KR102347483B1 - 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
발광 소자가 개시된다. 발광 소자는 발광 구조체; 발광 구조체 상에 위치하며, 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 발광 구조체 상에 위치하며, 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층; 발광 구조체 상에 위치하며, 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면 및 일부 상면을 덮고, 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연지지체; 및 각각 제1 및 제2 개구부를 적어도 부분적으로 채우는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극를 포함하고, 제1 및 제2 벌크 전극 상면 중 상기 제1 및 제2 개구부에 의해 노출되는 영역의 면적은 각각 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 작다.
Description
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 열 방출 효율과 기계적 안정성이 향상된 발광 소자에 관한 것이다.
최근 소형 고출력 발광 소자에 대한 요구가 증가하면서, 방열 효율이 우수한 대면적 플립칩형 발광 소자의 수요가 증가하고 있다. 플립칩형 발광 소자의 전극은 직접 2차 기판에 접합되며, 또한 플립칩형 발광 소자에 외부 전원을 공급하기 위한 와이어를 이용하지 않으므로, 수평형 발광 소자에 비해 열 방출 효율이 매우 높다. 따라서 고밀도 전류를 인가하더라도 효과적으로 열을 2차 기판 측으로 전도시킬 수 있어서, 플립칩형 발광 소자는 고출력 발광원으로 적합하다.
또한, 발광 소자의 소형화 및 고출력을 위하여, 발광 소자를 별도의 하우징 등에 패키징하는 공정을 생략하고, 발광 소자 자체를 패키지로서 이용하는 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 플립칩형 발광 소자의 전극은 패키지의 리드와 유사한 기능을 할 수 있어서, 이러한 칩 스케일 패키지에 있어서도 유용하게 플립칩형 발광 소자가 적용될 수 있다.
이러한 칩 스케일 패키지 형태의 소자를 고출력 발광 장치로서 이용하는 경우, 상기 칩 스케일 패키지에 고밀도의 전류가 인가된다. 고밀도의 전류가 인가되면, 그만큼 발광 칩으로부터 발생하는 열도 증가되며, 이에 따라 고출력 발광 장치의 열 방출 효율이 발광 장치의 신뢰성을 좌우하는 큰 요인이 된다. 따라서, 열 방출 효율이 높고, 기계적 안정성이 우수하여 신뢰성이 높은 고출력 칩 스케일 패키지가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열을 효과적으로 방출시킬 수 있고, 기계적으로 안정적인 구조를 갖는 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면 및 일부 상면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연지지체; 및 각각 상기 제1 및 제2 개구부를 적어도 부분적으로 채우는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 포함하고, 상기 제1 및 제2 벌크 전극 상면 중 상기 제1 및 제2 개구부에 의해 노출되는 영역의 면적은 각각 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 작다.
이에 따라, 기계적 안정성 및 방열 특성이 향상된 발광 소자가 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 벌크 전극 간의 이격 거리는 상기 제1 및 제2 개구부 간의 이격 거리보다 작을 수 있다.
나아가, 상기 제1 및 제2 벌크 전극 간의 이격 거리는 100㎛ 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 개구부 간의 이격 거리는 80㎛ 이상일 수 있다.
상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮는 하부 절연지지체, 및 상기 제1 및 제2 벌크 전극 상면의 일부를 덮는 상부 절연지지체를 포함할 수 있고, 상기 하부 및 상부 절연지지체는 서로 동일한 물질로 형성되거나, 또는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 절연지지체는, 상기 제1 벌크 전극과 상기 하부 절연지지체 간의 계면 및 상기 제2 벌크 전극과 상기 하부 절연지지체 간의 계면을 덮을 수 있다.
상기 하부 및 상부 절연지지체는 서로 다른 물질로 형성될 수 있고, 상기 상부 절연지지체는 포토레지스트 또는 포토솔더레지스트를 포함할 수 있다.
상기 제1 패드 전극의 상면, 제2 패드 전극의 상면 및 상기 절연지지체의 상면은 서로 동일한 높이로 나란하게 위치할 수 있다.
상기 절연층은 제1 절연층 및 제2 절연층을 포함할 수 있고, 상기 제1 절연층은 상기 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮을 수 있으며, 상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 절연층을 부분적으로 덮을 수 있고, 상기 제2 절연층은 상기 제1 컨택 전극을 부분적으로 덮어, 상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부 및 제4 개구부를 포함할 수 있다.
상기 제1 벌크 전극은 상기 제3 개구부를 통해 상기 제1 컨택 전극과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2 벌크 전극은 상기 제4 개구부를 통해 상기 제2 컨택 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제2 컨택 전극과 상기 제2 벌크 전극 사이에 위치하는 연결 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 연결 전극의 상면은 상기 제1 컨택 전극과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결 전극의 상면은 상기 제1 컨택 전극의 상면과 동일한 높이로 위치할 수 있다.
상기 발광 구조체는 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 하나 이상의 홀을 포함할 수 있고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 하나 이상의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면 및 일부 상면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연지지체를 포함하고, 상기 제1 및 제2 개구부 간의 이격 거리는 상기 제1 및 제2 벌크 전극 간의 이격 거리보다 클 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층은 p형 반도체층일 수 있고, 제2 벌크 전극의 상면 중 상기 제2 개구부에 의해 노출된 부분의 면적은, 상기 제2 벌크 전극과 상기 제2 컨택 전극이 접하는 부분의 면적보다 클 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층은 n형 반도체층일 수 있고, 제1 벌크 전극의 상면 중 상기 제1 개구부에 의해 노출된 부분의 면적은, 상기 제1 벌크 전극와 상기 제1 컨택 전극이 접하는 부분의 면적보다 작을 수 있다.
