 재료가 가지는 단결정 성장이므로, 나노막대(212)의 길이에 따라서는 광추출효율에 큰 변화가 없고, 나노막대(212)의 결정성이 일부 훼손되어도 큰 문제가 되지 않는다.In addition, the
따라서, 본 발명에서는 수열합성 반응기(미도시)를 이용하여 수열합성법으로 나노막대(212)를 성장시킴으로써, 측면 발광 다이오드 칩(100)의 바닥면과 평행하게 나노막대(212)를 성장시킬 수 있고, 촘촘하게 나노막대(212)가 형성되도록 할 수 있으며, 정밀한 공정 수행을 진행할 수 있다.Accordingly, in the present invention, the
또한, 본 발명에서는 기판의 양면 중 적어도 어느 한 면에 요철구조를 형성하여 반도체 적층구조물에서 방출된 빛이 발광다이오드의 측면을 통해 효과적으로 추출되도록 함으로써 측면으로의 광추출효율을 향상시킬 수 있고, 이러한 측면 발광 다이오드를 포함하는 면광원 또는 직하형 백라이트 유닛(BLU)의 광 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, in the present invention, the light extracting efficiency to the side can be improved by forming the concavo-convex structure on at least one side of the both surfaces of the substrate to effectively extract the light emitted from the semiconductor stacked structure through the side surface of the light emitting diode, It is possible to improve the optical characteristics of the surface light source including the side light emitting diode or the direct-type backlight unit (BLU).
이처럼, 본 발명에서는 반도체 적층구조물의 측면 상에 광추출구조층을 형성하여 발광 다이오드의 측면을 통한 광추출효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 광추출구조층은 측면 발광 다이오드의 측면에서 수평하게 출사되는 빛의 강도를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 이러한 측면 발광 다이오드를 포함하는 면광원은 도광판의 입사면에 수직으로 입사되는 빛이 많아지기 때문에 반사율이 줄어들어 배광 특성이 향상될 수 있다. 그리고 반도체 적층구조물과 광추출구조층의 사이에 패시베이션층을 제공하여 광추출구조층의 형성으로 생기는 누설전류를 방지할 수 있고, 이에 따라 광추출구조층을 형성하지 않았을 때와 동일한 전기적 특성을 얻을 수 있으며, 광추출구조층의 형성을 통해 전기적 특성이 저하되지 않으면서도 광학적 특성이 향상된 측면 발광 다이오드를 제조할 수 있다. 한편, 본 발명의 측면 발광 다이오드는 반도체 적층구조물의 상부와 하부에 각각 반사층을 형성하여 빛을 발광 다이오드의 측면으로 직접 출사시킬 수 있으므로 종래의 측면 방출 방식의 발광 다이오드에서 필수적으로 사용되었던 렌즈가 필요하지 않아 측면 발광 다이오드의 두께를 현저히 줄일 수 있다. 이에 이러한 측면 발광 다이오드를 포함하는 면광원의 두께를 효과적으로 줄일 수 있어 박형화가 가능하고, 발광면 바로 아래에 다수의 발광원을 배치하여도 직접 상부로 방출되는 것이 아니라 도광판을 거쳐 방출되기 때문에 광 균일도를 높일 수 있으며, 측면에 발광 다이오드를 배치하는 것보다 많은 수의 발광다이오드를 사용할 수 있으므로 높은 휘도를 갖게 하는 효과가 있다.As described above, in the present invention, the light extracting structure layer may be formed on the side surface of the semiconductor stacked structure to improve the light extraction efficiency through the side surface of the light emitting diode. Further, the light extracting structure layer can improve the intensity of light emitted horizontally from the side surface of the side light emitting diode, and accordingly, the surface light source including the side light emitting diode has many light incident perpendicularly to the incident surface of the light guide plate The reflectance is reduced and the light distribution characteristic can be improved. Also, a passivation layer is provided between the semiconductor stacked structure and the light extracting structure layer to prevent a leakage current caused by the formation of the light extracting structure layer, thereby obtaining the same electrical characteristics as when the light extracting structure layer is not formed And a lateral light emitting diode having improved optical characteristics without deteriorating electrical characteristics through the formation of a light extracting structure layer can be manufactured. Meanwhile, since the side light emitting diode of the present invention can emit light directly to the side of the light emitting diode by forming reflection layers on the upper and lower portions of the semiconductor stacked structure, it is necessary to use the lens which has been used in the conventional side emitting light emitting diode The thickness of the side light emitting diode can be remarkably reduced. Accordingly, the thickness of the planar light source including the side light emitting diode can be effectively reduced, and even if a plurality of light sources are disposed immediately below the light emitting surface, the planar light source is not directly emitted to the upper portion but emitted through the light guide plate. And it is possible to use a larger number of light emitting diodes than to arrange the light emitting diodes on the side surfaces, thereby providing a high luminance.
