KR102087948B1 - 발광 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시 예의 발광 소자 패키지는 기판과, 기판 아래에 배치되어 적층된 p형 반도체층, 활성층 및 n형 반도체층을 포함하는 발광 구조물과, 적어도 하나의 콘택홀에 노출된 n형 반도체층과 연결된 n형 전극과, p형 반도체층 아래에 배치되어 p형 반도체층과 연결되고, 반사성을 갖는 p형 전극과, p형 반도체층 아래에 배치된 제1 부분; 및 제1 부분으로부터 연장되며, 콘택 홀 내에서 발광 구조물의 측부와 n형 전극 사이의 공간에 배치된 제2 부분을 포함하는 분산 브래그 반사층과, 발광 구조물이 기판을 향하는 제1 방향으로 p형 전극 및 분산 브래그 반사층과 중첩되어 배치된 SiO2층 및 분산 브래그 반사층 아래에 배치된 반사층을 포함하고, p형 전극은 은을 포함하고, p형 전극의 두께는 100 ㎚ 내지 1000 ㎚이다.
Description
실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(LD:Laser Diode) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다. 이러한 발광 다이오드를 포함하는 기존의 발광 소자 패키지의 신뢰성을 개선시키기 위한 다각도의 연구가 진행되고 있다.
플립 칩 본딩 형태의 기존의 발광 소자 패키지의 경우 광은 발광 소자 패키지의 위로 방출되어야 함에도 불구하고 아래로 향하여 광 추출 효율이 저하되는 문제가 있다.
실시 예는 개선될 광 추출 효율을 갖는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 의한 발광 소자 패키지는, 기판; 상기 기판 아래에 배치되어 적층된 p형 반도체층, 활성층 및 n형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 적어도 하나의 콘택 홀에 노출된 상기 n형 반도체층과 연결된 n형 전극; 상기 p형 반도체층 아래에 배치되어 상기 p형 반도체층과 연결되고, 반사성을 갖는 p형 전극; 상기 p형 반도체층 아래에 배치된 제1 부분; 및 상기 제1 부분으로부터 연장되며, 상기 콘택 홀 내에서 상기 발광 구조물의 측부와 상기 n형 전극 사이의 공간에 배치된 제2 부분을 포함하는 분산 브래그 반사층; 상기 발광 구조물이 상기 기판을 향하는 제1 방향으로 상기 p형 전극 및 상기 분산 브래그 반사층과 중첩되어 배치된 SiO2층; 및 상기 분산 브래그 반사층 아래에 배치된 반사층을 포함하고, 상기 p형 전극은 은(Ag)을 포함하고, 상기 p형 전극의 두께는 100 ㎚ 내지 1000 ㎚일 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층은 상기 n형 전극과 연결되며, 상기 제1 방향으로 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분과 중첩되는 제3 부분; 상기 제3 부분으로부터 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장되며, 상기 p형 전극에 의해 덮이지 않고 노출된 상기 p형 반도체층의 저면 및 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제1 부분과 상기 제1 방향으로 중첩되는 제4 부분; 및 상기 제4 부분으로부터 연장되며, 상기 p형 전극 및 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제1 부분과 상기 제1 방향으로 중첩되며 상기 반사층의 단부에 해당하는 제5 부분을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제1 부분은 상기 제1 방향으로 제1 두께를 갖고, 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분은 상기 제2 방향으로 제2 두께를 갖고, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 얇을 수 있다.
예를 들어, 상기 p형 전극과 중첩되는 상기 반사층의 상기 제5 부분의 폭의 최소값은 2 ㎛이고, 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분은 상기 콘택 홀 내에서 상기 n형 전극의 양측에 접하여 배치된 단면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층은 상기 적어도 하나의 콘택 홀과 상기 제1 방향으로 중첩될 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 n형 전극 및 상기 p형 전극과 각각 연결된 n형 패드 및 p형 패드를 더 포함하고, 상기 SiO2층은 상기 반사층과 상기 p형 패드 사이에 배치될 수 있다. 상기 n형 패드는 상기 반사층과 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 n형 전극, 상기 반사층 또는 상기 n형 패드 중 적어도 두 개는 동일한 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 직교할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층의 두께는 100 ㎚ 내지 500 ㎚일 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 p형 전극과 상기 p형 반도체층 사이에 배치된 투광 전극층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 n형 패드 및 상기 p형 패드와 각각 연결된 n형 솔더부 및 p형 솔더부; 및 상기 n형 솔더부 및 상기 p형 솔더부에 각각 연결된 제1 및 제2 리드 프레임을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 n형 패드는 상기 반사층을 경유하여 상기 n형 전극과 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 방향에 수직인 방향으로 상기 반사층의 폭은 상기 적어도 하나의 콘택 홀의 폭의 총합보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분, 상기 반사층 및 상기 SiO2층은 상기 제1 방향으로 중첩될 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분과 상기 발광 구조물의 측부 사이의 공간으로부터 상기 발광 구조물의 하부까지 연장되는 패시베이션층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 패시베이션층, 상기 분산 브래그 반사층, 상기 반사층은 상기 제1 방향으로 중첩될 수 있다.