상기 제1 벌크 전극의 수평 단면적은 상기 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면 및 일부 상면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연지지체를 포함하고, 상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 사이 및 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면 상부의 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 일부 상면 상에 위치한다.
상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 외곽 측면 및 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 외곽 측면 상부의 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 일부 상면 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상부 절연지지체 및 하부 절연지지체를 포함하며, 벌크 전극들의 측면과 일부 상면을 덮는 절연지지체를 포함하는 발광 소자를 제공할 수 있다. 이에 따라, 열 방출 효율이 높고, 기계적 안정성이 뛰어나며, 습기와 같은 외부 요소에 의한 오염 확률이 낮아 신뢰성이 높은 발광 소자가 제공될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다. 도 1은 도 2의 I-I'선에 대응하는 영역의 단면을 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자(100)는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140), 절연층(150, 160), 제1 및 제2 벌크 전극(171, 173) 및 절연지지체(180)를 포함한다. 나아가, 발광 소자(100)는 성장 기판(미도시), 파장변환부(미도시) 및 연결 전극(145)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121), 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하는 활성층(123), 및 활성층(123) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(121)은 n형 불순물 (예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 불순물 (예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(123)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(121)이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 발광 구조체(120)는 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(121)을 노출시키는 적어도 하나의 홀(120a)을 포함할 수 있다. 또한, 홀(120a)은 복수로 형성될 수도 있으며, 홀(120a)의 형태 및 배치가 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 도전형 반도체층(121)이 부분적으로 노출된 영역은, 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 부분적으로 제거하여 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 포함하는 메사를 형성함으로써 제공될 수도 있다.
또한, 발광 구조체(120)는 그 하면의 거칠기가 증가되어 형성된 러프니스(R)를 더 포함할 수 있다. 러프니스(R)는 습식 식각, 건식 식각, 전기화학 식각 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어, PEC 식각 또는 KOH 및 NaOH를 포함하는 식각 용액을 이용한 식각 방법 등을 이용하여 러프니스(R)를 형성할 수 있다. 러프니스(R)가 형성됨에 따라, 제1 도전형 반도체층(121)의 표면에 형성된 ㎛ 내지 nm 스케일의 돌출부 및/또는 오목부를 포함할 수 있다. 발광 구조체(120)의 표면에 러프니스를 형성함으로써, 발광 소자의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121)의 아래에 위치하는 성장 기판(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 성장 기판은 발광 구조체(120)를 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 성장 기판은 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등일 수 있다. 이러한 성장 기판은 공지의 기술을 이용하여 발광 구조체(120)로부터 분리되어 제거될 수 있다.
제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 위치하며, 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택할 수 있다. 또한, 제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있으며, 나아가, 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 전반적으로 덮도록 배치될 수 있다. 또한, 발광 구조체(120)의 홀(120a)이 형성된 위치를 제외한 나머지 영역에서 단일체로 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(120)의 전체에 대해 전류를 균일하게 공급하여, 전류 분산 효율이 향상될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125)에 오믹 컨택할 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 금속 물질 및/또는 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
제2 컨택 전극(140)이 금속 물질을 포함하는 경우, 제2 컨택 전극(140)은 반사층 및 상기 반사층을 덮는 커버층을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택되는 것과 더불어, 광을 반사시키는 기능을 할 수 있다. 따라서, 상기 반사층은 높은 반사도를 가지면서 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 접촉을 형성할 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반사층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다.
상기 커버층은 상기 반사층과 다른 물질 간의 상호 확산을 방지할 수 있고, 외부의 다른 물질이 상기 반사층에 확산하여 상기 반사층이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 커버층은 상기 반사층의 하면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 커버층은 상기 반사층과 함께 제2 도전형 반도체층(125)과 전기적으로 연결될 수 있어서, 상기 반사층과 함께 전극 역할을 할 수 있다. 상기 커버층은, 예를 들어, Au, Ni, Ti, Cr 등을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층을 포함할 수도 있다.
한편, 제2 컨택 전극(140)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 상기 도전성 산화물은 ITO, ZnO, AZO, IZO 등일 수 있다. 제2 컨택 전극(140)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 금속을 포함하는 경우에 비해 더 넓은 영역의 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 커버할 수 있다. 즉, 홀(120a)의 상부 테두리로부터 제2 컨택 전극(140)까지의 이격 거리는 제2 컨택 전극(140)이 도전성 산화물로 형성된 경우에 상대적으로 더 짧게 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 컨택 전극(140)과 제2 도전형 반도체층(125)이 접촉하는 부분에서 제1 컨택 전극(130)과 제1 도전형 반도체층(121)이 접촉하는 부분까지의 최단 거리가 상대적으로 더 짧아질 수 있어서, 발광 소자(100)의 순방향 전압(Vf)이 감소될 수 있다.
또한, 제2 컨택 전극(140)이 ITO를 포함하고, 제1 절연층(150)이 SiO2를 포함하며, 제1 컨택 전극(130)이 Ag를 포함하는 경우, ITO/SiO2/Ag 적층 구조를 포함하는 전방위 반사기가 형성될 수 있다.
