KR102395618B1 - 측면 반사층을 갖는 발광 다이오드 - Google Patents

측면 반사층을 갖는 발광 다이오드 Download PDF

Info

Publication number
KR102395618B1
KR102395618B1 KR1020170127323A KR20170127323A KR102395618B1 KR 102395618 B1 KR102395618 B1 KR 102395618B1 KR 1020170127323 A KR1020170127323 A KR 1020170127323A KR 20170127323 A KR20170127323 A KR 20170127323A KR 102395618 B1 KR102395618 B1 KR 102395618B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
substrate
light emitting
type semiconductor
emitting diode
Prior art date
Application number
KR1020170127323A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180095426A (ko
Inventor
장종민
김창연
임재희
Original Assignee
서울바이오시스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울바이오시스 주식회사 filed Critical 서울바이오시스 주식회사
Priority to CN202010360589.1A priority Critical patent/CN111525007B/zh
Priority to CN201721685120.5U priority patent/CN207637833U/zh
Priority to CN202010361306.5A priority patent/CN111525008B/zh
Priority to CN201711275494.4A priority patent/CN108461595B/zh
Priority to US15/863,971 priority patent/US10270018B2/en
Priority to EP18152671.6A priority patent/EP3364469B1/en
Publication of KR20180095426A publication Critical patent/KR20180095426A/ko
Priority to KR1020220053961A priority patent/KR102554232B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102395618B1 publication Critical patent/KR102395618B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

측면 반사층을 갖는 발광 다이오드가 제공된다. 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 측면을 갖는 기판; 기판 하부에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 반도체 적층; 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 오믹 반사층; 오믹 반사층 하부에 배치되며, 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 접속된 제1 범프 패드 및 제2 범프 패드; 기판의 측면을 덮는 측면 반사층; 기판의 상면과 측면 반사층을 덮는 캐핑층을 포함한다.

Description

측면 반사층을 갖는 발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE HAVING SIDE REFLECTION LAYER}
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측면 반사층을 이용하여 지향각을 좁힌 발광 다이오드에 관한 것이다.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 가지므로, 최근 가시광선 및 자외선 영역의 광원용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화인듐갈륨(InGaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 다이오드는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 카메라 플래쉬, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다. 또한, 발광 다이오드는 방출되는 광의 직진성이 우수하기 때문에 최근 자동차용 헤드 램프에 널리 적용되고 있다.
발광 다이오드는 응용 분야에 따라 지향각을 조절할 필요하다. 특히, 자동차용 헤드램프나 플래쉬에 적용되는 발광 다이오드는 좁은 지향각을 가질수록 유리하다. 또한, LED TV와 같이, 렌즈를 이용하여 광을 분산시키는 백라이트 광원 모듈을 사용할 경우, 발광 다이오드의 측면으로 방출되는 광은 렌즈를 통해 외부로 방출되기 어려워 광 손실이 증가할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드의 측면으로 진행하는 광을 반사시켜 좁은 지향각 범위 내로 방출할 필요가 있다.
측면으로 진행하는 광을 반사시키기 위해 발광 다이오드의 측면에 반사층을 형성하는 기술이 연구되고 있다.
그런데 발광 다이오드의 측면은 스크라이빙 공정 등에 의해 형성된 거친 면을 포함하며, 이러한 거친 면에 반사층을 형성할 경우, 반사율이 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, 거친 면을 포함하는 발광 다이오드의 측면에 형성되는 측면 반사층의 반사율을 향상시키는 기술이 요구된다.
또한, 발광 다이오드의 측면에 금속층이 형성될 경우, 솔더를 이용한 표면실장기술(SMT: surface mount technology)에서 문제가 발생될 수 있다. 즉, 솔더와 금속층의 친화력이 좋기 때문에, 솔더가 금속층을 타고 발광 다이오드의 측면으로 올라갈 수 있다. 이에 따라, 솔더가 금속층과 결합하게 되고 금속층을 손상시킨다. 금속층의 손상은 반사 효율이 저하, 지향 특성 변경 등과 같은 광학 특성 불량을 초래한다.
나아가, 측면에 형성되는 반사층은 증착 기술의 한계로 접착 불량이 발생되고 이에 따라 발광 다이오드로부터 박리될 가능성이 크다. 따라서, 반사층을 발광 다이오드의 측면에 안정하게 유지하기 위한 기술이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 측면으로 방출되는 광량을 줄여 지향각을 감소시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 거친 면을 포함하는 발광 다이오드의 측면에 형성된 측면 반사층의 반사율을 개선할 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 측면 반사층을 포함하면서도 솔더를 이용한 표면 실장이 가능한 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 측면 반사층을 안정하게 유지할 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 측면을 갖는 기판; 상기 기판 하부에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 반도체 적층; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 오믹 반사층; 상기 오믹 반사층 하부에 배치되며, 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 접속된 제1 범프 패드 및 제2 범프 패드; 상기 기판의 측면을 덮는 측면 반사층; 및 상기 기판의 상면과 상기 측면 반사층을 덮는 캐핑층을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 측면 반사층을 채택함으로써 발광 다이오드의 측면으로 향하는 광을 반사시킬 수 있어 지향각이 좁은 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 나아가, 측면 반사층 및 기판의 상면을 덮는 캐핑층을 형성함으로써 측면 반사층을 기판 구조적으로 안정하게 결합시켜 측면 반사층이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 효과에 대해서는 상세한 설명을 통해 더 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a, 도 11b, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b, 도 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b, 도 17a, 도 17b, 도 17c 및 도 17d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 18a, 도 18b, 도 18c 및 도 18d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 19a, 도 19b, 도 19c 및 도 19d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 발광 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 22는 도 21의 절취선 A-B를 따라 취해진 단면도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 28 및 29는 일 실시예에 따른 발광 다이오드(800) 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다. 도 28a는 평면도이고, 도 28b는 도 28a의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 31은 도 30의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 32a 및 도 32b는 도 30의 발광 다이오드의 다양한 예들을 설명하기 위한 부분 확대 단면도들이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 34는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드가 적용되는 헤드 램프가 장착된 차량을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 35는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드가 적용되는 카메라 플래시가 장착된 모바일 기기를 나타내는 개략적인 사시도이다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 측면을 갖는 기판; 상기 기판 하부에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 반도체 적층; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 오믹 반사층; 상기 오믹 반사층 하부에 배치되며, 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 접속된 제1 범프 패드 및 제2 범프 패드; 상기 기판의 측면을 덮는 측면 반사층; 및 상기 기판의 상면과 상기 측면 반사층을 덮는 캐핑층을 포함한다.
측면 반사층에 의해 기판 측면으로 진행하는 광을 반사시킴으로써 발광 다이오드의 광 지향각을 줄일 수 있다. 나아가, 캐핑층을 이용하여 측면 반사층을 기판에 견고하게 결합시킬 수 있어 구조적으로 안정한 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드는 상기 기판의 측면과 상기 측면 반사층 사이에 개재된 광 투과성 물질층을 더 포함할 수 있다. 기판 측면과 측면 반사층 사이에 광 투과성 물질층을 배치함으로써 측면 반사층의 접착력을 향상시킬 수 있으며, 나아가, 측면 반사층의 반사율을 향상시킬 수 있다.
상기 기판은 4개의 측면을 포함하고, 상기 광 투과성 물질층 및 측면 반사층은 상기 기판의 4개의 측면을 덮을 수 있다. 이에 따라, 활성층에서 생성된 광은 대부분 기판의 상면을 통해 외부로 방출된다.
상기 광 투과성 물질층은 투명전극 또는 절연막과 같은 무기재료층으로, ㅇ예를 들어, ITO, ZnO, SiNx, SiON 또는 SiO2를 포함할 수 있다. 이들 물질층들을 사용함으로써 전반향 반사기(ODR)를 형성할 수 있다.
나아가, 상기 광 투과성 물질층과 상기 측면 반사층의 하부 단부는 서로 나란할 수 있다.
한편, 상기 측면 반사층은 반사 금속층 및 장벽층을 포함할 수 있다. 장벽층은 반사 금속층을 보호한다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사 금속층 및 장벽층의 상부 단부들은 상기 기판의 상면 바깥측에 위치할 수 있다. 따라서, 기판 상면을 통해 방출되는 광은 반사 금속층에 의해 반사되지 않고 외부로 방출될 수 있다.
한편, 상기 장벽층의 상부 단부가 상기 반사 금속층의 상부 단부보다 높게 위치할 수 있다.
한편, 상기 기판의 측면은 상기 제1 도전형 반도체층의 상면에 대해 수직한 측면 및 상기 수직한 측면에 대해 경사진 측면을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 경사진 측면은 상기 수직한 측면에 비해 상기 기판의 상면으로부터 더 멀 수 있다.
상기 경사진 측면은 상기 수직한 측면에 대해 대략 10도 이상의 경사각을 가질 수 있다.
한편, 상기 경사진 측면은 스크라이빙 공정에 의해 형성된 면일 수 있으며, 상기 수직한 측면은 브레이킹에 의해 형성된 면일 수 있다. 브레이킹에 의해 형성된 면이 스크라이빙 공정에 의해 형성된 면보다 더 매끄럽다. 따라서, 상기 경사진 측면은 상기 수직한 측면에 비해 더 거친 면이다.
한편, 상기 캐핑층은 SiO2, ITO, 프라이머, 또는 SOG를 포함할 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드는 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 메사를 포함할 수 있다. 상기 메사는 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 측면들로부터 이격된다. 또한, 상기 측면 반사층은 상기 메사로부터 횡방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 발광 다이오드는, 상기 오믹 반사층을 덮되, 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 제1 개구부 및 상기 오믹 반사층을 노출시키는 제2 개구부를 포함하는 하부 절연층; 상기 하부 절연층 상에 배치되고 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 패드 금속층; 상기 하부 절연층 상에 배치되고, 상기 제2 개구부를 통해 상기 오믹 반사층에 전기적으로 접속된 제2 패드 금속층; 및 상기 제1 패드 금속층 및 상기 제2 패드 금속층을 덮되, 상기 제1 패드 금속층을 노출시키는 제1 개구부 및 상기 제2 패드 금속층을 노출시키는 제2 개구부를 포함하는 상부 절연층을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 범프 패드는 상기 상부 절연층 상에 배치되어 상기 상부 절연층의 제1 개구부 및 제2 개구부를 통해 상기 제1 패드 금속층 및 상기 제2 패드 금속층에 각각 접속할 수 있다.
한편, 상기 메사는 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 관통하여 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 관통홀을 포함할 수 있으며, 상기 제1 패드 금속층은 상기 관통홀을 통해 노출된 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속될 수 있다.
나아가, 상기 메사는 측면들에 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 오목부들을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 패드 금속층은 상기 오목부들을 통해 노출된 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 상기 메사는 모서리들이 절단된 형상을 가질 수 있으며, 상기 제1 패드 금속층은 상기 메사의 모서리들 근처에서 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 오믹 반사층의 주위에서 상기 제2 도전형 반도체층에 오믹 접촉하는 오믹 산화물층을 더 포함할 수 있다. 오믹 산화물층을 채택함으로써 접촉 저항을 감소시킬 수 있어 순방향 전압을 낮출 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 기판 상부에 배치된 파장변환기를 더 포함할 수 있다. 상기 파장변환기는 파장변환 시트 또는 세라믹 플레이트 형광체를 포함할 수 있다. 특히, 세라믹 플레이트 형광체는 고 내열성으로 고온 환경에서도 장시간 동안 변색되지 않고 사용될 수 있다.
나아가, 상기 파장변환기는 접착제를 통해 상기 캐핑층에 접착될 수 있다.
이하 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(100)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(21), 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 제2 도전형 반도체층(27), 오믹 반사층(31), 하부 절연층(33), 제1 패드 금속층(35a), 제2 패드 금속층(35b), 상부 절연층(37), 제1 범프 패드(39a), 제2 범프 패드(39b), 거칠기 완화층(53, 또는 광 투과성 물질층) 및 측면 반사층(41)을 포함한다. 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 반도체 적층(30)을 형성한다. 나아가, 상기 발광 다이오드는 오믹 산화물층(29)을 더 포함할 수 있다.
상기 기판(21)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시킬 수 있는 기판으로, 예컨대 사파이어 기판 또는 질화갈륨계 기판일 수 있다. 사파이어 기판은 상대적으로 저비용으로 질화갈륨계 반도체층을 성장시킬 수 있다. 한편, 질화갈륨계 기판은 제1 도전형 반도체층(23)과 동일하거나 유사한 굴절률을 가지므로, 활성층(25)에서 방출된 광이 큰 굴절률 변화를 겪지 않고 기판으로 입사될 수 있어 광 효율이 향상될 수 있다. 기판(21)의 상면은 러프니스(R)를 가질 수 있으며, 광은 러프니스(R) 통해 외부로 방출된다. 이에 따라, 발광 다이오드의 광 추출 효율이 향상될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 러프니스(R)는 생략될 수 있으며, 기판(21)의 상면은 평탄한 면일 수 있다.
활성층(23)에서 기판(21) 상면까지의 거리는 멀수록 광의 지향각이 좁아진다. 이 거리는 50um 이상이며, 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 500um 이하, 나아가, 300um 이하일 수 있다. 기판(21)의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니며 다양하게 선택될 수 있다.
