KR102474301B1 - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
실시 예는 서브 마운트와 발광 구조물이 열적으로 안정적으로 본딩되며, 동시에 광 추출 효율이 극대화된 발광 소자에 관한 것으로, 기판; 상기 기판의 일면에 배치되며, 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 제 1, 제 2 전극을 포함하며, 본딩층을 통해 상기 발광 구조물과 유테틱 본딩되는 서브 마운트; 및 상기 발광 구조물과 상기 제 1, 제 2 전극 사이에 차례로 배치되는 제 1 배리어층, 반사층 및 제 2 배리어층을 포함하며, 상기 제 2 배리어층은 상기 제 1 전극과 상기 반사층 사이에서 서로 다른 제 1 금속층과 제 2 금속층이 한 번 이상 교대로 적층된 구조이다.Embodiments relate to a light emitting device in which a submount and a light emitting structure are thermally and stably bonded, and at the same time, light extraction efficiency is maximized, including a substrate; a light emitting structure disposed on one surface of the substrate and including a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer; A sub-mount including first and second electrodes and eutecticly bonded to the light emitting structure through a bonding layer; and a first barrier layer, a reflective layer, and a second barrier layer sequentially disposed between the light emitting structure and the first and second electrodes, wherein the second barrier layer is different from each other between the first electrode and the reflective layer. It has a structure in which a first metal layer and a second metal layer are alternately laminated one or more times.
Description
본 발명 실시 예는 광 추출 효율이 향상된 발광 소자에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a light emitting device with improved light extraction efficiency.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다. 최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 액정 표시 장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다. A light emitting diode (LED) is one of light emitting devices that emits light when a current is applied thereto. A light emitting diode can emit light with high efficiency at a low voltage, and thus has an excellent energy saving effect. Recently, the luminance problem of light emitting diodes has been greatly improved, and they are applied to various devices such as backlight units of liquid crystal display devices, electronic signboards, displays, and home appliances.
발광 다이오드는 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층으로 구성된 발광 구조물의 일 측에 제 1 전극과 제 2 전극이 배치된 구조일 수 있다.The light emitting diode may have a structure in which a first electrode and a second electrode are disposed on one side of a light emitting structure composed of a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer.
도 1은 일반적인 발광 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general light emitting device.
도 1과 같이, 일반적인 플립 칩 구조의 발광 소자는 기판(1), 기판(1) 상에 차례로 적층된 제 1 반도체층(5), 활성층(6) 및 제 2 반도체층(7)을 포함하는 발광 구조물을 포함하며, 발광 소자는 별도의 서브 마운트(2)에 실장될 수 있다. 이 때, 서브 마운트(2)에는 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)이 각각 배치되며, 제 1 범프(8)를 통해 제 1 반도체층(5)과 제 1 전극(3)이 전기적으로 접속되고, 제 2 범프(9)를 통해 제 2 반도체층(7)이 제 2 전극(4)과 전기적으로 접속될 수 있다.As shown in FIG. 1, a general flip chip structure light emitting device includes a
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서브 마운트와 발광 구조물이 열적으로 안정적으로 본딩되며, 동시에 광 추출 효율이 극대화된 발광 소자를 제공하는데 있다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide a light emitting device in which a submount and a light emitting structure are thermally and stably bonded, and at the same time, light extraction efficiency is maximized.
본 발명 실시 예의 발광 소자는 기판; 상기 기판의 일면에 배치되며, 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 제 1, 제 2 전극을 포함하며, 본딩층을 통해 상기 발광 구조물과 유테틱 본딩되는 서브 마운트; 및 상기 발광 구조물과 상기 제 1, 제 2 전극 사이에 차례로 배치되는 제 1 배리어층, 반사층 및 제 2 배리어층을 포함하며, 상기 제 2 배리어층은 상기 제 1 전극과 상기 반사층 사이에서 서로 다른 제 1 금속층과 제 2 금속층이 한 번 이상 교대로 적층된 구조이다.The light emitting device of the embodiment of the present invention includes a substrate; a light emitting structure disposed on one surface of the substrate and including a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer; A sub-mount including first and second electrodes and eutecticly bonded to the light emitting structure through a bonding layer; and a first barrier layer, a reflective layer, and a second barrier layer sequentially disposed between the light emitting structure and the first and second electrodes, wherein the second barrier layer is different from each other between the first electrode and the reflective layer. It has a structure in which a first metal layer and a second metal layer are alternately laminated one or more times.
본 발명의 발광 소자는 다음과 같은 효과가 있다.The light emitting device of the present invention has the following effects.
첫째, 발광 구조물과 서브 마운트를 유테틱 본딩하여, 발광 구조물과 서브 마운트를 열적으로 안정하도록 결합시킬 수 있다.First, by eutectic bonding the light emitting structure and the submount, it is possible to bond the light emitting structure and the submount to be thermally stable.
둘째, 반사층의 상, 하부에 각각 제 1, 제 2 배리어를 배치하여, 유테틱 본딩에 의해 반사층의 반사율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Second, by disposing the first and second barriers on the top and bottom of the reflective layer, respectively, it is possible to prevent the reflectance of the reflective layer from being lowered due to eutectic bonding.
셋째, 제 1 배리어 상에 제 2 절연층을 더 배치하여, 정전기 방전 또는 외부의 이물에 의해 배리어층, 반사층 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.Third, by further disposing a second insulating layer on the first barrier, it is possible to prevent damage to the barrier layer, the reflective layer, and the like due to electrostatic discharge or external foreign matter.
도 1은 일반적인 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.
도 3은 도 2의 a 영역의 확대도이다.
도 4는 일반적인 발광 소자와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 도시한 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 일반적인 발광 소자의 반사와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 도시한 사진이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명 다른 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general light emitting device.
2 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of region a of FIG. 2 .
4 is a graph showing the reflectance of a general light emitting device and a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
5a and 5b are photographs showing the reflection of a general light emitting device and the reflectance of the light emitting device of an embodiment of the present invention.
6A to 6E are cross-sectional views of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a second element may be termed a first element, and similarly, a first element may be termed a second element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components regardless of reference numerals are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예의 발광 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a light emitting device of an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이며, 도 3은 도 2의 a 영역의 확대도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of region a in FIG. 2 .
도 2 및 도 3과 같이, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 기판(10), 기판(10)의 일면에 배치된 발광 구조물(10a), 서브 마운트(30) 및 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)를 본딩시키는 본딩층(20a, 20b)을 포함한다. 발광 구조물(10a)은 기판(10)에 배치될 수 있으며, 도시하지는 않았으나, 발광 구조물(10a)은 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, the light emitting device of the embodiment of the present invention includes a
기판(10)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(10)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이거나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(10)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 기판(10)은 제거되어도 무방하다.The
이 때, 기판(10)의 두께는 150㎛ 내지 270㎛이며, 기판(10)의 일면에 배치된 발광 구조물(10a)의 두께는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.At this time, the thickness of the
도시하지는 않았으나, 발광 구조물(10a)과 기판(10) 사이에는 버퍼층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 버퍼층은 발광 구조물(10a)과 기판(10)의 격자 부정합을 완화할 수 있다. 버퍼층은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층에는 도펀트가 도핑될 수도 있으며, 이에 한정하지 않는다. 버퍼층은 기판(10) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층은 발광 구조물(10a)의 결정성을 향상시킬 수 있다.Although not shown, a buffer layer (not shown) may be further disposed between the
특히, 발광 구조물(10a)과 기판(10)의 계면에는 발광 구조물(10a)에서 발생한 광이 기판(10)을 통해 외부로 방출될 때, 광을 확산 및 분산시키기 위해 요철이 형성될 수 있다. 요철은 규칙적인 형태이거나 비규칙적인 형태일 수 있으며, 모양은 용이하게 변경 가능하다.In particular, when the light generated from the
제 1 반도체층은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 1 반도체층에 제 1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 1 반도체층은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제 1 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제 1 도펀트가 n형 도펀트인경우, 제 1 도펀트가 도핑된 제 1 반도체층은 n형 반도체층일 수 있다.The first semiconductor layer may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and the first semiconductor layer may be doped with a first dopant. The first semiconductor layer is a semiconductor material having a composition formula of In x1 Al y1 Ga 1 -x1-y1 N (0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1), for example GaN, AlGaN , InGaN, InAlGaN, and the like. Also, the first dopant may be an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, or Te. When the first dopant is an n-type dopant, the first semiconductor layer doped with the first dopant may be an n-type semiconductor layer.
활성층은 제 1 반도체층을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제 2 반도체층을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.The active layer is a layer in which electrons (or holes) injected through the first semiconductor layer and holes (or electrons) injected through the second semiconductor layer meet. The active layer transitions to a lower energy level as electrons and holes recombine, and can generate light having a wavelength corresponding thereto.
활성층은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층의 구조는 이에 한정하지 않는다.The active layer may have a structure of any one of a single well structure, a multi well structure, a single quantum well structure, a multi quantum well (MQW) structure, a quantum dot structure, or a quantum wire structure, and the structure of the active layer is not limited thereto. don't
제 2 반도체층은 활성층 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 반도체층에 제 2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 2 반도체층은 Inx2Aly2Ga1 -x2- y2N (0≤x2≤1, 0≤y2≤1, 0≤x2+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제 2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 반도체층은 p형 반도체층일 수 있다.The second semiconductor layer is formed on the active layer and may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and the second semiconductor layer may be doped with a second dopant. The second semiconductor layer is a semiconductor material having a composition formula of In x2 Al y2 Ga 1 -x2- y2 N (0≤x2≤1, 0≤y2≤1, 0≤x2+y2≤1) or AlInN, AlGaAs, GaP, It may be formed of a material selected from GaAs, GaAsP, and AlGaInP. When the second dopant is a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba, the second semiconductor layer doped with the second dopant may be a p-type semiconductor layer.
상기와 같은 발광 구조물(10a)은 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)을 통해 서브 마운트(30)의 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 전기적으로 접속될 수 있다. The
발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)는 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)을 통해 유테틱 본딩(Eutectic bonding)될 수 있다. 따라서, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 페이스트 또는 투명 에폭시를 리플로우(reflow)시켜, 이를 통해 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)를 본딩하는 일반적인 발광 소자보다 열적으로 안정화되며, 이에 따라 누설 전류가 감소하여 신뢰성이 향상될 수 있다.The
서브 마운트(30)는 두께가 너무 두꺼우면 발광 소자의 소형화 및 박형화가 어려우며, 두께가 너무 얇은 경우 충분한 지지력을 갖지 못한다. 따라서, 서브 마운트(30)의 두께는 250㎛ 내지 350㎛일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.If the thickness of the
제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 서브 마운트(30)의 반사도가 발광 소자의 특성에 영향을 주는 것을 방지하기 위해, 반사 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 Sn, Ag, Au, Cu, Ni 중 선택된 하나 이상의 물질로 이루어진 합금을 포함할 수 있다.The first and second bonding layers 20a and 20b may include a reflective material to prevent the reflection of the submount 30 from affecting characteristics of the light emitting device. For example, the first and second bonding layers 20a and 20b may include an alloy made of one or more materials selected from among Sn, Ag, Au, Cu, and Ni.
발광 구조물(10a)은 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)을 통해 서브 마운트(30)의 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 직접 접속될 수 있으며, 도면에서는 발광 구조물(10a)이 제 2 배리어층(33)을 통해 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 접속되는 것을 도시하였다.The
서브 마운트(30)는 전기 전도성 및 열전도성을 갖는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 서브 마운트(30)는 SiC, Si, Ge, SiGe, AlN, 금속 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 서브 마운트(30)의 두께는 200㎚ 내지 400㎚ 일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The
서브 마운트(30)가 금속으로 이루어진 경우, 서브 마운트(30)와 제 1, 제 2 전극(32a, 32b) 사이에 제 1 절연층(31)이 배치되어, 서브 마운트(30)와 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)이 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 제 1 절연층(31)은 SiO2, MgO, SiN 등과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 절연층(31)은 다층 구조로도 이루어질 수 있으나, 도면에서는 단층 구조를 도시하였다. 제 1 절연층(31)의 두께는 300㎚ 내지 700㎚일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.When the
또한, 서브 마운트(30)가 전도성을 갖지 않는 물질로 이루어지는 경우, 서브 마운트(30)의 배면에는 서브 마운트를 리드 프레임과 부착하기 위한 금속층이 더 배치될 수 있다. 금속층은 Ti, Ni, Au에서 선택되거나, 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 금속층은 Ti/Ni/Au이 차례로 적층된 구조로도 형성될 수 있다. 이 경우, Ti의 두께는 45㎚ 내지 55㎚이며, Ni의 두께는 90㎚ 내지 110㎚이며, Au의 두께는 600㎚ 내지 800㎚일 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 그리고, 서브 마운트(30)가 상술한 금속으로 이루어진 경우, 금속층은 제거될 수 있다.In addition, when the sub-mount 30 is made of a non-conductive material, a metal layer for attaching the sub-mount to the lead frame may be further disposed on the rear surface of the sub-mount 30 . The metal layer may be selected from Ti, Ni, and Au or made of an alloy thereof. In addition, the metal layer may also be formed in a structure in which Ti/Ni/Au are sequentially stacked. In this case, the thickness of Ti may be 45 nm to 55 nm, the thickness of Ni may be 90 nm to 110 nm, and the thickness of Au may be 600 nm to 800 nm, but is not limited thereto. And, when the sub-mount 30 is made of the above-mentioned metal, the metal layer may be removed.
제 1, 제 2 전극(32a, 32b)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다. 또한, 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)은 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속층을 더 포함할 수 있다.The first and
예를 들어, 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)은 Ti/Ni/Ti/Ni/Au이 차례로 적층된 구조일 수 있다. 이 경우, Ti의 두께는 45㎚ 내지 55㎚이며, Ni의 두께는 90㎚ 내지 110㎚이며, Au의 두께는 1100㎚ 내지 1500㎚일 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.For example, the first and
도시하지는 않았으나 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 제 1 절연층(31) 사이에 배리어층이 더 배치될 수 있다. 이 때, 배리어층은 열적으로 안정적인 금속인 Ti, Cr 또는 SnO2와 같은 산화물 반도체를 포함할 수 있다.Although not shown, a barrier layer may be further disposed between the first and
그리고, 서브 마운트(30)에는 발광 구조물(10a)에서 방출되는 광을 상부로 진행시키기 위해 반사층(34)이 더 포함될 수 있다. 반사층(34)은 Al, Ag 또는 Al, Ag의 합금을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 반사층(34)의 두께는 100㎚ 내지 250㎚일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.In addition, a
그런데, 상기와 같이 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)을 통해 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)의 유테틱 본딩을 실시할 때 반사층(34)이 약 300℃ 내지 350℃에서 장시간 노출되므로, 반사층(34)의 Al, Ag 또는 Al, Ag의 합금 입자가 반사층(34)에서 외부 확산(out diffusion)될 수 있다. 즉, 유테틱 본딩 시, 열에 의해 반사층(34)이 손상을 받아 반사층(34)의 반사율이 저하되고, 이에 따라 발광 소자의 광속이 저하될 수 있다.However, when eutectic bonding of the
따라서, 본 발명 실시 예는 반사층(34)의 열적 신뢰성을 향상시켜 반사층(34) 입자의 확산을 방지하기 위해, 반사층(34)의 상, 하부에 각각 제 1 배리어층(35)과 제 2 배리어층(33)을 배치한다.Therefore, in the embodiment of the present invention, in order to improve the thermal reliability of the
제 1 배리어층(35)은 열적으로 안정적인 금속인 Ti, Cr, Ni 또는 SnO2와 같은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 제 1 배리어층(35)은 유테틱 본딩 시, 반사층(34)으로 전달되는 열을 차단함으로써, 반사층(34)의 반사율의 감소를 최소화할 수 있다.The
특히, 제 1 배리어층(35)의 두께가 너무 두꺼운 경우 반사층(34)에서 반사되는 광의 투과율이 저하될 수 있으며, 제 1 배리어층(35)의 두께가 너무 얇은 경우 제 1 배리어층(35)이 열을 차단하는 기능을 수행할 수 없다. 따라서, 제 1 배리어층(35)은 1㎚ 내지 2㎚의 두께를 가질 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.In particular, when the thickness of the
예를 들어, 제 1 배리어층(35)이 Ti/Ni/Ti/Ni이 차례로 적층된 구조인 경우, Ti의 두께는 45㎚ 내지 55㎚이며, Ni의 두께는 90㎚ 내지 110㎚일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.For example, when the
도 4는 일반적인 발광 소자와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 도시한 그래프이다.4 is a graph showing the reflectance of a general light emitting device and a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
그리고, 하기 표 1은 종래 발광 소자와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 비교한 표이다.And, Table 1 below is a table comparing the reflectance of the conventional light emitting device and the light emitting device of the embodiment of the present invention.
도 4 및 표 1과 같이, Ag로 이루어진 반사층을 포함하는 일반적인 발광 소자는 유테틱 본딩 시, 반사층의 Ag 입자가 외부로 방출되어 반사층의 반사율이 저하될 수 있다. 특히, 발광 구조물이 420㎚의 파장대의 청색 광을 방출하는 경우, 반사율이 80% 이하이다.As shown in FIG. 4 and Table 1, in a general light emitting device including a reflective layer made of Ag, during eutectic bonding, Ag particles of the reflective layer are emitted to the outside, and the reflectance of the reflective layer may decrease. In particular, when the light emitting structure emits blue light in a wavelength range of 420 nm, the reflectance is 80% or less.
반면에, 본 발명 실시 예는 반사층(34) 상에 Ti을 포함하는 제 1 배리어층(35)이 배치되어, 반사층(34)의 반사율의 저하 정도가 감소될 수 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the
다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 제 2 배리어층(33)은 반사층(34)의 하부에 배치되어, 반사층(34)에 포함된 입자가 열에 의해 확산되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해, 제 2 배리어층(33)은 제 1 금속층(33a)과 제 2 금속층(33b)이 한 번 이상 교대로 적층된 구조일 수 있으며, 도면에서는 은 제 1 금속층(33a)과 제 2 금속층(33b)이 두번 교대로 적층된 구조인 것을 도시하였다.Referring again to FIGS. 2 and 3 , the
제 1, 제 2 금속층(33a, 33b)은 Ni, Pt, Cr, Ti, W로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 제 1 금속층(33a)이 Ti을 포함하며, 제 2 금속층(33b)이 Ni을 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 금속층(33a)의 두께는 20㎚ 내지 50㎚이며, 제 2 금속층(33b)의 두께는 40㎚ 내지 100㎚일 수 있으며, 두께는 이에 한정하지 않는다.The first and
따라서, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 반사층(34)의 상부 및 하부에 각각 제 1, 제 2 배리어층(35, 33)이 배치되며, 제 2 배리어층(33)은 반사층(34) 입자의 확산을 용이하게 방지하기 위해, 제 1, 제 2 금속층(33a, 33b)이 적어도 한번 교번하도록 배치될 수 있다.Therefore, in the light emitting device according to the embodiment of the present invention, the first and second barrier layers 35 and 33 are respectively disposed above and below the
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명 실시 예는 발광 구조물(10a)이 제 2 배리어층(33)을 통해 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 접속되므로, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 1 배리어층(35)과 반사층(34)을 선택적으로 제거하여 노출된 제 2 배리어층(33)과 전기적으로 접속될 수 있다.On the other hand, as described above, in the embodiment of the present invention, since the
도 5a 및 도 5b는 일반적인 발광 소자의 반사와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 도시한 사진이다.5a and 5b are photographs showing the reflection of a general light emitting device and the reflectance of the light emitting device of an embodiment of the present invention.