절연층(150, 160)은 제1 절연층(150) 및 제2 절연층(160)을 포함할 수 있다. 또한, 절연층(150, 160)은 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 이하, 제1 절연층(150)에 관하여 먼저 설명하며, 제2 절연층(160)과 관련된 내용은 후술하여 설명한다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 절연층(150)은 홀(120a)의 측면을 덮되, 홀(120a)에 노출된 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시킬 수 있다. 제1 절연층(150)은 홀(120a)에 대응하는 부분에 위치하는 개구부와 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부들을 통해 제1 도전형 반도체층(121) 및 제2 컨택 전극(140)이 부분적으로 노출될 수 있다.
제1 절연층(150)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 나아가, 제1 절연층(150)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
제2 컨택 전극(140)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 제1 절연층(150)이 분포 브래그 반사기를 포함하여 발광 소자(100a)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이와 달리, 제2 컨택 전극(140)이 도전성 산화물을 포함하며, 제1 절연층(150)을 투명 절연 산화물(예를 들어, SiO2)로 형성함으로써, 제2 컨택 전극(140), 제1 절연층(150) 및 제1 컨택 전극(130)의 적층 구조에 의해 형성되는 전방위 반사기를 형성할 수도 있다.
나아가, 도시된 바와 달리, 제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 적어도 일부의 측면을 더 덮을 수 있다. 제1 절연층(150)이 발광 구조체(120)의 측면을 덮는 정도는, 발광 소자의 제조 과정에서 칩 단위 개별화(isolation)의 여부에 따라 달라질 수 있다. 즉, 본 실시예와 같이 제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면만 덮도록 형성될 수도 있고, 이와 달리, 발광 소자(100)의 제조 과정에서 웨이퍼를 칩 단위로 개별화한 후에 제1 절연층(150)을 형성하는 경우에는 발광 구조체(120)의 측면까지 제1 절연층(150)에 덮일 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있으며, 홀(120a) 및 상기 홀(120a)에 대응하는 부분에 위치하는 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택할 수 있다. 제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150)의 일부 영역을 제외한 다른 부분을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150)에 의해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 절연될 수 있다.
제1 컨택 전극(130)이 일부 영역을 제외하고 발광 구조체(120)의 상면을 전반적으로 덮도록 형성됨으로써, 전류 분산 효율이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 제2 컨택 전극(140)에 의해 덮이지 않는 부분을 제1 컨택 전극(130)이 커버할 수 있으므로, 광을 더욱 효과적으로 반사시켜 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택함과 아울러, 광을 반사시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 컨택 전극(130)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, Al층과 같은 고반사성 금속층을 포함할 수 있다. 상기 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 컨택 전극(130)은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
또한, 도시된 바와 달리, 제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다. 제1 컨택 전극(130)이 발광 구조체(120)의 측면에도 형성되는 경우, 활성층(123)으로부터 측면으로 방출되는 광을 상부로 반사시켜 발광 소자(100)의 상면으로 방출되는 광의 비율을 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 발광 소자(100)는 연결 전극(145)을 더 포함할 수 있다.
연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 나아가, 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140)과 제2 벌크 전극(173)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 절연층(150)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)과 서로 이격되어 절연될 수 있다.
연결 전극(145)의 상면은 제1 컨택 전극(130)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 컨택 전극(130)과 동일 공정에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(160)은 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 덮을 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(160a), 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(160b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(160a, 160b) 각각은 하나 이상 형성될 수 있다.
제2 절연층(160)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2을 포함할 수 있다. 나아가, 제2 절연층(160)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)은 발광 구조체(120) 상에 위치할 수 있고, 제1 벌크 전극(171) 및 제2 벌크 전극(173)은 각각 제1 컨택 전극(130) 및 제2 컨택 전극(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173) 각각은 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)과 직접적으로 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)은 각각 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 통해 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)은 수십㎛ 이상의 두께를 가질 수 있고, 예컨대, 약 70 내지 80㎛의 두께를 가질 수 있다. 벌크 전극들(171, 173)이 상술한 범위의 두께를 가짐으로써, 상기 발광 소자는 그 자체로 칩 스케일 패키지로 이용될 수 있다.
제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, 전기적 도전성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)은 각각 Cu, Pt, Au, Ti, Ni, Al, Ag등을 포함할 수 있다. 또한, 이와 달리, 소결된 형태의 금속 입자들 및 상기 금속 입자들 사이에 개재된 비금속성 물질을 포함할 수도 있다.
한편, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173) 간의 이격 거리(Y)는 소정 수치 이하로 형성될 수 있고, 상기 소정 수치는 상기 발광 소자(100)를 별도의 기판 상에 실장할 때 요구되는 발광 소자(100)의 실장면에 노출된 전극 패드들 간의 최소한의 수치일 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 소정의 발광 소자를 별도의 2차 기판 상에 실장하기 위하여 솔더링을 이용하는 경우, 쇼트 방지를 위하여 상기 소정의 발광 소자의 실장면에 노출된 전극 패드들 간의 거리는 일반적으로 약 250㎛ 이상일 것이 요구된다. 또한, 소정의 발광 소자를 별도의 2차 기판 상에 실장하기 위하여 공정 본딩(Eutectic bonding)을 이용하는 경우, 쇼트 방지를 위하여 상기 소정의 발광 소자의 실장면에 노출된 전극 패드들 간의 거리는 일반적으로 약 80㎛ 이상일 것이 요구된다. 본 실시예에 따르면, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173) 간의 이격 거리(Y)는 이러한 소정 수치 이하일 수 있으며, 예컨대 약 250㎛ 이하일 수 있고, 또한, 약 100㎛ 이하일 수 있으며, 나아가, 약 80㎛ 이하일 수 있다. 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173) 간의 이격 거리(Y)를 소정 수치 이하로 함으로써, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적 및 부피를 상대적으로 더욱 크게 할 수 있어, 발광 소자(100) 구동 시 발생하는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있다. 이와 관련하여 후술하여 추가적으로 상세하게 설명한다.