본 실시예에서, 기판(21)이 성장 기판인 것에 대해 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 성장 기판 상에 성장된 상대적으로 두꺼운 질화갈륨계 반도체층일 수도 있다. 또는 제1 도전형 반도체층(23)의 연속된 층이 기판을 대신할 수도 있다. 별도의 성장 기판은 제거될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 기판(21)은 기판(21)의 하면에 대해 수직한 측면 및 수직한 측면에 대해 경사진 측면을 가질 수 있다. 이 경우, 수직한 측면이 경사진 측면에 비해 기판(21)의 상면에 더 가깝게 위치한다. 또한, 수직한 측면과 경사진 측면이 이루는 각은 대략 10도 이상일 수 있다. 수직한 측면의 경사각은 스크라이빙에 의해 정해질 수 있는데, 레이저를 이용한 스크라이빙 공정을 적용할 경우, 블레이드를 이용한 스크라이빙 공정을 적용한 경우에 비해 경사가 더 급격하다. 수직한 측면은 브레이킹에 의해 형성될 수 있다. 스크라이빙 공정에 의해 형성되는 경사진 측면은 브레이킹에 의해 형성되는 수직한 측면에 비해 더 거친 면일 수 있다. 수직한 측면과 경사진 측면 사이의 경계가 점선으로 표시되어 있다. 수직한 측면과 경사진 측면은 기판(21)의 네 측면 모두에 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23)은 기판(21) 상에 배치될 수 있다. 특히, 제1 도전형 반도체층(23)은 기판(21)의 경사진 측면에 인접하여 배치된다. 제1 도전형 반도체층(23)은 기판(21) 상에서 성장된 층일 수 있으며, 질화갈륨계 반도체층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23)은 불순물, 예컨대 Si이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있다. 여기서, 제1 도전형 반도체층(23)이 기판(21)과 구별되는 것으로 설명하지만, 이들 사이의 경계는 명확하게 구별되지 않을 수 있다. 특히, 기판(21)이 제1 도전형 반도체층(23)과 동일 재질인 경우, 기판(21)과 제1 도전형 반도체층(23)의 경계는 명확하게 구별하기 어렵다. 한편, 도시한 바와 같이, 상기 경사진 측면의 일부는 제1 도전형 반도체층(23)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23) 상에 메사(M)가 배치된다. 메사(M)는 제1 도전형 반도체층(23)으로 둘러싸인 영역 내측에 한정되어 위치할 수 있으며, 따라서, 제1 도전형 반도체층의 가장자리 근처 영역들은 메사(M)에 의해 덮이지 않고 외부에 노출될 수 있다.
메사(M)는 제2 도전형 반도체층(27)과 활성층(25)을 포함한다. 또한, 메사(M)는 제1 도전형 반도체층(23)의 일부 두께를 포함할 수 있다. 상기 활성층(25)은 제1 도전형 반도체층(23)과 제2 도전형 반도체층(27) 사이에 개재된다. 활성층(25)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조를 가질 수 있다. 활성층(25) 내에서 우물층의 조성 및 두께는 생성되는 광의 파장을 결정한다. 특히, 우물층의 조성을 조절함으로써 자외선, 청색광 또는 녹색광을 생성하는 활성층을 제공할 수 있다.
한편, 제2 도전형 반도체층(27)은 p형 불순물, 예컨대 Mg이 도핑된 질화갈륨계 반도체층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 각각 단일층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중층일 수도 있으며, 초격자층을 포함할 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 금속유기화학 기상 성장법(MOCVD) 또는 분자선 에피택시(MBE)와 같은 공지의 방법을 이용하여 챔버 내에서 기판(21) 상에 성장되어 형성될 수 있다.
메사(M)는 제1 도전형 반도체층(23)으로부터 멀어질수록 면적이 좁아지도록 경사진 측면을 가진다. 메사(M)의 경사는 기판(21)의 측면 경사에 비해 더 완만할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(21)의 경사진 측면이 메사(M)의 측면에 비해 더 완만할 수도 있다.
한편, 메사(M)는 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키는 관통홀(30a)을 포함할 수 있다. 관통홀(30a)은 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)으로 둘러싸인다. 메사(M)는 대체로 직사각형 형상을 가지며, 모서리가 절단된 형상을 가질 수 있다. 메사(M)는 또한, 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키는 함몰부(30b)를 포함할 수 있다. 함몰부(30b)는 부분적으로 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)으로 둘러싸인다. 함몰부들(30b)이 메사(M)의 네 측면 모두에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 1 내지 3 측면에 한정되어 배치될 수도 있다. 관통홀(30a) 및 함몰부(30b)의 측벽은 메사(M)의 측면과 유사하게 경사질 수 있다. 또한, 이들 측벽의 경사는 기판(21)의 측면 경사에 비해 더 완만할 수 있다.
한편, 오믹 반사층(31)은 메사(M) 상부에 배치되어 제2 도전형 반도체층(27)에 콘택한다. 오믹 반사층(31)은 메사(M) 상부 영역에서 메사(M)의 거의 전 영역에 걸쳐 배치될 수 있다. 예를 들어, 오믹 반사층(31)은 메사(M) 상부 영역의 80% 이상, 나아가 90% 이상을 덮을 수 있다.
오믹 반사층(31)은 반사성을 갖는 금속층을 포함할 수 있으며, 따라서, 활성층(25)에서 생성되어 오믹 반사층(31)으로 진행하는 광을 기판(21) 측으로 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 오믹 반사층(31)은 단일 반사 금속층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 오믹층과 반사층을 포함할 수도 있다. 오믹층으로는 Ni과 같은 금속층이 사용될 수 있으며, 반사층으로는 Ag 또는 Al과 같이 반사율이 높은 금속층이 사용될 수 있다. 오믹 반사층(31)은 또한 장벽층을 포함할 수 있으며, 예컨대, Ni, Ti, 및 Au를 포함할 수 있다. 예를 들어, 오믹 반사층은 Ni/Ag/Ni/Ti/Ni/Ti/Au/Ti의 적층 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 오믹 반사층(31)이 금속층들의 다층 구조인 것에 대해 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, ITO나 ZnO와 같은 투명 산화물층을 오믹층으로 형성하고, 그 위에 Ag 또는 Al과 같은 반사층을 형성할 수도 있으며, 투명 산화물층과 반사층 사이에 SiO2층과 같은 유전층을 배치할 수도 있다. 다만, 유전층은 투명 산화물층과 반사층의 전기적 접속을 허용하는 통로를 제공한다. SiO2와 같은 유전층을 투명 산화물층과 금속 반사층 사이에 배치함으로써 오믹 반사층의 반사율을 더욱 높일 수 있다.
한편, 오믹 산화물층(29)이 상기 오믹 반사층(31) 주변의 메사(M)를 덮을 수 있다. 오믹 산화물층(29)은 예컨대 인디움주석산화물(Iindium Tin Oxide, ITO) 또는 ZnO와 같은 투명 산화물층으로 형성될 수 있다. 오믹 산화물층(29)의 측면은 대체로 메사(M)의 측면과 나란할 수 있다. 오믹 반사층(31)의 주위에 오믹 산화물층(29)을 배치함으로써 오믹 콘택 영역을 넓일 수 있으며, 따라서 발광 다이오드의 순방향 전압을 낮출 수 있다.
하부 절연층(33)은 메사(M), 오믹 산화물층(29) 및 오믹 반사층(31)을 덮는다. 하부 절연층(33)은 또한 메사(M) 둘레를 따라 메사(M) 측면을 덮을 수 있으며, 메사(M) 둘레에 노출된 제1 도전형 반도체층(23)의 일부를 덮을 수 있다. 하부 절연층(33)은 관통홀(30a) 내에서 관통홀(30a)의 측벽을 덮으며, 오목부(30b)의 측벽을 덮는다.
한편, 하부 절연층(33)은 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 제1 개구부(33a) 및 오믹 반사층(31)을 노출시키는 제2 개구부(33b)를 가진다. 제1 개구부(33a)는 관통홀(30a) 및 오목부(30b)에 배치될 수 있다. 또한, 하부 절연층(33)은 메사(M) 둘레를 따라 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시킬 수 있다.
하부 절연층(33)의 제2 개구부(33b)는 오믹 반사층(31)을 노출시킨다. 복수의 제2 개구부들(33b)이 형성될 수 있으며, 이들 제2 개구부들(33b)은 메사(M)의 일측 가장자리 근처에 배치될 수 있다.
하부 절연층(33)은 SiO2 또는 Si3N4의 단일층으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하부 절연층(33)은 실리콘질화막과 실리콘산화막을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있으며, 실리콘산화막 및 타이타늄산화막과 같이 굴절률이 서로 다른 유전층들을 교대로 적층한 분포브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
한편, 제1 패드 금속층(35a)은 상기 하부 절연층(33) 상에 배치되며, 하부 절연층(33)에 의해 메사(M) 및 오믹 반사층(31)으로부터 절연된다. 제1 패드 금속층(35a)은 하부 절연층(33)의 제1 개구부들(33a)을 통해 제1 도전형 반도체층(23)에 접촉한다. 제1 패드 금속층(35a)은 메사(M) 둘레에서 제1 도전형 반도체층(23)에 접촉하는 외부 접촉부 및 관통홀(30a) 내에서 제1 도전형 반도체층(23)에 접촉하는 내부 접촉부를 포함할 수 있다. 외부 접촉부는 메사(M) 둘레에 형성된 오목부(30a) 근처에 형성될 수 있으며, 또한, 메사(M)의 네 모서리 근처에 형성될 수 있다. 내부 접촉부 및 외부 접촉부 중 적어도 하나의 접촉부가 사용될 수 있으며, 이들을 모두 사용함으로써 발광 다이오드의 전류 분산 성능이 향상될 수 있다.
한편, 제2 패드 금속층(35b)은 하부 절연층(33) 상에서 메사(M) 상부 영역에 배치되며, 하부 절연층(33)의 제2 개구부들(33b)을 통해 오믹 반사층(31)에 전기적으로 접속된다. 제2 패드 금속층(35b)은 제1 패드 금속층(35a)으로 둘러싸일 수 있으며, 이들 사이에 경계 영역(35ab)이 형성될 수 있다. 경계 영역(35ab)에 하부 절연층(33)이 노출되며, 이 경계 영역(35ab)은 후술하는 상부 절연층(37)으로 덮인다.
제1 패드 금속층(35a)과 제2 패드 금속층(35b)은 동일 공정에서 동일 재료로 함께 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패드 금속층(35a, 35b)은 Al층과 같은 오믹 반사층을 포함할 수 있으며, 오믹 반사층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 오믹 반사층 상에 Ni, Cr, Au 등의 단층 또는 복합층 구조의 보호층이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패드 금속층(35a, 35b)은 예컨대, Cr/Al/Ni/Ti/Ni/Ti/Au/Ti의 다층 구조를 가질 수 있다.
상부 절연층(37)은 제1 및 제2 패드 금속층(35a, 35b)을 덮는다. 또한, 상부 절연층(37)은 메사(M) 둘레를 따라 제1 도전형 반도체층(23)을 덮을 수 있다. 다만, 상부 절연층(37)은 기판(21)의 가장자리를 따라 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시킬 수 있다.
한편, 상부 절연층(37)은 제1 패드 금속층(35a)을 노출시키는 제1 개구부(37a) 및 제2 패드 금속층(35b)을 노출시키는 제2 개구부(37b)를 가진다. 제1 개구부(37a) 및 제2 개구부(37b)는 메사(M) 상부 영역에 배치될 수 있으며, 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 특히, 제2 개구부(37b)는 제2 패드 금속층(35b) 상부 영역 내에 한정되어 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 개구부(37b)는 하부 절연층(33)의 제2 개구부들(33b)의 상부 영역을 모두 노출시키는 것으로 도시 및 설명하지만, 상부 절연층의 제2 개구부(37b)와 하부 절연층(33)의 제2 개구부들(33b)은 서로 수평 방향으로 이격될 수도 있다. 즉, 제2 개구부들(33b)이 제2 개구부(37b)의 외부에 배치될 수 있으며, 복수의 제2 개구부들(37b)이 제2 개구부들(33b)로부터 수평방향으로 이격되어 배치될 수도 있다.
상부 절연층(37)은 SiO2 또는 Si3N4의 단일층으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상부 절연층(37)은 실리콘질화막과 실리콘산화막을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있으며, 실리콘산화막 및 타이타늄산화막과 같이 굴절률이 서로 다른 유전층들을 교대로 적층한 분포브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
한편, 제1 범프 패드(39a)는 상부 절연층(37)의 제1 개구부(37a)를 통해 노출된 제1 패드 금속층(35a)에 전기적으로 접촉하고, 제2 범프 패드(39b)는 제2 개구부(37b)를 통해 노출된 제2 패드 금속층(35b)에 전기적으로 접촉한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 범프 패드(39a) 및 제2 범프 패드(39b)는 각각 제1 개구부(37a) 및 제2 개구부(37b) 내에 한정되어 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 개구부들(37a) 및 제2 개구부들(37b)을 모두 덮어 밀봉할 수도 있다.
제1 범프 패드(39a)는 제1 패드 금속층(35a)을 통해 제1 도전형 반도체층(23)에 전기적으로 접속하며, 제2 범프 패드(39b)는 제2 패드 금속층(35b) 및 오믹 반사층(31)을 통해 제2 도전형 반도체층(27)에 전기적으로 접속한다. 제2 패드 금속층(35b)은 생략될 수도 있으며, 제2 범프 패드(39b)는 직접 오믹 반사층(31)에 접속할 수도 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 범프 패드(39b)는 제2 패드 금속층(35a)의 상부 영역 내에 한정되어 위치할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 범프 패드(39b)의 일부가 제1 패드 금속층(35a)과 중첩할 수도 있다. 다만, 상부 절연층(37)이 제1 패드 금속층(35a)과 제2 범프 패드(39b) 사이에 배치되어 이들을 절연시킨다.