도 5a와 같이, Ag를 포함하는 반사층(34) 상에 제 1 배리어층(35)이 배치되지 않은 경우 열 처리를 실시하면, 반사층(34)의 Ag 입자가 확산되어 파티클 형태로 반사층(34) 표면에 존재하여, 반사층(34)의 반사율이 감소한다. 이에 따라 발광 소자의 광속이 저하된다.As shown in FIG. 5A, when the
반면에, 도 5b와 같이, Ag를 포함하는 반사층(34) 상에 Ti을 포함하는 제 1 배리어층(35)을 배치하는 경우, 열 처리를 실시하여도 제 1 배리어층(35)이 열 손상을 최소화하여, 반사층(34) 표면에 Ag 입자가 존재하지 않는다.On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the
이하, 본 발명 다른 실시 예의 발광 소자를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a light emitting device of another embodiment of the present invention will be described in detail.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명 다른 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.6A to 6E are cross-sectional views of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
도 6a와 같이, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)이 제 1 배리어층(35)과 직접 유테틱 본딩되어 서브 마운트(30)와 발광 구조물(10a)이 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제 1 배리어층(35)은 Ti, Cr 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 6A , the first and second bonding layers 20a and 20b are directly eutectic bonded to the
그리고, 도 6b와 같이, 제 1 배리어층(35)이 SnO2와 같은 산화물 반도체로 이루어진 경우, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 1 배리어층(35)을 선택적으로 제거하여 노출된 반사층(34)과 전기적으로 접속될 수 있다.And, as shown in FIG. 6B, when the
또한, 도 6c 내지 도 6e와 같이, 제 1 배리어층(35) 상에 제 2 절연층(36)이 더 배치될 수 있다. 제 2 절연층(36)은 제 1 절연층(31)과 같이 SiO2, MgO, SiN 등과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제 2 절연층(36)은 발광 소자가 물체에 접촉하여 수천 볼트 또는 그 이상의 정전기 방전(Electrostatic discharge; ESD)이 발생하거나, 외부의 이물에 의해 배리어층(33, 35), 반사층(34) 등이 손상되는 것을 방지하기 위한 보호층으로 기능할 수 있다. 제 2 절연층(36)의 두께는 300㎚ 내지 700㎚일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.Also, as shown in FIGS. 6C to 6E , a second insulating
따라서, 도 6c와 같이, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 2 절연층(36)을 선택적으로 제거하여 노출된 제 1 배리어층(35)과 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 도면에서는 제 2 절연층(36)이 제 1 배리어층(35) 상에만 배치된 것을 도시하였으나, 제 2 절연층(36)은 배리어층(33, 35), 반사층(34) 등의 측면을 감싸도록 더 연장될 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 6C , the first and second bonding layers 20a and 20b may be electrically connected to the
또한, 도 6d과 같이, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 2 절연층(36)과 제 1 배리어층(35)을 선택적으로 제거하여 노출된 반사층(34)의 상부면과 직접 접촉하거나, 도 6e와 같이, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 2 절연층(36), 제 1 배리어층(35) 및 반사층(34)을 선택적으로 제거하여 노출된 제 2 배리어층(33)의 상부면에 직접 접촉될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6D, the first and second bonding layers 20a and 20b are formed by selectively removing the second insulating
상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광 소자는 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)를 유테틱 본딩하여, 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)를 열적으로 안정하도록 결합시킬 수 있다. 특히, 반사층(34)의 상, 하부에 각각 제 1, 제 2 배리어(35, 33)를 배치하여, 유테틱 본딩에 의해 반사층(34)의 반사율이 저하되는 것을 방지하고, 제 1 배리어(35) 상에 제 2 절연층(36)을 더 배치하여, 정전기 방전 또는 외부의 이물에 의해 배리어층(33, 35), 반사층(34) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.In the light emitting device of the embodiment of the present invention as described above, the
상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광 소자는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 이루어져 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광 소자는 표시 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.The light emitting device of the embodiment of the present invention as described above may further include an optical member such as a light guide plate, a prism sheet, or a diffusion sheet to function as a backlight unit. In addition, the light emitting device of the embodiment may be further applied to a display device, a lighting device, and a pointing device.
이 때, 표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.In this case, the display device may include a bottom cover, a reflector, a light emitting module, a light guide plate, an optical sheet, a display panel, an image signal output circuit, and a color filter. The bottom cover, the reflector, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may form a backlight unit.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출한다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 소자에서 발산되는 광을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치된다. A reflector is disposed on the bottom cover, and the light emitting module emits light. The light guide plate is disposed in front of the reflector to guide light emitted from the light emitting device forward, and the optical sheet includes a prism sheet and is disposed in front of the light guide plate. A display panel is disposed in front of the optical sheet, an image signal output circuit supplies image signals to the display panel, and a color filter is disposed in front of the display panel.
그리고, 조명 장치는 기판과 실시 예의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 더욱이 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.In addition, the lighting device may include a light source module including a substrate and a light emitting device according to an embodiment, a heat dissipation unit dissipating heat from the light source module, and a power supply unit processing or converting an electrical signal received from the outside and providing the electrical signal to the light source module. . Furthermore, the lighting device may include a lamp, a head lamp, or a street lamp.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within a range that does not depart from the technical spirit of the embodiments. It will be clear to those who have knowledge.
10: 기판 10a: 발광 구조물
20a: 제 1 본딩층 20b: 제 2 본딩층
30: 서브 마운트 31: 제 1 절연층
32a: 제 1 전극 32b: 제 2 전극
33: 제 2 배리어층 33a: 제 1 금속층
33b: 제 2 금속층 34: 반사층
35: 제 1 배리어층 36: 제 2 절연층10:
20a:
30: submount 31: first insulating layer
32a:
33:
33b: second metal layer 34: reflective layer
35: first barrier layer 36: second insulating layer
Claims (12)
상기 기판의 일면에 배치되며, 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
제 1, 제 2 전극을 포함하며, 제1,2 본딩층을 통해 상기 발광 구조물과 유테틱 본딩되는 서브 마운트; 및
상기 발광 구조물과 상기 제 1, 제 2 전극 사이에 차례로 배치되는 제 1 배리어층, 반사층 및 제 2 배리어층을 포함하며,
상기 제 2 배리어층은 상기 제 1 전극과 상기 반사층 사이에서 서로 다른 제 1 금속층과 제 2 금속층이 한 번 이상 교대로 적층된 구조인 발광 소자.Board;
a light emitting structure disposed on one surface of the substrate and including a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer;
A submount including first and second electrodes and eutecticly bonded to the light emitting structure through first and second bonding layers; and
A first barrier layer, a reflective layer, and a second barrier layer sequentially disposed between the light emitting structure and the first and second electrodes,
The second barrier layer has a structure in which first metal layers and second metal layers that are different from each other are alternately stacked one or more times between the first electrode and the reflective layer.
상기 제 1 배리어층의 두께가 상기 반사층의 두께보다 얇고,
상기 제 1 배리어층의 두께는 1㎚ 내지 2㎚이고,
상기 제 1 배리어층은 Ti, Ni 중 선택된 금속 또는 산화물 반도체로 이루어지고,
상기 반사층의 두께는 100㎚ 내지 250㎚인 발광 소자.According to claim 1,
The thickness of the first barrier layer is smaller than the thickness of the reflective layer,
The thickness of the first barrier layer is 1 nm to 2 nm,
The first barrier layer is made of a metal selected from among Ti and Ni or an oxide semiconductor,
A thickness of the reflective layer is 100 nm to 250 nm light emitting device.
상기 반사층은 Al, Ag 또는 상기 Al 및 Ag의 합금을 포함하고,
상기 제 2 배리어층의 상기 제 1 금속층은 Ti이며, 상기 제2 베리어층의 상기 제 2 금속층은 Ni 또는 W이고,
상기 제 1, 제 2 본딩층은 상기 제 1 배리어층의 상부면과 직접 접촉되는
발광 소자.According to claim 1,
The reflective layer includes Al, Ag or an alloy of Al and Ag,
The first metal layer of the second barrier layer is Ti, the second metal layer of the second barrier layer is Ni or W,
The first and second bonding layers are in direct contact with the top surface of the first barrier layer.
light emitting element.
상기 제 1, 제 2 본딩층은 상기 제 1 배리어층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 반사층과 직접 접촉되거나,
상기 제 1 배리어층 및 상기 반사층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 제 2 배리어층과 직접 접촉되는 발광 소자.According to claim 1,
The first and second bonding layers are in direct contact with the reflective layer exposed by selectively removing the first barrier layer, or
A light emitting device directly in contact with the second barrier layer exposed by selectively removing the first barrier layer and the reflective layer.
상기 제 1 배리어층 상에 배치된 절연층;을 더 포함하고,
상기 제 1, 제 2 본딩층은 상기 절연층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 제 1 배리어층의 상부면과 직접 접촉되거나, 상기 제 1, 제 2 본딩층은 상기 절연층과 상기 제 1 배리어층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 반사층의 상면과 직접 접촉되거나, 상기 절연층, 상기 제 1 배리어층 및 상기 반사층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 제 2 배리어층과 직접 접촉된 발광 소자.According to claim 1,
Further comprising an insulating layer disposed on the first barrier layer,
The first and second bonding layers may be in direct contact with the upper surface of the first barrier layer exposed by selectively removing the insulating layer, or the first and second bonding layers may be in direct contact with the insulating layer and the first barrier layer. A light emitting device that is in direct contact with the top surface of the reflective layer exposed by selectively removing the light emitting device, or in direct contact with the second barrier layer exposed by selectively removing the insulating layer, the first barrier layer, and the reflective layer.
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