상기 설명에서 사용한 “ ~ 상에”라는 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부나 하부 또는 측부에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면이나 하부면 또는 측면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 위치상 떨어져 대향하거나 상부면이나 하부면 또는 측면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다. 따라서, 기판 상에는 기판의 표면(상부면이나 하부면 또는 측면)이 될 수도 있고, 기판의 표면에 증착된 물질층(또는 막)의 표면이 될 수도 있다.As used in the above description, the term " on " means a case that is not directly in contact with but directly opposed to the upper, lower or side, and is located opposite to the upper, lower or entire side It is also possible to position them partially opposed to each other, meaning that they are in direct contact with the upper, lower or side surfaces. Thus, the substrate may be the surface (upper surface, lower surface or side surface) of the substrate, or may be the surface of the material layer (or film) deposited on the surface of the substrate.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments may be possible. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.
10 : 지지 기판 11 : 기판 지지부
100 : 측면 발광 다이오드 칩 110 : 기판
120 : 제1 반사층 130 : 반도체 적층구조물
140 : 제2 반사층 150 : n형 및 p형 패드전극
151 : n형 패드전극 152 : p형 패드전극
160 : 패시베이션층 210 : 광추출구조층
211 : 씨드층 212 : 나노막대
300 : 증착 장치 310 : 지지부
320 : 증착원10: Support substrate 11:
100: side light emitting diode chip 110: substrate
120: first reflecting layer 130: semiconductor laminated structure
140: second reflective layer 150: n-type and p-type pad electrodes
151: n-type pad electrode 152: p-type pad electrode
160: passivation layer 210: light extracting structure layer
211: seed layer 212: nanorod
300: Deposition apparatus 310: Support
320: evaporation source
Claims (13)
상기 반도체 적층구조물의 하부에 제공되는 제1 반사층;
상기 반도체 적층구조물의 상부에 제공되는 제2 반사층; 및
상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 형성되는 광추출구조층을 포함하고,
상기 활성층에서 발광된 빛이 상기 광추출구조층을 통해 측면으로 방출되며,
상기 광추출구조층은 상기 반도체 적층구조물의 측면과 교차하는 방향으로 성장되는 나노막대를 포함하는 측면 발광 다이오드.
a semiconductor stacked structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer;
A first reflective layer provided under the semiconductor stacked structure;
A second reflective layer provided on the semiconductor stacked structure; And
And a light extracting structure layer formed on a side surface of the semiconductor laminated structure,
Light emitted from the active layer is emitted laterally through the light extracting structure layer,
Wherein the light extracting structure layer includes nanorods grown in a direction crossing a side surface of the semiconductor multilayer structure.
상기 반도체 적층구조물의 측면과 상기 광추출구조층의 사이에 제공되는 패시베이션층을 더 포함하는 측면 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
Further comprising a passivation layer provided between a side surface of the semiconductor stacked structure and the light extracting structure layer.
상기 광추출구조층은 상기 나노막대의 성장을 위한 씨드층을 더 포함하는 측면 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
Wherein the light extracting structure layer further comprises a seed layer for growing the nanorods.
상기 광추출구조층은 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재료로 이루어진 측면 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The light extracting structure layer side consisting of at least any one material selected from zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), silicon dioxide (SiO 2), aluminum oxide (Al 2 O 3), zirconium oxide (ZrO 2) Light emitting diode.
상기 기판의 일면과 대향하는 상기 기판의 타면 또는 상기 제1 반사층 상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 반도체 적층구조물을 형성하는 단계;
상기 반도체 적층구조물 상에 제2 반사층을 형성하는 단계; 및
상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 광추출구조층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 광추출구조층을 형성하는 단계는,
상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 상기 반도체 적층구조물의 측면과 교차하는 방향으로 나노막대를 성장시키는 단계를 포함하는 측면 발광 다이오드 제조방법.
Forming a first reflective layer on one side of the substrate;
Forming a semiconductor stacked structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on the other surface of the substrate opposite to the one surface of the substrate or on the first reflective layer;
Forming a second reflective layer on the semiconductor stacked structure; And
And forming a light extracting structure layer on a side surface of the semiconductor stacked structure,
Wherein forming the light extracting structure layer comprises:
And growing a nanorod on a side surface of the semiconductor multilayer structure in a direction crossing the side surface of the semiconductor multilayer structure.
상기 광추출구조층을 형성하는 단계 이전에 상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 패시베이션층을 형성하는 단계를 더 포함하는 측면 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 6,
Further comprising forming a passivation layer on a side of the semiconductor stack structure prior to the step of forming the light extracting structure layer.
상기 광추출구조층을 형성하는 단계는 상기 나노막대를 성장시키는 단계 이전에 상기 반도체 적층구조물의 측면 상에 씨드층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 나노막대를 성장시키는 단계에서는 상기 씨드층 상에 상기 나노막대를 성장시키는 측면 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 6,
The step of forming the light extracting structure layer may further include forming a seed layer on a side surface of the semiconductor multilayer structure before the step of growing the nanorods,
And growing the nanorods on the seed layer in the step of growing the nanorods.
상기 씨드층을 형성하는 단계에서는 스퍼터링 또는 전자빔 증착법으로 상기 씨드층을 형성하는 측면 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the seed layer is formed by sputtering or electron beam evaporation in the step of forming the seed layer.
상기 씨드층을 형성하는 단계에서는 상기 기판을 기울여 빗각 증착법으로 상기 씨드층을 형성하는 측면 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 9,
Wherein the seed layer is formed by oblique deposition by tilting the substrate in the step of forming the seed layer.
상기 나노막대를 성장시키는 단계에서는 수열합성 반응기를 이용하여 수열합성법으로 상기 나노막대를 성장시키는 측면 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein the step of growing the nanorods comprises growing the nanorods by hydrothermal synthesis using a hydrothermal synthesis reactor.
상기 제2 반사층의 상부 또는 상기 제1 반사층의 하부에 형성된 상기 씨드층을 제거하는 단계를 더 포함하는 측면 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 8,
And removing the seed layer formed on the second reflective layer or the lower portion of the first reflective layer.
상기 광추출구조층을 형성하는 단계는,
상기 씨드층을 형성하는 단계 이전에 상기 제2 반사층 상에 희생층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 씨드층을 형성하는 단계 이후에 상기 희생층을 제거하는 단계를 더 포함하는 측면 발광 다이오드 제조방법.The method of claim 8,
Wherein forming the light extracting structure layer comprises:
Further comprising forming a sacrificial layer on the second reflective layer prior to forming the seed layer,
Further comprising removing the sacrificial layer after forming the seed layer. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080086970A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-29 | 삼성전기주식회사 | Edge type of light emitting diode and display apparatus employing the same |
KR20100061686A (en) * | 2007-08-16 | 2010-06-08 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Optical element coupled to low profile side emitting led |
KR20100093570A (en) * | 2007-11-20 | 2010-08-25 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Side emitting device with wavelength conversion |
JP2012244183A (en) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor light emitting element and method of manufacturing the same |
KR101299528B1 (en) | 2012-12-18 | 2013-08-23 | (주)애니캐스팅 | Side emitting light emitting diode lens, back light unit and display device including the same |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080086970A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-29 | 삼성전기주식회사 | Edge type of light emitting diode and display apparatus employing the same |
KR20100061686A (en) * | 2007-08-16 | 2010-06-08 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Optical element coupled to low profile side emitting led |
KR20100093570A (en) * | 2007-11-20 | 2010-08-25 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Side emitting device with wavelength conversion |
JP2012244183A (en) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor light emitting element and method of manufacturing the same |
KR101299528B1 (en) | 2012-12-18 | 2013-08-23 | (주)애니캐스팅 | Side emitting light emitting diode lens, back light unit and display device including the same |
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