한편, 측면 반사층(41)이 기판(21)의 측면들 상에 배치된다. 측면 반사층(41)은 기판(21)의 수직한 측면 뿐만 아니라 경사진 측면을 덮는다. 측면 반사층(41)은 또한 제1 도전형 반도체층(23)의 측면을 덮을 수 있다.
측면 반사층(41)은 기판(21)의 네 측면 모두를 덮을 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 1 내지 3 측면을 덮을 수도 있다.
한편, 측면 반사층(41)은 메사(M)로부터 횡방향으로 이격된다. 나아가, 도 2의 확대된 부분에 도시한 바와 같이, 측면 반사층(41)은 제1 패드 금속층(35a)으로부터 횡방향으로 이격된다. 특히, 측면 반사층(41)은 메사(M)의 상부면보다 위에 위치할 수 있으며, 따라서, 메사(M) 주위의 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면보다 위에 위치한다. 예컨대, 측면 반사층(41)의 하부 단부는 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면과 나란할 수 있으며, 점선으로 표시한 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면보다 위에 위치할 수 있다. 이에 따라, 메사(M) 주위의 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면 일부는 측면 반사층(41)과 상부 절연층(37) 사이에서 외부에 노출될 수 있다.
측면 반사층(41)은 Ag 또는 Al의 금속 반사층을 포함할 수 있으며, Ni 및/또는 Ti와 같은 장벽층이 금속 반사층 상에 배치될 수 있다. 또한, 산화방지를 위해 Au와 같은 산화 방지막이 장벽층 상에 배치될 수 있다. 또한, 장벽층으로 Ni 및 Mo가 포함될 수도 있다. 나아가, 금속 반사층의 접착 특성을 개선하기 위해 Ni 또는 Ti와 같은 접착층이 금속 반사층과 기판(21) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 측면 반사층(41)은 (Ni)/Ag/Ni/Ti/Au, (Ni)/Ag/Ni/Mo/Ni/Mo 또는 (Ni)/Ag/Ni/Mo/Ag/SiO2 등이 사용될 수 있다. 나아가, 측면 반사층(41)이 금속 반사층에 한정되는 것은 아니며, 분포 브래그 반사기(DBR) 또는 ODR(omni-directional reflector)을 포함할 수도 있다.
측면 반사층(41)이 기판(21) 및 제1 도전형 반도체층(23)의 측면에 한정되어 배치됨으로써 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)과 직접 접속(단락)되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서, 측면 반사층(41)에 의한 전기적 간섭을 줄일 수 있다.
측면 반사층(41)이 금속 반사층을 포함하고, 이 금속 반사층이 제1 패드 금속층(35a)과 중첩할 경우, 상부 절연층(37) 내의 핀홀이나 크랙 등의 결함을 통해 원하지 않게 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)에 전기적으로 직접 접속될 수 있다. 이 경우, 순방향 전압과 같은 발광 다이오드의 전기적 특성이 측면 반사층(41)과 제1 패드 금속층(35a)의 접촉 여부에 따라 심하게 변할 수 있으며, 이에 따라, 제조되는 발광 다이오드들 간에 전기적 특성 편차가 심하게 발생할 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 실시예에 따르면, 측면 반사층(41)을 제1 패드 금속층(35a)으로부터 이격시킴으로써 전기적 특성 편차가 적은 발광 다이오드들을 대량으로 제조할 수 있다.
한편, 거칠기 완화층(53)은 기판(21)의 측면과 측면 반사층(41) 사이에 개재된다. 거칠기 완화층(53)은 기판(21)의 수직한 측면 및 경사진 측면을 모두 덮을 수 있다. 또한, 거칠기 완화층(53)은 측면 반사층(41)과 같이 메사(M)로부터 횡방향으로 이격될 수 있다. 거칠기 완화층(53)은 측면 반사층(41)과 대체로 유사한 영역을 덮을 수 있으며, 기판(21)의 상면 및 하면을 노출시키도록 기판(21) 측면 상에 한정되어 위치할 수 있다.
나아가, 본 실시예에 있어서, 거칠기 완화층(53)은 상부 절연층(37) 및 하부 절연층(33)으로부터 이격될 수 있다.
거칠기 완화층(53)은 ITO나 SiO2층과 같은 투명한 산화물층 또는 질화물층으로 형성될 수 있다. 거칠기 완화층(53)은 표면 거칠기(Ra)가 2nm 이하가 되도록 형성될 수 있다. 거칠기 완화층(53)은 또한 측면 반사층(41)의 접착력을 향상시키기 위한 접착층으로 기능할 수 있다.
사파이어 기판을 그라인딩한 경우, 표면 거칠기를 측정하기 어려울 정도로 거친 표면이 형성된다. 이와 같이 거친 표면에 금속 반사층을 형성할 경우, 사파이어 기판 측에서 광(파장 450nm)을 입사시켜 금속 반사층의 반사율을 측정한 결과, 대략 50%의 반사율을 나타내는 것을 확인하였다. 그런데 금속 반사층을 형성하기 전에 SiO2층을 형성하여 표면 거칠기(Ra) 약 2nm가 되도록 했을 때, 금속 반사층의 반사율이 약 70%로 증가하는 것을 확인하였다.
즉, 거친 표면에 ITO나 SiO2층과 같은 거칠기 완화층을 형성함으로써, 그 위에 형성되는 금속 반사층의 반사율을 향상시킬 수 있다.
나아가, 측면 반사층(41)과 기판(21) 사이에 투명한 거칠기 완화층(53)을 배치함으로써, 전방향 반사층(Omni directional reflector: ODR)이 형성될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(200)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(200)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 상부 절연층(37)이 기판(21)의 경사진 측면을 덮어 거칠기 완화층의 역할을 하는 것에 차이가 있다.
즉, 상부 절연층(37)은 메사(M) 둘레에 노출된 제1 도전형 반도체층(23)을 모두 덮고, 나아가, 제1 도전형 반도체층(23)의 측면 및 기판(21)의 경사진 측면을 덮는다. 다만, 상부 절연층(37)은 기판(21)의 수직한 측면을 덮지 않는다.
한편, 측면 반사층(41)은 기판(21)의 수직한 측면에 직접 접촉할 수 있으며, 경사진 측면 상의 상부 절연층(37)을 덮는다. 이 경우, 측면 반사층(41)의 하부 단부는 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면과 나란할 수도 있으나, 점선으로 표시한 바와 같이, 그보다 아래에 위치할 수도 있다. 다만, 측면 반사층(41)의 하부 단부는 상부 절연층(37)의 수평면과 나란하거나 그 위에 위치한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(300)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(300)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 경사진 측면이 수직한 측면보다 기판(21)의 상면 측에 더 가깝게 위치하는 것에 차이가 있다. 경사진 측면은 기판(21)의 상면에 인접하며, 수직한 측면은 제1 도전형 반도체층(23)에 인접할 수 있다.
한편, 수직한 측면 및 경사진 측면은 측면 반사층(41)으로 덮이며, 기판(21)의 측면과 측면 반사층(41) 사이에 거칠기 완화층(53)이 개재된다.
경사진 측면이 기판(21) 상면 측에 배치되기 때문에, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(300)는 도 1 및 도 2의 발광 다이오드(100)에 비해 더 좁은 지향각을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(400)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(400)는 도 4를 참조하여 설명한 발광 다이오드(300)와 대체로 유사하나, 측면 반사층(41) 및 거칠기 완화층(53)이 기판(21)의 상면을 부분적으로 덮는 것에 차이가 있다. 즉, 측면 반사층(41)은 기판(21)의 상면으로 연장되어 기판(21) 상면 가장자리를 따라 기판(21)의 상면을 덮는다. 거칠기 완화층(53) 또한, 기판(21)의 상면 측으로 연장되어 측면 반사층(41)과 기판의 상면 사이에 개재된다. 본 실시예에서, 거칠기 완화층(53)은 기판(21) 상면에 부분적으로 형성된다.
본 실시예에 따른 발광 다이오드(400)는 측면 반사층(41)이 기판(21) 상면의 가장자리를 덮기 때문에 발광 다이오드(300)에 비해 더 좁은 지향각을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(500)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(500)는 도 5를 참조하여 설명한 발광 다이오드(400)와 대체로 유사하나, 거칠기 완화층(53)의 배치에 차이가 있다.
즉, 본 실시예에서, 거칠기 완화층(53)은 기판(21)의 경사진 측면을 덮되, 수직한 측면을 덮지 않는다. 나아가, 거칠기 완화층(53)은 기판(21)의 상면 전체를 덮을 수 있다. 한편, 측면 반사층(41)은 수직한 측면에 직접 접촉할 수 있으며, 경사진 측면 상의 거칠기 완화층(53)을 덮는다.
본 실시예에서 기판(21) 상면의 러프니스(R)는 생략될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(600)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(600)는 도 6을 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 측면 반사층(41)이 기판(21) 상면의 가장자리를 따라 기판(21) 상면을 부분적으로 덮는 것에 차이가 있다.
측면 반사층(41)이 기판(21)의 상면을 덮도록 함으로써 발광 다이오드의 지향각을 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(700)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(700)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 기판(21)의 측면이 경사진 측면 없이 수직한 측면만을 갖는 것에 차이가 있다. 측면 반사층(41) 및 거칠기 완화층(53)은 수직한 측면 상에 형성된다.
또한, 본 실시예에서, 측면 반사층(41) 및 거칠기 완화층(53)이 기판(21)의 측면 상에 한정된 것으로 도시하였으나, 이들 층들(41, 53)은 기판(21)의 가장자리를 따라 기판(21)의 상면을 부분적으로 덮을 수도 있다.
도 9 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다. 도 9a, 10a, 11a, 12a, 13a, 14a, 15a 및 16a는 평면도들이고, 도 9b, 10b, 11b, 12b, 13b, 14b, 15b 및 16b는 각 평면도의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도들이다.
우선, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 기판(21) 상에 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함하는 반도체 적층(30)이 성장되고, 그 위에 오믹 산화물층(29)이 형성된다.
기판(21)은 사파이이 기판 또는 질화갈륨계 기판일 수 있다. 질화갈륨 기판의 경우, 예컨대, n형 불순물 도핑 농도가 7E17~9E17/cm3일 수 있다. 한편, 제1 도전형 반도체층(23)은 n형 불순물 도핑 농도가 예를 들어 9E18~2E19/cm3일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 금속유기화학 기상 성장법(MOCVD) 또는 분자선 에피택시(MBE)와 같은 공지의 방법을 이용하여 챔버 내에서 기판(21) 상에 성장될 수 있다.
한편, 오믹 산화물층(29)은 예를 들어 ITO 또는 ZnO 등으로 형성될 수 있다. 오믹 산화물층(29)은 전자빔 증발법 또는 스퍼터법으로 형성될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(27)을 덮고 제2 도전형 반도체층(27)에 오믹 콘택할 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 오믹 산화물층(29) 및 반도체 적층(30)을 패터닝하여 메사(M)를 형성한다. 메사(M)를 형성함에 따라 메사(M) 주위에 제1 도전형 반도체층(23)이 노출된다. 또한, 메사(M)는 관통홀(30a) 및 오목부(30b)를 가지며, 모서리들이 절단된 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 오믹 산화물층(29)은 메사(M) 상부 영역을 거의 대부분 덮으며, 메사(M)와 동일한 평면 형상을 가진다.
본 실시예에 있어서, 오믹 산화물층(29)은 포토레지스트 패턴을 이용한 습식 식각 공정을 이용하여 패터닝될 수 있으며, 반도체 적층(30)은 건식 식각 공정을 이용하여 패터닝될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 오믹 산화물층(29)과 반도체 적층(30)을 모두 건식 식각 공정을 이용하여 패턴닝할 수도 있다. 한편, 오믹 산화물층(29)과 반도체 적층(30)의 패터닝 공정에서 동일한 포토레지스트 패턴이 계속해서 사용될 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 오믹 산화물층(29)을 패터닝하여 제2 도전형 반도체층(27)을 노출시키고, 노출된 영역에 오믹 반사층(31)을 형성한다. 오믹 반사층(31)은 Ag 또는 Al과 같은 금속 반사층을 포함하며, Ni과 같은 오믹 금속층을 포함할 수 있다. 오믹 반사층(31)의 재료에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 앞에서 설명하였으므로 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다. 오믹 반사층(31)은 전자빔 증발법 또는 스퍼터링을 이용하여 형성될 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 오믹 산화물층(29) 및 오믹 반사층(31)을 덮는 하부 절연층(33)이 형성된다. 하부 절연층(33)은 또한 메사(M)의 측면을 덮고, 관통홀(30a)의 측벽을 덮는다. 한편, 하부 절연층(31)은 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키는 제1 개구부(33a) 및 오믹 반사층(31)을 노출시키는 제2 개구부(33b)를 가진다.
제1 개구부(33a)는 예를 들어, 관통홀(30a) 내에 형성될 수 있으며, 또한 오목부(30b) 근처에 형성될 수 있다. 나아가, 하부 절연층(33)은 메사(M) 둘레를 따라 제1 도전형 반도체층(23)의 일부분을 덮을 수 있다. 이에 따라, 메사(M) 주위를 따라 제1 도전형 반도체층(23)이 부분적으로 노출될 수 있다.