또한, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)은 서로 다른 부피를 가질 수 있고, 또한, 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적은 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적보다 클 수 있다. 이때, 제1 도전형 반도체층(121)은 n형 반도체층일 수 있고, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 반도체층일 수 있다. 일반적으로 발광 소자(100)가 구동 시 발생하는 열은 p형 전극 역할을 하는 제2 벌크 전극(173)에 비해 n형 전극 역할을 하는 제1 벌크 전극(171)에 더욱 집중된다. 따라서, 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적을 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적보다 크게 하여 발광 소자(100)의 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다.
절연지지체(180)는 발광 구조체(120) 상에 위치하며, 벌크 전극들(171, 173)의 측면 및 벌크 전극들(171, 173)의 상면을 부분적으로 덮는다. 또한, 절연지지체(180)는 제1 벌크 전극(171) 및 제2 벌크 전극(173)의 상면을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부(180a) 및 제4 개구부(180b)를 포함할 수 있다.
절연지지체(180)는 하부 절연지지체(181) 및 상부 절연지지체(183)를 포함할 수 있으며, 하부 절연지지체(181)는 벌크 전극들(171, 173)의 측면을 둘러쌀 수 있고, 상부 절연지지체(183)는 벌크 전극들(171, 173)의 상면을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 상부 절연지지체(183)는 하부 절연지지체(181)와 벌크 전극들(171, 173) 간의 계면을 덮을 수 있다.
절연지지체(180)는 전기적으로 절연성을 가지며, 제1 벌크 전극(171) 및 제2 벌크 전극(173)의 측면을 덮어, 효과적으로 이들을 서로 절연시킨다. 동시에, 절연지지체(180)는 제1 벌크 전극(171) 및 제2 벌크 전극(173)을 지지하는 역할을 할 수 있다.
상부 절연지지체(183)에 의해 벌크 전극들(171, 173)의 상면이 부분적으로 덮여, 제1 및 제2 전극(171, 173)의 상면 중 노출된 부분(171a, 173a)의 면적은 각각 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적 및 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적보다 작을 수 있다. 특히, 상부 절연지지체(183)는 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)이 서로 대향하는 측면 주변의 벌크 전극들(171, 173)의 상면 상에 위치할 수 있다. 따라서, 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a) 간의 이격 거리(X)는 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173) 간의 이격 거리(Y)보다 크다.
이와 관련하여 구체적으로 설명하면, 상기 노출된 상면들(171a, 173a)과 별도의 기판 사이에 도전성 물질(예를 들어, 솔더, 도전성 접착제, 공정(Eutectic) 물질 등)을 형성하여 발광 소자(100)와 상기 별도의 기판을 접착함으로써 발광 소자(100)를 상기 별도의 기판 상에 실장시킬 수 있다. 접착을 위해 형성한 도전성 물질에 의해 벌크 전극들(171, 173) 간에 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 상술한 바와 같이 노출된 상면들(171a, 173a) 사이의 이격 거리(X)는 소정 수치 이상이 될 것이 요구된다. 본 발명에 따르면, 절연지지체(180)가 벌크 전극들(171, 173)의 상면을 부분적으로 덮도록 형성됨으로써, 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a) 간의 이격 거리(X)가 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173) 간의 이격 거리(Y)보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 이격 거리(X)를 벌크 전극들(171, 173) 간에 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 소정 수치 이상으로 형성함과 동시에, 벌크 전극들(171, 173) 간의 이격 거리(Y)는 벌크 전극들(171, 173) 간에 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 소정 수치 이하로 형성할 수 있다. 따라서, 발광 소자(100)의 열 방출 효율을 향상시킴과 동시에, 발광 소자(100)의 실장 과정에서 전기적 쇼트가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a) 간의 이격 거리(X)는 제한되지 않으나, 솔더링을 통해 발광 소자(100)를 별도의 기판에 실장하는 경우 상기 이격 거리(X)는 약 250㎛ 이상일 수 있고, 나아가, 공정 본딩을 통해 발광 소자(100)를 별도의 기판에 실장하는 경우 상기 이격 거리(X)는 약 80㎛ 이상일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상부 절연지지체(183)는 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a) 간의 이격 거리(X)가 소정 수치 이상으로 형성되도록 벌크 전극들(171, 173)이 서로 대향하는 측면 상부 주변 영역에 배치되면 충분하고, 그 외의 영역에서 배치되는 형태는 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 벌크 전극(171, 173)의 사이에 위치하는 절연지지체(180)는, 그 단면이 'T'형상을 가질 수 있고, 나아가, 상기 제1 및 제2 벌크 전극(171, 173)의 외곽 측면을 덮는 절연지지체(180)는 그 단면이 'ㄱ' 형상을 가질 수 있다.