예를 들어, 상기 패시베이션층, 상기 분산 브래그 반사층, 상기 반사층 및 상기 SiO2층은 상기 제1 방향으로 중첩될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 스텝 커버리지 특성이 열악한 분산 브래그 반사층의 아래 특히, 제1 및 제2 콘택 홀의 아래에 반사층을 배치하여 외부로 새어 나가는 광을 반사시킴으로서 개선된 광 추출 효율을 갖고, 반사층을 제1 패드와 연결시킴으로써 제1 패드의 실질적인 면적이 증가하여 개선된 열 방출 효율을 가질 수 있다.
도 1은 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지를 I-I'선을 따라 절취한 단면도를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3h는 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4는 비교 례에 의한 발광 소자 패키지에서 분산 브래그 반사층의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지를 I-I'선을 따라 절취한 단면도를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3h는 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4는 비교 례에 의한 발광 소자 패키지에서 분산 브래그 반사층의 사시도를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100)는 데카르트 좌표계를 이용하여 설명되지만, 다른 좌표계를 이용하여 설명될 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에서, 각 도면에 도시된 x축과, y축과, z축은 서로 직교한다.
도 1은 발광 소자 패키지(100)의 평면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)를 I-I'선을 따라 절취한 단면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100)는 기판(110), 발광 구조물(120), 제1 전극(132-1, 132-2), 제2 전극(134), 제1 절연층(140), 반사층(150), 제1 패드(162), 제2 패드(164), 제1 솔더부(166), 제2 솔더부(168), 제2 절연층(170), 패시베이션(passivation)층(180), 투광 전극층(190), 패키지 몸체(192), 절연부(194), 제1 리드 프레임(196A), 제2 리드 프레임(196B) 및 몰딩 부재(198)를 포함할 수 있다.
도 1은 도 2에 도시된 단면도를 +x축 방향에서 바라본 평면도에 해당한다. 설명의 편의상, 도 1은 도 2에 도시된 제1 및 제2 패드(162, 164) 및 제1 및 제2 콘택 홀(CH1, CH2)만을 나타낸다.
기판(110)은 도전형 물질 또는 비도전형 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga203, GaAs 및 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시 예는 기판(110)의 물질에 국한되지 않는다.
기판(110)과 발광 구조물(120) 간의 열 팽창 계수(CTE:Coefficient of Thermal Expansion)의 차이 및 격자 부정합을 개선하기 위해, 이들(110, 120) 사이에 버퍼층(또는, 전이층)(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 버퍼층은 예를 들어 Al, In, N 및 Ga로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
발광 구조물(120)은 기판(110) 아래에 배치될 수 있다. 발광 구조물(120)은 기판(110)으로부터 아래 방향(예를 들어 +x축 방향)으로 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122)은 기판(110) 아래에 배치된다. 제1 도전형 반도체층(122)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 사이에 배치될 수 있다. 활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자(또는, 정공)와 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공(또는, 전자)이 서로 만나서, 활성층(124)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. 활성층(124)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW:Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
활성층(124)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드갭 에너지보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(124)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
실시 예에 의하면, 활성층(124)은 자외선 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 여기서, 자외선 파장 대역이란, 100 ㎚ 내지 400 ㎚의 파장 대역을 의미한다. 특히, 활성층(124)은 100 ㎚ 내지 280 ㎚ 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 그러나, 실시 예는 활성층(124)에서 방출되는 광의 파장 대역에 국한되지 않는다.
제2 도전형 반도체층(126)은 활성층(124)의 아래에 배치될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(126)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122)은 n형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(126)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(122)은 p형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(126)은 n형 반도체층으로 구현할 수도 있다.
발광 구조물(120)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
제1 전극(132-1, 132-2)은 제1 도전형 반도체층(122)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도 3b에 대해 후술되는 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(126), 활성층(124) 및 제1 도전형 반도체층(122)의 일부를 메사 식각(Mesa etching)하여 적어도 하나의 콘택 홀이 형성되고, 적어도 하나의 콘택홀(CH:Contact Hole)에서 노출된 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 전극(132-1, 132-2)이 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 제1 콘택홀(CH1)에 핑거(finger) 형태의 제1-1 전극(132-1)이 배치되고, 제2 콘택홀(CH2)에 제1-2 전극(132-2)이 배치될 수 있다. 제1 전극(132-1, 132-2)은 오믹 접촉하는 물질을 포함하여 오믹 역할을 수행함으로써 별도의 오믹층(미도시)이 배치될 필요가 없을 수도 있고, 별도의 오믹층이 제1 전극(132-1, 132-2) 위 또는 아래에 배치될 수도 있다. 이해를 돕기 위해, 도 1에서 제1 및 제2 패드(162, 164)에 의해 가려지는 제1 및 제2 콘택 홀(CH1, CH2)을 점선으로 표기한다.
제2 전극(134)은 제2 도전형 반도체층(126)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(134)은 오믹 특성을 가질 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(126)과 오믹 접촉하는 물질을 포함할 수 있다. 만일, 제2 전극(134)이 오믹 역할을 수행할 경우, 별도의 오믹층(미도시)은 형성되지 않을 수 있다.