제2 개구부(33b)는 메사(M) 상에서 오믹 반사층(31) 상에 위치한다. 복수의 제2 개구부들(33b)이 메사(M)의 일측에 치우쳐 분포될 수 있다. 제2 개구부(33b)를 통해 오믹 반사층(31)이 노출된다. 본 실시예에 있어서, 5개의 제2 개구부들(33b)이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 제2 개구부(33b)가 형성될 수도 있고 2개 이상의 제2 개구부들(33b)이 형성될 수도 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 하부 절연층(33) 상에 제1 패드 금속층(35a) 및 제2 패드 금속층(35b)이 형성된다. 제1 패드 금속층(35a)은 제1 개구부(33a)를 통해 노출된 제1 도전형 반도체층(23)에 전기적으로 접속되고, 제2 패드 금속층(35b)은 제2 개구부들(33b)에 노출된 오믹 반사층(31)에 전기적으로 접속된다.
제1 패드 금속층(35a)은 관통홀(30a) 및 오목부(30b) 근처의 제1 개구부(30a)들을 통해 제1 도전형 반도체층(23)에 접속할 수 있으며, 나아가, 메사(M)의 모서리들 근처에서 제1 도전형 반도체층(23)에 접속할 수 있다. 제1 패드 금속층(35a)은 관통홀(30a)을 통해 제1 도전형 반도체층(23)에 접촉하는 내부 접촉부와 메사(M) 주위에서 제1 도전형 반도체층(23)에 접촉하는 외부 접촉부들을 가질 수 있다. 제1 패드 금속층(35a)이 내부 접촉부와 외부 접촉부들을 가짐으로써 전류를 메사(M) 전 영역에 걸쳐 고르게 분산시킬 수 있다.
한편, 제2 패드 금속층(35b)은 제1 패드 금속층(35a)으로 둘러싸일 수 있으며, 제1 패드 금속층(35a)과 제2 패드 금속층(35b) 사이에 경계 영역(35ab)이 형성될 수 있다. 제2 패드 금속층(35b)은 제2 개구부들(33b)을 덮으며, 메사(M) 영역 상에 한정되어 위치할 수 있다.
제1 패드 금속층(35a) 및 제2 패드 금속층(35b)은 예를 들어 리프트 오프 공정을 이용하여 동일 재료로 형성될 수 있으며, 따라서, 동일 레벨 상에 배치될 수 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제1 패드 금속층(35a) 및 제2 패드 금속층(35b) 상에 상부 절연층(37)이 형성된다. 상부 절연층(37)은 제1 패드 금속층(35a) 및 제2 패드 금속층(35b)을 노출시키는 제1 개구부(37a) 및 제2 개구부(37b)를 가진다. 상부 절연층(37)은 메사(M) 주위의 하부 절연층(33)을 덮을 수 있으며, 메사(M) 둘레를 따라 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시킬 수 있다. 메사(M)의 오목부(30b) 및 모서리들 근처에 형성된 제1 패드 금속층(35a)의 외부 접촉부들 또한 상부 절연층(37)으로 덮인다.
한편, 제2 개구부(37b)는 제2 패드 금속층(35b)의 상부 영역 내에 한정되어 위치할 수 있다. 제1 개구부(37a)는 제1 패드 금속층(35a)의 상부 영역 내에 한정되어 위치하며, 반드시 한정되지는 않지만, 메사(M)의 상부 영역 내에 한정되어 위치할 수도 있다. 제1 개구부(37a)와 제2 개구부(37b)는 서로 이격된다.
본 실시예에 있어서, 제1 개구부(37a)와 제2 개구부(37b)가 각각 하나씩 형성된 것에 대해 설명하지만, 복수개의 제1 개구부들(37a) 및 복수개의 제2 개구부들(37b)이 형성될 수 있다.
또한, 제2 개구부(37b)가 하부 절연층(33)의 제2 개구부들(33b) 상부에 형성되어 서로 중첩하는 것으로 도시하지만, 제2 개구부들(33b)이 제2 개구부(37b)로부터 수평방향으로 이격되어 서로 중첩하지 않을 수도 있다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 상부 절연층(37)의 제1 및 제2 개구부들(37a, 37b) 내에 제1 범프 패드(39a) 및 제2 범프 패드(39b)를 형성한다. 제1 및 제2 범프 패드(39a, 39b)는 예를 들어 AuSn으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 범프 패드(39a, 39b)는 발광 다이오드를 서브 마운트나 리드 프레임에 실장할 때, 서브 마운트나 리드 프레임에 본딩되는 패드들이다. 제1 및 제2 범프 패드들(39a, 39b)은 리프트 오프 등의 공지 기술을 이용하여 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 및 제2 범프 패드들(39a, 39b)이 각각 제1 및 제2 개구부들(37a, 37b) 내에 형성되는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 개구부들(37a, 37b)을 완전히 덮어 밀봉할 수도 있다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 제1 및 제2 범프 패드들(39a, 39b)이 형성된 후, 기판(21)의 하면을 연마하여 기판(21)의 두께를 감소시키고, 연마된 하면에 러프니스(R)를 형성한다. 기판(21)의 하면은 래핑 및/또는 폴리싱 기술을 이용하여 연마될 수 있으며, 건식 및 습식 식각 기술을 이용하여 러프니스(R)가 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 러프니스(R)를 형성하는 공정은 생략될 수도 있다.
이어서, 도 17를 참조하여 기판(21) 측면에 측면 반사층(41)을 형성하는 기술에 대해 설명한다. 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(100)의 측면 반사층(41)을 형성하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들을 도시한다. 도 17에서는 앞서 도 9 내지 도 16을 참조하여 제조된 두 개의 발광 다이오드 영역을 도시하지만, 기판(21) 상에는 더 많은 수의 발광 다이오드 영역들이 형성될 수 있으며, 각 발광 다이오드 영역에 메사(M) 및 범프 패드들(39a, 39b)이 형성된다.
도 17a를 참조하면, 제1 및 제2 범프 패드(39a, 39b)가 형성된 후, 제1 도전형 반도체층(21) 측으로부터 기판(21) 내부에 스크라이빙 라인(LS)이 형성된다. 스크라이빙 라인(LS)은 발광 다이오드의 분할 영역에 형성되며, 따라서, 복수의 스크라이빙 라인들(LSs)이 메쉬 형상으로 기판(21) 상에 형성될 수 있다. 스크라이빙 라인(LS)은 레이저를 이용하여 형성될 수도 있으며, 또는 블레이드를 이용하여 형성될 수도 있다.
한편, 기판(21)의 상면 상에, 예컨대, 러프니스(R)가 형성된 기판(21) 상에 예컨대 마스킹 물질(51)이 코팅된다. 마스킹 물질(51)은 스핀 코팅 등의 기술을 이용하여 기판(21) 상에 형성될 수 있다. 마스킹 물질(51)은 예를 들어 포토레지스트막으로 형성될 수 있다.
도 17b를 참조하면, 블루 테이프 등의 신장 가능한 테이프 상에서 브레이킹하여 개별 발광 다이오드 영역별로 분리하고 이를 신장시켜 개별 발광 다이오드 영역들을 서로 이격시킬 수 있다. 그 후, 분리된 개별 발광 다이오드 영역들을 지지체(61) 상에 전사하여 부착시킬 수 있다. 예를 들어, 지지체(61)로는 폴리머나 폴리이미드 필름 또는 다른 지지 기판이 사용될 수 있다. 개별 발광 다이오드 영역들은 폴리머나 폴리이미드 필름으로 전사될 수 있으며, 또는 지지 기판 등에 개별적으로 부착되거나 전사될 수 있다. 이때, 메사(M)가 지지체(61) 내로 묻힐 수 있으며, 따라서, 메사(M) 주위에 노출된 제1 도전형 반도체층(23)이 지지체(61)의 상면에 접할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드 영역에서 지지체(61)와 접하는 부분을 조절할 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(23)의 일부 두께가 지지체(61) 내에 묻힐 수도 있다.
한편, 개별 발광 다이오드 영역의 기판(21) 측면은 레이저 스크라이빙에 의해 형성된 경사진 측면과 브레이킹에 의해 형성된 수직면이 형성될 수 있다. 스크라이빙 라인(LS)에 의해 형성된 경사진 측면은 브레이킹에 의해 형성된 수직한 측면에 비해 상대적으로 더 거친 면으로 형성된다. 이러한 거친 면의 거칠기를 개선하기 위해 인산이나 염산으로 표면을 식각할 수 있으나, 표면 거칠기를 개선하는데는 한계가 있다.
도 17c를 참조하면, 개별 발광 다이오드 영역들 상에 거칠기 완화층(53)을 증착하고, 이어서 측면 반사층(41)을 증착한다. 거칠기 완화층(53)은 예를 들어 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD) 기술이나 스퍼터링 기술을 이용하여 예컨대 ITO 또는 SiO2가 증착될 수 있다. 측면 반사층(41)은 Ag 또는 Al과 같은 금속 반사층을 포함한다. 측면 반사층(41)의 구체적인 구조 및 재료에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)은 경사진 측면 및 수직한 측면에서 대체로 균일한 두께로 기판(21)의 측면에 형성된다. 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면은 지지체(61)로 가려지므로, 거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)은 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면에 형성되는 것이 방지된다. 따라서, 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)과 중첩되는 것을 방지할 수 있다.
도 17d를 참조하면, 마스킹 물질(51)을 제거함으로써 기판(21) 상부에 형성된 측면 반사층(41)을 제거할 수 있으며, 지지체(61)로부터 분리함으로써 발광 다이오드(100)가 완성된다.
한편, 본 실시예에 있어서, 스크라이빙 라인(LS)은 레이저를 이용하여 형성될 수 있으며, 블레이드를 이용하여 형성될 수도 있다. 블레이드를 이용할 경우, 기판(21) 측면의 경사진 면의 경사를 더 완만하게 만들 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 스크라이빙 라인(LS)이 제1 및 제2 범프 패드들(39a, 39b)이 형성된 후에 형성되는 것으로 설명하였지만, 스크라이빙 라인(LS)은 상부 절연층(37)을 형성하기 전에 형성될 수도 있다. 이 경우, 스크라이빙 라인(LS) 내부에 상부 절연층(37)이 형성될 수 있으며, 따라서, 도 3의 실시예와 같은 발광 다이오드(200)가 제조될 수 있다.
한편, 상기 마스킹 물질(51)을 미리 패터닝함으로써 측면 반사층(41) 및 거칠기 완화층(53)이 기판(21) 상면의 가장자리를 따라 기판(21) 상면을 부분적으로 덮을 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 마스킹 물질(51)을 이용한 리프트 오프 기술을 이용하여 기판(21) 상부에 형성된 거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)을 제거하는 것으로 설명하였다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 박리(peel-off) 기술과 같이 다른 다양한 기술이 기판(21) 상면에 형성된 거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)을 제거하기 위해 사용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(300) 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 앞서 도 9 내지 도 16을 참조하여 설명한 바와 같이 기판(21) 상에 발광 다이오드 영역들이 형성되며, 각 발광 다이오드 영역에 메사(M) 및 범프 패드들(39a, 39b)이 형성된다.
도 18a를 참조하면, 제1 및 제2 범프 패드(39a, 39b)가 형성된 후, 러프니스(R)가 형성된 기판(21) 상에 예컨대 마스킹 물질(51)이 코팅된다. 마스킹 물질(51)은 스핀 코팅 등의 기술을 이용하여 기판(21) 상에 형성될 수 있다.
그 후, 기판(21)의 상면 측, 즉 마스킹 물질(51) 측으로부터 기판(21) 내부에 스크라이빙 라인(LS)이 형성된다. 스크라이빙 라인(LS)은 발광 다이오드의 분할 영역에 형성되며, 따라서, 복수의 스크라이빙 라인들(LSs)이 메쉬 형상으로 기판(21) 상에 형성될 수 있다. 스크라이빙 라인은 레이저를 이용하여 형성될 수 있으며, 기판(21) 측면에 형성된 데브리(debris)를 제거하고 레이저에 의해 발생된 기판(21) 표면의 거칠기를 완화시키기 위해 염산 및/또는 인산 처리와 같은 케미컬 처리가 수행될 수 있다.
도 18b를 참조하면, 도 17b를 참조하여 설명한 바와 같이, 블루 테이프 등의 신장 가능한 테이프 상에서 개별 발광 다이오드 영역별로 분리하고 이를 신장시켜 개별 발광 다이오드 영역들을 서로 이격시킬 수 있다. 그 후, 분리된 개별 발광 다이오드 영역들을 지지체(61) 상에 전사하여 부착시킨다.
한편, 개별 발광 다이오드 영역의 기판(21) 측면은 레이저 스크라이빙에 의해 형성된 경사면과 브레이킹에 의해 형성된 수직면이 형성될 수 있다.
도 18c를 참조하면, 개별 발광 다이오드 영역들 상에 거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)을 증착한다. 거칠기 완화층(53)은 PECVD 또는 스퍼터링 기술을 이용하여 증착될 수 있으며, 측면 반사층(41)은 예컨대 스퍼터링 기술을 이용하여 증착될 수 있다. 거칠기 완화층(53)은 예를 들어 ITO나 SiO2층을 포함하며, 측면 반사층(41)은 Ag 또는 Al과 같은 금속 반사층을 포함한다. 측면 반사층(41)의 구체적인 구조 및 재료에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)은 경사진 측면 및 수직한 측면에서 대체로 균일한 두께로 기판(21)의 측면에 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면은 지지체(61)로 가려지므로, 거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)이 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면에 형성되는 것이 방지된다. 따라서, 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)과 중첩되는 것을 방지할 수 있으며, 거칠기 완화층(53)도 메사(M)로부터 수평 방향으로 이격된다.
도 18d를 참조하면, 마스킹 물질(51)을 제거함으로써 기판(21) 상부에 형성된 측면 반사층(41)을 제거할 수 있으며, 지지체(61)로부터 분리함으로써 발광 다이오드(300)가 완성된다.