또한, 절연지지체(180)와 벌크 전극들(171, 173)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있는데, 특히, 절연지지체(180)는 절연성 폴리머 및/또는 절연성 세라믹을 포함할 수 있고, 벌크 전극들(171, 173)은 금속성 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 절연지지체(180)와 벌크 전극들(171, 173) 간의 계면에서 박리 또는 크랙이 발생할 수 있고, 서로 다른 물질이 접합됨으로 인하여 발생할 수 있는 스트레스 및 스트레인에 의한 파손이 발생할 수 있다. 절연지지체(180) 및/또는 벌크 전극들(171, 173)이 파손되면, 발광 구조체(120)가 오염될 수 있고, 나아가, 발광 구조체(120)에 크랙 등이 발생할 수 있어, 발광 소자(100)의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 절연지지체(180)가 벌크 전극들(171, 173)의 측면 및 벌크 전극들(171, 173)의 상면을 부분적으로 덮도록 형성됨으로써, 절연지지체(180) 및 벌크 전극들(171, 173) 간의 기계적 안정성이 향상될 수 있다. 따라서, 발광 소자(100)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 발광 소자(100)의 기계적 안정성이 향상됨으로써, 발광 구조체(120)로부터 성장 기판(미도시)을 분리하는 과정에서 발광 구조체(120)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 하부 절연지지체(181)와 상부 절연지지체(183)는 서로 동일한 물질 또는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
하부 절연지지체(181)와 상부 절연지지체(183)가 서로 동일한 물질로 형성되는 경우, 절연지지체(180)는, 예를 들어, EMC(Epoxy Molding Compound), Si 수지와 같은 물질을 포함할 수 있다. 또한, 절연지지체(180)는 TiO2입자와 같은 광 반사성 및 광 산란 입자를 포함할 수도 있다.
하부 절연지지체(181)와 상부 절연지지체(183)가 서로 다른 물질로 형성되는 경우, 상부 절연지지체(183)는 하부 절연지지체(181)에 비해 낮은 취성 및/또는 낮은 흡습성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 절연지지체(181)는 EMC(Epoxy Molding Compound), Si 수지와 같은 물질을 포함할 수 있고, 상부 절연지지체(183)는 포토레지스트(PR) 및/또는 포토솔더레지스트(PSR)와 같은 물질을 포함할 수 있다.
상부 절연지지체(183)가 취성이 상대적으로 낮은 물질로 형성됨으로써, 하부 절연지지체(181)에 비해 깨지거나 크랙이 발생할 확률이 낮아, 하부 절연지지체(181)와 벌크 전극들(171, 173)간의 계면을 통해 외부 오염 물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상부 절연지지체(183)가 흡습성이 상대적으로 낮은 물질로 형성됨으로써, 하부 절연지지체(181)와 벌크 전극들(171, 173)간의 계면을 통해 외부 오염 물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 하부 절연지지체(181)가 EMC와 같이 흡습성이 높은 물질로 형성되는 경우, PSR과 같은 물질로 형성된 상부 절연지지체(183)에 의해 발광 소자(100)가 습기로부터 더욱 효과적으로 보호될 수 있다. 특히, 상부 절연지지체(183)가 하부 절연지지체(181)와 벌크 전극들(171, 173)간의 계면을 덮도록 형성되는 경우, 더욱 효과적으로 상술한 발광 소자(100) 보호 기능이 발휘될 수 있다.
한편, 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)의 면적은 제1 벌크 전극(171)과 제1 컨택 전극(130)이 접하는 영역의 면적보다 작을 수 있고, 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a)의 면적은 제2 벌크 전극(173)과 제2 컨택 전극(140)이 접하는 영역의 면적보다 클 수 있다. 이 경우, 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적이 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적보다 클 수 있다.
즉, 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적을 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적보다 크게 하여 발광 소자(100)의 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다. 동시에, 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적과 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적 간의 비율보다 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)의 면적과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a)의 면적 간의 비율을 더욱 낮게 하여, 발광 소자(100)가 실장되는 면에 노출된 상면들(171a, 173a)의 면적을 대체로 유사하게 할 수 있다. 따라서, 발광 소자(100)을 별도의 기판에 실장하는 공정을 변화시키지 않고도, 열 방출 효율이 더욱 향상된 발광 소자(100)가 제공될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 도시된 바와 달리, 절연지지체(180)는 발광 구조체(120) 측면까지 덮을 수도 있으며, 이 경우, 발광 구조체(120)에서 방출된 광의 발광 각도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 절연지지체(180)가 발광 구조체(120) 측면의 적어도 일부까지 더 덮는 경우, 발광 구조체(120)의 측면으로 방출된 광 중 일부가 발광 구조체(120)의 하면으로 반사될 수 있다. 이와 같이, 절연지지체(180)가 배치되는 영역을 조절함으로써, 발광 소자(100)의 발광 각도를 조절할 수 있다.
한편, 발광 소자(100)는 파장변환부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 파장변환부에 의해 발광 구조체(120)로부터 방출된 광이 파장변환되어 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 발광 소자(100)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 파장변환부가 적색 및 녹색의 광을 방출하는 형광체를 포함하고, 발광 구조체(120)로부터 청색 광이 방출되는 경우, 발광 소자(100)는 백색광을 방출할 수 있다. 이에 따라, 소형화된 고출력 웨이퍼 레벨 백색 발광 장치가 제공될 수 있다.