도 1 및 도 2에 예시된 발광 소자 패키지(100)는 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 구조이기 때문에, 활성층(124)에서 방출된 광은 제1 전극(132-1, 132-2), 제1 도전형 반도체층(122) 및 기판(110)을 통해 출사될 수 있다. 이를 위해, 제1 전극(132-1, 132-2), 제1 도전형 반도체층(122) 및 기판(110)은 광 투과성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 제2 도전형 반도체층(126)과 제2 전극(134)은 광 투과성이나 비투과성을 갖는 물질 또는 반사성을 갖는 물질로 이루어질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않을 수 있다.
제1 및 제2 전극(132-1, 132-2, 134) 각각은 활성층(124)에서 방출된 광을 흡수하지 않고 반사시키거나 투과시킬 수 있고, 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126) 상에 양질로 성장될 수 있는 어느 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(132-1, 132-2, 134) 각각은 금속으로 형성될 수 있으며, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있다.
만일, 제2 전극(134)이 은(Ag)으로 구현될 경우, 제2 전극(134)의 제1 두께(t1)가 100 ㎚보다 작을 경우 은이 응집(agglomeration)되어, 제2 전극(134)에 보이드(void)가 발생할 수 있다. 이로 인해, 후술되는 바와 같이 투광 전극층(190)이 존재할 경우 동작 전압에는 큰 영향은 없지만, 제2 전극(134)의 반사도가 저하될 수 있다. 또한, 제1 두께(t1)가 1000 ㎚보다 크면 은의 원자들이 이동(migration)하여 단락이 야기될 수 있으며, 은 원자의 이동을 막는 유전체층이 존재한다고 하더라도, 은 원자의 이동이 일어나 투광 전극층(190)은 박리를 일으킬 가능성이 있다. 따라서, 제1 두께(t1)는 100 ㎚ 내지 1000 ㎚일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
한편, 투광 전극층(190)은 제2 전극(134)과 제2 도전형 반도체층(126) 사이에 배치될 수 있다. 투광 전극층(190)은 투명 전도성 산화막(TCO:Tranparent Conductive Oxide)일 수 있다. 예를 들어, 투광 전극층(190)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다.
경우에 따라, 투광 전극층(190)은 생략될 수도 있다.
한편, 제1 절연층(140)은 발광 구조물(120) 아래로부터 발광 구조물(120)의 측부와 제1 전극(132-1, 132-2) 사이의 공간까지 연장되어 배치될 수 있다.
제1 절연층(140)은 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(P1)은 발광 구조물(120) 아래에 배치되는 부분으로서 제2 두께(t2)을 갖는다. 제2 부분(P2)은 제1 전극(132-1, 132-2)과 발광 구조물(120)의 측부 사이에 배치되며 제3 두께(t3)를 갖는다. 여기서, 제2 두께(t2)와 제3 두께(t3)는 서로 다를 수 있다. 후술되는 바와 같이, 제1 절연층(140)이 물리 기상 증착(PVD:Physical Vapor Deposition) 방식으로 형성될 경우, 제3 두께(t3)는 제2 두께(t2)보다 얇을 수 있다.
실시 예에 의하면, 제1 절연층(140)은 절연 기능과 반사 기능을 모두 수행하는 물질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층(140)은 분산 브래그 반사층(DBR:Distributed Bragg Reflector)을 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 분산 브래그 반사층은 "mλ/4n"의 두께로 저굴절율층과 고굴절율층이 교대로 적층된 구조일 수 있다. λ는 활성층(124)에서 방출되는 광의 파장을 나타내고, n은 매질의 굴절율을 나타내고, m은 홀수이다. 저굴절율층은 예를 들어, 실리콘 산화물(SiO2, 굴절율 1.4) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3, 굴절율 1.6)을 포함할 수 있으며, 고굴절율층은 예를 들어, 실리콘 질화물(Si3N4, 굴절율 2.05~2.25), 티타늄질화물(TiO2, 굴절률 2 이상) 또는 Si-H(굴절율 3 이상)를 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 저굴절율층과 고굴절율층의 갯수는 다양하게 변화될 수 있다.
제1 절연층(140)이 절연 기능을 가지므로, 제1 전극(132-1, 132-2)과 발광 구조물(120)의 활성층(124)이 전기적으로 분리될 수 있고, 제1 전극(132-1, 132-2)과 발광 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(126)이 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 제1 절연층(140)이 반사 기능을 가지므로, 활성층(124)으로부터 방출되어 기판(110) 쪽이 아닌 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B) 쪽으로 향하는 광을 반사시킬 수 있다.
또한, 패시베이션층(180)은 분산 브래그 반사층인 제1 절연층(140)과 발광 구조물(120)의 측부 사이에도 배치되고, 분산 브래그 반사층인 제1 절연층(140)과 발광 구조물(120)의 상부에도 배치될 수 있다. 이와 같이, 패시베이션층(180)은 발광 구조물(120)의 모서리를 감싸면서 발광 구조물(120)의 상부와 측부에 배치될 수 있다. 패시베이션층(180)은 SiO2, TiO2, ZrO2, Si3N4, Al2O3, 또는 MgF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 실시 예는 패시베이션층(180)의 물질에 국한되지 않는다. 경우에 따라, 패시베이션층(180)은 생략될 수도 있다.
한편, 반사층(150)은 제1 절연층(140) 아래에 배치될 수 있다. 도 2를 참조하면, 반사층(150)은 제1 절연층(140)의 아래에 배치된 제1 부분(R1)을 포함할 수 있따.