한편, 본 실시예에 있어서, 레이저를 이용하여 스크라이빙 라인(LS)을 형성하는 것에 대해 설명하였지만, 스크라이빙 라인(LS)은 블레이드를 이용하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 기판(21) 측면의 경사진 면의 경사를 더 완만하게 만들 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 마스킹 물질(51)이 기판(21)의 전면을 덮는 것에 대해 설명하였지만, 스크라이빙 공정을 수행하기 전에 스크라이빙 라인을 노출시키도록 마스킹 물질(51)을 패터닝할 수도 있다. 이에 따라, 스크라이빙 라인(LS) 근처에서 기판(21)의 상면을 노출시킬 수 있다. 결과적으로, 거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)은 기판(21)의 가장자리를 따라 노출된 기판(21) 상면을 덮을 수 있으며, 따라서 도 5의 발광 다이오드(400)가 제공될 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 마스킹 물질(51)을 이용한 리프트 오프 기술을 이용하여 기판(21) 상면에 증착된 거칠기 완화층(53) 및 측면 반사층(41)을 제거하는 것에 대해 설명하지만, 박리(peel-off) 기술을 이용하여 제거할 수도 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(600) 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
앞서 도 9 내지 도 16을 참조하여 설명한 바와 같이 기판(21) 상에 발광 다이오드 영역들이 형성되며, 각 발광 다이오드 영역에 메사(M) 및 범프 패드들(39a, 39b)이 형성된다. 한편, 본 실시예에 있어서, 러프니스(R)가 생략된 것으로 도시하나, 기판(21) 상면에 러프니스가 형성될 수도 있다.
도 19a를 참조하면, 제1 및 제2 범프 패드(39a, 39b)가 형성된 후, 기판(21) 상면에 스크라이빙 라인(LS)이 형성된다. 스크라이빙 라인(LS)은 발광 다이오드의 분할 영역에 형성되며, 따라서, 복수의 스크라이빙 라인들(LSs)이 메쉬 형상으로 기판(21) 상에 형성될 수 있다.
이어서, 거칠기 완화층(53)이 기판(21) 상면을 덮는다. 거칠기 완화층(53)은 또한 스크라이빙 라인들(LS) 내에 형성된다. 거칠기 완화층(53)은 PECVD 또는 스퍼터링 기술을 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어 SiO2층으로 형성될 수 있다.
이어서, 기판(21) 상에 예컨대 마스킹 물질(51)이 형성된다. 마스킹 물질(51)은 스핀 코팅 등의 기술을 이용하여 기판(21) 상에 형성된 후, 패터닝될 수 있다. 예컨대, 마스킹 물질(51)은 포토레지스트 패턴으로 형성될 수 있으며, 스크라이빙 라인들(LS)을 노출시키도록 형성될 수 있다.
도 18의 실시예에 있어서, 마스킹 물질(51)을 형성한 후에 스크라이빙 라인(LS)이 형성되나, 본 실시예에 있어서는 마스킹 물질(51)을 형성하기 전에 스크라이빙 라인(LS) 및 거칠기 완화층(53)이 형성되는 점에서 차이가 있다.
도 19b를 참조하면, 도 17b를 참조하여 설명한 바와 같이, 블루 테이프 등의 신장 가능한 테이프 상에서 개별 발광 다이오드 영역별로 분리하고 이를 신장시켜 개별 발광 다이오드 영역들을 서로 이격시킬 수 있다. 그 후, 분리된 개별 발광 다이오드 영역들을 지지체(61) 상에 전사하여 부착시킨다.
한편, 개별 발광 다이오드 영역의 기판(21) 측면은 스크라이빙에 의해 형성된 경사면과 브레이킹에 의해 형성된 수직면이 형성될 수 있다.
도 19c를 참조하면, 개별 발광 다이오드 영역들 상에 측면 반사층(41)을 증착한다. 측면 반사층(41)은 예컨대 스퍼터링 기술을 이용하여 증착될 수 있다. 측면 반사층(41)은 Ag 또는 Al과 같은 금속 반사층을 포함한다. 측면 반사층(41)의 구체적인 구조 및 재료에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
측면 반사층(41)은 수직한 측면에 직접 접촉할 수 있으며, 경사진 측면 상에서 거칠기 완화층(53)을 덮는다. 나아가, 측면 반사층(41)은 기판(21) 상면 가장자리를 따라 거칠기 완화층(53)을 부분적으로 덮으며, 마스킹 물질(51)을 덮는다. 한편, 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면은 지지체(61)로 가려지므로, 측면 반사층(41)은 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면에 형성되는 것이 방지된다. 따라서, 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)과 중첩되는 것을 방지할 수 있다.
도 19d를 참조하면, 마스킹 물질(51)을 제거함으로써 기판(21) 상부에 형성된 측면 반사층(41)을 제거할 수 있으며, 지지체(61)로부터 분리함으로써 발광 다이오드(600)가 완성된다.
본 실시예에 있어서, 마스킹 물질(51)이 패터닝됨으로써 측면 반사층(41)이 기판(21) 상면의 가장자리를 따라 거칠기 완화층(53)을 부분적으로 덮는 것에 대해 설명하였으나, 마스킹 물질(51)이 기판(21) 상면 상부를 모두 덮을 수도 있다. 이에 따라, 측면 반사층(41)은 기판(21)의 측면 상에 한정된 발광 다이오드(500)가 제공될 수 있다.
한편, 본 실시예에 있어서, 레이저를 이용하여 스크라이빙 라인(LS)을 형성하는 것에 대해 설명하였지만, 스크라이빙 라인(LS)은 블레이드를 이용하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 기판(21) 측면의 경사진 면의 경사를 더 완만하게 만들 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 기판(21) 상면에 증착된 측면 반사층(41)을 리프트 오프 기술을 이용하여 제거하는 것으로 설명하지만, 박리 기술을 이용하여 제거할 수도 있다.
앞서, 레이저를 이용한 스크라이빙 또는 블레이드를 이용한 스크라이빙을 통해 측면 반사층(41)을 형성하는 다양한 기술들에 대해 설명하였다.
한편, 기판(21) 내부에 초점을 형성하는 스텔스 레이저를 이용하여 기판(21)을 분할할 수 있으며, 이 경우, 기판(21)의 측면이 수직한 측면을 갖도록 형성된다. 따라서, 스텔스 레이저를 이용한 다이싱 기술을 이용하여 도 8의 발광 다이오드(700)를 제조할 수 있다. 스텔스 레이저의 조사에 의해 기판(21)의 측면을 따라 띠 형상의 거칠어진 표면과 매끄러운 표면이 상하로 반복되도록 형성될 수 있으며, 거칠기 완화층(53)은 거칠어진 표면의 거칠기를 완화하여 측면 반사층(41)의 반사율을 개선한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 20을 참조하면, 상기 발광 모듈은 지지 기판(71), 발광 다이오드(100) 및 파장변환기(81)를 포함한다. 또한, 상기 발광 모듈은 또한 백색 장벽층(75)을 포함할 수 있다.
발광 다이오드(100)는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드이며, 이 발광 다이오드(100)는 제1 및 제2 범프 패드들(39a, 39b)을 이용하여 제1 및 제2 패드들(73a, 73b)이 배치된 지지 기판(71) 상에 플립 본딩된다. 지지 기판(71)은 예를 들어 서브 마운트, 인쇄회로보드 또는 리드 프레임 등일 수 있다.
한편, 백색 장벽층(white wall, 75)이 발광 다이오드(100)의 측면을 덮을 수 있다. 백색 장벽층(75)은 예를 들어 실리콘 수지, 에폭시 수지, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 또는 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC)에 TiO2 등을 혼합하여 형성될 수 있다. 백색 장벽층(75)은 시간이 지남에 따라 내부에 크랙과 같은 결함이 생성될 수 있다. 따라서, 측면 반사층(41) 없이 백색 장벽층(75)을 직접 발광 다이오드의 측면에 형성한 경우, 발광 다이오드로부터 방출된 광이 백색 장벽층(75)을 통해 외부로 방출되는 광 누설이 발생할 수 있다. 그러나 본 발명은 측면 반사층(41)을 발광 다이오드의 측면에 형성함으로써 장시간 동안 광 누설 없는 발광 모듈을 제공할 수 있다.
한편, 발광 다이오드(100) 상부에 파장변환기(81)가 배치될 수 있다. 파장변환기(81)는 형광체 시트 또는 파장변환판(wavelength converting plate) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 수지와 형광체를 혼합하여 발광 다이오드(100) 상에 직접 형성될 수도 있다. 파장변환판(81)은 세라믹 플레이트 형광체(ceramic plate phosphor)를 포함할 수 있으며, 특히, 형광체 글래스(phosphor in glass; PIG) 또는 SiC 형광체를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고온 환경에서 변색되는 것을 방지할 수 있어 장시간 사용할 수 있는 파장변환기가 제공될 수 있다.
파장변환판(81)은 발광 다이오드(100) 상에 접착제를 이용하여 부착될 수도 있지만, 백색 장벽층(75) 상에 부착되거나 또는 다른 구성 요소 상에 배치될 수 있다. 따라서, 파장변환판(81)은 발광 다이오드(100)로부터 이격되어 발광 다이오드(100) 상부에 배치될 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 발광 다이오드(100)를 예를 들어 설명하였지만, 다른 발광 다이오드(200, 300, 400, 500, 600, 또는 700)가 사용될 수도 있다.
본 실시예에 따른 발광 모듈은 자동차 헤드램프, 카메라 플래쉬 또는 조명 등에 사용될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 파장변환기(81)가 발광 모듈 내에서 발광 다이오드(100) 상에 배치된 것으로 설명하지만, 파장변환기(81)는 발광 다이오드(100)에 직접 부착될 수도 있다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(800)를 설명하기 위한 개략적인 평면도로 범프 패드들(39a, 39b)측에서 본 평면도이고, 도 22는 도 21의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 상기 발광 다이오드(800)는 기판(21), 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 제2 도전형 반도체층(27), 오믹 반사층(31), 하부 절연층(33), 제1 패드 금속층(35a), 제2 패드 금속층(35b), 상부 절연층(37), 제1 범프 패드(39a), 제2 범프 패드(39b), 측면 반사층(41) 및 보호층(43)을 포함한다. 상기 발광 다이오드(800)는 또한 파장변환기(81)를 포함하며, 접착제(171)를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 반도체 적층(30)을 형성한다. 나아가, 상기 발광 다이오드(800)는 투명 오믹층(29)을 더 포함할 수 있다.
상기 기판(21), 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 제2 도전형 반도체층(27), 오믹 반사층(31), 하부 절연층(33), 제1 패드 금속층(35a), 제2 패드 금속층(35b), 상부 절연층(37), 제1 범프 패드(39a) 및 제2 범프 패드(39b)에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 유사하므로 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제1 도전형 반도체층(23) 상에 메사(M)가 배치되며, 메사(M)에 대해서도 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.
한편, 측면 반사층(41)이 기판(21)의 측면들 상에 배치된다. 측면 반사층(41)은 기판(21)의 수직한 측면뿐만 아니라 경사진 측면을 덮는다. 측면 반사층(41)은 또한 제1 도전형 반도체층(23)의 측면을 덮을 수 있다. 측면 반사층(41)은 기판(21)의 네 측면 모두를 덮을 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 1 내지 3 측면을 덮을 수도 있다.
도 22에 도시한 바와 같이, 측면 반사층(41)의 일부는 기판(21)의 가장자리를 따라 기판(21)의 상면을 덮을 수 있다. 기판(21) 상면에 위치하는 측면 반사층(41) 부분은 기판(21)의 평평한 면 상에 위치할 수 있으며, 러프니스(R)는 측면 반사층(41)으로 둘러싸인 영역 내에 한정되어 위치할 수 있다.
한편, 도 22의 확대된 부분에 도시한 바와 같이, 측면 반사층(41)은 제1 패드 금속층(35a)으로부터 수평 방향으로 이격된다. 특히, 측면 반사층(41)은 메사(M)의 상부면보다 위에 위치할 수 있으며, 따라서, 메사(M) 주위의 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면보다 위에 위치할 수 있다. 예컨대, 측면 반사층(41)의 하부 단부는 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면과 나란할 수 있으며, 점선으로 표시한 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면보다 위에 위치할 수 있다. 이에 따라, 메사(M) 주위의 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면 일부는 측면 반사층(41)과 상부 절연층(37) 사이에서 외부에 노출될 수 있다.
측면 반사층(41)은 Ag 또는 Al의 금속 반사층을 포함할 수 있으며, Ni 및/또는 Ti와 같은 장벽층이 금속 반사층 상에 배치될 수 있다. 또한, 산화방지를 위해 Au와 같은 산화 방지막이 장벽층 상에 배치될 수 있다. 또한, 장벽층으로 Ni 및 Mo가 포함될 수도 있다. 금속 반사층은 충분한 반사 특성을 갖기 위해 120nm 이상의 두께를 가질 수 있다. 나아가, 금속 반사층의 접착 특성을 개선하기 위해 Ni 또는 Ti와 같은 접착층이 금속 반사층과 기판(21) 사이에 배치될 수 있다. 측면 반사층(41)은 기판(21) 및 제1 도전형 반도체층(23)에 오믹 접촉할 수도 있으나, 쇼트키 접촉할 수도 있다.