상기 파장변환부의 배치 위치는 제한되지 않으며, 예컨대, 발광 구조체(120)의 하면 상에 형성될 수 있고, 나아가, 발광 구조체(120)의 측면을 더 덮도록 형성될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3의 발광 소자(200)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 발광 소자(100)와 대체로 유사하며, 제1 패드 전극(191) 및 제2 패드 전극(193)을 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자(200)에 대해 설명하며, 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자(100)는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140), 절연층(150, 160), 제1 및 제2 벌크 전극(171, 173), 절연지지체(180), 제1 패드 전극(191) 및 제2 패드 전극(193)을 포함한다. 나아가, 발광 소자(100)는 성장 기판(미도시), 파장변환부(미도시) 및 연결 전극(145)을 더 포함할 수 있다.
제1 패드 전극(191) 및 제2 패드 전극(193)은 각각 제1 벌크 전극(171) 및 제2 벌크 전극(173) 상에 위치할 수 있으며, 또한, 각각 절연지지체(180)의 제3 개구부(180a) 및 제4 개구부(180b)를 적어도 부분적으로 채울 수 있다. 이에 따라, 제1 패드 전극(191)과 제2 패드 전극(193)은 각각 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a) 및 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a)을 덮을 수 있다. 따라서 제1 및 제2 패드 전극(191, 193) 간의 이격 거리는 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a) 간의 이격 거리(X)에 대응될 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 제1 패드 전극(191)과 제2 패드 전극(193)의 상면은 절연지지체(180)의 상면과 대체로 동일한 높이로 나란하게(flush) 위치할 수 있다. 이 경우, 발광 소자(100)의 상면은 대체로 평평하게 형성될 수 있다.
제1 및 제2 패드 전극(191, 193)은, 절연지지체(180)의 개구부들을 채우도록 도금 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 이 후, 제1 및 제2 패드 전극(191, 193) 및 절연지지체(180)를 물리적 및/또는 화학적 방법, 예컨대, 래핑 또는 CMP 등이 방법을 이용하여 부분적으로 제거함으로써, 제1 패드 전극(191)과 제2 패드 전극(193)의 상면은 절연지지체(180)의 상면을 대체로 동일한 높이로 나란하게 형성할 수 있다.
제1 패드 전극(191)과 제2 패드 전극(193)은 도전성 물질, 특히, 금속성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Au, Sn, Cu, Ag, Bi, In, Zn, Sb, Mg, Pb 등을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극(191, 193)은 벌크 전극들(171, 173)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수도 있고, 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다. 제1 및 제2 패드 전극(191, 193)은 증착 또는 도금 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 예컨대, 무전해 도금을 이용하여 형성할 수 있다.
발광 소자(200)가 제1 및 제2 패드 전극(191, 193)을 더 포함함으로써, 발광 소자(200)의 상면(발광 소자(200)가 별도의 기판에 실장되는 면일 수 있다)이 대체로 평평하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(200)을 별도의 기판 상에 실장하는 공정이 용이해질 수 있다.
또한, 발광 소자(200) 제조 공정 중 발광 구조체(120)로부터 성장 기판(미도시)을 분리하는 과정에서, 성장 기판이 위치하는 면에 반대하는 면에 단차가 존재하는 경우 성장 기판의 분리 중에 발광 구조체(120)에 크랙 또는 파손이 발생할 확률이 높아진다. 본 실시예에 따르면, 제1 및 제2 패드 전극(191, 193)에 의해 성장 기판이 위치하는 면에 반대하여 위치하는 면이 대체로 평평하게 형성되어, 성장 기판 분리 과정에서 발광 구조체(120)에 데미지가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발광 소자(200) 제조 공정의 수율이 향상될 수 있고, 제조된 발광 소자(200)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도 및 평면도이다.
본 실시예의 발광 소자(300)는 도 1 및 도 2의 발광 소자(200)와 비교하여 발광 구조체(120)의 구조가 상이하다. 이에 따라, 다른 나머지 구성들의 상호 구조 관계 등에 차이가 있으며, 이하 차이점을 중심으로 상세하게 설명한다. 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 4의 (a)는 본 실시예에 따른 발광 소자의 평면도이고, (b)는 홀(120h)의 위치 및 제1 개구부(160a)와 제2 개구부(160b)의 위치를 설명하기 위한 평면도이며, 도 5는 도 4의 (a)와 (b)의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대응하는 영역의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 발광 소자(300)는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140), 절연층(150, 160), 제1 및 제2 벌크 전극(171, 173) 및 절연지지체(180)를 포함한다. 나아가, 발광 소자(300)는 성장 기판(미도시), 파장변환부(미도시), 제1 패드 전극(191) 및 제2 패드 전극(193)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(121)이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 발광 구조체(120)는 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(121)을 노출시키는 복수의 홀(120h)을 포함할 수 있다. 홀(120h)들은 발광 구조체(120)의 전체에 걸쳐 대체로 규칙적으로 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 홀(120h)의 배치 형태 및 개수는 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 형태는 홀(120h)과 같은 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(121) 노출되는 영역은 라인 형태, 홀 및 라인이 복합된 형태 등으로 형성될 수 있다.
제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 위치하여, 오믹 컨택될 수 있다. 제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 전반적으로 덮도록 배치될 수 있으며, 나아가, 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 거의 완전히 덮도록 형성될 수 있다. 제2 컨택 전극(140)은 발광 구조체(120) 전체에 걸쳐 단일체로 형성될 수 있으며, 이 경우, 제2 컨택 전극(140)은 복수의 홀(120h)의 위치에 대응하는 개구 영역들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(120)의 전체에 대해 전류를 균일하게 공급하여, 전류 분산 효율이 향상될 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 컨택 전극(140)은 복수의 단위 유닛들로 형성될 수도 있다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 제1 절연층(150)은 복수의 홀(120h)들의 측면을 덮되, 홀(120h)의 하면에 위치하는 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 따라서 상기 개구부는 복수의 홀(120h)이 배치된 위치에 대응하여 위치할 수 있다. 또한, 제1 절연층(150)은 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 나아가, 제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 적어도 일부의 측면을 더 덮을 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있으며, 홀들(120h) 및 상기 홀들(120h)에 대응하는 부분에 위치하는 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택할 수 있다. 또한, 도시된 바와 달리, 제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다.