또한, 반사층(150)은 제1 전극(132-1, 132-2) 또는 제2 전극(134) 중 적어도 하나의 아래에도 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 반사층(150)은 제1 전극(132-1, 132-2)의 아래에도 배치된 제2 부분(R2)을 포함할 수 있다.
또한, 반사층(150)은 적어도 하나의 콘택 홀의 아래에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 반사층(150)은 제1 및 제2 콘택 홀(CH1, CH2)의 아래에 배치될 수 있다. 이 경우, 발광 구조물(120)의 두께 방향(예를 들어 x축 방향)에 수직인 방향(예를 들어 z축 방향)으로 반사층(150)의 폭은 제1 및 제2 콘택 홀(CH1, CH2)의 폭을 합한 것보다 더 클 수 있다.
또한, 반사층(150)의 제1 부분(R1) 중 단부는 제2 전극(134)의 아래에 배치될 수 있다. 즉, 반사층(150)의 단부는 제2 전극(134)과 발광 구조물(120)의 두께 방향(예를 들어, x축 방향)으로 중첩될 수 있다. 또한, 반사층(150)의 제1 부분(R1) 중 단부는 발광 구조물(120)과 두께 방향(예를 들어 x축 방향)으로 중첩될 수 있다.
제2 전극(134)과 중첩되는 반사층(140)의 제1 폭(W1) 또는 발광 구조물(120)과 중첩되는 반사층(140)의 제2 폭(W2)이 2 ㎛보다 작을 경우, 활성층(124)에서 방출되어 두께 방향(예를 들어, x축 방향)으로 향하는 광이 반사층(140)이나 제2 전극(134)에서 반사되지 않고 반사층(140)과 제2 전극(134) 사이를 통해 새어 나갈 수 있다. 따라서, 제1 폭(W1) 또는 제2 폭(W2)의 최소값은 2 ㎛일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
반사층(150)은 은(Ag)과 같은 반사 물질로 이루어질 수 있다. 반사층(150)이 은(Ag)으로 구현될 경우, 반사층(150)의 제4 두께(t4)가 100 ㎚보다 작다면 은이 응집(agglomeration)되어, 반사층(150)에 보이드가 발생할 수 있다. 또한, 제4 두께(t4)가 500 ㎚보다 크면 은의 원자들이 이동(migration)하여 단락이 야기될 수 있으며, 은 원자의 이동을 막는 유전체층이 존재한다고 하더라도, 은 원자의 이동이 일어날 가능성이 있다. 따라서, 실시 예에 의하면 반사층(150)의 제1 부분(R1)의 제4 두께(t4)는 100 ㎚ 내지 500 ㎚일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
전술한 바와 같이 제3 두께(t3)가 제2 두께(t2)보다 얇다면, 제1 절연층(140)의 제2 부분(P2)은 반사 기능을 제대로 수행하지 못할 수도 있다. 이 경우 제2 부분(P2)을 통해 광이 새어 나갈 수 있다. 이를 방지하기 위해, 실시 예에 의하면, 제1 절연층(140)의 아래에 반사층(150)을 배치한다. 따라서, 제1 절연층(140)의 제2 부분(P2)의 얇은 두께로 인하여 제2 절연층(140)에서 반사되지 않고 아래로 향하는 광이 반사층(150)에 의해 반사될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 절연층(140)에서 반사되지 않고 새어 나가는 광을 반사시킬 수만 있다만, 반사층(150)의 배치는 전술한 례에 국한되지 않는다.
또한, 도 2에 예시된 바와 같이, 제1 전극(132-1, 132-2)은 반사층(150)과 연결될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
한편, 제1 패드(162)는 반사층(150)과 전기적으로 연결되고, 반사층(150)은 제1 전극(132-1, 132-2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 패드(162)는 반사층(150)을 경유하여 제1 전극(132-1, 132-2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반사층(150)이 제1 패드(162)와 연결될 경우, 제1 패드(162)의 실질적인 면적이 증가하고 열 전도율(thermal conductivity)이 높아져서, 열 방출 효율이 개선될 수 있다.
또한, 제2 패드(164)는 제2 전극(134)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 패드(162, 164) 각각은 전기적 전도성을 갖는 금속 물질을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 전극(132-1, 132-2, 134) 각각의 물질과 동일하거나 다른 물질을 포함할 수 있다.
이때, 실시 예에 의하면, 제1 전극(132-1, 132-2), 반사층(150) 또는 제1 패드(162) 중 적어도 두 개는 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(132-1, 132-2), 반사층(150) 및 제1 패드(162)는 모두 동일한 물질로 구현될 수 있다. 또는, 제1 전극(132-1, 132-2)과 반사층(150)은 모두 동일한 물질로 구현되고 제1 패드(162)는 제1 전극(132-1, 132-2)과 다른 물질로 구현될 수 있다. 또는, 제1 전극(132-1, 132-2)과 제1 패드(162)는 모두 동일한 물질로 구현되고, 반사층(150)은 제1 전극(132-1, 132-2)과 다른 물질로 구현될 수 있다. 또는, 반사층(150)과 제1 패드(162)는 모두 동일한 물질로 구현되고, 제1 전극(132-1, 132-2)은 제1 패드(162)와 다른 물질로 구현될 수 있다.
또한, 제2 절연층(170)은 반사층(150)과 제2 패드(164) 사이에 배치되어, 반사층(150)과 제2 패드(164)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 제2 절연층(170)이 배치되지 않을 경우, 반사층(150)과 제2 패드(164)가 전기적으로 연결되어 발광 소자 패키지(100)가 동작하지 않을 수 있다. 이와 같이, 제2 절연층(170)은 반사층(150)과 제2 패드(164)의 전기적인 단락을 방지하는 역할을 할 수 있다.
제2 절연층(170)은 제1 절연층(140)과 동일한 물질로 구현될 수도 있고 다른 물질로 구현될 수도 있다. 제2 절연층(170)은 SiO2, TiO2, ZrO2, Si3N4, Al2O3, 또는 MgF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 실시 예는 제2 절연층(170)의 물질에 국한되지 않는다.
한편, 제1 솔더부(166)는 제1 패드(162)와 제1 리드 프레임(196A) 사이에 배치되어, 제1 패드(162)와 제1 리드 프레임(196A)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 제2 솔더부(168)는 제2 패드(164)와 제2 리드 프레임(196B) 사이에 배치되어, 제2 패드(164)와 제2 리드 프레임(196B)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제1 및 제2 솔더부(166, 168) 각각은 솔더 페이스트(solder paste) 또는 솔더 볼(solder ball)일 수 있다.
전술한 제1 및 제2 솔더부(166, 168)는 제1 및 제2 패드(162, 164)를 통해 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)을 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)에 각각 전기적으로 연결시켜, 와이어의 필요성을 없앨 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 의하면, 와이어를 이용하여 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)을 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)에 각각 연결시킬 수도 있다.
또한, 제1 솔더부(166) 및 제2 솔더부(168)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 제1 패드(162)가 제1 솔더부(166)의 역할을 수행하고, 제2 패드(164)가 제2 솔더부(168)의 역할을 수행할 수 있다. 제1 솔더부(166)와 제2 솔더부(168)가 생략될 경우, 제1 패드(162)는 제1 리드 프레임(196A)과 직접 연결되고, 제2 패드(164)는 제2 리드 프레임(196B)과 직접 연결될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)은 제1 및 제2 솔더부(166, 168)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)은 발광 구조물(120)의 두께 방향(즉, x축 방향)과 수직한 방향(즉, z축 방향)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B) 각각은 도전형 물질 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있으며, 실시 예는 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B) 각각의 물질의 종류에 국한되지 않는다. 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)을 전기적으로 분리시키기 위해, 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B) 사이에는 절연부(194)가 배치될 수도 있다. 절연부(194)는 SiO2, TiO2, ZrO2, Si3N4, Al2O3, 또는 MgF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 실시 예는 절연부(194)의 물질에 국한되지 않는다.
또한, 패키지 몸체(192)가 도전형 물질 예를 들면 금속 물질로 이루어질 경우, 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)은 패키지 몸체(192)의 일부일 수도 있다. 이 경우에도, 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)을 형성하는 패키지 몸체(192)는 절연부(194)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
또한, 패키지 몸체(192)는 캐비티(C:Cavity)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 예시된 바와 같이, 패키지 몸체(192)는 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)과 함께 캐비티(C)를 형성할 수 있다. 즉, 캐비티(C)는 패키지 몸체(192)의 내측면과 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)의 각 상부면에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 도 2에 예시된 바와 달리, 패키지 몸체(192)만으로 캐비티(C)를 형성할 수도 있다. 또는, 상부면이 평평한 패키지 몸체(192) 위에 격벽(barrier wall)(미도시)이 배치되고, 격벽과 패키지 몸체(192)의 상부면에 의해 캐비티가 정의될 수도 있다. 패키지 몸체(192)는 EMC(Epoxy Molding Compound) 등으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 패키지 몸체(192)의 재질에 국한되지 않는다.
캐비티(C) 내에 기판(110), 발광 구조물(120), 제1 전극(132-1, 132-2), 제2 전극(134), 제1 절연층(140), 반사층(150), 제1 패드(162), 제2 패드(164), 제1 솔더부(166), 제2 솔더부(168), 제2 절연층(170), 패시베이션(passivation)층(180), 투광 전극층(190), 패키지 몸체(192), 절연부(194), 제1 리드 프레임(196A), 제2 리드 프레임(196B) 및 몰딩 부재(198)가 배치될 수 있다.
또한, 몰딩 부재(198)는 캐비티(C) 내에서 기판(110), 발광 구조물(120), 제1 전극(132-1, 132-2), 제2 전극(134), 제1 절연층(140), 반사층(150), 제1 패드(162), 제2 패드(164), 제1 솔더부(166), 제2 솔더부(168), 제2 절연층(170), 패시베이션층(180) 및 투광 전극층(190)을 포위하여 보호할 수 있다. 몰딩 부재(198)는 예를 들어 실리콘(Si)으로 구현될 수 있으며, 형광체를 포함하므로 발광 소자 패키지로부터 방출될 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 형광체로는 발광 소자 패키지로부터 발생될 빛을 백색광으로 변환시킬 수 있는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 파장변환수단인 형광물질이 포함될 수 있으나, 실시 예는 형광체의 종류에 국한되지 않는다.
YAG 및 TAG계 형광물질에는 (Y, Tb, Lu, Sc ,La, Gd, Sm)3(Al, Ga, In, Si, Fe)5(O, S)12:Ce 중에서 선택하여 사용가능하며, Silicate계 형광물질에는 (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4: (Eu, F, Cl) 중에서 선택 사용 가능하다.
또한, Sulfide계 형광물질에는 (Ca,Sr)S:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu 중에서 선택하여 사용가능하며, Nitride계 형광체는 (Sr, Ca, Si, Al, O)N:Eu (예, CaAlSiN4:Eu β-SiAlON:Eu) 또는 Ca-α SiAlON:Eu계인 (Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16, 여기서 M 은 Eu, Tb, Yb 또는 Er 중 적어도 하나의 물질이며 0.05<(x+y)<0.3, 0.02<x<0.27 and 0.03<y<0.3, 형광체 성분 중에서 선택하여 사용 할 수 있다.
적색 형광체로는, N(예,CaAlSiN3:Eu)을 포함하는 질화물(Nitride)계 형광체를 사용할 수 있다. 이러한 질화물계 적색 형광체는 황화물(Sulfide)계 형광체보다 열, 수분 등의 외부 환경에 대한 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라 변색 위험이 작다.
이하, 도 1 및 도 2에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 발광 소자 패키지(100)는 다른 제조 방법에 의해서도 제조될 수 있음은 물론이다.
도 3a 내지 도 3h는 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 기판(110) 위에 발광 구조물(120)을 형성한다. 즉, 기판(110) 위에 발광 구조물(120)로서 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 순차적으로 적층하여 형성한다.
먼저, 기판(110)을 준비한다. 기판(110)은 도전형 물질 또는 비도전형 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga203, GaAs 및 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시 예는 기판(110)의 물질에 국한되지 않는다.
이후, 기판(110) 위에 제1 도전형 반도체층(122)을 형성한다. 제1 도전형 반도체층(122)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이후, 제1 도전형 반도체층(122) 위에 활성층(124)을 형성한다. 활성층(124)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW:Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
활성층(124)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드갭 에너지보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(124)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
이후, 활성층(124) 위에 제2 도전형 반도체층(126)을 형성한다. 제2 도전형 반도체층(126)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(126)은 InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
이후, 도 3b를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(126)과 활성층(124)과 제1 도전형 반도체층(122)의 일부를 메사 식각하여 제1 콘택 홀(CH1)과 제2 콘택 홀(CH2)을 형성한다. 여기서, 메사 식각된 제1 및 제2 콘택 홀(CH1, CH2) 각각의 깊이는 800 ㎚일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
이후, 도 3c를 참조하면, 발광 구조물(120)의 측부와 상부 가장 자리를 에워싸도록 패시베이션층(180)을 형성한다. 패시베이션층(180)의 형성은 생략될 수도 있다. 패시베이션층(180)은 SiO2, TiO2, ZrO2, Si3N4, Al2O3, 또는 MgF2 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있지만, 실시 예는 패시베이션층(180)의 물질에 국한되지 않는다.
이후, 도 3d를 참조하면, 패시베이션층(180)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 도전형 반도체층(126) 위에 투광 전극층(190)을 형성한다. 투광 전극층(190)은 투명 전도성 산화막(TCO:Tranparent Conductive Oxide)일 수 있다. 예를 들어, 투광 전극층(190)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다. 경우에 따라, 투광 전극층(190)의 형성은 생략될 수 있다.
이후, 도 3e를 참조하면, 메사 식각에 의해 형성된 제1 및 제2 콘택 홀(CH1, CH2)에서 노출된 제1 도전형 반도체층(122) 위에 제1 전극(132-1, 132-2)을 형성한다. 또한, 투광 전극층(190) 위에 제2 전극(134)을 형성한다. 제1 전극(132-1, 132-2)은 1 ㎛의 높이(h)로 형성할 수 있다. 또한, 제2 전극(134)은 100 ㎚ 내지 500 ㎚의 제1 두께(t1)로 형성할 수 있다. 그러나, 실시 예는 제1 전극(132-1, 132-2)의 높이(h)와 제2 전극(134)의 제1 두께(t1)의 특정값에 국한되지 않는다.
제1 및 제2 전극(132-1, 132-2, 134) 각각은 금속으로 형성될 수 있으며, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 형성될 수 있다.
이후, 도 3f를 참조하면, 기판(110) 위에 배치된 발광 구조물(120)과, 패시베이션층(180)과, 투광 전극층(190)과, 제1 전극(132-1, 132-2)과, 제2 전극(134)을 덮도록 제1 절연층(140)을 형성한다. 이때, 제1 절연층(140)은 분산 브래그 반사층일 수 있다. 예를 들어, 분산 브래그 반사층은 물리 기상 증착(PVD) 방법에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 발광 구조물(120) 위에 형성된 제1 절연층(140)의 제2 두께(t2)보다 제1 전극(132-1, 132-2)과 발광 구조물(120)의 측부 사이에 형성된 제1 절연층(140)의 제3 두께(t3)가 더 얇게 형성된다.
일반적으로, 단차진 층 위에 막을 형성할 때, 단차진 층의 측벽에 형성된 막의 두께와 단차진 층의 상부에 형성된 막의 두께가 1:1에 얼마나 가까운가를 스텝 커버리지 특성이라고 한다. 실시 예에 의하면, 분산 브래그 반사층이 형성될 발광 구조물(120)이 단차져 있고, 분산 브래그 반사층을 PVD에 의해 형성할 경우, 발광 구조물(120)의 측벽에 분산 브래그 반사층이 증착되는 비율과 발광 구조물(120)의 상부에 분산 브래그 반사층이 증착되는 비율이 서로 달라지게 된다. 이를 고려할 때, 분산 브래그 반사층의 스텝 커버리지(step coverage) 특성은 열악할 수 있다. 이로 인해, 발광 구조물(120)의 측벽에 형성된 분산 브래그 반사층의 반사율과 발광 구조물(120)의 상부에 형성된 분산 브래그 반사층의 반사율이 서로 달라질 수 있다.
이후, 도 3g를 참조하면, 통상의 포토리소그라피 공정을 이용하여 제1 전극(132-1, 132-2)을 노출시키는 제1 및 제2 홀(H1, H2)과 제2 전극(134)을 노출시키는 제3 홀(H3)을 형성한다.
이후, 도 3h를 참조하면, 제1 및 제2 홀(H1, H2)을 매립하면서 제1 절연층(140)의 상부에 반사층(150)을 제4 두께(t4)로 형성한다. 이때, 반사층(150)의 단부가 제2 전극(134)과 수직 방향(예를 들어, 발광 구조물(120)의 두께 방향)으로 제1 폭(W1)만큼 중첩되도록 반사층(150)을 형성할 수 있다. 반사층(150)은 은(Ag)과 같은 반사 물질로 이루어질 수 있다.
이후, 계속해서 도 3h를 참조하면, 반사층(150)의 상부와 일측부에 제2 절연층(170)을 형성한다. 제2 절연층(170)은 SiO2, TiO2, ZrO2, Si3N4, Al2O3, 또는 MgF2 중 적어도 하나로 형성될 수 있지만를 포함할 수 있지만, 실시 예는 제2 절연층(170)의 물질에 국한되지 않는다.
이후, 도 2를 참조하면, 제2 절연층(170)과 반사층(150) 위에 제1 패드(162)를 형성하고, 제3 홀(H3)을 매립하면서 제2 전극(134)과 제1 및 제2 절연층(140, 170)의 상부에 제2 패드(164)를 형성한다. 이때, 제2 패드(164)는 제1 패드(162)와 수평 방향으로 서로 이격되고, 제2 절연층(170)에 의해 반사층(150)과 전기적으로 이격되어 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패드(162, 164) 각각은 전기적 전도성을 갖는 금속 물질로 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 전극(132-1, 132-2, 134) 각각의 물질과 동일하거나 다른 물질로 형성될 수 있다.
이후, 제1 및 제2 패드(162, 164) 위에 제1 및 제2 솔더부(166, 168)를 각각 형성한다.
전술한 바와 같이 기판(110)부터 제1 및 제2 솔더부(166, 168)까지 형성하는 동안, 별도의 공정을 통해 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)과, 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)를 전기적으로 서로 절연시키는 절연부(194) 및 패키지 몸체(192)를 형성한다.
이후, 제1 및 제2 솔더부(166, 168)를 제1 및 제2 리드 프레임(196A, 196B)에 각각 연결하고, 패키지 몸체(192)의 캐비티(C)에 몰딩 부재(198)를 매립하여, 발광 소자 패키지(100)를 완성한다.
이하, 비교 례에 의한 발광 소자 패키지와 실시 예에 의한 발광 소자 패키지를 다음과 같이 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 비교 례에 의한 발광 소자 패키지는 실시 예에 의한 발광 소자 패키지에서 반사층(150)이 생략된 경우를 의미한다.
도 4는 비교 례에 의한 발광 소자 패키지에서 분산 브래그 반사층의 사시도를 나타낸다.
발광 구조물(120)의 상부 및 측부에 각각 형성되는 제1 절연층(140)인 분산 브래그 반사층의 두께에 차이가 있다. 이와 같은 열악한 스텝 커버리지 특성을 갖는 분산 브래그 반사층에 크랙(crack)이 생기거나 도 4에 예시된 바와 같이 보이드(200)로 인해 박리가 발생할 수 있다. 이로 인해, 더 얇은 두께의 제1 절연층(140)에서 반사 기능이 제대로 수행되지 않을 수 있다. 특히, 제1 절연층(140)에서 제3 두께(t3)를 갖는 제2 부분(P2)을 통해 광이 새어나갈 수 있다. 즉, 제2 부분(P2)이 위치한 제1 및 제2 콘택홀(CH1, CH2)을 통해 광이 많이 새어나갈 수 있다.
이를 개선하기 위해, 실시 예에 의하면, 스텝 커버리지 특성이 열악한 분산 브래그 반사층의 아래 특히, 제1 및 제2 콘택 홀(CH1, CH2)의 아래에 반사층(150)을 형성하여, 외부로 새어 나가는 광을 반사시킴으로서, 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치로 구현될 수 있다.
여기서, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 상에 배치되는 반사판과, 광을 방출하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
또한, 조명 장치는 기판과 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다.
해드 램프는 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지들을 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광 소자 패키지 110: 기판
120: 발광 구조물 122: 제1 도전형 반도체층
124: 활성층 126: 제2 도전형 반도체층
132-1, 132-2: 제1 전극 134: 제2 전극
140: 제1 절연층 150: 반사층
162: 제1 패드 164: 제2 패드
166: 제1 솔더부 168: 제2 솔더부
170: 제2 절연층 180: 패시베이션층
190: 투광 전극층 192: 패키지 몸체
194: 절연부 196A: 제1 리드 프레임
198B: 제2 리드 프레임 198: 몰딩 부재
120: 발광 구조물 122: 제1 도전형 반도체층
124: 활성층 126: 제2 도전형 반도체층
132-1, 132-2: 제1 전극 134: 제2 전극
140: 제1 절연층 150: 반사층
162: 제1 패드 164: 제2 패드
166: 제1 솔더부 168: 제2 솔더부
170: 제2 절연층 180: 패시베이션층
190: 투광 전극층 192: 패키지 몸체
194: 절연부 196A: 제1 리드 프레임
198B: 제2 리드 프레임 198: 몰딩 부재
Claims (18)
- 기판;
상기 기판 아래에 배치되어 적층된 p형 반도체층, 활성층 및 n형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
적어도 하나의 콘택 홀에 노출된 상기 n형 반도체층과 연결된 n형 전극;
상기 p형 반도체층 아래에 배치되어 상기 p형 반도체층과 연결되고, 반사성을 갖는 p형 전극;
상기 p형 반도체층 아래에 배치된 제1 부분; 및 상기 제1 부분으로부터 연장되며, 상기 콘택 홀 내에서 상기 발광 구조물의 측부와 상기 n형 전극 사이의 공간에 배치된 제2 부분을 포함하는 분산 브래그 반사층;
상기 발광 구조물이 상기 기판을 향하는 제1 방향으로 상기 p형 전극 및 상기 분산 브래그 반사층과 중첩되어 배치된 SiO2층; 및
상기 분산 브래그 반사층 아래에 배치된 반사층을 포함하고,
상기 p형 전극은 은을 포함하고, 상기 p형 전극의 두께는 100 ㎚ 내지 1000 ㎚이고,
상기 반사층은
상기 n형 전극과 연결되며, 상기 제1 방향으로 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분과 중첩되는 제3 부분;
상기 제3 부분으로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되며, 상기 p형 전극에 의해 덮이지 않고 노출된 상기 p형 반도체층의 저면 및 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제1 부분과 상기 제1 방향으로 중첩되는 제4 부분; 및
상기 제4 부분으로부터 연장되며, 상기 p형 전극 및 상기 분산 브래그 반사층의 상기 제1 부분과 상기 제1 방향으로 중첩되며 상기 반사층의 단부에 해당하는 제5 부분을 포함하고,
상기 p형 전극과 중첩되는 상기 반사층의 상기 제5 부분의 폭의 최소값은 2 ㎛이고,
상기 분산 브래그 반사층의 상기 제1 부분은 상기 제1 방향으로 제1 두께를 갖고,
상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분은 상기 제2 방향으로 제2 두께를 갖고,
상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 얇고,
상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분은 상기 콘택 홀 내에서 상기 n형 전극의 양측에 접하여 배치된 단면 형상을 갖는 발광 소자 패키지. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 적어도 하나의 콘택 홀과 상기 제1 방향으로 중첩되고,
상기 반사층은 전기적 전도성을 갖는 반사 물질로 이루어진 발광 소자 패키지. - 제1 항에 있어서, 상기 발광 소자 패키지는
상기 n형 전극 및 상기 p형 전극과 각각 연결된 n형 패드 및 p형 패드;
상기 n형 패드 및 상기 p형 패드와 각각 연결된 n형 솔더부 및 p형 솔더부; 및
상기 n형 솔더부 및 상기 p형 솔더부에 각각 연결된 제1 및 제2 리드 프레임을 더 포함하고,
상기 SiO2층은 상기 제1 방향으로 상기 반사층과 상기 p형 패드 사이에 배치되고,
상기 n형 패드는 상기 반사층을 경유하여 상기 n형 전극과 연결되고,
상기 n형 전극, 상기 반사층 또는 상기 n형 패드 중 적어도 두 개는 동일한 물질을 포함하는 발광 소자 패키지. - 삭제
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- 제1 항에 있어서, 상기 제2 방향으로 상기 반사층의 폭은 상기 적어도 하나의 콘택 홀의 폭의 총합보다 큰 발광 소자 패키지.
- 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 발광 소자 패키지는
상기 분산 브래그 반사층의 상기 제2 부분과 상기 발광 구조물의 측부 사이의 공간으로부터 상기 발광 구조물의 하부까지 연장되는 패시베이션층을 더 포함하고,
상기 패시베이션층, 상기 분산 브래그 반사층, 상기 반사층 및 상기 SiO2층은 상기 제1 방향으로 중첩되는 발광소자 패키지. - 삭제
- 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020160134800A KR102087948B1 (ko) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | 발광 소자 패키지 |
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Family
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