예를 들어, 측면 반사층(41)은 Ni/Ag/Ni/Ti/Au, Ni/Ag/Ni/Mo/Ni/Mo 또는 Ag/Ni/Mo/Ag/SiO2 등이 사용될 수 있다. 나아가, 측면 반사층(41)이 금속 반사층에 한정되는 것은 아니다. 측면 반사층(41)은 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있으며, 금속 반사층과 기판(21) 사이에 투명 산화물층을 포함하는 전방향 반사층(Omni directional reflector: ODR)일 수도 있다.
측면 반사층(41)이 기판(21) 및 제1 도전형 반도체층(23)의 측면에 한정되어 배치됨으로써 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)과 직접 접속(단락)되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서, 측면 반사층(41)에 의한 전기적 간섭을 줄일 수 있다.
측면 반사층(41)이 금속 반사층을 포함하고, 이 금속 반사층이 제1 패드 금속층(35a)과 부분적으로 중첩할 경우, 상부 절연층(37) 내의 핀홀이나 크랙 등의 결함을 통해 원하지 않게 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)에 전기적으로 직접 접속될 수 있다. 이 경우, 순방향 전압과 같은 발광 다이오드의 전기적 특성이 측면 반사층(41)과 제1 패드 금속층(35a)의 접촉 여부에 따라 심하게 변할 수 있으며, 이에 따라, 제조되는 발광 다이오드들 간에 전기적 특성 편차가 심하게 발생할 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 실시예에 따르면, 측면 반사층(41)을 메사(M) 및 제1 패드 금속층(35a)으로부터 횡방향으로 이격시킴으로써 전기적 특성 편차가 적은 발광 다이오드들을 대량으로 제조할 수 있다.
한편, 보호층(43)은 측면 반사층(41) 상에 배치된다. 보호층(43)은 측면 반사층(41)을 덮어 측면 반사층(41)의 넓은 면이 외부에 노출되는 것을 방지한다. 보호층(43)은 또한, 기판(21)의 가장자리를 덮는 측면 반사층(41) 부분을 덮을 수 있다.
보호층(43)은 예를 들어 SiO2, Si3N4 또는 TiO2와 같은 절연층 또는 인디움주석 산화물(ITO)과 같은 도전성 산화물층으로 형성될 수 있다. 절연층은 솔더가 측면 반사층(41)과 결합하는 것을 차단하여 측면 반사층(41)을 보호한다. 나아가, ITO와 같은 도전성 산화물층은 솔더의 젖음성이 나빠서 솔더가 발광 다이오드(100)의 측면으로 이동하는 것을 막는다.
도 22에 도시한 바와 같이, 보호층(43)은 측면 반사층(41)과 대체로 동일한 형상을 가진다. 도 22의 확대 부분에 도시된 바와 같이, 보호층(43)의 하부 단부 또한 측면 반사층(41)과 유사하게 제1 패드 금속층(35a) 및 메사(M)로부터 횡방향으로 이격되어 배치된다. 특히, 보호층(43)의 하부 단부는 측면 반사층(41)의 하부 단부와 나란할 수도 있다.
보호층(43)의 두께는 솔더가 침투하는 것을 막을 수 있는 한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 보호층(43)의 두께는 측면 반사층(41)의 두께보다 작을 수도 있고 클 수도 있다.
파장변환기(81)는 기판(21) 상에 배치된다. 파장변환기(81)는 수지와 형광체의 혼합물을 이용하여 기판(21) 상에서 형성될 수 있으며, 이와 달리, 미리 제조된 후 접착제(171)를 이용하여 기판(21)에 또는 기판(21) 상면에 형성된 측면 반사층(41) 또는 보호층(43) 상에 부착될 수 있다.
파장변환기(81)는 형광체를 함유하는 수지층, 파장변환 시트 또는 세라믹 플레이트 형광체(ceramic plate phosphor)를 포함할 수 있으며, 특히, 형광체 글래스(phosphor in glass; PIG) 또는 SiC 형광체를 포함할 수 있다. 세라믹 플레이트 형광체는 특히 고온에서도 변색이 발생되지 않기 때문에, 장시간 사용될 수 있다.
한편, 파장변환기(81)는 한 종류 또는 여러 종류의 형광체를 포함할 수 있다. 예컨대, 파장변환기(81)는 활성층(25)에서 생성된 광에 의해 황색, 녹색 또는 적색을 방출하는 형광체를 포함할 수 있다. 활성층(25)에서 청색을 방출하는 경우, 파장변환기(81)에서 변환된 광과 활성층(25)에서 생성된 광의 조합에 의해 백색광을 구현할 수 있다.
본 실시예에서, 백색광을 구현하는 발광 다이오드(100)에 대해 설명하지만, 백색광에 한정되는 것은 아니며 다양한 색상의 혼색광이 파장변환기(81)를 이용하여 구현될 수 있다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(900)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 23을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(900)는 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 상부 절연층(37)이 기판(21)의 경사진 측면을 덮는 것에 차이가 있다.
즉, 상부 절연층(37)은 메사(M) 둘레에 노출된 제1 도전형 반도체층(23)을 모두 덮고, 나아가, 제1 도전형 반도체층(23)의 측면 및 기판(21)의 경사진 측면을 덮는다. 다만, 상부 절연층(37)은 기판(21)의 수직한 측면을 덮지는 않는다.
한편, 측면 반사층(41)은 기판(21)의 수직한 측면을 덮으며, 경사진 측면 상의 상부 절연층(37)을 덮는다. 이 경우, 측면 반사층(41)의 하부 단부는 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면과 나란할 수도 있으나, 점선으로 표시한 바와 같이, 그보다 아래에 위치할 수도 있다. 다만, 측면 반사층(41)의 하부 단부는 상부 절연층(37)의 수평면과 나란하거나 그 위에 위치한다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(1000)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(1000)는 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 측면 반사층(41) 및 보호층(43)의 형성 위치에 차이가 있다. 즉, 도 21 및 도 22의 실시예에서, 측면 반사층(41)이 기판(21)의 상면 일부를 덮지만, 본 실시예에서, 측면 반사층(41)은 기판(21)의 상면을 덮지 않는다. 따라서, 측면 반사층(41)의 상부 단부는 기판(21)의 상면과 나란하거나 그보다 아래에 위치한다. 보호층(43) 또한 기판(21)의 상면을 덮지 않으며, 그 상부 단부는 기판(21)의 상면과 나란하거나 그보다 아래에 위치한다.
측면 반사층(41)의 형성 위치를 조절함으로써 발광 다이오드의 지향각을 조절할 수 있다. 즉, 도 21의 실시예와 같이 측면 반사층(41)이 기판(21)의 상면을 덮을 경우, 지향각을 더욱 줄일 수 있으며, 본 실시예와 같이, 측면 반사층(41)이 기판(21)의 측면에 한정되도록 배치할 경우, 도 21의 실시예에 비해 지향각을 증가시킬 수 있다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(1100)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(1100)는 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 기판(21)의 수직한 측면 및 경사진 측면의 위치에 차이가 있다. 즉, 도 21 및 도 22의 실시예에서, 기판(21)의 경사진 측면이 수직한 측면보다 범프 패드들(39a, 39b)측에 가깝게 위치하였으나, 본 실시예에서, 기판(21)의 경사진 측면이 수직한 측면보다 기판(21) 상부면 측에 더 가깝게 위치한다. 나아가, 본 실시예에 있어서, 기판(21)의 경사진 측면은 기판(21)의 상면과 나란할 수 있다.
한편, 측면 반사층(41)은 기판(21)의 수직한 측면 및 경사진 측면을 덮고 나아가 기판(21)의 가장자리를 따라 상면을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 보호층(43)은 측면 반사층(41) 상에 배치되어 측면 반사층(41)을 덮는다.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(1200)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 26을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(1200)는 도 25를 참조하여 설명한 발광 다이오드(1100)와 대체로 유사하나, 측면 반사층(41) 및 보호층(43)의 형성 위치에 차이가 있다. 즉, 도 25의 실시예에서, 측면 반사층(41)이 기판(21)의 상면 일부를 덮지만, 본 실시예에서, 측면 반사층(41)은 기판(21)의 상면을 덮지 않는다. 따라서, 측면 반사층(41)의 상부 단부는 기판(21)의 상면과 나란하거나 그보다 아래에 위치한다. 보호층(43) 또한 기판(21)의 상면을 덮지 않으며, 그 상부 단부는 기판(21)의 상면과 나란하거나 그보다 아래에 위치한다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(1300)를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 27을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(1300)는 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)와 대체로 유사하나, 보호층(43')이 수지로 형성된 것에 차이가 있다. 수지층(43')이 측면 반사층(41)을 덮는다. 수지층(43')은 앞서 설명한 보호층(43)에 비해 상대적으로 더 두꺼울 수 있으며, 따라서, 발광 다이오드의 지지 부재로 사용될 수 있다. 수지층(43')은 상대적으로 두껍기 때문에 솔더가 발광 다이오드(1300)의 측면을 덮는 것을 차단할 수 있다.
상기 수지층(43')은 에폭시 수지, 실리콘 수지, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 또는 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지층(43')은 예컨대 백색 장벽층(white wall)일 수 있다. 백색 장벽층(43')은 예를 들어 실리콘 수지, 에폭시 수지, EMC 또는 SMC에 TiO2 등을 혼합하여 형성될 수 있다. 백색 장벽층(43')은 시간이 지남에 따라 내부에 크랙과 같은 결함이 생성될 수 있다. 따라서, 측면 반사층(41) 없이 백색 장벽층(43')을 직접 발광 다이오드(1300)의 측면에 형성한 경우, 발광 다이오드로부터 방출된 광이 백색 장벽층(43')을 통해 외부로 방출되는 광 누설이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명은 측면 반사층(41)을 발광 다이오드(1300)의 측면에 형성함으로써 장시간 동안 광 누설 없는 발광 소자를 제공할 수 있다.
파장변환기(81)는 접착제(171)를 이용하여 기판(21) 상에 부착될 수 있다. 도 27에 도시한 바와 같이, 파장변환기(81)는 수지층(43') 상부에도 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 수지층(43')이 파장변환기(81)의 측면을 덮을 수도 있다.
도 28 및 29는 일 실시예에 따른 발광 다이오드(800) 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다. 도 28a는 평면도이고, 도 28b는 도 28a의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
우선, 도 10a, 도 10b, 도 11a, 도 11b, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b, 도 15a 및 도 15b를 참조하여 설명한 바와 같은 공정을 거쳐, 기판(21) 상에 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 제2 도전형 반도체층(27)을 포함하는 반도체 적층(30), 오믹 산화물층(29), 메사(M), 오믹 반사층(31), 하부 절연층(31), 제1 패드 금속층(35a), 제2 패드 금속층(35b), 상부 절연층(37), 제1 범프 패드(39a) 및 제2 범프 패드(39b)가 형성된다.
한편, 도 28a 및 도 28b를 참조하면, 제1 및 제2 범프 패드들(39a, 39b)이 형성된 후, 기판(21)의 하면을 연마하여 기판(21)의 두께를 감소시키고, 연마된 하면에 러프니스(R)를 형성한다. 기판(21)의 하면은 래핑 및/또는 폴리싱 기술을 이용하여 연마될 수 있으며, 건식 및 습식 식각 기술을 이용하여 러프니스(R)가 형성될 수 있다.
러프니스(R)는 도 16a 및 도 16b를 참조하여 설명한 바와 같이 기판(21)의 전면에 형성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 28a 및 도 28b에 도시한 바와 같이 특정 영역에 한정되어 형성될 수 있다. 러프니스(R)가 형성되는 영역을 정의하기 위해 마스크가 사용될 수 있다. 러프니스(R)가 형성된 영역 주위에 평평한 면이 형성될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 러프니스(R)의 높이는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 러프니스(R)는 1um 이상의 높이를 가질 수 있다. 또한, 러프니스(R)가 반드시 필요한 것은 아니며, 생략될 수도 있다.
이어서, 도 29를 참조하여 기판(21) 측면에 측면 반사층(41) 및 보호층(43)을 형성하는 기술에 대해 설명한다. 도 29에서는 앞서 도 28a 및 도 28b를 참조하여 제조된 두 개의 발광 다이오드 영역을 도시하지만, 기판(21) 상에는 더 많은 수의 발광 다이오드 영역들이 형성될 것이며, 각 발광 다이오드 영역에 메사(M) 및 범프 패드들(39a, 39b)이 형성될 것이다.
도 29a를 참조하면, 제1 및 제2 범프 패드(39a, 39b)가 형성된 후, 제1 도전형 반도체층(21) 측으로부터 기판(21) 내부에 스크라이빙 라인(LS)이 형성된다. 스크라이빙 라인(LS)은 발광 다이오드의 분할 영역에 형성되며, 따라서, 복수의 스크라이빙 라인들(LSs)이 메쉬 형상으로 기판(21) 상에 형성될 수 있다.
또한, 러프니스(R)가 형성된 기판(21) 상에 포토레지스트 패턴(51)이 형성된다. 포토레지스트 패턴(51)은 스핀 코팅 등의 기술을 이용하여 포토레지스트 막을 기판(21) 상에 형성한 후 사진 및 현상을 통해 이 포토레지스트 막을 패터닝하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 기판(21) 상면의 평평한 영역들이 노출될 수 있다.
도 29b를 참조하면, 블루 테이프 등의 신장 가능한 테이프 상에서 개별 발광 다이오드 영역별로 분리하고 이를 신장시켜 개별 발광 다이오드 영역들을 서로 이격시킬 수 있다. 그 후, 분리된 개별 발광 다이오드 영역들을 자외선 경화용 테이프(61) 상에 전사하여 부착시킨다. 이때, 메사(M)가 테이프(61) 내로 묻힐 수 있으며, 따라서, 메사(M) 주위에 노출된 제1 도전형 반도체층(23)이 테이프(61)의 상면에 접할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드 영역에서 테이프(61)와 접하는 부분을 조절할 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(23)의 일부 두께가 테이프(61) 내에 묻힐 수도 있다.