제2 절연층(160)은 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 덮을 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(160a), 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(160b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(160a, 160b) 각각은 하나 이상 형성될 수 있다. 또한, 상기 개구부들(160a, 160b)은 서로 반대하여 위치하는 측면들에 각각 치우쳐 위치할 수 있다.
제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)은 발광 구조체(120) 상에 위치할 수 있고, 제1 벌크 전극(171) 및 제2 벌크 전극(173)은 각각 제1 컨택 전극(130) 및 제2 컨택 전극(140)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173) 간의 이격 거리(Y)는 소정 수치 이하로 형성될 수 있고, 예컨대 약 250㎛ 이하일 수 있고, 나아가, 약 80㎛ 이하일 수 있다. 또한, 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)은 서로 다른 부피를 가질 수 있고, 또한, 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적은 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적보다 클 수 있다.
절연지지체(180)는 발광 구조체(120) 상에 위치하며, 벌크 전극들(171, 173)의 측면 및 벌크 전극들(171, 173)의 상면을 부분적으로 덮는다. 또한, 절연지지체(180)는 제1 벌크 전극(171) 및 제2 벌크 전극(173)의 상면을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부(180a) 및 제4 개구부(180b)를 포함할 수 있다. 절연지지체(180)는 하부 절연지지체(181) 및 상부 절연지지체(183)를 포함할 수 있으며, 하부 절연지지체(181)는 벌크 전극들(171, 173)의 측면을 둘러쌀 수 있고, 상부 절연지지체(183)는 벌크 전극들(171, 173)의 상면을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 상부 절연지지체(183)는 하부 절연지지체(181)와 벌크 전극들(171, 173) 간의 계면을 덮을 수 있다.
상부 절연지지체(183)에 의해 벌크 전극들(171, 173)의 상면이 부분적으로 덮여, 제1 및 제2 전극(171, 173)의 상면 중 노출된 부분(171a, 173a)의 면적은 각각 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적 및 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적보다 작을 수 있다. 특히, 상부 절연지지체(183)는 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173)이 서로 대향하는 측면 주변의 벌크 전극들(171, 173)의 상면 상에 위치할 수 있다. 따라서, 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a) 간의 이격 거리(X)는 제1 벌크 전극(171)과 제2 벌크 전극(173) 간의 이격 거리(Y)보다 크다.
제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a) 간의 이격 거리(X)는 제한되지 않으나, 솔더링을 통해 발광 소자(100)를 별도의 기판에 실장하는 경우 상기 이격 거리(X)는 약 250㎛ 이상일 수 있고, 나아가, 공정 본딩을 통해 발광 소자(100)를 별도의 기판에 실장하는 경우 상기 이격 거리(X)는 약 80㎛ 이상일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
나아가, 하부 절연지지체(181)와 상부 절연지지체(183)는 서로 동일한 물질 또는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
특히, 하부 절연지지체(181)와 상부 절연지지체(183)가 서로 다른 물질로 형성되는 경우, 상부 절연지지체(183)는 하부 절연지지체(181)에 비해 낮은 취성 및/또는 낮은 흡습성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 절연지지체(181)는 EMC(Epoxy Molding Compound), Si 수지와 같은 물질을 포함할 수 있고, 상부 절연지지체(183)는 포토레지스트(PR) 및/또는 포토솔더레지스트(PSR)와 같은 물질을 포함할 수 있다.
한편, 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)의 면적은 제1 벌크 전극(171)과 제1 컨택 전극(130)이 접하는 영역의 면적보다 작을 수 있고, 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a)의 면적은 제2 벌크 전극(173)과 제2 컨택 전극(140)이 접하는 영역의 면적보다 클 수 있다. 이 경우, 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적이 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적보다 클 수 있다.
제1 패드 전극(191) 및 제2 패드 전극(193)은 각각 제1 벌크 전극(171) 및 제2 벌크 전극(173) 상에 위치할 수 있으며, 또한, 각각 절연지지체(180)의 제3 개구부(180a) 및 제4 개구부(180b)를 적어도 부분적으로 채울 수 있다. 이에 따라, 제1 패드 전극(191)과 제2 패드 전극(193)은 각각 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a) 및 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a)을 덮을 수 있다. 따라서 제1 및 제2 패드 전극(191, 193) 간의 이격 거리는 제1 벌크 전극(171)의 노출된 상면(171a)과 제2 벌크 전극(173)의 노출된 상면(173a) 간의 이격 거리(Y)에 대응될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 제1 패드 전극(191)과 제2 패드 전극(193)의 상면은 절연지지체(180)의 상면과 대체로 동일한 높이로 나란하게(flush) 위치할 수 있다. 이 경우, 발광 소자(100)의 상면은 대체로 평평하게 형성될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 상술한 각각의 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 실시예들에서 설명하는 기술적 특징들의 결합 및 치환을 통하여 변경된 발명 역시 본 발명의 범위에 모두 포함되며, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.
