KR102565148B1 - 플립칩형 발광 다이오드 칩 및 그것을 포함하는 발광 장치 - Google Patents

플립칩형 발광 다이오드 칩 및 그것을 포함하는 발광 장치 Download PDF

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Abstract

발광 다이오드 칩 및 그것을 갖는 발광 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 발광 다이오드 칩은, 제1 도전형 반도체층; 제1 도전형 반도체층의 일부 영역 상에 배치되고, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사; 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극; 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 제1 전류 스프레더; 투명 전극에 전기적으로 접속된 제2 전류 스프레더; 메사, 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더를 덮으며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 절연층; 및 절연층 상에 위치하며, 각각 제1 및 제2 전류 스프레더들에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 포함하고, 제1 전류 스프레더와 메사 사이의 횡방향 이격 거리는 절연층의 두께보다 크고, 메사측에 가까운 제1 전류 스프레더의 일측 측면이 타측 측면보다 더 길다.

Description

플립칩형 발광 다이오드 칩 및 그것을 포함하는 발광 장치{FLIP CHIP TYPE LIGHT EMITTING DIODE CHIP AND LIGHT EMITTING DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 플립칩형 발광 다이오드 칩 및 그것을 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 대형 백라이트 유닛(Back Light Unit: BLU), 일반 조명 및 전장 등 다양한 제품에 이용되고 있으며, 또한 소형 가전 제품 및 인테리어 제품에 다양하게 이용되고 있다. 더욱이, 발광 다이오드는 단순히 광원으로 이용되는 것에 더하여 의미 전달, 미적 감각을 불러일으키기 위한 용도 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.
한편, 고효율 발광 다이오드를 제공하기 위해 일반적으로 플립칩형 발광 다이오드가 제작되고 있다. 플립칩형 발광 다이오드는 방열 성능이 우수하며, 반사층을 이용하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 플립 본딩 기술을 이용하므로 본딩 와이어를 생략할 수 있어 발광 장치의 안정성이 향상된다.
종래, 플립칩형 발광 다이오드는 광을 반사하기 위해 일반적으로 금속 반사층을 이용하였다. 금속 반사층은 오믹 특성 및 반사 특성을 함께 가지므로, 전기적 접속과 함께 광 반사를 동시에 달성할 수 있다. 그러나 금속 반사층의 반사율은 상대적으로 높지 않아 상당한 광 손실이 발생된다. 더욱이, 발광 다이오드를 장시간 사용함에 따라 금속 반사층의 반사율이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
이에 따라, 금속 반사층 사용에 따른 광 손실을 줄일 수 있는 플립칩형 발광 다이오드가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 금속 반사층에 의한 광 손실을 줄여 광 효율을 향상시킬 수 있는 플립칩형 발광 다이오드 칩 및 그것을 갖는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 높은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기를 이용하면서도 전기적 신뢰성이 우수한 플립칩형 발광 다이오드 칩 및 그것을 갖는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 구조적으로 단순한 소형화된 발광 다이오드 칩 및 그것을 갖는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역 상에 배치되고, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극; 상기 메사에 인접하여 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되며, 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 제1 전류 스프레더; 상기 투명 전극 상에 배치되어 상기 투명 전극에 전기적으로 접속된 제2 전류 스프레더; 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 메사, 상기 투명 전극, 상기 제1 전류 스프레더 및 상기 제2 전류 스프레더를 덮되, 상기 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 절연층; 및 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 제1 및 제2 전류 스프레더들에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 포함하고, 상기 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더는 각각 접속 패드와 상기 접속 패드에서 연장하는 기다란 형상의 연장부를 가지며, 상기 제1 전류 스프레더와 상기 메사 사이의 횡방향 이격 거리는 상기 절연층의 두께보다 크고, 상기 제1 전류 스프레더는 평평한 하면, 평평한 상면 및 상기 평평한 상면의 양측에 위치하는 일측 측면 및 타측 측면을 포함하되, 상기 일측 측면이 상기 타측 측면보다 상기 메사에 가깝게 배치되고, 상기 일측 측면 및 타측 측면은 각각 복수의 경사면들을 포함하되, 상기 경사면들은 상기 제1 도전형 반도체층의 상면에 대해 55도 이하의 경사각을 가지며, 상기 메사측에 가까운 일측 측면이 상기 타측 측면보다 더 긴 발광 다이오드 칩이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 베이스; 및 상기 베이스 상에 배치된 상기 발광 다이오드 칩을 포함하며, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 제1 및 제2 패드 전극이 상기 베이스를 향하도록 플립 본딩된 발광 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 분포 브래그 반사기를 이용함으로써 금속 반사층에 비해 더 높은 반사율을 달성할 수 있으며 나아가 반사기의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 도전형 반도체층, 메사 및 전류 스프레더의 측면 경사면을 제어함으로써 분포 브래그 반사기의 깨짐을 방지하여 전기적 안정성이 높은 발광 다이오드 칩을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점에 대해서는 뒤에서 설명하는 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 3은 도 1의 절취선 B-B를 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 도 1의 발광 다이오드 칩의 전류 스프레더를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 5는 전류 스프레더의 단면을 보여주는 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이트 스트랩을 설명하기 위한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
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 다이오드 칩은, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역 상에 배치되고, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극; 상기 메사에 인접하여 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되며, 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 제1 전류 스프레더; 상기 투명 전극 상에 배치되어 상기 투명 전극에 전기적으로 접속된 제2 전류 스프레더; 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 메사, 상기 투명 전극, 상기 제1 전류 스프레더 및 상기 제2 전류 스프레더를 덮되, 상기 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 절연층; 및 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 제1 및 제2 전류 스프레더들에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 포함하고, 상기 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더는 각각 접속 패드와 상기 접속 패드에서 연장하는 기다란 형상의 연장부를 가지며, 상기 제1 전류 스프레더와 상기 메사 사이의 횡방향 이격 거리는 상기 절연층의 두께보다 크고, 상기 제1 전류 스프레더는 평평한 하면, 평평한 상면 및 상기 평평한 상면의 양측에 위치하는 일측 측면 및 타측 측면을 포함하되, 상기 일측 측면이 상기 타측 측면보다 상기 메사에 가깝게 배치되고, 상기 일측 측면 및 타측 측면은 각각 복수의 경사면들을 포함하되, 상기 경사면들은 상기 제1 도전형 반도체층의 상면에 대해 55도 이하의 경사각을 가지며, 상기 메사측에 가까운 일측 측면이 상기 타측 측면보다 더 길다.
분포 브래그 반사기를 사용하여 광을 반사시킴으로써 금속 반사층에 의한 광 손실을 줄일 수 있으며, 나아가 고효율의 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전류 스프레더들을 이용함으로써 발광 다이오드 칩 내에서 전류를 고르게 분산시킬 수 있다.
한편, 분포 브래그 반사기는 굴절률이 서로 다른 절연층들을 교대로 적층한 것으로, 적층수가 증가할수록 반사율이 향상된다. 그러나 분포 브래그 반사기는 그것이 형성되는 면의 상태에 따라 깨짐이 발생할 수 있다. 특히, 높은 반사율을 달성하기 위해 적층수를 증가하면 두께가 증가하여 깨짐이 발생하기 쉽다. 본 실시예에서는, 제1 전류 스프레더와 메사 사이의 횡방향 이격 거리를 절연층의 두께보다 크게 함과 아울러, 제1 전류 스프레더의 양측 측면 길이를 조절함으로써 제1 전류 스프레더의 일측 측면의 경사를 완화하여, 분포 브래그 반사기의 반사율을 향상시키면서도 분포 브래그 반사기의 깨짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 전류 스프레더의 일측 측면 및 타측 측면은 각각 상기 평평한 상면보다 더 넓은 폭을 가지며, 상기 제1 전류 스프레더의 일측 측면은 전체적으로 상기 타측 측면보다 더 완만할 수 있다.
또한, 상기 제1 전류 스프레더의 일측 측면 및 타측 측면은 각각 상기 하면으로부터 상기 상면까지 차례로 이어지는 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면을 포함하되, 상기 제2 측면은 상기 제1 측면 및 제3 측면보다 더 완만하며 더 큰 폭을 가질 수 있다.
나아가, 상기 일측 측면에서, 상기 제1 측면은 상기 제3 측면보다 더 급격하며 더 큰 폭을 가질 수 있다. 또한, 상기 타측 측면에서, 상기 제1 측면은 상기 제3 측면보다 더 완만하며 더 큰 폭을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 전류 스프레더는 평평한 하면, 평평한 상면 및 상기 평평한 상면의 양측에 위치하는 일측 및 타측 측면들을 포함하되, 상기 일측 측면과 타측 측면은 상기 평평한 상면에 대해 비대칭일 수 있다.
한편, 상기 제2 패드 전극은 상기 제1 전류 스프레더와 중첩하지 않도록 상기 제1 전류 스프레더로부터 횡방향으로 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연층에 깨짐이 발생하더라도 제2 패드 전극과 제1 전류 스프레더 사이의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1 패드 전극은 상기 제2 전류 스프레더와 중첩하지 않도록 상기 제2 전류 스프레더로부터 횡방향으로 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연층에 깨짐이 발생하더라도 제1 패드 전극과 제2 전류 스프레더 사이의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 패드 전극은 상기 제1 전류 스프레더의 연장부와 부분적으로 중첩할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 패드 전극은 상기 제1 전류 스프레더의 연장부와 중첩하지 않도록 상기 제1 전류 스프레더의 연장부로부터 횡방향으로 이격될 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 제1 도전형 반도체층의 하부에 배치된 기판을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층의 측면 및 상기 메사의 측면은 각각 상기 기판의 상면에 대해 45도 미만의 경사각을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 도전형 반도체층 및 메사의 측면을 덮는 절연층에 깨짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 추가적인 제1 접속 패드를 더 포함할 수 있으며, 상기 추가적인 접속 패드는 상기 제1 전류 스프레더로부터 이격될 수 있다. 상기 절연층은 상기 추가적인 접속 패드를 노출시키는 개구부를 더 포함하고, 상기 제1 패드 전극은 상기 개구부를 통해 상기 추가적인 접속 패드에 접속할 수 있다.
또한, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 투명 전극에 접속하는 추가적인 제2 접속 패드를 더 포함할 수 있으며, 상기 추가적인 제2 접속 패드는 상기 제2 전류 스프레더로부터 이격될 수 있다. 상기 절연층은 상기 추가적인 제2 접속 패드를 노출시키는 개구부를 더 포함하고, 상기 제2 패드 전극은 상기 개구부를 통해 상기 추가적인 제2 접속 패드에 접속할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전류 스프레더는 상기 메사의 측면에 인접하여 상기 메사의 바깥측에 배치될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 메사는 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 관통 그루브를 포함할 수 있으며, 상기 제1 전류 스프레더는 상기 관통 그루브 내에서 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치될 수 있다.
한편, 상기 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더의 두께는 상기 메사의 두께보다 더 클 수 있다. 나아가, 상기 절연층은 상기 제1 및 제2 전류 스프레더들이나 상기 패드 전극들보다 더 두꺼울 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제1 전류 스프레더의 연장부와 상기 제2 전류 스프레더의 연장부는 서로 평행할 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 제1 도전형 반도체층의 하부에 배치된 기판을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 기판의 가장자리로 둘러싸인 영역 상에 한정되어 위치할 수 있으며, 상기 절연층은 상기 제1 도전형 반도체층 주위에 노출된 상기 기판의 상면을 덮을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치는, 베이스; 및 상기 베이스 상에 배치된 발광 다이오드 칩을 포함한다. 상기 발광 다이오드 칩은 상술한 발광 다이오드 칩으로, 상기 제1 및 제2 패드 전극이 상기 베이스를 향하도록 플립 본딩된 것이다.
한편, 상기 베이스는 기다란 띠 형상을 가질 수 있으며, 상기 발광 다이오드 칩은 상기 베이스에서 길일 방향을 따라 배열될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 1의 절취선 B-B를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 칩은 기판(21), 발광 구조체(30), 투명 전극(31), 제1 전류 스프레더(33), 제2 전류 스프레더(35), 절연층(37), 제1 패드 전극(39a) 및 제2 패드 전극(39b)을 포함한다.
발광 다이오드 칩은 도 1에 도시한 바와 같이 기다란 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 비교적 작은 수평 단면적을 갖는 소형 발광 다이오드 칩일 수 있다. 발광 다이오드 칩은 종방향의 길이가 횡방향의 길이의 2배 내지 3배 범위 내일 수 있다. 예를 들어, 종방향 길이는 약 480 내지 600um 범위 내일 수 있고, 횡방향 길이는 약 170 내지 220um 범위 내일 수 있다. 또한, 발광 다이오드 칩의 전체 두께는 약 100um 내지 200um 범위 내일 수 있다.
기판(21)은 절연성 또는 도전성 기판일 수 있다. 기판(21)은 발광 구조체(30)를 성장시키기 위한 성장 기판일 수 있으며, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등을 포함할 수 있다. 또한, 기판(21)은 그 상면의 적어도 일부 영역에 형성된 복수의 돌출부들을 포함할 수 있다. 기판(21)의 복수의 돌출부들은 규칙적이거나 불규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(21)은 상면에 형성된 복수의 돌출부들을 포함하는 패턴된 사파이어 기판(Patterned sapphire substrate; PSS)일 수 있다. 기판(21)은 대략 100 내지 200um 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
발광 구조체(30)는 기판(21) 상에 위치한다. 또한, 발광 구조체(30)의 하면의 면적은 기판(21)의 상면의 면적보다 작을 수 있고, 발광 구조체(30)의 둘레를 따라 기판(21)의 상면이 노출될 수 있다. 기판(21)의 상면의 복수의 돌출부들 중 일부는 발광 구조체(30)와 기판(21) 사이에 위치하며, 발광 구조체(30)로 덮이지 않는 복수의 돌출부들은 발광 구조체(30)의 주변에 노출된다.
발광 구조체(30) 주변의 분리 영역에 기판(21) 상면을 노출시킴으로써, 발광 다이오드 칩의 제조 과정에서의 보우잉(bowing)을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 보우잉에 의한 발광 구조체(30)의 손상을 방지하여 발광 다이오드 칩 제조 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 보우잉이 감소되어 발광 구조체(30)에 인가되는 스트레스를 감소시킬 수 있어, 기판(21)의 두께를 더욱 얇게 가공할 수 있다. 이에 따라, 대략 100㎛의 얇은 두께를 갖는 슬림화된 발광 다이오드 칩이 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 발광 다이오드 칩의 제조 방법에 대해서는 후술하는 실시예에서 더욱 상세하게 설명한다.
발광 구조체(30)는 제1 도전형 반도체층(23), 제1 도전형 반도체층(23) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(27), 및 제1 도전형 반도체층(23)과 제2 도전형 반도체층(27)의 사이에 위치하는 활성층(25)을 포함한다. 발광 구조체(30)의 전체 두께는 대략 5 내지 10um 범위 내일 수 있다.
한편, 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 질화물계 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23)은 n형 불순물 (예를 들어, Si, Ge. Sn)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(27)은 p형 불순물 (예를 들어, Mg, Sr, Ba)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(25)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 파장을 방출하도록 질화물계 반도체의 조성비가 조절될 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 제2 도전형 반도체층(27)은 p형 반도체층일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23)은 경사진 측면을 가질 수 있다. 나아가, 상기 경사진 측면의 경사각은 기판(21)의 바닥면에 대해 약 45도 이하로 완만할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(23)의 측면을 완만하게 형성함으로써 발광 구조체(30) 및 기판(21)을 덮는 절연층(37)에 크랙과 같은 결함이 생기는 것을 방지할 수 있다.
한편, 발광 구조체(30)는 메사(M)를 포함한다. 메사(M)는 제1 도전형 반도체층(23)의 일부 영역 상에 위치할 수 있고, 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 메사(M)는 대략 1 내지 2um 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 본 실시예에 있어서, 메사(M)의 바깥측에 제1 도전형 반도체층(23)의 일부가 노출될 수 있다. 또한, 일부 영역에서 메사(M)의 경사면은 제1 도전형 반도체층(23)의 경사면에 나란하며, 이에 따라, 제1 도전형 반도체층(23)의 상면 중 노추되는 면은 메사(M)의 일측에 제한될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 메사(M)의 둘레를 따라 제1 도전형 반도체층(23)의 상면이 노출될 수도 있다. 또한, 다른 실시예에서, 메사(M)의 내부에 관통홀이나 관통 그루브가 형성되어 제1 도전형 반도체층(23)이 노출될 수도 있다.
메사(M)는 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키기 위해 일부가 제거된 사각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 메사(M)는 경사진 측면을 가질 수 있으며, 측면의 경사각은 기판(21)의 바닥면에 대해 약 45도 이하로 완만할 수 있다. 나아가, 제1 도전형 반도체층(23)과 메사(M)의 측면이 나란한 경우, 제1 도전형 반도체층(23)과 메사(M)는 동일한 경사면을 형성할 수도 있다.
한편, 투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27) 상에 위치한다. 투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27)에 오믹 컨택할 수 있다. 투명 전극(31)은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), ZITO (Zinc Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), GITO (Gallium Indium Tin Oxide), GIO (Gallium Indium Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide) 등과 같은 광 투과성 도전성 산화물층을 포함할 수 있다. 도전성 산화물은 다양한 도펀트를 포함할 수도 있다.
광 투과성 도전성 산화물을 포함하는 투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27)과의 오믹 컨택 특성이 우수하다. 즉, ITO 또는 ZnO 등과 같은 도전성 산화물은 금속성 전극에 비해 제2 도전형 반도체층(27)과의 접촉 저항이 상대적으로 더 낮아, 도전성 산화물을 포함하는 투명 전극(31)을 적용함으로써 발광 다이오드 칩의 순방향 전압(Vf)을 감소시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 실시예의 발광 다이오드 칩과 같은 소형 발광 다이오드 칩의 경우, 전류 밀도가 상대적으로 낮기 때문에 오믹 특성에 크게 영향을 받는다. 따라서, 투명 전극(31)을 사용하여 오믹 특성을 향상시킴으로써 발광 효율을 더욱 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 도전성 산화물은 금속성 전극에 비해 질화물계 반도체층으로부터 박리(peeling)될 확률이 적으며, 장시간 사용에도 안정하다. 따라서, 도전성 산화물을 포함하는 투명 전극(31)을 사용함으로써 발광 다이오드 칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
투명 전극(31)의 두께는 제한되지 않으나, 약 400Å 내지 3000Å 범위 내의 두께를 가질 수 있다. 투명 전극(31)의 두께가 과도하게 두꺼우면 투명 전극(31)을 통과하는 광을 흡수하여 손실이 발생될 수 있다. 따라서, 투명 전극(31)의 두께는 3000Å 이하로 제한된다.
투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27)의 상면을 대체로 전체적으로 덮도록 형성됨으로써, 발광 다이오드 칩 구동 시 전류 분산 효율을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 투명 전극(31)의 측면들은 메사(M)의 측면들을 따라 형성될 수 있다. 또한, 투명 전극(31)은 제2 도전형 반도체층(27)을 부분적으로 노출시키는 개구부(130b)를 포함한다. 후술하는 제2 패드 전극(39b)이 개구부(130b)를 적어도 부분적으로 채우도록 형성됨으로써, 제2 패드 전극(39b)의 접촉면적을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 패드 전극(39b)이 투명 전극(31)이나 발광 구조체(30)로부터 박리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
제1 전류 스프레더(33)는 메사(M)에 인접하여 제1 도전형 반도체층(23) 상에 배치된다. 제1 전류 스프레더(33)는 제1 도전형 반도체층(23)에 오믹 콘택하며, 전류를 분산시킨다. 제1 전류 스프레더(33)는 접속 패드(33a)와 접속 패드(33a)로부터 연장하는 연장부(33b)를 포함한다. 접속 패드(33a)는 연장부(33b)보다 더 넓은 폭을 가지며, 연장부(33b)는 발광 다이오드 칩의 길이 방향을 따라 기다란 형상으로 연장한다. 연장부(33b)를 발광 다이오드 칩의 길일 방향을 따라 기다란 형상으로 배치함으로써 기다란 형상의 발광 다이오드 칩 내에서 전류를 넓은 영역에 걸쳐 고르게 분산시킬 수 있다.
연장부(33b)는 메사(M)와 중첩하지 않도록 메사(M)로부터 횡방향으로 이격되며, 메사(M)의 가장자리를 따라 연장할 수 있다.
한편, 제1 전류 스프레더(33)는 메사(M)로부터 충분한 거리만큼 이격되는데, 제1 전류 스프레더(33)의 이격 거리(D1)는 절연층(37)의 두께보다 크다. 다만, 제1 전류 스프레더(33)의 이격 거리(D1)가 과도하게 크면 발광 면적이 감소하므로, 이격 거리(D1)는 연장부(33b)의 폭의 3배를 초과하지 않도록 제한될 수 있다.
제2 전류 스프레더(35)는 투명 전극(31) 상에 위치하여 투명 전극(31)에 전기적으로 접속되어 제2 도전형 반도체층(27) 내의 전류 분산을 돕는다. 도전성 산화물은 금속성 전극에 비해 수평 방향으로의 전류 분산 성능이 상대적으로 낮을 수 있으나, 제2 전류 스프레더(35)를 이용함으로써 전류 분산 성능을 만회할 수 있다. 더욱이, 제2 전류 스프레더(35)를 채택함으로써 투명 전극(31)의 두께를 줄일 수 있다.
한편, 제2 전류 스프레더(35)는 접속 패드(35a) 및 접속 패드(35a)로부터 연장하는 연장부(35b)를 포함할 수 있다. 접속 패드(35a)는 연장부(35b)보다 더 넓은 폭을 가지며, 연장부(35b)는 발광 다이오드 칩의 길이 방향을 따라 기다란 형상으로 연장한다. 연장부(35b)를 발광 다이오드 칩의 길이 방향을 따라 기다란 형상으로 배치함으로써 기다란 형상의 발광 다이오드 칩 내에서 전류를 넓은 영역에 걸쳐 고르게 분산시킬 수 있다. 연장부(35b)는 제1 전류 스프레더(33)의 연장부(33b)와 평행하게 배치되어 이들 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있다.
제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)은 동일 공정에서 동일 재료를 이용하여 함께 형성될 수 있으며, 따라서, 서로 동일한 층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)은 Al 반사층을 포함할 수 있으며, Au 접속층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)은 Cr/Al/Ti/Ni/Ti/Ni/Au/Ti의 층 구조를 가질 수 있다. 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)의 두께는 메사(M)의 두께보다 클 수 있으며, 따라서, 제1 전류스프레더(33)의 상면은 메사(M)의 상면보다 더 높게 위치할 수 있다. 예를 들어, 메사(M)의 두께는 대략 1.5um일 수 있으며, 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)의 두께는 대략 2um일 수 있다.
한편, 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)의 연장부들(33b, 35b)의 단면 형상에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 뒤에서 상세히 설명된다.
절연층(37)은 제1 도전형 반도체층(23), 메사(M), 투명 전극(31), 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)을 덮는다. 절연층(37)은 메사(M)의 상부 영역 및 측면을 덮고 또한 메사(M) 주변에 노출된 제1 도전형 반도체층(23) 및 제1 도전형 반도체층(23)의 측면을 덮는다. 절연층(37)은 또한 제1 도전형 반도체층(23) 주위에 노출된 기판(21)의 상면을 덮을 수 있다. 절연층(37)은 또한 제1 전류 스프레더(33)와 메사(M) 사이의 영역을 덮는다.
한편, 절연층(37)은 접속 패드들(33a, 35a)을 노출시키는 개구부들(37a, 37b)을 갖는다. 개구부들(37a, 37b)의 크기는 접속 패드들(33a, 35a)의 면적보다 작을 수 있다.
절연층(37)은 분포 브래그 반사기를 포함한다. 분포 브래그 반사기는 굴절률이 서로 다른 유전체층들이 반복 적층되어 형성될 수 있으며, 상기 유전체층들은 TiO2 , SiO2, HfO2, ZrO2, Nb2O5, MgF2등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연층(37)은 교대로 적층된 TiO2층/SiO2층의 구조를 가질 수 있다. 분포 브래그 반사기는 활성층(25)에서 생성된 광을 반사하도록 제작되며, 반사율을 향상시키기 위해 복수의 페어로 형성된다. 본 실시예에서, 분포 브래그 반사기는 10 내지 25 페어(pairs)를 포함할 수 있다. 절연층(37)은 분포 브래그 반사기와 함께 추가의 절연층을 포함할 수 있으며, 예컨대, 분포 브래그 반사기와 그 하지층의 접착력을 개선하기 위해 분포 브래그 반사기의 하부에 위치하는 계면층 및 분포 브래그 반사기를 덮는 보호층을 포함할 수 있다. 상기 계면층은 예를 들어 SiO2층으로 형성될 수 있으며, 보호층은 SiNx로 형성될 수 있다. SiNx로 형성된 층은 방습성이 우수하여, 발광 다이오드 칩을 습기로부터 보호할 수 있다.
절연층(37)은 약 2㎛ 내지 5㎛ 두께를 가질 수 있다. 분포 브래그 반사기는 활성층(25)에서 생성되는 광에 대한 반사율이 90% 이상일 수 있으며, 분포 브래그 반사기를 형성하는 복수의 유전체층들의 종류, 두께, 적층 주기등을 제어함으로써 100%에 가까운 반사율이 제공될 수 있다. 더욱이, 상기 분포 브래그 반사기는 활성층(25)에서 생성된 광 이외의 다른 가시광에 대해서도 높은 반사율을 가질 수 있다.
다만, 분포 브래그 반사기의 두께가 증가할 경우, 분포 브래그 반사기가 형성되는 면의 상태에 따라 절연층(37) 내에 깨짐이 발생할 수 있다. 특히, 제1 도전형 반도체층(23)의 측면 경사나, 메사(M)의 측면 경사는 절연층(37)의 깨짐 발생에 영향을 미친다. 나아가, 제1 전류 스프레더(33)와 메사(M) 사이에서 절연층(37)의 깨짐이 쉽게 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 본 실시예에서는 제1 전류 스프레더(33)를 메사(M)로부터 충분하게 이격시킴과 아울러 제1 전류 스프레더(33)의 측면 경사를 제어한다. 제1 전류 스프레더(33) 및 제2 전류 스프레더(35)의 형상에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 뒤에서 상세히 설명된다. 한편, 제1 도전형 반도체층(23) 및 메사(M)의 측면 경사각은 45도 이하로 제한되며, 이에 따라, 제1 도전형 반도체층(23) 및 메사(M) 근처에서 절연층(37)에 깨짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 패드 전극(39a)과 제2 패드 전극(39b)은 절연층(37) 상에 위치하며, 각각 개구부들(37a, 37b)을 통해 접속 패드들(33a, 35a)에 접속된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 패드 전극(39a)은 대체로 투명 전극(31)의 상부 영역 내에 위치하며, 일부가 제1 패드 전극(39a)으로 연장된다. 다만, 제1 패드 전극(39a)은 연장부(33b)와 중첩하지 않도록 연장부(33b)로부터 횡방향으로 이격될 수 있다.
또한, 제1 패드 전극(39a)은 제2 전류 스프레더(35)와 중첩하지 않도록 제2 전류 스프레더(35)로부터 횡방향으로 이격된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 패드 전극(39a)은 연장부(35b)와 중첩하지 않도록 연장부(35b)를 수용하는 함입부를 가질 수 있다. 제1 패드 전극(39a)이 제2 전류 스프레더(35)와 중첩하지 않으므로, 절연층(37)에 크랙이 발생하더라도 제1 패드 전극(39a)과 제2 전류 스프레더(35) 사이의 전기적 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제2 패드 전극(39b)은 투명 전극(31) 상부 영역 내에 위치하며, 개구부(37b)를 통해 제2 전류 스프레더(35)의 접속 패드(35a)에 접속된다. 도시한 바와 같이, 제2 패드 전극(39b)은 제2 전류 스프레더(35)의 접속 패드(35a)와 중첩하며, 나아가, 연장부(35b)와 중첩할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 제2 패드 전극(39b)은 제2 전류 스프레더(35)의 연장부(35b)와 중첩하지 않도록 연장부(35b)로부터 횡방향으로 이격될 수도 있다. 한편, 제2 패드 전극(39b)은 제1 전류 스프레더(33)와 중첩하지 않도록 제1 전류 스프레더(33)로부터 횡방향으로 이격된다. 특히, 제2 패드 전극(39b)은 메사(M)의 상부 영역 내에 한정되어 배치되며, 메사(M)와 제1 전류 스프레더(33) 사이의 영역으로 연장되지 않는다.
제1 패드 전극(39a)과 제2 패드 전극(39b)은 메사(M)상에서 길이 방향으로 배열되며, 서로 일정 거리 이상 이격된다. 제1 패드 전극(39a)과 제2 패드 전극(39b)의 최단 이격거리는 예를 들어, 약 3㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
제1 패드 전극(39a) 및 제2 패드 전극(39b)은 동일 공정에서 동일 재료로 함께 형성될 수 있으며, 따라서, 동일한 층 구조를 가질 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극들(39a, 39b)의 두께는 절연층(37)의 두께보다 얇을 수 있는데, 예를 들어, 약 2um의 두께로 형성될 수 있다.
도 4는 도 1의 발광 다이오드 칩의 전류 스프레더를 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이고, 도 5는 전류 스프레더의 단면을 보여주는 SEM 사진이다.
도 4를 참조하면, 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)의 연장부들(33b, 35b)은 대체로 유사한 단면 형상을 가질 수 있다. 연장부들(33b, 35b) 각각은 평평한 하부면 및 그것에 대향하는 평평한 상면(ST)을 가질 수 있다. 또한, 연장부들(33b, 35b) 각각은 하면과 상면을 연결하는 양 측면들을 포함하는데, 이들 양측면들은 각각 제1 측면(SL1, SR1), 제2 측면(SL2, SR2), 및 제3 측면(SL3, SR3)을 포함할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 연장부들(33b, 35b)의 양 측면들은 서로 비대칭이며, 평평한 상면(ST)으로부터 양 끝단 까지의 길이(WL, WR)가 서로 다르다. 즉, 도면에서 WR이 WL보다 더 크며, 따라서, 오른쪽에 도시된 측면들(SR1, SR2, SR3)의 경사가 왼쪽에 도시된 측면들(SL1, SL2, SL3)의 경사에 비해 전체적으로 더 완만하다.
특히, 제1 전류 스프레더(33)에 있어서, 더 완만한 경사를 갖는 일측 측면(오른쪽 측면)이 메사(M)에 인접하게 배치되며, 따라서, 절연층(37)이 메사(M)와 제1 전류 스프레더(33) 사이에서 깨짐이 발생하지 않고 안정하게 형성될 수 있다.
한편, 제1 측면(SR1)은 제1 측면(SL1)보다 더 급격할 수도 있는데, 제1 측면(SR1)의 경사각은 55도 미만일 수 있다. 다만, 제1 측면(SR1)의 폭은 상대적으로 좁게 형성되며, 따라서, 제1 측면(SR1)의 경사에 의해 절연층(37)에 크랙이 발생되지는 않는다.
한편, 제3 측면(SR3)은 제3 측면(SL3)과 대체로 유사하게 경사질 수 있으나, 제3 측면(SL3)보다 더 좁은 폭을 가질 수 있다. 한편, 제2 측면(SR2)은 제2 측면(SL2)보다 상대적으로 더 넓은 폭을 가진다.
도 4에서 각각의 측면들을 직선으로 도시하였으나, 측면들은 곡면으로 형성될 수도 있다.
도 5는 실제 제작된 발광 다이오드 칩에서 전류 스프레더를 촬영한 SEM 이미지로, 제1 도전형 반도체층(23) 상에 배치된 연장부(33b) 및 연장부(33b)를 덮는 절연층(37)을 보여준다. 전류 스프레더는 Cr/Al/Ti/Ni/Ti/Ni/Au/Ti의 층 구조를 갖도록 형성되었으며, 밝은 부분이 Au층을 나타낸다. 도 5의 전류 스프레더의 오른 쪽에 메사(M)가 배치된다.
도 5에서 볼 수 있듯이, 연장부(33b)의 측면들을 완만하게 형성함으로써 전류 스프레더를 덮는 절연층(37)이 깨짐없이 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 칩은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 발광 다이오드 칩과 대체로 유사하나, 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)이 상대적으로 짧게 형성되고, 추가적인 접속 패드들(33a, 35a)이 더 형성된 것에 차이가 있다.
제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)의 연장부들(33b, 35b)은 상대적으로 좁은 폭을 가지며 길게 형성된다. 이에 따라, 접속 패드들(33a, 35a)로부터 연장부들(33b, 35b)의 끝단까지 전류가 쉽게 흐르기 어렵다. 이에 따라, 본 실시예에서는 제1 및 제2 전류 스프레더들(33, 35)을 상대적으로 짧게 하면서, 추가적인 접속패드들(33a, 35a)을 형성하여 전류 분산 성능을 더욱 개선한다.
추가 접속 패드(33a)는 제1 전류 스프레더(33)로부터 이격되어 발광 다이오드 칩의 일측 끝단 근처에 배치되고, 추가 접속 패드(35a)는 제2 전류 스프레더(35)로부터 이격되어 발광 다이오드 칩의 타단 근처에 배치된다.
한편, 절연층(37)은 추가 접속 패드들(33a, 35a)을 노출시키는 개구부들을 가지며, 제1 패드 전극(39a) 및 제2 패드 전극(39b)은 각각 절연층(37)의 개구부들을 통해 추가 접속 패드들(33a, 35a)에도 접속된다.
한편, 본 실시예에서는 제1 패드 전극(39a)이 연장부(33b)와 부분적으로 중첩하는 것을 도시하고 있다. 그러나, 앞에서 설명한 바와 같이, 제1 패드 전극(39a)은 연장부(33b)와 중첩하지 않도록 연장부(33b)로부터 횡방향으로 이격될 수 있다.
7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 칩은 도 1을 참조하여 설명한 발광 다이오드 칩과 대체로 유사하나, 2개의 제1 전류 스프레더들(33)이 배치된 것에 차이가 있다.
제1 전류 스프레더들(33)은 발광 다이오드 칩의 양측 가장자리를 따라 배치될 수 있으며, 이에 따라, 제2 전류 스프레더(35)은 발광 다이오드 칩의 중심을 지나도록 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 칩은 도 1을 참조하여 설명한 발광 다이오드 칩과 대체로 유사하나, 메사(M)가 중앙 영역에 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키는 관통 그루부를 포함하고, 제1 전류 스프레더(33)가 메사(M)의 관통 그루브 내에서 제1 도전형 반도체층(23) 상에 배치된 것에 차이가 있다.
제2 전류 스프레더(35)는 접속 패드(35a)로부터 양측으로 연장하는 두 개의 연장부들(35b)을 가질 수 있으며, 이들 연장부들(35b)은 제1 전류 스프레더(33)의 양측에서 연장한다.
본 실시예에 따른 발광 다이오드 칩은 플립칩형 발광 다이오드로 다양한 발광 장치에 사용될 수 있다. 특히, 기다란 형상을 갖는 발광 다이오드 칩은 LED 필라멘트를 사용하는 LED 램프에 적합하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 LED 램프는 벌브 베이스(100), 중앙 기둥(120), 하부 리드 와이어(130), 상부 리드 와이어(140), LED 필라멘트(150) 및 투광성 벌브(160)를 포함한다.
벌브 베이스(100)는 종래 전구(light bulb)에서 사용되던 것과 동일한 전극 구조를 가지고 있다. 또한, 벌브 베이스(110) 내부에 AC/DC 변환기 등의 수동 및 능동 소자들이 내장될 수 있다.
벌브 베이스(100)가 종래 전구와 동일한 전극 구조를 가지기 때문에, 본 발명의 실시예들에 따른 LED 램프는 종래의 소켓을 사용할 수 있으며, 따라서, LED 램프 사용에 따른 부대 시설 설치 비용을 절약할 수 있다.
중앙 기둥(120)은 벌브 베이스(100)에 고정되어 LED 램프 중앙에 배치된다. 중앙 기둥(120)은 받침부, 기둥부 및 상단부를 포함할 수 있다. 중앙 기둥(120)은 LED 필라멘트들(150)을 지지하기 위한 것으로, 예컨대 글래스로 형성될 수 있다.
하부 리드 와이어(130)는 벌브 베이스(100)와 LED 필라멘트(150)를 전기적으로 연결한다. 하부 리드 와이어(130)는 LED 필라멘트(150)의 하부측 단부에 접합된다. 각각의 LED 필라멘트(150)에 하부 리드 와이어(130)가 접속되며, 이들 하부 리드 와이어들(130)은 두 그룹으로 나뉘어 벌브 베이스(100)의 두 개의 전극에 각각 접속된다.
한편, 상부 리드 와이어(140)는 LED 필라멘트(150)들의 상부측 단부에 접합된다. 하나의 상부 리드 와이어(140)는 한 쌍의 LED 필라멘트들(150)을 서로 연결할 수 있다. 본 실시예에서, 두 쌍의 LED 필라멘트들(150)이 도시되며, 두 개의 상부 리드와이어들(140)이 두 쌍의 LED 필라멘트들(150)을 서로 직렬 연결하고 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 리드 와이어(140)를 통해 각각 서로 연결된 한 쌍, 또는 세 쌍 이상의 LED 필라멘트들(150)이 배치될 수도 있다.
투광성 벌브(160)는 LED 필라멘트(150)를 감싸서 외부 환경으로부터 분리한다. 투광성 벌브(160)는 글래스 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 투광성 벌브(160)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 종래의 전구와 동일한 형상을 가질 수도 있다.
한편, LED 필라멘트(150)는 하부 리드 와이어(130) 및 상부 리드 와이어(140)를 통해 벌브 베이스(100)에 전기적으로 연결된다. LED 필라멘트(150)는 베이스 상에 플립 본딩된 복수의 발광 다이오드 칩들을 포함하며, 상기 발광 다이오드 칩들을 덮는 파장변환층을 포함할 수 있다. 베이스는 기다란 띠 형상의 기판으로, 예를 들어 석영 기판과 같은 투광성 기판일 수 있다. 그러나 다른 실시예에서, 베이스는 스트랩과 같은 플렉서블한 기판일 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이트 스트랩을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 라이트 스트랩은 베이스(250), 도전성 배선(생략함) 및 발광 다이오드 칩(210) 어레이를 포함한다. 여기서, 베이스(250)는 기다란 형상을 가지며, 가요성의 투명 필름일 수 있다.
베이스(250)가 가요성이고, 소형의 발광 다이오드 칩들(210)이 배열됨에 따라, 라이트 스트랩은 원하는 형상으로 쉽게 변형될 수 있다. 따라서, 이러한 라이트 스트랩은 좁은 공간 등에 설치하기 쉬운 장점이 있으며, 장식용 또는 휴대용으로 사용하기에 적합하며, 자동차의 실내 장식용 조명이나 실외 장식용 조명으로 사용될 수 있으며, 각종 로고 표시용으로 사용될 수 있고, 또한 의류에 부착될 수도 있다. 또한, 상기 라이트 스트랩은 LED 필라멘트로 사용되어 LED 램프에 적용될 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 발광 다이오드 칩(210)은 앞의 실시예들에서 설명한 발광 다이오드 칩들로서 길이 방향이 스트랩의 길이 방향을 따라 배열된다. 또한, 도시하지는 않았지만, 파장변환층이 발광 다이오드 칩들(210)을 덮을 수도 있다. 이와 달리, 파장변환층이 발광 다이오드 칩들(210) 상에 미리 형성되어 베이스(250) 상에 실장될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 램프를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 LED 램프는 벌브 베이스(200), 중앙 기둥(220), LED 필라멘트(250) 및 투광성 벌브(260)를 포함한다.
벌브 베이스(200)는 도 9의 실시예에서 설명한 벌브 베이스(100)와 동일하므로, 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
중앙 기둥(220)은 벌브 베이스(200)에 고정되어 LED 램프 중앙에 배치된다. 중앙 기둥(220)은 받침부, 기둥부 및 상단부를 포함할 수 있다. 중앙 기둥(220)은 LED 필라멘트(250)를 지지하기 위한 것으로, 예컨대 글래스로 형성될 수 있다.
LED 필라멘트(250)는 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 라이트 스트랩으로서, 베이스, 도전성 배선 및 발광 다이오드 칩을 포함하며, 이들에 대한 설명은 생략한다. LED 필라멘트(250)가 가요성의 라이트 스트랩으로 형성되므로, LED 필라멘트(250)의 형상을 다양하게 변형할 수 있다.
상기 LED 필라멘트(250)는 도시하지 않은 리드 와이어들을 통해 벌브 베이스(200)의 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
투광성 벌브(260)는 LED 필라멘트(250)를 감싸서 외부 환경으로부터 분리한다. 투광성 벌브(260)는 글래스 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 투광성 벌브(260)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 종래의 전구와 동일한 형상을 가질 수도 있다.
상술한 실시예에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 다이오드 칩 및발광 장치를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상기 발광 다이오드 칩은 소형 발광부가 요구되는 다른 다양한 전자 장치에도 적용될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 장치 등에도 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역 상에 배치되고, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 메사;
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 오믹 콘택하는 투명 전극;
    상기 메사에 인접하여 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되며, 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 제1 전류 스프레더;
    상기 투명 전극 상에 배치되어 상기 투명 전극에 전기적으로 접속된 제2 전류 스프레더;
    상기 제1 도전형 반도체층, 상기 메사, 상기 투명 전극, 상기 제1 전류 스프레더 및 상기 제2 전류 스프레더를 덮되, 상기 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더의 일부분들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 위치하며, 상기 개구부들을 통해 각각 상기 제1 및 제2 전류 스프레더들에 접속하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 포함하고,
    상기 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더는 각각 접속 패드와 상기 접속 패드에서 연장하는 기다란 형상의 연장부를 가지며,
    상기 제1 전류 스프레더와 상기 메사 사이의 횡방향 이격 거리는 상기 절연층의 두께보다 크고,
    상기 제1 전류 스프레더는 평평한 하면, 평평한 상면 및 상기 평평한 상면의 양측에 위치하는 일측 측면 및 타측 측면을 포함하되, 상기 일측 측면이 상기 타측 측면보다 상기 메사에 가깝게 배치되고, 상기 일측 측면 및 타측 측면은 각각 복수의 경사면들을 포함하되, 상기 경사면들은 상기 제1 도전형 반도체층의 상면에 대해 55도 이하의 경사각을 가지며, 상기 메사측에 가까운 일측 측면이 상기 타측 측면보다 더 긴 발광 다이오드 칩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전류 스프레더의 일측 측면 및 타측 측면은 각각 상기 평평한 상면보다 더 넓은 폭을 가지며,
    상기 제1 전류 스프레더의 일측 측면은 전체적으로 상기 타측 측면보다 더 완만한 발광 다이오드 칩.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전류 스프레더의 일측 측면 및 타측 측면은 각각 상기 하면으로부터 상기 상면까지 차례로 이어지는 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면을 포함하되, 상기 제2 측면은 상기 제1 측면 및 제3 측면보다 더 완만하며 더 큰 폭을 가지는 발광 다이오드 칩.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 일측 측면에서, 상기 제1 측면은 상기 제3 측면보다 더 급격하며 더 큰 폭을 가지는 발광 다이오드 칩.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 타측 측면에서, 상기 제1 측면은 제3 측면보다 더 완만하며 더 큰 폭을 가지는 발광 다이오드 칩.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전류 스프레더는 평평한 하면, 평평한 상면 및 상기 평평한 상면의 양측에 위치하는 일측 및 타측 측면들을 포함하되, 상기 일측 측면과 타측 측면은 상기 평평한 상면에 대해 비대칭인 발광 다이오드 칩.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 패드 전극은 상기 제1 전류 스프레더와 중첩하지 않도록 상기 제1 전류 스프레더로부터 횡방향으로 이격된 발광 다이오드 칩.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 패드 전극은 상기 제2 전류 스프레더와 중첩하지 않도록 상기 제2 전류 스프레더로부터 횡방향으로 이격된 발광 다이오드 칩.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 패드 전극은 상기 제1 전류 스프레더의 연장부와 부분적으로 중첩하는 발광 다이오드 칩.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 패드 전극은 상기 제1 전류 스프레더의 연장부와 중첩하지 않도록 상기 제1 전류 스프레더의 연장부로부터 횡방향으로 이격된 발광 다이오드 칩.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층의 하부에 배치된 기판을 더 포함하며,
    상기 제1 도전형 반도체층의 측면 및 상기 메사의 측면은 각각 상기 기판의 상면에 대해 45도 미만의 경사각을 가지는 발광 다이오드 칩.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 추가적인 제1 접속 패드를 더 포함하되, 상기 추가적인 접속 패드는 상기 제1 전류 스프레더로부터 이격되며,
    상기 절연층은 상기 추가적인 접속 패드를 노출시키는 개구부를 더 포함하고,
    상기 제1 패드 전극은 상기 개구부를 통해 상기 추가적인 접속 패드에 접속하는 발광 다이오드 칩.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 전극에 접속하는 추가적인 제2 접속 패드를 더 포함하되, 상기 추가적인 제2 접속 패드는 상기 제2 전류 스프레더로부터 이격되며,
    상기 절연층은 상기 추가적인 제2 접속 패드를 노출시키는 개구부를 더 포함하고,
    상기 제2 패드 전극은 상기 개구부를 통해 상기 추가적인 제2 접속 패드에 접속하는 발광 다이오드 칩.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 메사는 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 관통 그루브를 포함하고,
    상기 제1 전류 스프레더는 상기 관통 그루브 내에서 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 발광 다이오드 칩.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전류 스프레더 및 제2 전류 스프레더의 두께는 상기 메사의 두께보다 더 큰 발광 다이오드 칩.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제1 및 제2 전류 스프레더들이나 상기 패드 전극들보다 더 두꺼운 발광 다이오드 칩.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 전류 스프레더의 연장부와 상기 제2 전류 스프레더의 연장부는 서로 평행한 발광 다이오드 칩.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층의 하부에 배치된 기판을 더 포함하되,
    상기 제1 도전형 반도체층은 상기 기판의 가장자리로 둘러싸인 영역 상에 한정되어 위치하며,
    상기 절연층은 상기 제1 도전형 반도체층 주위에 노출된 상기 기판의 상면을 덮는 발광 다이오드 칩.
  19. 베이스; 및
    상기 베이스 상에 배치된 청구항 1 내지 청구항 18의 어느 한 항의 발광 다이오드 칩을 포함하되,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 제1 및 제2 패드 전극이 상기 베이스를 향하도록 플립 본딩된 발광 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 베이스는 기다란 띠 형상을 가지는 발광 장치.
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