한편, 개별 발광 다이오드 영역의 기판(21) 측면은 스크라이빙에 의해 형성된 경사면과 브레이킹에 의해 형성된 수직면이 형성될 수 있다.
도 29c를 참조하면, 개별 발광 다이오드 영역들 상에 측면 반사층(41)을 증착한다. 측면 반사층(41)은 예컨대 스퍼터링 기술을 이용하여 증착될 수 있다. 측면 반사층(41)은 Ag 또는 Al과 같은 금속 반사층을 포함한다. 측면 반사층(41)의 구체적인 구조 및 재료에 대해서는 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한 바와 동일하므로, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
측면 반사층(41)은 경사진 측면 및 수직한 측면에서 대체로 균일한 두께로 기판(21)의 측면에 형성된다. 나아가, 측면 반사층(41)은 포토레지스트 패턴(51)을 덮으며, 포토레지스트 패턴(51)에 의해 노출된 기판(21) 상면을 덮는다.
한편, 측면 반사층(41)을 증착한 후, 연속해서 보호층(41)이 증착된다. 보호층(41)은 절연층 또는 도전성 산화물층으로 형성될 수 있으며, 예컨대 스퍼터링이나 화학기상증착 기술을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면은 테이프(61)로 가려지므로, 측면 반사층(41)이나 보호층(41)이 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면에 형성되는 것이 방지된다. 따라서, 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)과 중첩되는 것을 방지할 수 있다.
도 29d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(51)을 제거함으로써 기판(21) 측면 및 상면에 형성된 측면 반사층(41) 및 보호층(43)을 제외하고 포토레지스트 막과 함께 포토레지스트 막 상에 형성된 반사물질층 및 보호물질층을 제거할 수 있다. 이에 따라, 기판(21)의 측면을 덮고 상면 일부를 덮는 측면 반사층(41) 및 보호층(43)을 형성할 수 있다.
도 29e를 참조하면, 기판(21) 상면에 파장변환기(81)가 부착된다. 파장변환기(81)는 접착제(171)를 이용하여 기판(21)에 부착될 수 있으며, 또는 기판(21) 상면에 형성된 보호층(43) 상에 직접 접착될 수도 있다. 이어서, 테이프(61)로부터 개별 발광 다이오드를 분리함으로써 도 21의 발광 다이오드(800)가 완성된다.
한편, 본 실시예에 있어서, 레이저를 이용하여 스크라이빙 라인(LS)을 형성하는 것에 대해 설명하였지만, 스크라이빙 라인(LS)은 블레이드를 이용하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 기판(21) 측면의 경사진 면의 경사를 더 완만하게 만들 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 스크라이빙 라인(LS)이 제1 및 제2 범프 패드들(39a, 39b)이 형성된 후에 형성되는 것으로 설명하였지만, 스크라이빙 라인(LS)은 상부 절연층(37)을 형성하기 전에 형성될 수도 있다. 이 경우, 스크라이빙 라인(LS) 내부에 상부 절연층(37)이 형성될 수 있으며, 따라서, 도 23의 실시예와 같은 발광 다이오드(900)가 제조될 수 있다.
한편, 본 실시예에 있어서, 도 29a에 있어서, 포토레지스트 패턴(51)이 형성되어 기판(21)의 상면 가장자리 영역이 노출되는 것으로 설명하였지만, 포토레지스트가 기판(21) 상면 전체를 덮을 수 있으며, 이 경우, 도 24의 발광다이오드(1000)가 제공될 수 있다.
또한, 앞의 실시예들에 있어서, 스크라이빙 라인(LS)이 기판(21)의 하면 측, 즉, 범프 패드들(39a, 39b) 측에서 수행되는 것으로 설명하였지만, 스크라이빙 라인(LS)이 기판(21)의 상면측에서 수행될 수도 있으며, 이 경우, 도 25 및 도 26에 따른 발광 다이오드들(1100, 1200)이 제조될 수 있다.
나아가, 보호층(43)이 절연층 또는 도전성 산화물층을 이용하여 형성되는 것에 대해 설명하였지만, 수지를 이용하여 형성할 수도 있으며, 이에 따라, 도 27의 발광 다이오드(1300)가 제조될 수 있다.
한편, 포토레지스트 패턴(51) 또는 마스킹 물질을 이용하여 기판(21) 상면에 증착된 측면 반사층(41) 및 보호층(43)을 제거하는 것에 대해 설명하였지만, 기판(21) 상면에 증착된 측면 반사층(41) 및 보호층(43)은 다른 방법, 예컨대 박리(peel off) 기술을 이용하여 제거될 수도 있다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(1300)를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 31은 도 30의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이며, 도 32a 및 도 32b는 도 30의 발광 다이오드의 다양한 예들을 설명하기 위한 부분 확대 단면도들이다.
우선, 도 30 및 도 31을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(1300)는 기판(21), 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 제2 도전형 반도체층(27), 오믹 반사층(31), 하부 절연층(33), 제1 패드 금속층(35a), 제2 패드 금속층(35b), 상부 절연층(37), 제1 범프 패드(39a), 제2 범프 패드(39b), 광 투과성 물질층(53'), 측면 반사층(41) 및 캐핑층(63)을 포함한다. 상기 발광 다이오드(1300)는 또한 도 22를 참조하여 설명한 바와 같이 파장변환기 및 접착제(171)를 포함할 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 반도체 적층(30)을 형성한다. 나아가, 상기 발광 다이오드(1300)는 투명 오믹층(29)을 더 포함할 수 있다.
상기 기판(21), 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 제2 도전형 반도체층(27), 오믹 반사층(31), 하부 절연층(33), 제1 패드 금속층(35a), 제2 패드 금속층(35b), 상부 절연층(37), 제1 범프 패드(39a) 및 제2 범프 패드(39b)에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 유사하므로 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제1 도전형 반도체층(23) 상에 메사(M)가 배치되며, 메사(M)에 대해서도 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.
다만, 본 실시예에 있어서, 기판(21)의 상면은 평탄한 면일 수 있으며, 러프니스(R)는 생략될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 러프니스(R)가 기판(21) 상면에 전체적으로 또는 부분적으로 형성될 수도 있다.
한편, 기판(21)의 측면 상에 광 투과성 물질층(53') 및 측면 반사층(41)이 기판(21)의 측면들 상에 배치된다. 광 투과성 물질층(53') 및 측면 반사층(41)은 기판(21)의 수직한 측면뿐만 아니라 경사진 측면을 덮는다. 광 투과성 물질층(53') 및 측면 반사층(41)은 또한 제1 도전형 반도체층(23)의 측면을 덮을 수 있다. 광 투과성 물질층(53') 및 측면 반사층(41)은 기판(21)의 네 측면 모두를 덮을 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 1 내지 3 측면을 덮을 수도 있다.
광 투과성 물질층(53')은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 거칠기 완화층(53)과 동일 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 광 투과성 물질층(53')은 ITO, ZnO와 같은 도전성 산화물층 또는 SiO2, SiNx나 SiON과 같은 절연층으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 광 투과성 물질층(53')은 50nm 이하의 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 나아가 20nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 광 투과성 물질층(53')은 예컨대 약 10nm의 두께로 형성될 수도 있다.
광 투과성 물질층(53')은 측면 반사층(41)의 접착력을 향상시키기 위해 사용될 수 있으며, 또한, 기판(21)의 측면의 거칠기를 완화할 수 있다. 더욱이, 광 투과성 물질층(53')을 측면 반사층(41)과 기판(21) 사이에 배치함으로써 전방향 반사기(Omnidirectional Reflector, ODR)를 형성할 수 있다.
한편, 측면 반사층(41)은 기판(21)의 측면 상에 배치되며, 기판(21)의 상면으로부터 이격된다. 따라서, 기판(21)의 상면으로 진행하는 광은 측면 반사층(41)에 의해 반사되지 않고 외부로 방출될 수 있다.
또한, 도 31의 확대된 부분에 도시한 바와 같이, 측면 반사층(41)은 제1 패드 금속층(35a)으로부터 수평 방향으로 이격된다. 특히, 측면 반사층(41)은 메사(M)의 상부면보다 위에 위치할 수 있으며, 따라서, 메사(M) 주위의 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면보다 위에 위치할 수 있다. 예컨대, 측면 반사층(41)의 하부 단부는 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면과 나란할 수 있으며, 점선으로 표시한 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면보다 위에 위치할 수 있다. 이에 따라, 메사(M) 주위의 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면 일부는 측면 반사층(41)과 상부 절연층(37) 사이에서 외부에 노출될 수 있다. 광 투과성 물질층(53') 및 캐핑층(63) 또한 측면 반사층(41)과 유사하게 제1 패드 금속층(35a)으로부터 수평 방향으로 이격되며, 메사(M) 주위의 제1 도전형 반도체층(23)의 노출면보다 위에 위치할 수 있다.
도 32a를 참조하면, 측면 반사층(41)은 Ag 또는 Al의 금속 반사층(41a)을 포함할 수 있으며, Ni 및/또는 Ti와 같은 장벽층(41b)이 금속 반사층 상에 배치될 수 있다. 또한, 산화방지를 위해 Au와 같은 산화 방지막이 장벽층 상에 배치될 수 있다. 또한, 장벽층으로 Ni 및 Mo가 포함될 수도 있다. 금속 반사층(41a)은 충분한 반사 특성을 갖기 위해 120nm 이상의 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 측면 반사층(41)은 Ag/Ni/Mo/Ni/Mo 또는 Ag/Ni/Mo/Ag/SiO2 등이 사용될 수 있다. 나아가, 측면 반사층(41)이 금속 반사층에 한정되는 것은 아니다. 측면 반사층(41)은 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있으며, 금속 반사층과 기판(21) 사이에 투명 산화물층을 포함하는 전방향 반사층(Omni directional reflector: ODR)일 수도 있다.
측면 반사층(41)이 기판(21) 및 제1 도전형 반도체층(23)의 측면에 한정되어 배치됨으로써 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)과 직접 접속(단락)되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서, 측면 반사층(41)에 의한 전기적 간섭을 줄일 수 있다.
측면 반사층(41)이 금속 반사층을 포함하고, 이 금속 반사층이 제1 패드 금속층(35a)과 부분적으로 중첩할 경우, 상부 절연층(37) 내의 핀홀이나 크랙 등의 결함을 통해 원하지 않게 측면 반사층(41)이 제1 패드 금속층(35a)에 전기적으로 직접 접속될 수 있다. 이 경우, 순방향 전압과 같은 발광 다이오드의 전기적 특성이 측면 반사층(41)과 제1 패드 금속층(35a)의 접촉 여부에 따라 심하게 변할 수 있으며, 이에 따라, 제조되는 발광 다이오드들 간에 전기적 특성 편차가 심하게 발생할 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 실시예에 따르면, 측면 반사층(41)을 메사(M) 및 제1 패드 금속층(35a)으로부터 횡방향으로 이격시킴으로써 전기적 특성 편차가 적은 발광 다이오드들을 대량으로 제조할 수 있다.
나아가, 반사층(41a)과 장벽층(41b)의 상부 단부의 높이는 서로 다를 수 있다. 도 32a 및 도 32b에 도시한 바와 같이, 반사층(41a)의 상부 단부는 기판(21)의 상면과 대체로 동일한 높이에 위치하나, 장벽층(41b)의 상부 단부는 기판(21)의 상면보다 높은 위치에 위치할 수 있다.
한편, 캐핑층(63)은 측면 반사층(41) 상에 배치되며, 기판(21)의 상면을 덮는다. 캐핑층(63)은 측면 반사층(41) 및 기판(21)의 상면을 덮어 측면 반사층(41)을 수분 등의 외부 환경으로부터 보호하며, 나아가, 측면 반사층(41)을 기판(21)에 견고하게 결합시켜 측면 반사층(41)이 기판(21)으로부터 박리되는 것을 방지한다. 특히, 측면 반사층(41)을 형성하는 동안, 측면 반사층(41)의 상부 단부와 기판(21)의 측면 사이에 틈이 형성될 수 있다. 측면 반사층(41)과 기판(21) 사이에 형성된 틈은 측면 반사층(41)의 박리를 일으키는 시작점이 될 수 있다. 캐핑층(63)은 측면 반사층(41)을 덮는 것 뿐만 아니라, 측면 반사층(41)과 기판(21) 사이에 형성된 틈을 메울 수 있으며, 이에 따라, 기판(21) 측면에 형성된 측면 반사층(41)이 기판(21)으로부터 박리되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 캐핑층(63)은 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한 보호층(43)과 유사하나, 캐핑층(63)이 기판(21)의 상면을 덮는 점에서 보호층(43)과 차이가 있다.
캐핑층(63)은 예를 들어 프라이머(primer), SOG(스핀온글래스), SiO2, SiNx, SiON 또는 TiO2와 같은 절연층 또는 ITO나 ZnO와 같은 도전성 산화물층으로 형성될 수 있다. 절연층은 솔더가 측면 반사층(41)과 결합하는 것을 차단하여 측면 반사층(41)을 보호한다. 나아가, ITO와 같은 도전성 산화물층은 솔더의 젖음성이 나빠서 솔더가 발광 다이오드(100)의 측면으로 이동하는 것을 막는다. 또한, 기판(21)보다 굴절률이 낮은 물질층을 캐핑층(63)으로 사용함으로써 기판(21) 상면을 통한 광의 방출 효율을 향상시킬 수 있다.