Claims (20)
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극;
상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극을 덮으며, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연지지체; 및
각각 상기 제1 및 제2 개구부를 적어도 부분적으로 채우는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 포함하고,
상기 제1 및 제2 벌크 전극 상면 중 상기 제1 및 제2 개구부에 의해 노출되는 영역의 면적은 각각 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 작으며,
상기 제1 벌크 전극은 상기 제2 벌크 전극을 마주보는 제1 측면 및 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면을 포함하고,
상기 제2 벌크 전극은 상기 제1 벌크 전극을 마주보는 제3 측면 및 상기 제3 측면과 대향하는 제4 측면을 포함하며,
상기 절연지지체는 상기 제1 벌크 전극 및 상기 제2 벌크 전극의 상기 제1 측면 내지 상기 제4 측면 및 일부 상면을 덮는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2 벌크 전극 간의 이격 거리는 상기 제1 및 제2 개구부 간의 이격 거리보다 작은 발광 소자.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제1 및 제2 벌크 전극 간의 이격 거리는 100㎛ 이하인 발광 소자.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제1 및 제2 개구부 간의 이격 거리는 80㎛ 이상인 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮는 하부 절연지지체, 및 상기 제1 및 제2 벌크 전극 상면의 일부를 덮는 상부 절연지지체를 포함하고,
상기 하부 및 상부 절연지지체는 서로 동일한 물질로 형성되거나, 또는 서로 다른 물질로 형성된 발광 소자.
- 청구항 5에 있어서,
상기 상부 절연지지체는, 상기 제1 벌크 전극과 상기 하부 절연지지체 간의 계면 및 상기 제2 벌크 전극과 상기 하부 절연지지체 간의 계면을 덮는 발광 소자.
- 청구항 6에 있어서,
상기 하부 및 상부 절연지지체는 서로 다른 물질로 형성되고,
상기 상부 절연지지체는 포토레지스트 또는 포토솔더레지스트를 포함하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 패드 전극의 상면, 제2 패드 전극의 상면 및 상기 절연지지체의 상면은 서로 동일한 높이로 나란하게 위치하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 절연층은 제1 절연층 및 제2 절연층을 포함하고,
상기 제1 절연층은 상기 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮고,
상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 절연층을 부분적으로 덮으며,
상기 제2 절연층은 상기 제1 컨택 전극을 부분적으로 덮어, 상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부 및 제4 개구부를 포함하는 발광 소자.
- 청구항 9에 있어서,
상기 제1 벌크 전극은 상기 제3 개구부를 통해 상기 제1 컨택 전극과 전기적으로 연결되고,
상기 제2 벌크 전극은 상기 제4 개구부를 통해 상기 제2 컨택 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자.
- 청구항 9에 있어서,
상기 제2 컨택 전극과 상기 제2 벌크 전극 사이에 위치하는 연결 전극을 더 포함하는 발광 소자.
- 청구항 11에 있어서,
상기 연결 전극의 상면은 상기 제1 컨택 전극과 동일한 물질로 형성된 발광 소자.
- 청구항 11에 있어서,
상기 연결 전극의 상면은 상기 제1 컨택 전극의 상면과 동일한 높이로 위치하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 발광 구조체는 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 하나 이상의 홀을 포함하고,
상기 제1 컨택 전극은 상기 하나 이상의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 발광 소자.
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및
상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극을 덮으며, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연지지체를 포함하고,
상기 제1 및 제2 개구부 간의 이격 거리는 상기 제1 및 제2 벌크 전극 간의 이격 거리보다 크며,
상기 제1 벌크 전극은 상기 제2 벌크 전극을 마주보는 제1 측면 및 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면을 포함하고,
상기 제2 벌크 전극은 상기 제1 벌크 전극을 마주보는 제3 측면 및 상기 제3 측면과 대향하는 제4 측면을 포함하며,
상기 절연지지체는 상기 제1 벌크 전극 및 상기 제2 벌크 전극의 상기 제1 측면 내지 상기 제4 측면 및 일부 상면을 덮는 발광 소자.
- 청구항 15에 있어서,
상기 제2 도전형 반도체층은 p형 반도체층이고,
제2 벌크 전극의 상면 중 상기 제2 개구부에 의해 노출된 부분의 면적은, 상기 제2 벌크 전극과 상기 제2 컨택 전극이 접하는 부분의 면적보다 큰 발광 소자.
- 청구항 15에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 n형 반도체층이고,
제1 벌크 전극의 상면 중 상기 제1 개구부에 의해 노출된 부분의 면적은, 상기 제1 벌크 전극와 상기 제1 컨택 전극이 접하는 부분의 면적보다 작은 발광 소자.
- 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
상기 제1 벌크 전극의 수평 단면적은 상기 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 큰 발광 소자.
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및
상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극을 덮으며, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연지지체를 포함하고,
상기 제1 벌크 전극은 상기 제2 벌크 전극을 마주보는 제1 측면 및 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면을 포함하고,
상기 제2 벌크 전극은 상기 제1 벌크 전극을 마주보는 제3 측면 및 상기 제3 측면과 대향하는 제4 측면을 포함하며,
상기 절연지지체는 상기 제1 벌크 전극 및 상기 제2 벌크 전극의 상기 제1 측면 내지 상기 제4 측면 및 일부 상면을 덮는 발광 소자.
- 청구항 19에 있어서,
상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 외곽 측면 및 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 외곽 측면 상부의 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 일부 상면 상에 위치하는 발광 소자.
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