KR101997104B1 - Micro array lighting emitting diode and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로 어레이 발광 다이오드 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차원적으로 배열된 복수 개의 단위 발광 유닛을 선택적으로 발광시키기 위한 마이크로 어레이 발광 다이오드 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-array light-emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a micro-array light-emitting diode for selectively emitting a plurality of unit light-emitting units arranged two-dimensionally and a method of manufacturing the same.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면 n형 반도체와 p형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치로서, 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.A light emitting diode (LED) is a semiconductor device capable of generating light of various colors based on the recombination of electrons and holes at the junction of an n-type semiconductor and a p-type semiconductor when an electric current is applied, Demand continues to increase because it has many advantages, including power, good initial drive characteristics, high vibration resistance, and high tolerances for repetitive power interruptions.
특히, Ⅲ-Ⅴ족 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드의 제작 기술은 AlGaAs-GaAs 물질을 이용한 적색 발광 다이오드부터 AlGaInP-InP를 사용한 적색 및 녹색 발광 다이오드의 개발로 응용 범위가 확대되어 왔으며, 최근, GaN계 물질을 이용한 청색 발광 다이오드의 개발로 총 천연색의 구현이 가능하게 됨으로써 휴대 단말 산업의 급성장과 지속적인 고휘도, 고출력 응용 제품 출시와 함께 그 수요는 폭발적으로 증가하고 있다.In particular, the fabrication technology of light emitting diodes using III-V semiconductor materials has been expanded from the red light emitting diode using AlGaAs-GaAs material to the red and green light emitting diode using AlGaInP-InP. Recently, With the development of blue light emitting diodes using materials, it becomes possible to realize the total color, so that the demand is explosively increasing with the rapid growth of the portable terminal industry and the continuous high brightness and high output application products.
또한, 발광 다이오드는 종래의 백열 전구나 형광등과 같은 조명과는 달리 초소형, 저소비 전력, 고효율, 친환경 등의 많은 장점을 보유하고 있어, 최근에는 대형 LCD-TV용 백라이트 등 중대형 디스플레이에 적용되기 시작하였고, 자동차용 조명뿐만 아니라 일반 조명 시장으로까지 그 영역을 넓혀 나가고 있는 추세이다.In addition, unlike conventional incandescent lamps and fluorescent lamps, light-emitting diodes have many advantages such as ultra-small size, low power consumption, high efficiency and eco-friendliness, and recently they have begun to be applied to medium and large-sized displays such as backlights for large LCD- , Automotive lighting as well as the general lighting market.
그러나, 현재까지 개발된 발광 다이오드는 광 추출 효율, 광 출력 및 가격 면에서 더욱 많은 개선이 필요하며, 특히, 발광 다이오드가 일반 조명으로 그 응용 범위를 확대하기 위해서는 광 추출 효율의 개선이 최우선 과제로 꼽히고 있다.However, the light emitting diodes developed to date require further improvement in terms of light extraction efficiency, light output and cost, and in particular, in order to expand the application range of light emitting diodes to general illumination, improvement of light extraction efficiency is a top priority .
본 발명은 단위 반도체 적층 구조물의 비발광 영역을 최소화하고, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 마이크로 어레이 발광 다이오드 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a microarray light emitting diode capable of minimizing a non-emission region of a unit semiconductor stacked structure and improving light extraction efficiency and a method of manufacturing the same.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드는, 기판; 상기 기판 상에 적층되는 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하고, 2차원적으로 분리 배열되어 제공되는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물; 상기 p형 반도체층 상에 제공되는 p형 전극; 상기 활성층 및 p형 반도체층을 관통하는 제1 비아홀에 의하여 노출되는 상기 n형 반도체층 상에 제공되는 n형 전극; 및 상기 제1 비아홀의 내부면에 제공되는 절연막;을 포함한다.A micro-array light-emitting diode according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A plurality of unit semiconductor laminated structures including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer stacked on the substrate, the two or more unit semiconductor stacked structures being arranged in two dimensions; A p-type electrode provided on the p-type semiconductor layer; An n-type electrode provided on the n-type semiconductor layer exposed by a first via hole penetrating the active layer and the p-type semiconductor layer; And an insulating layer provided on an inner surface of the first via hole.
상기 n형 전극은 상기 절연막을 관통하는 제2 비아홀을 도전성 물질로 충진하여 형성될 수 있다.The n-type electrode may be formed by filling a second via hole passing through the insulating film with a conductive material.
상기 제2 비아홀은 상기 n형 반도체층의 내부로 연장될 수 있다.The second via hole may extend into the n-type semiconductor layer.
상기 n형 전극은 상기 단위 반도체 적층 구조물의 중심부에 배치될 수 있다.The n-type electrode may be disposed at a central portion of the unit semiconductor laminated structure.
상기 n형 전극의 상면으로부터 상기 절연막의 표면을 따라 연장되는 n형 보조 전극;을 더 포함할 수 있다.And an n-type auxiliary electrode extending from a top surface of the n-type electrode along the surface of the insulating film.
상기 p형 전극 상에 제공되는 제1 층간 절연층; 상기 n형 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 층간 절연층 상에 제공되는 n형 전극 패드; 상기 n형 전극 패드 상에 제공되는 제2 층간 절연층; 및 상기 p형 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 층간 절연층 상에 제공되는 p형 전극 패드;를 더 포함할 수 있다.A first interlayer insulating layer provided on the p-type electrode; An n-type electrode pad electrically connected to the n-type electrode and provided on the first interlayer insulating layer; A second interlayer insulating layer provided on the n-type electrode pad; And a p-type electrode pad electrically connected to the p-type electrode and provided on the second interlayer insulating layer.
상기 n형 전극과 n형 전극 패드는 상기 제1 비아홀을 도전성 물질로 충진하여 형성되는 n형 플러그에 의하여 연결되고, 상기 n형 플러그의 하단의 단면적은 상기 n형 전극의 상단의 단면적보다 클 수 있다.The n-type electrode and the n-type electrode pad are connected by an n-type plug formed by filling the first via hole with a conductive material, and the cross-sectional area of the lower end of the n-type plug is larger than the cross- have.
상기 n형 전극 패드는 상기 제1 층간 절연층 상에서 연장되어, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 n형 전극을 서로 전기적으로 연결하고, 상기 n형 전극 패드와 연결되어, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물의 외측에 제공되는 n형 공통 패드;를 더 포함할 수 있다.Wherein the n-type electrode pad extends on the first interlayer insulating layer to electrically connect n-type electrodes included in the plurality of unit semiconductor stacked structures to each other, and is connected to the n-type electrode pad, And an n-type common pad provided outside the semiconductor stacked structure.
상기 p형 전극 패드는 상기 단위 반도체 적층 구조물에 포함되는 p형 전극마다 개별적으로 제공될 수 있다.The p-type electrode pad may be provided separately for each p-type electrode included in the unit semiconductor laminated structure.
상기 p형 전극은 상기 활성층으로부터 방출되는 광을 반사할 수 있다.The p-type electrode can reflect light emitted from the active layer.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치는, 전술한 어느 하나의 마이크로 어레이 발광 다이오드; 및 전원을 인가하기 위한 전원 단자와 복수 개의 트랜지스터가 실장되는 회로 기판;을 포함하고, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 n형 전극은 상기 전원 단자에 공통적으로 접속되고, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 p형 전극은 상기 복수 개의 트랜지스터에 각각 개별적으로 접속된다.The light emitting device according to an embodiment of the present invention includes any one of the above-described micro array light emitting diodes; And a circuit board on which a plurality of transistors are mounted, wherein an n-type electrode included in each of the plurality of unit semiconductor stacked structures is commonly connected to the power supply terminal, and the plurality of units The p-type electrodes included in the semiconductor stacked structure are individually connected to the plurality of transistors.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법은, 기판 상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 적층하고, 2차원적으로 분리 배열되는 단위 반도체 적층 구조물을 형성하는 과정; 상기 n형 반도체층이 노출되도록 상기 단위 반도체 적층 구조물에 제1 비아홀을 형성하는 과정; 상기 제1 비아홀의 측벽에 절연막을 형성하는 과정; 상기 노출된 n형 반도체층 상에 n형 전극을 형성하는 과정; 및 상기 p형 반도체층 상에 p형 전극을 형성하는 과정;을 포함한다.A method of fabricating a microarray light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes the steps of: stacking an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on a substrate and forming a unit semiconductor stacked structure arranged two-dimensionally; Forming a first via hole in the unit semiconductor stack structure to expose the n-type semiconductor layer; Forming an insulating film on a sidewall of the first via hole; Forming an n-type electrode on the exposed n-type semiconductor layer; And forming a p-type electrode on the p-type semiconductor layer.
상기 절연막을 형성하는 과정은, 상기 제1 비아홀의 내부면에 절연막 패턴을 형성하는 과정; 및 상기 절연막 패턴의 하면을 관통하여 제2 비아홀을 형성하는 과정;을 포함하고, 상기 n형 전극을 형성하는 과정은, 상기 제2 비아홀을 도전성 물질로 충진하여 이루어질 수 있다.The process of forming the insulating layer may include forming an insulating layer pattern on the inner surface of the first via hole; And forming a second via hole through the lower surface of the insulating film pattern. In the forming the n-type electrode, the second via hole may be filled with a conductive material.
상기 제2 비아홀을 형성하는 과정은, 상기 제2 비아홀이 상기 절연막층을 관통하여 상기 n형 반도체층의 소정 깊이까지 연장되도록 형성할 수 있다.The process of forming the second via hole may be such that the second via hole extends through the insulating film layer to a predetermined depth of the n-type semiconductor layer.
상기 제2 비아홀을 형성하는 과정은, 상기 제1 비아홀보다 작은 평균 단면적을 가지도록 상기 제2 비아홀을 형성할 수 있다.The forming of the second via hole may include forming the second via hole so as to have an average sectional area smaller than that of the first via hole.
상기 제2 비아홀을 형성하는 과정은, 상기 절연막 패턴의 하면에 선택적으로 레이저를 조사하여 이루어질 수 있다.The process of forming the second via hole may be performed by selectively irradiating a laser on the lower surface of the insulating film pattern.
상기 p형 전극 상에 제1 층간 절연층을 형성하는 과정; 상기 제1 층간 절연층 상에 상기 n형 전극과 전기적으로 연결되는 n형 전극 패드를 형성하는 과정; 상기 제1 층간 절연층 상에 제2 층간 절연층을 형성하는 과정; 및 상기 제2 층간 절연층 상에 상기 p형 전극과 전기적으로 연결되는 p형 전극 패드를 형성하는 과정;을 더 포함할 수 있다.Forming a first interlayer insulating layer on the p-type electrode; Forming an n-type electrode pad electrically connected to the n-type electrode on the first interlayer insulating layer; Forming a second interlayer insulating layer on the first interlayer insulating layer; And forming a p-type electrode pad electrically connected to the p-type electrode on the second interlayer insulating layer.
상기 n형 전극 패드와 연결되도록 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물의 외측에 n형 공통 패드를 형성하는 과정;을 더 포함하고, 상기 n형 전극 패드를 형성하는 과정은, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 n형 전극을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 n형 전극 패드를 연장하여 형성할 수 있다.And forming an n-type common pad on the outside of the plurality of unit semiconductor stacked structures to be connected to the n-type electrode pad, wherein forming the n-type electrode pad comprises: The n-type electrode pad may be extended to electrically connect the n-type electrodes included in the n-type electrode.
상기 p형 전극 패드를 형성하는 과정은, 상기 단위 반도체 적층 구조물에 포함되는 p형 전극마다 개별적으로 연결되도록 상기 p형 전극 패드를 복수 개로 형성할 수 있다.The process of forming the p-type electrode pad may include forming a plurality of p-type electrode pads so that the p-type electrode pad is individually connected to each p-type electrode included in the unit semiconductor stacked structure.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치의 제조 방법은, 전술한 어느 하나의 제조 방법으로 제조되는 마이크로 어레이 발광 다이오드를 마련하는 과정; 전원을 인가하기 위한 전원 단자와 복수 개의 트랜지스터가 실장되는 회로 기판을 마련하는 과정; 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 n형 전극을 상기 전원 단자에 공통적으로 접속시키는 과정; 및 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 p형 전극을 상기 복수 개의 트랜지스터에 각각 개별적으로 접속시키는 과정;을 포함한다.A method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention includes the steps of: preparing a micro array light emitting diode manufactured by any one of the manufacturing methods described above; A circuit board on which a power terminal for applying power and a plurality of transistors are mounted; Connecting n-type electrodes included in each of the plurality of unit semiconductor laminated structures to the power supply terminal in common; And individually connecting the p-type electrodes included in the plurality of unit semiconductor stacked structures to the plurality of transistors, respectively.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드 및 이의 제조 방법에 의하면, 활성층 및 p형 반도체층을 관통하는 제1 비아홀의 내부면에 절연막을 형성하여 활성층의 외측에서 p형 반도체층과 n형 반도체층을 효과적으로 절연시킬 수 있다.According to the microarray light emitting diode and the method of manufacturing the same according to the embodiment of the present invention, an insulating film is formed on the inner surface of the first via hole passing through the active layer and the p-type semiconductor layer, Layer can be effectively insulated.
또한, 절연막을 관통하는 제2 비아홀에 도전성 물질을 충진하여 n형 전극을 형성함으로써, 제1 비아홀의 중심부에 배치되도록 제1 비아홀과 이격하여 n형 전극을 형성하는 경우에 비하여 제1 비아홀의 평균 단면적을 큰 폭으로 감소시켜 단위 적층 구조물에서 제1 비아홀에 의하여 형성되는 비발광 면적을 최소화하고, 광 추출 효율을 극대화할 수 있다.In addition, compared to the case where the n-type electrode is formed by filling the second via hole passing through the insulating film to form the n-type electrode, the n-type electrode is spaced apart from the first via hole so as to be disposed at the center of the first via hole, It is possible to minimize the non-emission area formed by the first via hole in the unit laminate structure and to maximize the light extraction efficiency.
뿐만 아니라, 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물마다 n형 반도체층 및 p형 반도체층에 각각 전기적으로 연결되는 n형 전극 및 p형 전극을 제공하여, n형 전극과 p형 전극 간의 거리를 동일하게 유지하면서도 각 단위 반도체 적층 구조물을 전기적으로 분리할 수 있게 되어, 효율적인 전류 주입을 통한 우수한 전기적 특성 및 균일한 발광을 얻을 수 있다.In addition, an n-type electrode and a p-type electrode that are electrically connected to the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, respectively, are provided for each of the plurality of unit semiconductor laminated structures, It is possible to electrically isolate each unit semiconductor stacked structure, thereby obtaining excellent electrical characteristics and uniform light emission through efficient current injection.
또한, 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 복수 개의 n형 전극을 n형 전극 패드에 의하여 서로 전기적으로 연결함으로써 복수 개의 n형 전극에 균일한 전압 또는 전류를 인가할 수 있으며, 발광을 위한 전압 또는 전류가 인가되어 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수도 있다. 게다가, 복수 개의 n형 전극을 전원 단자에 공통적으로 접속하고, 복수 개의 p형 전극을 복수 개의 트랜지스터에 각각 개별적으로 접속하여 구동함으로써, 단위 반도체 적층 구조물 간의 간격을 최소화하고, 단위 반도체 적층 구조물 사이의 암부 영역(dark region)을 최소화할 수 있다.In addition, a plurality of n-type electrodes included in each of the plurality of unit semiconductor laminated structures may be electrically connected to each other by n-type electrode pads to apply a uniform voltage or current to the plurality of n-type electrodes, Or the heat generated by applying the current may be effectively released to the outside. In addition, a plurality of n-type electrodes are commonly connected to a power supply terminal, and a plurality of p-type electrodes are individually connected to a plurality of transistors and driven to minimize the interval between the unit semiconductor stacked structures, The dark region can be minimized.
도 1은 종래의 마이크로 어레이 발광 다이오드의 모습을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드를 나타내는 평면도.
도 3은 도 2에 도시된 마이크로 어레이 발광 다이오드가 본 발명의 일 실시 예에 따라 A-A' 방향으로 절개된 모습을 나타내는 단면도.
도 4은 도 2에 도시된 마이크로 어레이 발광 다이오드가 본 발명의 다른 실시 예에 따라 A-A' 방향으로 절개된 모습을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드와 회로 기판이 접속되는 모습을 나타내는 도면.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 일 제조 방법을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 다른 제조 방법을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법을 나타내는 도면.1 is a view showing a conventional micro-array light-emitting diode.
2 is a plan view showing a micro-array light-emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the micro-array light-emitting diode shown in FIG. 2 cut in a direction AA 'according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the micro-array light-emitting diode shown in FIG. 2 cut in a direction AA 'according to another embodiment of the present invention;
5 is a view showing a state in which a microarray light emitting diode and a circuit board are connected to each other according to an embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating a method of manufacturing a micro-array light-emitting diode according to an embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating another method of manufacturing a microarray light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating a method of manufacturing a microarray light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user.
명세서 전체에 걸쳐서 막, 영역, 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다.It is to be understood that when an element, such as a film, a region, or a substrate, is referred to as being "on" another element throughout the specification, the element may be directly "on" It is to be understood that there may be other components intervening in the system.
또한, "상부" 또는 "하부"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도시되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 상대적인 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 여기서, 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Further, relative terms such as "upper" or "lower" may be used herein to describe the relative relationship of certain elements to other elements as shown in the Figures. Relative terms are intended to include different orientations of the device in addition to those depicted in the Figures. Wherein like numerals refer to like elements.
도 1은 종래의 마이크로 어레이 발광 다이오드의 모습을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional micro array light emitting diode.
종래의 마이크로 어레이 발광 다이오드는 기판 상에 n형 반도체층(31), 활성층(32) 및 p형 반도체층(33)을 순차적으로 적층하여 제조되며, n형 반도체층(31), 활성층(32) 및 p형 반도체층(33)은 기판(10) 상에서 2차원적으로 배열된 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물로 분리된다. 여기서, p형 전극(40)은 분리된 p형 반도체층(33) 상에 각각 배치되며, n형 반도체층(31)의 가장자리에는 n형 전극(50)이 배치된다.A conventional microarray light emitting diode is manufactured by sequentially laminating an n-
그러나, 이와 같이 가장자리에 n형 전극(50)이 배치되면, p형 반도체층(33) 상에 각각 배열되는 p형 전극(40)과 n형 전극(50) 간의 거리가 각 단위 반도체 적층 구조물마다 서로 상이하게 되어, 단위 반도체 적층 구조물에 인가되는 전압 또는 전류의 차이가 발생하게 되고 균일한 발광이 어렵게 된다. 또한, n형 전극(50)을 가장자리에 형성함으로써 원하지 않는 단위 발광 유닛에도 발광이 일어나게 되는 문제점이 있었다.However, when the n-
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드는 단위 반도체 적층 구조물에 형성되는 비아홀에 n형 전극을 형성하고, n형 전극 상에 p형 전극을 형성함으로써 가장자리에 형성되는 n형 전극에 의하여 원하지 않는 전기 에너지가 교류하여 이웃하는 단위 반도체 적층 구조물 간의 크로스 토크 현상이 발생하는 것을 방지하고, 각 단위 반도체 적층 구조물의 위치에 관계없이 균일한 전압 또는 전류를 인가하여 우수한 전기적 특성을 가지며, 균일한 광을 방출시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 단위 반도체 적층 구조물의 중심부에 형성되는 비아홀의 단면적을 감소시켜 비발광 면적을 최소화하고, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.On the other hand, in the microarray light emitting diode according to the embodiment of the present invention, an n-type electrode is formed in a via hole formed in a unit semiconductor stacked structure, and a p-type electrode is formed on the n-type electrode, It is possible to prevent unintended electric energy from intermingling to prevent crosstalk between neighboring unit semiconductor stacked structures and to apply uniform voltage or current regardless of the position of each unit semiconductor stacked structure to have excellent electrical characteristics, Light can be emitted. In addition, the cross-sectional area of the via hole formed in the center of the unit semiconductor stacked structure can be reduced to minimize the non-emission area and improve the light extraction efficiency.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a micro-array light-emitting diode according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 3은 도 2에 도시된 마이크로 어레이 발광 다이오드가 본 발명의 일 실시 예에 따라 A-A' 방향으로 절개된 모습을 나타내는 단면도이고, 도 4은 도 2에 도시된 마이크로 어레이 발광 다이오드가 본 발명의 다른 실시 예에 따라 A-A' 방향으로 절개된 모습을 나타내는 단면도이다.2 is a plan view showing a micro array light emitting diode according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the microarray light-emitting diode shown in FIG. 2 cut in the direction AA 'according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross- Sectional view taken along the AA 'direction in accordance with another embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드는, 기판(100); 상기 기판(100) 상에 적층되는 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 포함하고, 2차원적으로 분리 배열되어 제공되는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300); 상기 p형 반도체층(330) 상에 제공되는 p형 전극(400); 상기 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 관통하는 제1 비아홀(V1)에 의하여 노출되는 상기 n형 반도체층(310) 상에 제공되는 n형 전극(520); 및 상기 제1 비아홀(V1)의 측벽에 제공되는 절연막(600);을 포함한다.2 to 4, a micro-array light-emitting diode according to an embodiment of the present invention includes a
기판(100)은 반도체 단결정을 성장시키는데 적합한 기판으로서, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 기판(100)은 사파이어 이외에도 산화아연(ZnO), 질화갈륨(GaN), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 실리콘(Silicon; Si), 실리콘 산화물(Silicon Oxide) 등으로 형성될 수 있다.The
한편, 기판(100) 상에는 사파이어와 같은 물질로 형성된 기판과 반도체층의 격자정합을 향상시키기 위하여 버퍼층(200)이 형성될 수 있다. 이와 같은 버퍼층(200)은 불순물이 첨가되어 있지 않은 언도프(undoped)된 질화갈륨(GaN)층을 사용할 수 있다.On the
버퍼층(200)은 기판(100)의 특성을 보완하는 것으로서 GaN 뿐만 아니라 InGaN, AlN, SiC, SiCN 또는 GaN 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 즉, 기판(100) 상에 에피(Epi)층인 n형 반도체층(310)을 직접 성장시키면 격자 부정합에 의해서 고품질의 소자를 제조하기 어렵기 때문에, n형 반도체층(310)의 단결정 성장을 용이하게 하도록 하고, 기판(100)과 반도체층들 사이의 격자 불일치(lattice mismatch)에 따른 문제점들을 해결하고, 기판(100)과의 격자 정합을 향상시키기 위하여 기판(100) 상에 언도프 반도체층으로 형성되는 버퍼층(200)을 추가로 형성시킬 수 있다.The
또한, 기판(100)은 기판(100)의 적어도 일면 또는 타면 상에 제공되어 방출되는 빛의 추출량을 증가시키는 광추출 구조(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 기판(100)은 PSS(patterned sapphire substate)를 가지는 사파이어 기판으로서, 사파이어 기판의 빛이 방출되는 일면 또는 이와 반대측인 타면으로 전술한 버퍼층(200)과 접합하는 부분에 광의 추출율을 높이는 다수의 요철 형상인 미세 패턴을 형성하여 광 추출 효율을 개선할 수 있다.Further, the
즉, 질화물계 반도체층 성장용으로 사용되는 사파이어 기판 표면에 일정한 형태의 패턴을 제작한 후 그 위에 GaN을 에피 성장하면 편평한 기판(100) 위에 성장되는 GaN에 비해 광 출력 향상 효과를 볼 수 있다. 여기서, PSS(patterned sapphire substate)위에 성장한 질화물 반도체층의 광 출력은 기판(100) 표면의 불규칙성에 의한 방출 광의 산란으로 편평한 기판(100) 위에 성장한 발광 다이오드보다 광 추출 효율이 향상될 수 있는 것이다. 광 추출 구조는 일정한 패턴 및/또는 간격으로 사파이어 기판의 일면 또는 타면 상에 배치될 수 있고, 그 크기 및 배치 형태는 제한되지 않는다.That is, when a pattern of a certain shape is formed on the surface of the sapphire substrate used for growth of the nitride-based semiconductor layer and GaN is epitaxially grown on the pattern, a light output enhancement effect can be obtained as compared with GaN grown on the
단위 반도체 적층 구조물(300)은 기판(100) 상에 적층되는 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 포함하고, 기판(100) 상에 2차원적으로 분리 배열되어 제공된다. 여기서, 단위 반도체 적층 구조물(300)은 기판(100) 상에 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 적층하고, 적층된 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330) 중 적어도 활성층(320)과 p형 반도체층(330)을 식각하고, 절연 물질로 채워진 아이솔레이션부(I)를 형성하여 각 단위 반도체 적층 구조물(300)을 분리하여 형성할 수 있다.The unit semiconductor laminated
보다 상세하게는, n형 반도체층(310)은 기판(100) 상에 형성될 수 있고, 질화갈륨계 반도체 물질로 이루어질 수 있다. n형 반도체층(310)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 Si, Ge, Sn 등을 사용할 수 있고, Si가 주로 사용되고 있다.More specifically, the n-
활성층(320)은 n형 반도체층(310) 상에 형성될 수 있고, 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well) 구조의 InGaN/GaN층으로 이루어질 수 있다. 그리고 활성층(320)은 n형 반도체층(310)과 p형 반도체층(330)에 전압이 인가되거나 전류가 공급되는 경우에 발광할 수 있다.The
p형 반도체층(330)은 활성층(320) 상에 형성될 수 있고, 질화갈륨계 반도체 물질로 이루어질 수 있다. p형 반도체층(330)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 Mg, Zn, Be 등을 사용할 수 있고, Mg가 주로 사용되고 있다.The p-
p형 반도체층(330)과 활성층(320) 또는 p형 반도체층(330)과 활성층(320)과 n형 반도체층(310)의 일부는 메사 식각(MESA Etching)으로 제거될 수 있으며, 제거된 부분에는 절연 물질을 채워 아이솔레이션부(I)를 형성하고, 이를 통해 기판(100) 상에 2차원적으로 분리 배열되는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)을 형성할 수 있다. 이러한 단위 반도체 적층 구조물(300)의 개수 및 배열 구조는 다양하게 변경 가능하다.a part of the p-
전술한 바와 같이, 일반적인 마이크로 어레이 발광 다이오드는 가장자리에 메사 영역을 만들어 n형 전극(520)을 형성하게 된다. 하지만 가장자리에 형성된 n형 전극(520)으로 인해 p형 반도체층(330) 상에 각각 배열되는 p형 전극(400)과 n형 전극(520) 간의 거리가 각 단위 반도체 적층 구조물(300)마다 서로 상이하게 되어, 단위 반도체 적층 구조물(300)에 인가되는 전압 또는 전류의 차이가 발생하게 되고 균일한 발광이 어렵게 되는 문제점이 있었다.As described above, a general micro array light emitting diode forms a mesa region at an edge to form an n-
하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드에서는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)마다 n형 전극(520) 및 p형 전극(400)이 각각 제공된다. 여기서, n형 전극(520)과 p형 전극(400)은 단위 반도체 적층 구조물(300)에서 상하 방향, 즉 수직 방향을 따라 각각 배치될 수 있다. 따라서, 각 단위 반도체 적층 구조물(300)에 배치되는 p형 전극(400) 및 n형 전극(520) 간의 거리를 동일하게 유지하면서도 각 단위 반도체 적층 구조물(300)을 전기적으로 분리할 수 있으므로, 효율적인 전류 주입을 통한 우수한 전기적 특성 및 균일한 발광을 얻을 수 있게 된다.However, in the microarray light emitting diode according to the embodiment of the present invention, the n-
p형 전극(400)은 p형 반도체층(330) 상에 제공되며, Ag, Al, Au, Cr, Ir, Mg, Nd, Ni, Pd, Pt, Rh, Ti, W 등의 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한, p형 전극(400)은 반사 전극으로 형성될 수 있다. 여기서, 반사 전극은 활성층(320)에서 발광된 빛 중 기판(100)의 상부로 방사되는 빛을 기판(100)의 하부 쪽으로 반사시키는 역할을 할 수 있다. 이 경우, p형 전극(400)은 상기 반사도가 높은 금속 중 둘 이상의 합금으로 형성되거나 이종 금속의 적층 구조로 형성될 수도 있고, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3막과 상기 반사도가 높은 금속의 적층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, p형 전극(400)은 p형 반도체층(330)이 노출되는 면적을 최소화하도록 p형 반도체층(330)의 상면에 대응하는 면적으로 형성될 수 있는데, p형 반도체층(330)이 노출되지 않도록 형성하는 이유는 반사면을 늘려 반사면에 의해 반사되는 빛을 최대한 많게 하여 광 추출 효율을 향상시키기 위함이다.The p-
n형 전극(520)은 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 관통하는 제1 비아홀(V1)에 의하여 노출되는 n형 반도체층(310) 상에 제공된다. 여기서, n형 전극(520)은 p형 전극(400)과 동일하게 Ag, Al, Au,Cr, Ir, Mg, Nd, Ni, Pd, Pt, Rh, Ti, W 등의 도전성 물질로 형성될 수 있다. 여기서, n형 전극(520)은 제1 비아홀(V1)에 의하여 노출되는 n형 반도체층(310) 상의 일부 영역에 형성될 수 있다. 즉, n형 전극(520)은 제1 비아홀(V1)에 의하여 노출되는 n형 반도체층(310) 상의 중심부에 형성되고, n형 전극(520)의 주위에는 제1 비아홀(V1)의 측벽을 덮도록 제1 비아홀(V1)의 내부면에 제공되어 활성층(320)을 통하여 전류가 흐르거나 전압이 인가되도록 하고, p형 반도체층(330)과 n형 전극(520) 또는 p형 전극(400)과 n형 전극(520)을 전기적으로 절연시키는 절연막(600)이 형성될 수 있다.The n-
절연막(600)은 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 관통하는 제1 비아홀(V1)에 배치되어, p형 반도체층(330)과 n형 전극(520)을 전기적으로 절연시킨다. 즉, 절연막(600)은 p형 반도체층(330)과 n형 전극(520) 사이에서 제1 비아홀(V1)의 측벽을 따라 형성되어 활성층(320)의 외측에서 p형 반도체층(330)과 n형 반도체층(310) 또는 p형 반도체층(330)과 n형 전극(520) 또는 p형 전극(400)과 n형 전극(520)을 서로 접속되지 않도록 전기적으로 절연시킨다. 절연막(600)을 형성하는 물질은 SiO2를 사용할 수 있으며, 이외에도 Si3N4, Al2O3 등의 전기적 절연성을 갖는 산화물 또는 질화물 및 절연 특성을 가지며 온도나 습도의 변화를 차단할 수 있는 SiN이 사용될 수 있다. 이와 같이, 절연막(600)을 산화물 또는 질화물로 형성함으로써 p형 전극(400)와 n형 전극(520)을 전기적으로 절연시킴과 동시에 후술하는 레이저 가공에 의하여 관통 홀을 형성함에 있어서 불순물이 생성되는 것을 최소화할 수 있다.The insulating
이와 같은 절연막(600)은 비아홀의 측벽을 따라 연장되고, 절연막(600)의 하부에는 절연막(600)을 관통하여 제2 비아홀(V2)이 형성된다.The insulating
전술한 n형 전극(520)은 절연막(600)을 관통하는 제2 비아홀(V2)을 도전성 물질로 충진하여 제공될 수 있다. 여기서, 제2 비아홀(V2)은 제1 비아홀(V1)의 중심부에 형성될 수 있다. 즉, 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 관통하는 제1 비아홀(V1)을 단위 반도체 적층 구조물(300)의 중심부에 형성하고, 제1 비아홀(V1)의 중심부에 제2 비아홀(V2)을 형성함으로써 제2 비아홀(V2)은 단위 반도체 적층 구조물(300)의 중심부에 형성되게 되고, 제2 비아홀(V2)을 도전성 물질로 충진하여 제공되는 n형 전극(520)은 단위 반도체 적층 구조물(300)의 중심부에 각각 배치될 수 있다.The n-
이와 같이, 절연막(600)에 의하여 n형 전극(520)을 단위 반도체 적층 구조물(300)의 중심부에 각각 배치하고, n형 전극(520)의 수직 방향으로의 상부에 p형 전극(400)을 형성함으로써 p형 전극(400)과 n형 전극(520)은 전기적으로 절연될 수 있으며, 동시에 각 단위 반도체 적층 구조물(300)에 배치되는 p형 전극(400)과 n형 전극(520) 간의 거리는 동일하게 유지될 수 있게 된다. 따라서, 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 대하여 동일한 전압 또는 전류를 인가할 수 있게 되고, 균일한 발광을 얻을 수 있게 된다.The n-
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드는 제1 비아홀(V1)에 형성되는 제2 비아홀(V2)을 도전성 물질로 충진하여 n형 전극(520)을 형성함으로써, 제1 비아홀(V1)의 단면적을 감소시켜 비발광 면적을 최소화하고, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 이 경우 제1 비아홀(V1)은 약 3 내지 7㎛의 직경을 가질 수 있게 되며, 제1 비아홀(V1)에 의하여 단위 반도체 적층 구조물(300)의 발광 면적과 반사 전극으로 형성되는 p형 전극(400)의 단면적이 감소되는 것을 최소화하고, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있게 된다.In the microarray light emitting diode according to the embodiment of the present invention, the n-
여기서, 제2 비아홀(V2)은 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 관통할뿐만 아니라, n형 반도체층(310)의 적어도 일부 영역이 제거되도록 n형 반도체층(310)의 내부로 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 비아홀(V2)에 도전성 물질이 충진되어 형성되는 n형 전극(520)의 하부(522)는 n형 반도체층(310)과 측면에서 접촉될 수 있다. 즉, n형 전극(520)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 n형 반도체층(310)에 일부가 삽입되는 관통 전극으로 형성될 수 있으며, 이와 같이, n형 전극(520)을 관통 전극으로 형성하여 n형 반도체층(310)의 내부까지 연장시킴에 의하여 n형 전극(520)이 n형 반도체층(310)과 접촉하는 면적은 증가하게 되고, 이에 따라 n형 반도체층(310)과 n형 전극(520) 간의 효과적인 오믹(ohmic) 접촉을 유지할 수 있게 되어 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다.The second via hole V2 not only penetrates the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드는 도 4에 도시된 바와 같이 n형 전극(520)으로부터 절연막(600)의 표면을 따라 상부로 연장되는 n형 보조 전극(540)을 더 포함할 수 있다. n형 보조 전극(540)은 중공형의 내부 공간을 가지며, 절연막(600)의 표면을 따라 상부로 연장되며, 이와 같이 n형 전극(520) 상에 n형 보조 전극(540)을 형성함으로써 n형 전극(520)과 후술하는 n형 플러그(740)의 전기적인 접속 특성을 향상시킬 수 있게 된다. 특히 제2 비아홀(V2)이 레이저 가공 등에 의하여 미세 직경으로 형성되는 경우에도 전류 또는 전압이 안정적으로 인가되도록 할 수 있다.4, the microarray light emitting diode further includes an n-
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드는 p형 전극(400) 상에 제공되는 제1 층간 절연층(820); n형 전극(520)과 전기적으로 연결되어, 상기 제1 층간 절연층(820) 상에 제공되는 n형 전극 패드(720); 상기 n형 전극 패드(720) 상에 제공되는 제2 층간 절연층(840); 및 상기 p형 전극(400)과 전기적으로 연결되어, 상기 제2 층간 절연층(840) 상에 제공되는 p형 전극 패드(920);를 더 포함할 수 있다.In addition, the microarray light emitting diode according to the embodiment of the present invention includes a first
또한, 상기 n형 전극 패드(720)는 제1 층간 절연층(820) 상에서 연장되어, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 포함되는 n형 전극(520)을 서로 전기적으로 연결하도록 형성하고, 상기 n형 전극 패드(720)와 연결되어, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)의 외측에 제공되는 n형 공통 패드(760);를 더 포함하도록 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드를 구성할 수도 있다. 이 경우 상기 p형 전극 패드(920)는 상기 단위 반도체 적층 구조물(300)에 포함되는 p형 전극(400)마다 개별적으로 제공되어 p형 전극(400)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.The n-
제1 층간 절연층(820)은 p형 전극(400)과 상기 제1 층간 절연층(820) 상에 제공되는 n형 전극 패드(720)를 전기적으로 절연시키며, p형 전극(400)의 상부 전면에 형성될 수 있다. 또한, 제2 층간 절연층(840)은 n형 전극 패드(720)와 상기 제2 층간 절연층(840) 상에 제공되는 p형 전극 패드(920)를 전기적으로 절연시키며, 제1 층간 절연층(820) 상에서 n형 전극 패드(720)의 상부 전면에 형성될 수 있다.The first
여기서, 충분한 절연성을 보장하기 위해서 제1 층간 절연층(820) 및 제2 층간 절연층(840)의 두께는 약 0.5㎛ 이상일 수 있으며, 절연성이 우수한 감광성 폴리이미드(Photo Sensitivity Polyimide) 물질로 이루어질 수 있다.Here, in order to ensure sufficient insulation, the thickness of the first
n형 전극(520) 상에 제1 층간 절연층(820)을 형성한 후, 제1 층간 절연층(820) 상에는 n형 전극 패드(720)가 형성된다. 또한, n형 전극(520)과 n형 전극 패드(720)는 제1 비아홀(V1)을 도전성 물질로 충진하는 n형 플러그(740)에 의하여 전기적으로 연결된다. 이때, 전술한 바와 같이 제2 비아홀(V2)은 제1 비아홀(V1)의 중심부에 형성되므로 제2 비아홀(V2)은 제1 비아홀(V1)보다 작은 평균 단면적을 가질 수 있게 되고, 제1 비아홀(V1)에 충진되는 n형 플러그(740)의 하단의 단면적은 제2 비아홀(V2)에 충진되는 n형 전극(520)의 상단의 단면적보다 크게 형성된다. 이와 같이 n형 플러그(740)의 하단의 단면적을 n형 전극(520)의 상단의 단면적보다 크게 형성함으로써 단위 반도체 적층 구조물(300)에서 n형 전극(520)이 차지하는 면적을 최소화할 수 있게 되며, 비발광 면적을 최소화하고 광 추출 효율을 향상시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.After the first
여기서, n형 전극 패드(720)는 전도성이 우수한 금속 물질로 형성되고, 상기 제1 층간 절연층(820) 상에서 연장되어, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 포함되는 n형 전극(520)을 서로 전기적으로 연결한다. 즉, n형 전극 패드(720)는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 형성되어 2차원적으로 배열된 복수 개의 n형 전극(520)을 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. n형 전극 패드(720)는 행 방향으로 각각 연장되는 복수 개의 제1 도전 라인(721)과 종 방향으로 각각 연장되는 복수 개의 제2 도전 라인(722)이 서로 교차하도록 배치되는 격자 형상을 가질 수 있으며, 복수 개의 도전 라인이 교차하는 영역의 하부에는 n형 전극(520)이 배치되며, 예를 들어 제1 도전 라인(721)은 단위 반도체 적층 구조물(300)의 외측에 제공되는 n형 공통 패드(760)와 전기적으로 연결된다. 이와 같이 n형 전극 패드(720)를 복수 개의 도전 라인이 서로 교차하도록 배치되는 격자 형상을 가지도록 형성함으로써, n형 공통 패드(760)로부터 인가되는 전원을 2차원적으로 배열된 n형 전극(520) 상에 안정적으로 균일하게 직접 인가시킬 수 있으며, 발광을 위한 전압 또는 전류가 인가되어 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수도 있다.The n-
n형 전극 패드(720) 및 제1 층간 절연층(820) 상에 제2 층간 절연층(840)을 형성한 후, 제2 층간 절연층(840) 상에는 p형 전극 패드(920)가 형성된다. 여기서, n형 전극 패드(720)는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 포함되는 복수 개의 n형 전극(520)을 서로 전기적으로 연결하는 반면, p형 전극 패드(920)는 복수 개로 구비되어, 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 포함되는 복수 개의 p형 전극(400)과 각각 독립하여 전기적으로 연결된다. 각각의 p형 전극(400)은 각각의 p형 전극 패드(920)과 p형 플러그(940)에 의하여 연결되고, p형 전극(400) 또한, n형 전극(520)과 동일하게 전도성이 우수한 금속 물질로 형성될 수 있음은 물론이다.a second
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드와 회로 기판이 접속되는 모습을 나타내는 도면이다. 즉, 도 5(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드를 나타내는 평면도이고, 도 5(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 회로 기판을 나타내는 평면도이며, 도 5(c)는 마이크로 어레이 발광 다이오드와 회로 기판이 접속되어 발광 장치를 구성하는 모습을 나타내는 단면도이다.5 is a view illustrating a connection between a micro array light emitting diode and a circuit board according to an embodiment of the present invention. 5A is a plan view showing a micro array light emitting diode according to an embodiment of the present invention, FIG. 5B is a plan view showing a circuit board according to an embodiment of the present invention, FIG. 5C is a cross- Sectional view showing a state where a micro-array light-emitting diode and a circuit board are connected to constitute a light-emitting device.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치는, 전술한 마이크로 어레이 발광 다이오드; 및 전원을 인가하기 위한 전원 단자(1200)와 복수 개의 트랜지스터(1300)가 실장되는 회로 기판(100);을 포함하고, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 포함되는 n형 전극(520)은 상기 전원 단자(1200)에 공통적으로 접속되고, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(500)에 각각 포함되는 p형 전극(400)은 상기 복수 개의 트랜지스터(1300)에 각각 개별적으로 접속된다.Referring to FIG. 5, a light emitting device according to an embodiment of the present invention includes the above-described micro array light emitting diode; And a
즉, n형 공통 패드(760)는 회로 기판(1000)의 전원 단자(1200)와 전기적으로 연결되고, p형 전극 패드(920)는 회로 기판(1000)에 실장되는 복수 개의 트랜지스터(1300)에 각각 전기적으로 연결되어 발광 장치를 구성할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치에서는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 포함되는 복수 개의 p형 전극(400)과 복수 개의 트랜지스터(1300)를 각각 전기적으로 연결하고, 복수 개의 n형 전극(520)과 n형 전극 패드(720)에 의하여 공통으로 전기적으로 연결되는 n형 공통 패드(720)에 외부 전원을 인가함으로써 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)이 개별적으로 점등 제어되도록 액티브(Active) 구동을 할 수 있게 된다.That is, the n-type
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법에 관한 설명에 있어서 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a micro array light emitting diode according to an embodiment of the present invention will be described in detail. In the description of the method of fabricating the micro-array light-emitting diode according to the embodiment of the present invention, the description of the micro-array light-emitting diode according to the embodiment of the present invention will be omitted.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 일 제조 방법을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 다른 제조 방법을 나타내는 도면이다. 또한, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법을 나타내는 도면이다.6 is a view illustrating a method of manufacturing a micro array light emitting diode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view illustrating another method of manufacturing a micro array light emitting diode according to an embodiment of the present invention. 8 is a view illustrating a method of manufacturing a micro array light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법은, 기판(100) 상에 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 적층하고, 2차원적으로 분리 배열되는 단위 반도체 적층 구조물(300)을 형성하는 과정; 상기 n형 반도체층(310)이 노출되도록 상기 단위 반도체 적층 구조물(300)에 제1 비아홀(V1)을 형성하는 과정; 상기 제1 비아홀(V1)의 측벽에 절연막(600)을 형성하는 과정; 상기 노출된 n형 반도체층(310) 상에 n형 전극(520)을 형성하는 과정; 및 상기 p형 반도체층(330) 상에 p형 전극(400)을 형성하는 과정;을 포함한다.6 to 8, a method of manufacturing a microarray light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention includes forming an n-
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법은 기판(100) 상에 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 적층한다. 이후, 기판(100) 상에서 2차원적으로 분리 배열되는 단위 반도체 적층 구조물(300)을 형성하는데, 이때 활성층(320)과 p형 반도체층(330)을 식각하여 패터닝함으로써 단위 반도체 적층 구조물(300)을 형성할 수 있다. 즉, 활성층(320)과 p형 반도체층(330)을 식각하거나, 활성층(320)과 p형 반도체층(330)뿐만 아니라 n형 반도체층(310)의 일부 영역까지 식각하여 2차원적으로 분리 배열되는 단위 반도체 적층 구조물(300)을 형성할 수 있다. 이와 같은 과정에 의하여 기판(100) 상에서 분리되는 단위 반도체 적층 구조물(300)은 2차원으로 배열되어 마이크로 어레이를 이룰 수 있다.First, in a method of manufacturing a microarray light emitting diode according to an embodiment of the present invention, an n-
또한, 기판(100) 상에 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 적층하기 전에 버퍼층(200)을 먼저 형성하고, 버퍼층(200) 상에 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 적층할 수도 있으며, 버퍼층(200)과 관련하여 전술한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략하기로 한다.The
제1 비아홀(V1)을 형성하는 과정은, n형 반도체층(310)이 노출되도록 단위 반도체 적층 구조물(300)에 제1 비아홀(V1)을 형성한다. 여기서, 제1 비아홀(V1)을 형성하는 과정은, p형 반도체층(330) 상에 제1 포토레지스트층을 형성하고, 식각할 부분의 제1 포토레지스트층을 노광 및 현상한 후에 n형 반도체층(310)이 노출되도록 식각하여 이루어질 수 있으며, p형 반도체층(330) 상에 제1 포토레지스트층을 형성하고, 제1 포토레지스트층 상에 레이저를 조사하여 이루어질 수 있다. 또한, 제1 비아홀(V1)을 형성하는 과정은, 도 8에 도시된 바와 같이 p형 반도체층(330) 상에 제1 포토레지스트층(560)을 형성하고, 레이저가 조사될 부분의 제1 포토레지스트층(560)을 제거한 후에 p형 반도체층(330) 상에 레이저를 조사하여 이루어질 수도 있다. 이 경우 레이저의 조사에 의하여 주로 폴리이미드 등의 유기물로 형성되는 제1 포토레지스트층(560)으로부터 불순물이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.The first via hole V1 is formed by forming a first via hole V1 in the unit semiconductor
절연막(600)을 형성하는 과정은 전술한 과정에 의하여 형성된 제1 비아홀(V1)의 측벽에 절연막(600)을 형성한다. 여기서, 절연막(600)을 형성하는 과정은, 제1 비아홀(V1)의 내부면에 절연막 패턴(610)을 형성하는 과정; 및 상기 절연막 패턴(610)의 하면을 관통하여 제2 비아홀(V2)을 형성하는 과정;을 포함하고, 상기 n형 전극(520)을 형성하는 과정은, 상기 제2 비아홀(V2)을 도전성 물질로 충진하여 이루어질 수 있다.In the process of forming the insulating
즉, 절연막(600)을 형성하는 과정은 p형 반도체층(330) 상에 절연막층을 형성하는 과정 및 제1 비아홀(V1)의 중심부에 절연막층을 관통하여 제2 비아홀(V2)을 형성하는 과정을 포함할 수 있으며, 제2 비아홀(V2)을 형성하는 과정 전에 절연막층이 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300) 별로 분리되도록 절연막(600)층을 패터닝하여 절연막 패턴(610)을 형성하는 과정을 포함하여 이루어질 수 있다.That is, in the process of forming the insulating
여기서, p형 반도체층(330) 상에 절연막층을 형성하는 과정은, 제1 비아홀(V1)을 포함하는 p형 반도체층(330) 상에 SiO2 또는 SiO2 이외에 Si3N4, Al2O3 등의 전기적 절연성을 갖는 산화물 또는 질화물 및 절연 특성을 가지며 온도나 습도의 변화를 차단할 수 있는 SiN 등의 물질로 형성되는 절연막층을 형성한다. 이 경우, p형 전극(400)와 n형 전극(520)을 전기적으로 절연시킬 수 있으며, 레이저를 조사하여 제2 비아홀(V2)을 형성하는 경우 유기물에 의하여 불순물이 발생하는 것을 방지할 수 있다.Here, the process of forming the insulating layer on the p-
절연막층을 패터닝하는 과정은 절연막층이 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300) 별로 분리되도록 절연막층을 패터닝하여 절연막 패턴(610)을 형성한다. 이와 같은 절연막층의 패터닝은 제1 비아홀(V1)이 형성된 제1 포토레지스트층 상에 절연막층을 형성하고, 제1 포토레지스트층을 리프트 오프 방식에 의하여 제거함으로써 수행될 수 있다.In the process of patterning the insulating film layer, an insulating film pattern is formed by patterning the insulating film layer so that the insulating film layer is divided into a plurality of unit semiconductor laminated
제2 비아홀(V2)을 형성하는 과정은 제1 비아홀(V1)의 중심부에 절연막(600)층을 관통하여 제2 비아홀(V2)을 형성한다. 여기서, 후술하는 바와 같이 제2 비아홀(V2)은 도전성 물질로 충진되어 n형 전극(520)을 형성한다. 따라서, 제2 비아홀(V2)은 절연막(600)층을 관통하여 n형 반도체층(310)의 소정 깊이까지 연장되도록 형성할 수 있으며, 이 경우 n형 전극(520)의 하부(522)는 n형 반도체층(310)과 측면에서 접촉되는 관통 전극으로 형성될 수 있다. 이와 같이, n형 전극(520)을 관통 전극으로 형성하여 n형 반도체층(310)의 내부까지 연장시킴에 의하여 n형 전극(520)이 n형 반도체층(310)과 접촉하는 면적은 증가하게 되고, 이에 따라 n형 반도체층(310)과 n형 전극(520) 간의 효과적인 오믹(ohmic) 접촉을 유지할 수 있게 되어 전기적인 특성을 향상시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.In the process of forming the second via hole V2, the second via hole V2 is formed through the insulating
또한, 제2 비아홀(V2)을 형성하는 과정은 제2 비아홀(V2)이 제1 비아홀(V1)보다 작은 평균 단면적을 가지도록 형성할 수 있다. 이와 같이 제2 비아홀(V2)이 미세 직경 및 제1 비아홀(V1)보다 작은 평균 단면적을 가지도록 형성하기 위하여, 제2 비아홀(V2)을 형성하는 과정은 상기 절연막 패턴(610)의 하면의 특정 영역에 선택적으로 레이저를 조사하여 이루어질 수 있으며, 이 경우 제2 비아홀(V2)은 단위 반도체 적층 구조물(300)의 중심부에 약 3 내지 7㎛의 평균 직경을 가지도록 형성할 수 있다. 이와 같이 제2 비아홀(V2)의 단면적을 감소시키는 경우 단위 반도체 적층 구조물(300)의 발광 면적과 반사 전극으로 형성되는 p형 전극(400)에서 비아홀에 의하여 형성되는 비발광 면적을 최소화하고, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the process of forming the second via hole V2 may be formed such that the second via hole V2 has an average sectional area smaller than that of the first via hole V1. The process of forming the second via hole V2 in order to form the second via hole V2 so as to have a fine diameter and an average cross sectional area smaller than that of the first via hole V1 may be performed by using a specific In this case, the second via hole V2 may be formed to have an average diameter of about 3 to 7 mu m in the central portion of the unit semiconductor laminated
n형 전극(520)을 형성하는 과정은 제1 비아홀(V1)에 의하여 노출된 n형 반도체층(310) 상에 n형 전극(520)을 형성한다. 보다 상세하게는, n형 전극(520)을 형성하는 과정은 제1 비아홀(V1)에 의하여 n형 반도체층(310)을 노출시키고, 제1 비아홀(V1)의 측벽에 제공되는 절연체에 형성되는 제2 비아홀(V2)을 도전성 물질로 충진하여 이루어진다.In the process of forming the n-
이와 같이 제2 비아홀(V2)에 도전성 물질을 충진하여 n형 전극(520)을 형성하기 위하여, 제1 비아홀(V1)을 포함하는 p형 반도체층(330) 상에 제2 포토레지스트층(570)을 형성하고, 제2 비아홀(V2)에 대응하는 부분의 제2 포토레지스트층(570)을 노광 및 현상한 후에 제2 포토레지스트층(570) 상에 n형 전극층(580)을 형성하여 n형 전극층(580)을 형성하는 도전성 물질이 제2 비아홀(V2)에 충진될 수 있다. 여기서, n형 전극(520)을 형성하는 과정은 제2 포토레지스트층(570)의 노광 및 현상 영역에 따라 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 비아홀(V2)의 내부에 도전 물질이 형성되도록 수행될 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 절연막(600)의 내벽을 따라 연장되는 n형 보조 전극(540)의 형성과 함께 제2 비아홀(V2)의 내부에 도전 물질이 형성되도록 수행될 수도 있다.In order to form the n-
이후, p형 반도체층(330) 상에 p형 전극(400)을 형성한다. p형 전극(400)은 p형 반도체층(330)에 전류를 공급할 수 있도록 상기 p형 반도체층(330) 상에 형성되며, p형 전극(400)을 형성하는 과정은 포토레지스트층을 이용하는 일반적인 방법과 동일하므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략하기로 한다.Thereafter, a p-
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법은, 상기 p형 전극(400) 상에 제1 층간 절연층(820)을 형성하는 과정; 상기 제1 층간 절연층(820) 상에 상기 n형 전극(520)과 전기적으로 연결되는 n형 전극 패드(720)를 형성하는 과정; 상기 제1 층간 절연층(820) 상에 제2 층간 절연층(840)을 형성하는 과정; 및 상기 제2 층간 절연층(840) 상에 상기 p형 전극(400)과 전기적으로 연결되는 p형 전극 패드(920)를 형성하는 과정;을 더 포함할 수 있다.A method of fabricating a microarray light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes: forming a first
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법은 상기 n형 전극 패드(720)와 연결되도록 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)의 외측에 n형 공통 패드(760)를 형성하는 과정;을 더 포함하고, 상기 n형 전극 패드(720)를 형성하는 과정은, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 포함되는 n형 전극(520)을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 n형 전극 패드(720)를 연장하여 형성할 수 있다. 반면, p형 전극 패드(920)를 형성하는 과정은, 상기 단위 반도체 적층 구조물(300)에 포함되는 p형 전극(400)마다 개별적으로 연결되도록 상기 p형 전극 패드(920)를 복수 개로 형성할 수 있다.The method of manufacturing a microarray light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes forming an n-type
즉, n형 전극 패드(720)는 제1 층간 절연층(820) 상에 형성되고, p형 전극 패드(920)는 제1 층간 절연층(820) 상에 배치되는 제2 층간 절연층(840) 상에 형성되어 외부로 노출된다. 여기서, n형 전극 패드(720)는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 포함되는 복수 개의 n형 전극(520)을 서로 전기적으로 연결하도록 형성되고, n형 전극 패드(720)를 형성하는 과정은 상기 n형 전극(520)과 전기적으로 연결되는 n형 공통 패드(760)를 형성하는 과정과 동시에 이루어질 수 있다.That is, the n-
n형 전극 패드(720)는 제1 비아홀(V1)을 포함하는 제1 층간 절연층(820) 상에 n형 전극층을 형성하고, 형성된 n형 전극층을 패터닝하여 이루어질 수 있으며, 이 과정에서 제1 비아홀(V1)은 도전성 물질로 충진되어 n형 플러그(740)를 형성한다. 또한, n형 전극 패드(720)는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 형성되어 2차원적으로 배열된 복수 개의 n형 전극(520)을 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 방향으로 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 즉, n형 전극 패드(720)는 행 방향 및 열 방향으로 각각 연장되는 복수 개의 도전 라인이 서로 교차하도록 배치되는 격자 형상을 가질 수 있으며, 복수 개의 도전 라인이 교차하는 영역의 하부에는 n형 전극(520)이 배치되며, 도전 라인은 단위 반도체 적층 구조물(300)의 외측에 제공되는 n형 공통 패드(760)와 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 이와 같이 n형 전극 패드(720)를 복수 개의 도전 라인이 서로 교차하도록 배치되는 격자 형상을 가지도록 형성함으로써, n형 공통 패드(760)로부터 인가되는 전원을 2차원적으로 배열된 n형 전극(520) 상에 안정적으로 균일하게 직접 인가시킬 수 있으며, 발광에 의하여 각 단위 반도체 적층 구조물(300)로부터 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수도 있음은 전술한 바와 같다.The n-
n형 전극 패드(720) 및 제1 층간 절연층(820) 상에 제2 층간 절연층(840)을 형성한 후, 제2 층간 절연층(840) 상에는 p형 전극 패드(920)가 형성된다. 여기서, p형 전극 패드(920)는 제2 층간 절연층(840) 상에 p형 전극층을 형성하고, 형성된 p형 전극층을 패터닝하여 이루어질 수 있으며, 형성된 p형 전극층은 복수 개로 구비되어, 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 포함되는 복수 개의 p형 전극(400)과 각각 독립하여 전기적으로 연결된다. p형 전극(400) 또한, n형 전극(520)과 동일하게 전도성이 우수한 금속 물질로 형성될 수 있음은 물론이다.a second
한편, 구체적인 과정이 도시되지는 않았으나, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치의 제조 방법은 전술한 어느 하나의 방법으로 제조되는 마이크로 어레이 발광 다이오드를 마련하는 과정; 전원을 인가하기 위한 전원 단자(1200)와 복수 개의 트랜지스터(1300)가 실장되는 회로 기판(100)을 마련하는 과정; 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 포함되는 n형 전극(520)을 상기 전원 단자(1200)에 공통적으로 접속시키는 과정; 및 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 포함되는 p형 전극(400)을 상기 복수 개의 트랜지스터(1300)에 각각 개별적으로 접속시키는 과정;을 포함한다.Meanwhile, although a specific process is not shown, a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention includes the steps of providing a micro array light emitting diode manufactured by any one of the methods described above; A step of providing a
즉, 전술한 바와 같이 n형 공통 패드(760)는 회로 기판(1000)의 전원 단자(1200)와 전기적으로 연결시키고, p형 전극 패드(920)는 회로 기판(1000)에 실장되는 복수 개의 트랜지스터(1300)에 각각 전기적으로 연결시켜 본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치를 제조할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치에서는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 포함되는 복수 개의 p형 전극(400)과 복수 개의 트랜지스터(1300)를 각각 전기적으로 연결하고, 복수 개의 n형 전극(520)과 n형 전극 패드(720)에 의하여 공통으로 전기적으로 연결되는 n형 공통 패드(720)에 외부 전원을 인가함으로써 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)이 개별적으로 점등 제어되도록 액티브(Active) 구동을 할 수 있게 된다.That is, as described above, the n-type
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 어레이 발광 다이오드 및 이의 제조 방법에 의하면, 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)을 관통하는 제1 비아홀(V1)의 내부면에 절연막(600)을 형성하여 활성층(320)의 외측에서 p형 반도체층(330)과 n형 반도체층(310)을 효과적으로 절연시킬 수 있다.As described above, according to the microarray light emitting diode and the method of fabricating the same according to the embodiment of the present invention, the insulating
또한, 절연막(600)을 관통하는 제2 비아홀(V2)에 도전성 물질을 충진하여 n형 전극(520)을 형성함으로써, 제1 비아홀(V1)의 중심부에 배치되도록 제1 비아홀(V1)과 이격하여 n형 전극(520)을 형성하는 경우에 비하여 제1 비아홀(V1)의 평균 단면적을 큰 폭으로 감소시켜 단위 반도체 적층 구조물(300)에서 제1 비아홀(V1)에 의하여 형성되는 비발광 면적을 최소화하고, 광 추출 효율을 극대화할 수 있다.The n-
뿐만 아니라, 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)마다 n형 반도체층(310) 및 p형 반도체층(330)에 각각 전기적으로 연결되는 n형 전극(520) 및 p형 전극(400)을 제공하여, n형 전극(520)과 p형 전극(400) 간의 거리를 동일하게 유지하면서도 각 단위 반도체 적층 구조물(300)을 전기적으로 분리할 수 있게 되어, 효율적인 전류 주입을 통한 우수한 전기적 특성 및 균일한 발광을 얻을 수 있다.In addition, an n-
또한, 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물(300)에 각각 포함되는 복수 개의 n형 전극(520)을 n형 전극 패드(720)에 의하여 서로 전기적으로 연결함으로써 복수 개의 n형 전극(520)에 균일한 전압 또는 전류를 인가할 수 있으며, 발광을 위한 전압 또는 전류가 인가되어 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수도 있다. 게다가, 복수 개의 n형 전극(520)을 전원 단자(1200)에 공통적으로 접속하고, 복수 개의 p형 전극(400)을 복수 개의 트랜지스터(1300)에 각각 개별적으로 접속하여 구동함으로써, 단위 반도체 적층 구조물(300) 간의 간격을 최소화하고, 단위 반도체 적층 구조물(300) 사이의 암부 영역(dark region)을 최소화할 수 있다.The plurality of n-
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated above using specific terms, such terms are used only for the purpose of clarifying the invention, and the embodiments of the present invention and the described terminology are intended to be illustrative, It will be obvious that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Such modified embodiments should not be individually understood from the spirit and scope of the present invention, but should be regarded as being within the scope of the claims of the present invention.
100: 기판 200: 버퍼층
300: 단위 반도체 적층 구조물 310: n형 반도체층
320: 활성층 330: p형 반도체층
400: p형 전극 520: n형 전극
540: n형 보조 전극 600: 절연막
720: n형 전극 패드 740: n형 플러그
760: n형 공통 패드 820: 제1 층간 절연층
840: 제2 층간 절연층 920: p형 전극 패드
940: p형 플러그100: substrate 200: buffer layer
300: unit semiconductor laminated structure 310: n-type semiconductor layer
320: active layer 330: p-type semiconductor layer
400: p-type electrode 520: n-type electrode
540: n-type auxiliary electrode 600: insulating film
720: n-type electrode pad 740: n-type plug
760: n-type common pad 820: first interlayer insulating layer
840: second interlayer insulating layer 920: p-type electrode pad
940: p-type plug
Claims (20)
상기 기판 상에 적층되는 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하고, 2차원적으로 분리 배열되어 제공되는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물;
상기 p형 반도체층 상에 제공되는 p형 전극;
상기 활성층 및 p형 반도체층을 관통하는 제1 비아홀에 의하여 노출되는 상기 n형 반도체층 상에 제공되는 n형 전극;
상기 제1 비아홀의 내부면에 제공되는 절연막;
상기 p형 전극 상에 제공되는 제1 층간 절연층;
상기 n형 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 층간 절연층 상에 제공되는 n형 전극 패드;
상기 n형 전극 패드 상에 제공되는 제2 층간 절연층; 및
상기 p형 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 층간 절연층 상에 제공되는 p형 전극 패드;를 포함하고,
상기 n형 전극과 n형 전극 패드는 상기 제1 비아홀을 도전성 물질로 충진하여 형성되는 n형 플러그에 의하여 연결되고,
상기 n형 플러그의 하단의 단면적은 상기 n형 전극의 상단의 단면적보다 큰 마이크로 어레이 발광 다이오드.
Board;
A plurality of unit semiconductor laminated structures including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer stacked on the substrate, the two or more unit semiconductor stacked structures being arranged in two dimensions;
A p-type electrode provided on the p-type semiconductor layer;
An n-type electrode provided on the n-type semiconductor layer exposed by a first via hole penetrating the active layer and the p-type semiconductor layer;
An insulating film provided on an inner surface of the first via hole;
A first interlayer insulating layer provided on the p-type electrode;
An n-type electrode pad electrically connected to the n-type electrode and provided on the first interlayer insulating layer;
A second interlayer insulating layer provided on the n-type electrode pad; And
And a p-type electrode pad electrically connected to the p-type electrode and provided on the second interlayer insulating layer,
Wherein the n-type electrode and the n-type electrode pad are connected by an n-type plug formed by filling the first via hole with a conductive material,
Sectional area of the lower end of the n-type plug is larger than that of the upper end of the n-type electrode.
상기 n형 전극은 상기 절연막을 관통하는 제2 비아홀을 도전성 물질로 충진하여 형성되는 마이크로 어레이 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
And the n-type electrode is formed by filling a second via hole passing through the insulating film with a conductive material.
상기 제2 비아홀은 상기 n형 반도체층의 내부로 연장되는 마이크로 어레이 발광 다이오드.
The method of claim 2,
And the second via hole extends into the n-type semiconductor layer.
상기 n형 전극은 상기 단위 반도체 적층 구조물의 중심부에 배치되는 마이크로 어레이 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
And the n-type electrode is disposed at a central portion of the unit semiconductor laminated structure.
상기 기판 상에 적층되는 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하고, 2차원적으로 분리 배열되어 제공되는 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물;
상기 p형 반도체층 상에 제공되는 p형 전극;
상기 활성층 및 p형 반도체층을 관통하는 제1 비아홀에 의하여 노출되는 상기 n형 반도체층 상에 제공되는 n형 전극; 및
상기 제1 비아홀의 내부면에 제공되는 절연막;을 포함하고,
상기 n형 전극의 상면으로부터 상기 절연막의 표면을 따라 연장되는 n형 보조 전극;을 더 포함하는 마이크로 어레이 발광 다이오드.
Board;
A plurality of unit semiconductor laminated structures including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer stacked on the substrate, the two or more unit semiconductor stacked structures being arranged in two dimensions;
A p-type electrode provided on the p-type semiconductor layer;
An n-type electrode provided on the n-type semiconductor layer exposed by a first via hole penetrating the active layer and the p-type semiconductor layer; And
And an insulating layer provided on an inner surface of the first via hole,
And an n-type auxiliary electrode extending from an upper surface of the n-type electrode along the surface of the insulating film.
상기 n형 전극 패드는 상기 제1 층간 절연층 상에서 연장되어, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 n형 전극을 서로 전기적으로 연결하고,
상기 n형 전극 패드와 연결되어, 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물의 외측에 제공되는 n형 공통 패드;를 더 포함하는 마이크로 어레이 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
Wherein the n-type electrode pad extends on the first interlayer insulating layer to electrically connect the n-type electrodes included in the plurality of unit semiconductor laminated structures to each other,
And an n-type common pad connected to the n-type electrode pad and provided outside the plurality of unit semiconductor stacked structures.
상기 p형 전극 패드는 상기 단위 반도체 적층 구조물에 포함되는 p형 전극마다 개별적으로 제공되는 마이크로 어레이 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
Wherein the p-type electrode pad is provided separately for each p-type electrode included in the unit semiconductor stacked structure.
상기 p형 전극은 상기 활성층으로부터 방출되는 광을 반사하는 마이크로 어레이 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
And the p-type electrode reflects light emitted from the active layer.
전원을 인가하기 위한 전원 단자와 복수 개의 트랜지스터가 실장되는 회로 기판;을 포함하고,
상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 n형 전극은 상기 전원 단자에 공통적으로 접속되고,
상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 p형 전극은 상기 복수 개의 트랜지스터에 각각 개별적으로 접속되는 발광 장치.
A microarray light emitting diode according to any one of claims 1 to 5, and 8 to 10. And
And a circuit board on which a power source terminal for applying power and a plurality of transistors are mounted,
The n-type electrodes included in the plurality of unit semiconductor laminated structures are commonly connected to the power supply terminal,
And the p-type electrode included in each of the plurality of unit semiconductor laminated structures is individually connected to the plurality of transistors.
상기 n형 반도체층이 노출되도록 상기 단위 반도체 적층 구조물에 제1 비아홀을 형성하는 과정;
상기 제1 비아홀의 측벽에 절연막을 형성하는 과정;
상기 노출된 n형 반도체층 상에 n형 전극을 형성하는 과정;
상기 p형 반도체층 상에 p형 전극을 형성하는 과정;
상기 p형 전극 상에 제1 층간 절연층을 형성하는 과정;
상기 제1 층간 절연층 상에 상기 n형 전극과 전기적으로 연결되는 n형 전극 패드를 형성하는 과정;
상기 제1 층간 절연층 상에 제2 층간 절연층을 형성하는 과정; 및
상기 제2 층간 절연층 상에 상기 p형 전극과 전기적으로 연결되는 p형 전극 패드를 형성하는 과정;을 포함하고,
상기 n형 전극과 n형 전극 패드는 상기 제1 비아홀을 도전성 물질로 충진하여 형성되는 n형 플러그에 의하여 연결되고,
상기 n형 플러그의 하단의 단면적은 상기 n형 전극의 상단의 단면적보다 큰 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법.
A process of laminating an n-type semiconductor layer, an active layer and a p-type semiconductor layer on a substrate and forming a unit semiconductor stacked structure arranged two-dimensionally;
Forming a first via hole in the unit semiconductor stack structure to expose the n-type semiconductor layer;
Forming an insulating film on a sidewall of the first via hole;
Forming an n-type electrode on the exposed n-type semiconductor layer;
Forming a p-type electrode on the p-type semiconductor layer;
Forming a first interlayer insulating layer on the p-type electrode;
Forming an n-type electrode pad electrically connected to the n-type electrode on the first interlayer insulating layer;
Forming a second interlayer insulating layer on the first interlayer insulating layer; And
And forming a p-type electrode pad electrically connected to the p-type electrode on the second interlayer insulating layer,
Wherein the n-type electrode and the n-type electrode pad are connected by an n-type plug formed by filling the first via hole with a conductive material,
Sectional area of the lower end of the n-type plug is larger than that of the upper end of the n-type electrode.
상기 절연막을 형성하는 과정은,
상기 제1 비아홀의 내부면에 절연막 패턴을 형성하는 과정; 및
상기 절연막 패턴의 하면을 관통하여 제2 비아홀을 형성하는 과정;을 포함하고,
상기 n형 전극을 형성하는 과정은,
상기 제2 비아홀을 도전성 물질로 충진하여 이루어지는 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법.
The method of claim 12,
The process of forming the insulating film may include:
Forming an insulating film pattern on an inner surface of the first via hole; And
And forming a second via hole through the lower surface of the insulating film pattern,
The process of forming the n-type electrode includes:
And filling the second via hole with a conductive material.
상기 제2 비아홀을 형성하는 과정은,
상기 제2 비아홀이 상기 절연막 패턴을 관통하여 상기 n형 반도체층의 소정 깊이까지 연장되도록 형성하는 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The forming of the second via-
And the second via hole extends through the insulating film pattern to extend to a predetermined depth of the n-type semiconductor layer.
상기 제2 비아홀을 형성하는 과정은,
상기 제1 비아홀보다 작은 평균 단면적을 가지도록 상기 제2 비아홀을 형성하는 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The forming of the second via-
Wherein the second via hole is formed to have an average cross-sectional area smaller than that of the first via hole.
상기 제2 비아홀을 형성하는 과정은,
상기 절연막 패턴의 하면에 선택적으로 레이저를 조사하여 이루어지는 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The forming of the second via-
And a lower surface of the insulating film pattern is selectively irradiated with a laser beam.
상기 n형 전극 패드와 연결되도록 상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물의 외측에 n형 공통 패드를 형성하는 과정;을 더 포함하고,
상기 n형 전극 패드를 형성하는 과정은,
상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 n형 전극을 서로 전기적으로 연결하도록 상기 n형 전극 패드를 연장하여 형성하는 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법.
The method of claim 12,
And forming an n-type common pad outside the plurality of unit semiconductor stack structures to be connected to the n-type electrode pad,
The process of forming the n-type electrode pad includes:
And the n-type electrode pad is extended to electrically connect the n-type electrodes included in the plurality of unit semiconductor laminated structures to each other.
상기 p형 전극 패드를 형성하는 과정은,
상기 단위 반도체 적층 구조물에 포함되는 p형 전극마다 개별적으로 연결되도록 상기 p형 전극 패드를 복수 개로 형성하는 마이크로 어레이 발광 다이오드의 제조 방법.
The method of claim 12,
The process of forming the p-type electrode pad includes:
And the p-type electrode pads are formed in a plurality of the p-type electrode pads so that the p-type electrode pads are individually connected to the p-type electrodes included in the unit semiconductor stacked structure.
전원을 인가하기 위한 전원 단자와 복수 개의 트랜지스터가 실장되는 회로 기판을 마련하는 과정;
상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 n형 전극을 상기 전원 단자에 공통적으로 접속시키는 과정; 및
상기 복수 개의 단위 반도체 적층 구조물에 각각 포함되는 p형 전극을 상기 복수 개의 트랜지스터에 각각 개별적으로 접속시키는 과정;을 포함하는 발광 장치의 제조 방법.
A step of providing a micro array light emitting diode manufactured by any one of claims 12 to 16, 18 and 19;
A circuit board on which a power terminal for applying power and a plurality of transistors are mounted;
Connecting n-type electrodes included in each of the plurality of unit semiconductor laminated structures to the power supply terminal in common; And
And connecting each of the p-type electrodes included in the plurality of unit semiconductor laminated structures to the plurality of transistors individually.
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