캐핑층(63)은 장벽층(41b) 때문에 기판(21)의 상면 가장자리 부분에서 높이 편차가 발생할 수 있다. 특히, 기판(21) 상면의 가장자리를 따라 기판(21)의 외곽 부분에서 캐핑층(63)의 높이가 기판(21) 상면 상에 위치하는 캐핑층(63)의 높이보다 높아진다. 이에 따라, 앞서 설명한 실시예들에서와 같이, 파장변환기(81)를 접착제(171)를 이용하여 접착할 때, 접착제가 기판(21)의 측면 측으로 흘러내리는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
캐핑층(63)은 기판(21) 상면에 형성된 광 투과성 물질층(53') 및 측면 반사층(41)을 리프트 오프 기술이나 박리(peel off) 기술을 이용하여 제거한 후, 기판(21)의 측면 및 상면에 형성된다. 캐핑층(63)은 예를 들어, 스퍼터링 증착 기술, E-빔 증착 기술, 스핀 코팅 기술 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 32a에 도시한 바와 같이, 기판(21)의 측면 상에 위치하는 캐핑층(63)은 대체로 균일한 두께를 가질 수 있으며, 기판(21)의 하면에 가까울수록 두께가 약간 작아질 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링이나 E-빔 증착 기술을 이용하여 캐핑층(63)을 형성할 경우, 기판(21) 상면 측에 형성되는 캐핑층(63)의 두께가 상대적으로 더 두껍게 형성된다. 이와 달리, 도 32b에 도시한 바와 같이 캐핑층(63')은 기판(21)의 측면에서 기판(21)의 하면에 가까울수록 더 두꺼워질 수도 있다. 예를 들어, 스핀 코팅 등의 기술을 이용하여 실리콘 프라이머(primer)나 SOG(스핀온글래스) 등을 증착할 경우, 도 32b와와 같이, 기판(21) 상면에 가까운 캐핑층(63')의 두께보다 기판(21)의 하면에 가까운 캐핑층(63')의 두께가 상대적으로 더 크게 형성된다. 이에 따라, 백색 장벽층(예, 도 20의 75)으로 발광 다이오드의 측면을 덮을 때, 기판(21) 하면 측으로부터 백색 장벽층과 발광 다이오드의 계면을 통해 수분이 침투하여 파장변환기(81)가 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 나아가, 기판(21) 하면에 캐핑층(63')이 두껍게 형성되기 때문에, 기판(21) 하면 측에서 수분이 측면 반사층(41) 및 광 투과성 물질층(53')까지 침투하는 경로가 길어져 수분의 의해 측면 반사층(41)이나 광 투과성 물질층(53')이 손상되는 것이 방지된다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 33을 참조하면, 상기 광원 모듈은 지지 기판(71), 발광 다이오드(100), 파장변환기(81) 및 렌즈(91)를 포함한다. 발광 다이오드(100)는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드(100)이며, 이 발광 다이오드(100)는 제1 및 제2 범프 패드들(39a, 39b)을 이용하여 제1 및 제2 패드들(73a, 73b)이 배치된 지지 기판(71) 상에 플립 본딩될 수 있다. 지지 기판(71)은 예를 들어 인쇄회로보드일 수 있다.
한편, 렌즈(91)가 발광 다이오드(100) 상부에 배치된다. 렌즈(91)는 하부면과 상부면을 가지며, 하부면은 발광 다이오드(100)로부터 방출된 광이 입사되는 오목부를 포함하고, 상부면은 광을 방출하는 출사면을 가진다. 하부면의 오목부는 평평한 면으로 둘러싸일 수 있다.
또한, 도시한 바와 같이, 상부면은 중앙에 위치하는 오목부와 그 주위에 위치하는 볼록부를 포함할 수 있다. 볼록부는 오목부를 둘러쌀 수 있다.
상기 렌즈(91)는 광을 분산시키는 확산 렌즈이지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상의 렌즈(91)가 발광 다이오드(100)와 결합하여 다양한 광 패턴을 구현할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 발광 다이오드(100)가 지지 기판(71)에 플립 본딩된 광원 모듈에 대해 설명하지만, 다른 발광 다이오드(200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200 또는 1300)가 지지 기판(71) 상에 실장되어 사용될 수도 있다.
상기 광원 모듈은 예컨대 대형 TV나 카메라 플래쉬 등에 적합하게 사용될 수 있다.
도 34는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드가 적용되는 헤드 램프(1510)가 장착된 차량(1500)을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 33을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(100 ~ 1300)는 차량(1500)의 전방에 장착되어 헤드 램프부(1510) 내에 배치된다. 실시예에서 차량용 헤드램프부(1510)는 운전자의 전방 야간 시야를 확보해주는 헤드램프, 안개등 등을 포함한다.
차량용 헤드램프부(1510)는 차량(1500) 전방 좌우에 각각 장착될 수 있으며, 운전자의 취향을 고려하여 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 전방 좌우에 각각 장착된 헤드램프부(1510)는 서로 대칭 구조를 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 구조를 가질 수도 있다.
상기 발광 다이오드는 도 20을 참조하여 설명한 바와 같은 발광 모듈의 형태로 헤드 램프부(1500) 내에 장착될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 발광 모듈로 장착될 수 있다.
도 35는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드가 적용되는 카메라 플래시(2300)가 장착된 모바일 기기(2000)를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 35를 참조하면, 상기 모바일 기기(2000)는 카메라 모듈(2100) 및 플래시 모듈(2300)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(100 ~ 1300)는 플래시 모듈(2300)내에 장착된다. 플래시 모듈(2300)은 카메라 모듈(2100)이 작동하여 피사체를 촬영할 때, 피사체에 광을 조사한다.
상기 발광 다이오드는 도 32를 참조하여 설명한 바와 같은 광원 모듈의 형태로 카메라 모듈(2100) 내에 장착될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 광원 모듈이 사용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하나의 실시예에 대해서 설명한 사항이나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 다른 실시예에도 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 측면을 갖는 기판;
    상기 기판 하부에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 반도체 적층;
    상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 오믹 반사층;
    상기 오믹 반사층 하부에 배치되며, 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층에 각각 전기적으로 접속된 제1 범프 패드 및 제2 범프 패드;
    상기 기판의 측면을 덮는 측면 반사층; 및
    상기 기판의 상면과 상기 측면 반사층을 덮는 캐핑층을 포함하고,
    상기 측면 반사층은 상기 기판의 상면을 노출시키는 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판의 측면과 상기 측면 반사층 사이에 개재된 광 투과성 물질층을 더 포함하는 발광 다이오드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기판은 4개의 측면을 포함하고,
    상기 광 투과성 물질층 및 측면 반사층은 상기 기판의 4개의 측면을 덮는 발광 다이오드.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 광 투과성 물질층은 ITO, ZnO, SiNx, SiON 또는 SiO2를 포함하는 발광 다이오드.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 광 투과성 물질층과 상기 측면 반사층의 하부 단부는 서로 나란한 발광 다이오드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 측면 반사층은 반사 금속층 및 장벽층을 포함하는 발광 다이오드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 반사 금속층 및 장벽층의 상부 단부들은 상기 기판의 상면 바깥측에 위치하는 발광 다이오드.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 장벽층의 상부 단부가 상기 반사 금속층의 상부 단부보다 높게 위치하는 발광 다이오드.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 상기 제1 도전형 반도체층의 상면에 대해 수직한 측면 및 상기 수직한 측면에 대해 경사진 측면을 포함하되,
    상기 경사진 측면은 상기 수직한 측면에 비해 상기 기판의 상면으로부터 더 먼 발광 다이오드.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 경사진 측면은 스크라이빙 공정에 의해 형성된 면이고,
    상기 수직한 측면은 브레이킹에 의해 형성된 면인 발광 다이오드.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐핑층은 SiO2, SiNx, SiON, ITO, 프라이머, 또는 SOG를 포함하는 발광 다이오드.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 메사를 포함하고,
    상기 메사는 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 포함하며,
    상기 메사는 상기 측면들로부터 이격되며,
    상기 측면 반사층은 상기 메사로부터 횡방향으로 이격되어 배치된 발광 다이오드.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 오믹 반사층을 덮되, 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 제1 개구부 및 상기 오믹 반사층을 노출시키는 제2 개구부를 포함하는 하부 절연층;
    상기 하부 절연층 상에 배치되고 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 패드 금속층;
    상기 하부 절연층 상에 배치되고, 상기 제2 개구부를 통해 상기 오믹 반사층에 전기적으로 접속된 제2 패드 금속층; 및
    상기 제1 패드 금속층 및 상기 제2 패드 금속층을 덮되, 상기 제1 패드 금속층을 노출시키는 제1 개구부 및 상기 제2 패드 금속층을 노출시키는 제2 개구부를 포함하는 상부 절연층을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 범프 패드는 상기 상부 절연층 상에 배치되어 상기 상부 절연층의 제1 개구부 및 제2 개구부를 통해 상기 제1 패드 금속층 및 상기 제2 패드 금속층에 각각 접속하는 발광 다이오드.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 메사는 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 관통하여 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 관통홀을 포함하고,
    상기 제1 패드 금속층은 상기 관통홀을 통해 노출된 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 발광 다이오드.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 메사는 측면들에 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 오목부들을 더 포함하고,
    상기 제1 패드 금속층은 상기 오목부들을 통해 노출된 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 발광 다이오드.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 메사는 모서리들이 절단된 형상을 갖고,
    상기 제1 패드 금속층은 상기 메사의 모서리들 근처에서 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 발광 다이오드.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 오믹 반사층의 주위에서 상기 제2 도전형 반도체층에 오믹 접촉하는 오믹 산화물층을 더 포함하는 발광 다이오드.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 상부에 배치된 파장변환기를 더 포함하는 발광 다이오드.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 파장변환기는 파장변환 시트 또는 세라믹 플레이트 형광체를 포함하는 발광 다이오드.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 파장변환기는 접착제를 통해 상기 캐핑층에 접착된 발광 다이오드.
KR1020170127323A 2017-02-17 2017-09-29 측면 반사층을 갖는 발광 다이오드 KR102395618B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010360589.1A CN111525007B (zh) 2017-02-17 2017-12-06 具有侧面反射层的发光二极管
CN201721685120.5U CN207637833U (zh) 2017-02-17 2017-12-06 具有侧面反射层的发光二极管
CN202010361306.5A CN111525008B (zh) 2017-02-17 2017-12-06 具有侧面反射层的发光二极管
CN201711275494.4A CN108461595B (zh) 2017-02-17 2017-12-06 具有侧面反射层的发光二极管
US15/863,971 US10270018B2 (en) 2017-02-17 2018-01-07 Light emitting diode having side reflection layer
EP18152671.6A EP3364469B1 (en) 2017-02-17 2018-01-22 Light emitting diode having side reflection layer
KR1020220053961A KR102554232B1 (ko) 2017-02-17 2022-05-02 측면 반사층을 갖는 발광 다이오드

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170021633 2017-02-17
KR1020170021633 2017-02-17
KR1020170024350 2017-02-23
KR20170024350 2017-02-23

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220053961A Division KR102554232B1 (ko) 2017-02-17 2022-05-02 측면 반사층을 갖는 발광 다이오드

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180095426A KR20180095426A (ko) 2018-08-27
KR102395618B1 true KR102395618B1 (ko) 2022-05-09

Family

ID=63455187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170127323A KR102395618B1 (ko) 2017-02-17 2017-09-29 측면 반사층을 갖는 발광 다이오드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102395618B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7086902B2 (ja) * 2019-08-30 2022-06-20 アオイ電子株式会社 発光装置
JP7086903B2 (ja) * 2019-08-30 2022-06-20 アオイ電子株式会社 発光装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007019776A1 (de) * 2007-04-26 2008-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente
KR101752425B1 (ko) * 2010-11-18 2017-07-11 서울반도체 주식회사 파장변환층을 갖는 발광 다이오드 칩, 그것을 제조하는 방법 및 그것을 갖는 패키지
KR20120055332A (ko) * 2010-11-23 2012-05-31 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 발광소자 패키지
KR20130110131A (ko) * 2013-09-16 2013-10-08 서울반도체 주식회사 파장변환층을 갖는 발광 다이오드 칩, 그것을 제조하는 방법 및 그것을 갖는 패키지

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180095426A (ko) 2018-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102554232B1 (ko) 측면 반사층을 갖는 발광 다이오드
US11935990B2 (en) Light emitting diode having side reflection layer
US10340425B2 (en) Light emitting diode having light blocking layer
KR102641239B1 (ko) 발광 다이오드, 그것을 제조하는 방법 및 그것을 갖는 발광 소자 모듈
CN110036483B (zh) 具有多个发光单元的发光二极管
EP3490013B1 (en) Light-emitting diode including distributed bragg reflector
US12015112B2 (en) Light emitting diode
KR102395618B1 (ko) 측면 반사층을 갖는 발광 다이오드
KR102610627B1 (ko) 복수의 파장변환기를 가지는 발광 다이오드
KR102601419B1 (ko) 고 신뢰성 발광 다이오드
KR20180097979A (ko) 광 차단층을 가지는 발광 다이오드
KR20190010988A (ko) 자동차 헤드램프용 발광 다이오드
KR20150000387A (ko) 발광소자 및 그 제조 방법
US20240222564A1 (en) Light emitting diode having shallow viewing angle
US20230034456A1 (en) Light emitting module and display apparatus by using the same
KR20150037215A (ko) 넓은 지향각을 갖는 발광 소자 및 그 제조 방법
KR20160010206A (ko) 웨이퍼 레벨 패키지 공정을 이용한 발광 소자 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant