KR20070055153A - Flip chip light-emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층의 일부에 형성된 p형 반도체층, 오믹전극층 및 반사층을 포함하는 발광 셀이 형성된 발광 셀 블록 및 상기 발광 셀 블록이 플립칩 본딩되는 서브 마운트 기판을 포함하고, 상기 오믹전극층은 상기 반사층과 접하는 표면에 소정의 표면 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공한다. According to the present invention, a light emitting cell block including an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer formed on a portion of the n-type semiconductor layer, an ohmic electrode layer, and a reflective layer is formed on a substrate, and a sub-chip in which the light emitting cell block is flip chip bonded. It includes a mount substrate, the ohmic electrode layer provides a light emitting device and a method for manufacturing the same, characterized in that the surface in contact with the reflective layer has a predetermined surface roughness.

본 발명의 발광 소자 및 이의 제조 방법은 오믹전극층에 거칠기를 주어 오믹전극층과 반사층 사이에 별도의 금속층 형성없이 접착력을 강화시킴으로써 신뢰성을 향상시키고, 발광 소자의 광의 흡수를 감소시켜 휘도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. The light emitting device and the method of manufacturing the same of the present invention can improve the reliability by improving the adhesion by giving roughness to the ohmic electrode layer without forming a separate metal layer between the ohmic electrode layer and the reflective layer, and reducing the absorption of light of the light emitting device, thereby improving luminance. There is an advantage.

발광 소자, LED, 플립칩, 오믹전극층, 반사층, ITO, 발광 효율 Light emitting element, LED, Flip chip, Ohmic electrode layer, Reflective layer, ITO, Luminous efficiency

Description

플립칩 구조의 발광 소자 및 이의 제조 방법 {Flip chip Light-emitting device and Method of manufacturing the same}Flip chip light emitting device and method for manufacturing the same {Flip chip Light-emitting device and Method of manufacturing the same}

도 1은 종래 일반적인 플립칩 구조의 발광 소자를 설명하기 위한 개념 단면도.1 is a conceptual cross-sectional view for explaining a light emitting device having a conventional general flip chip structure.

도 2는 본 발명에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개념 단면도.2 is a conceptual cross-sectional view for explaining a light emitting device according to the present invention;

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.

도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.4A to 4H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the second embodiment according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예를 도시한 단면도. 5 is a sectional view showing a third embodiment according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 제 4 실시예를 도시한 단면도. 6 is a sectional view showing a fourth embodiment according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

20 : 기판 30 : n형 반도체층20: substrate 30: n-type semiconductor layer

40 : 활성층 50 : p형 반도체층40: active layer 50: p-type semiconductor layer

60 : 오믹전극층 70 : 반사층60: ohmic electrode layer 70: reflective layer

80, 85 : 금속 범프 90 : 배선80, 85: metal bump 90: wiring

100 : 발광 셀 블록 200 : 서브 마운트 기판100: light emitting cell block 200: sub-mount substrate

210 : 기판 220, 225 : 본딩패드210: substrate 220, 225: bonding pad

230 : 본딩층230: bonding layer

본 발명은 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플립칩(Flip-Chip) 구조의 발광 소자에 있어서 광효율과 신뢰성을 향상시키기 위한 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting device for improving light efficiency and reliability in a light emitting device having a flip-chip structure and a manufacturing method thereof.

발광 소자(light emission diode; LED)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭하며, GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN, AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있다. A light emitting diode (LED) refers to a device that makes a small number of carriers (electrons or holes) injected using a pn junction structure of a semiconductor and emits a predetermined light by recombination thereof. GaAs, AlGaAs, GaN Various colors may be realized by configuring a light emitting source by changing a compound semiconductor material such as InGaN, AlGaInP, or the like.

이러한 발광 소자는 기존의 전구 또는 형광등에 비해 소모 전력이 작고 수명이 길며, 협소한 공간에 설치 가능하고 진동에 강한 특성을 보인다. 이러한 발광 소자는 표시 소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 소모 전력의 절감과 내구성 측면에서 우수한 특성을 갖기 때문에 최근 일반 조명용, 대형 LCD-TV 백라이트, 자동차 헤드라이트, 일반 조명에까지 응용이 확대될 것으로 예상되며, 이를 위해서는 발광 소자의 발광 효율의 개선이 필요하고, 열방출 문제를 해결하여야 하며, 발광 소자의 고휘도화, 고출력화를 달성하여야 한다.Such a light emitting device has a smaller power consumption and a longer life than conventional light bulbs or fluorescent lamps, can be installed in a narrow space, and exhibits strong vibration resistance. These light emitting devices are used as display devices and backlights, and because they have excellent characteristics in terms of power consumption reduction and durability, they are expected to be widely applied to general lighting, large LCD-TV backlights, automotive headlights, and general lighting. For this purpose, the light emission efficiency of the light emitting device needs to be improved, the heat dissipation problem must be solved, and the high brightness and high power of the light emitting device must be achieved.

이러한 문제를 해결하기 위해 최근에 플립칩 형태의 반도체 발광 소자에 대한 관심이 날로 높아지고 있다. In order to solve this problem, the interest in flip-chip type semiconductor light emitting devices is increasing day by day.

도 1은 종래 일반적인 플립칩 구조의 발광 소자를 설명하기 위한 개념 단면도로, 소정의 기판(1) 상에 n형 반도체층(5), 활성층(6), p형 반도체층(7) 및 반사층(8)을 순차적으로 형성한 발광 셀을 별도의 서브 마운트 기판(2)에 플립칩 본딩하여 발광 소자를 제작한다. 이 때, 서브 마운트 기판(2)의 제 1 및 제 2 전극(3, 4)에 p형 솔더(9) 및 n형 솔더(10)를 통해 상기 발광 셀의 p형 반도체층(7)과 n형 반도체층(5)을 본딩한다. 1 is a conceptual cross-sectional view illustrating a light emitting device having a conventional general flip chip structure, and includes an n-type semiconductor layer 5, an active layer 6, a p-type semiconductor layer 7, and a reflective layer on a predetermined substrate 1. A light emitting device is fabricated by flip chip bonding a light emitting cell having 8) sequentially formed on a separate submount substrate 2. At this time, the p-type semiconductor layer 7 and n of the light emitting cell are connected to the first and second electrodes 3 and 4 of the sub-mount substrate 2 through the p-type solder 9 and the n-type solder 10. The type semiconductor layer 5 is bonded.

종래 일반적인 플립칩 구조의 발광 소자는 기존의 발광 소자에 비해서 열 방출 효율이 높고, 광의 차폐가 거의 없어 광효율이 기존의 발광 소자에 비해 50% 이상 증가하는 효과가 있다. Conventional flip-chip light emitting devices have higher heat dissipation efficiency than conventional light emitting devices, and have almost no light shielding, so that the light efficiency is increased by more than 50% compared to conventional light emitting devices.

이러한 플립칩 구조의 발광 소자는 상기 반사층의 소재로 높은 반사 효율을 지니는 은(Ag), 은산화물(Ag2O) 또는 알루미늄을 이용하는데, 이들 금속은 오믹 접촉 형성이 어려워 소자 작동이 불안정하며, 작동시 높은 작동 전압으로 인한 많은 열발생을 야기하여 소자 수명이 짧아지는 문제점이 있다. 이에 낮은 비접촉 저항값을 가지면서도 높은 반사율을 제공하는 오믹컨택트층에 대한 많은 연구들이 수행되고 있다.The flip-chip light emitting device uses silver (Ag), silver oxide (Ag 2 O), or aluminum having high reflection efficiency as a material of the reflective layer. In operation, there is a problem that the device life is shortened by causing a lot of heat generated by the high operating voltage. Accordingly, many studies have been conducted on ohmic contact layers having low specific contact resistance and high reflectance.

대한민국 공개특허 제2005-0044035호에서는 기판, n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층이 순차적으로 적층되어 있고, p형 클래드층 위에 구리로 형성된 오믹 콘택트층과, 오믹콘택트층 상부에 광을 반사하는 소재로 형성된 반사층을 구비한 플립칩형 질화물계 발광소자를 개시하고 있다. 또한 대한민국 공개특허 제2005-0063293호에서는 기판, n형 클래드층, 활성층, p형클래드층, 멀티 오믹컨택트층 및 반사층이 순차적으로 적층되어 있고, 멀티 오믹컨택트층은 개질금속층/투명 전도성 박막층을 단위로 하여 적어도 한 조 이상이 반복 적층되어 있으며, 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된 플립칩형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법을 개시하고 있다. In Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0044035, a substrate, an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are sequentially stacked, and the ohmic contact layer formed of copper on the p-type cladding layer and the light is reflected on the ohmic contact layer. A flip chip nitride light emitting device having a reflective layer formed of a material is disclosed. In addition, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0063293, a substrate, an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer, a multi-ohmic contact layer, and a reflective layer are sequentially stacked, and the multi-ohmic contact layer is a unit of a modified metal layer / transparent conductive thin film layer. At least one group or more is repeatedly stacked, and the modified metal layer discloses a flip chip type nitride light emitting device having silver (Ag) as a main component and a method of manufacturing the same.

이러한 플립칩 구조의 발광 소자는 일반적으로 오믹컨택트 층과 반사층 사이의 접착력이 약하기 때문에 발광 소자의 작동이 여전히 불안정한 문제점이 있다. 이를 위해 그 사이에 별도의 얇은 금속층을 형성하기도 하지만, 접착성의 강화를 위해 오믹컨택트 층과 반사층 사이에 형성되는 금속층은 발광층으로부터 방출되는 광을 일부 흡수하여 광출력을 저하시키는 단점이 있다. The light emitting device having such a flip chip structure generally has a problem that the operation of the light emitting device is still unstable because the adhesion between the ohmic contact layer and the reflective layer is weak. To this end, a separate thin metal layer may be formed therebetween, but the metal layer formed between the ohmic contact layer and the reflective layer to enhance adhesion may have a disadvantage in that light output is reduced by partially absorbing light emitted from the light emitting layer.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오믹전극층에 거칠기를 주어 오믹전극층과 반사층 사이에 별도의 금속층 형성없이 접착력을 강화시킴으로써 신뢰성을 향상시키고, 발광 소자의 광의 흡수를 감소시켜 휘도를 향상시킬 수 있는 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, by giving a roughness to the ohmic electrode layer to enhance the adhesive strength without forming a separate metal layer between the ohmic electrode layer and the reflective layer to improve the reliability, to reduce the absorption of light of the light emitting device to improve the brightness It is an object of the present invention to provide a light emitting device and a method of manufacturing the same.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 기판 상에 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층의 일부에 형성된 p형 반도체층, 오믹전극층 및 반사층을 포함하는 발 광 셀이 형성된 발광 셀 블록 및 상기 발광 셀 블록이 플립칩 본딩되는 서브 마운트 기판을 포함하고, 상기 오믹전극층은 상기 반사층과 접하는 표면에 소정의 표면 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 제공한다. 상기 오믹전극층은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, InO, SnO 또는 이들의 합금일 수 있으며, 상기 반사층은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting cell block including a n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer formed on a portion of the n-type semiconductor layer, an ohmic electrode layer, and a reflective layer on a substrate. A cell block includes a sub-mount substrate on which flip chip bonding is performed, and the ohmic electrode layer has a predetermined surface roughness on a surface in contact with the reflective layer. The ohmic electrode layer may be indium tin oxide (ITO), ZnO, InO, SnO, or an alloy thereof, and the reflective layer may include silver (Ag) or aluminum (Al).

상기 발광 소자는 상기 기판 상에 서로 이격된 발광 셀이 다수개 형성되고, 상기 일 발광 셀의 n형 반도체층과 그에 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층이 연결되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 일 발광 셀의 n형 반도체층과 그에 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층을 연결하기 위한 배선을 더 포함할 수 있다. The light emitting device may include a plurality of light emitting cells spaced apart from each other on the substrate, and the n-type semiconductor layer of the one light emitting cell and the p-type semiconductor layer of the other one light emitting cell adjacent thereto are connected. The electronic device may further include a wiring for connecting the n-type semiconductor layer of the one light emitting cell and the p-type semiconductor layer of the other one light emitting cell adjacent thereto.

또한 본 발명은 기판 상에 순차적으로 n형 반도체층 및 p형 반도체층을 형성하는 단계, 상기 p형 반도체층 상에 소정의 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층을 형성하는 단계, 상기 오믹전극층 상에 반사층을 형성하는 단계 및 상기 기판을 별도의 서브 마운트 기판에 플립칩 본딩하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention comprises the steps of sequentially forming an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer on the substrate, forming an ohmic electrode layer having a predetermined surface roughness on the p-type semiconductor layer, a reflective layer on the ohmic electrode layer Forming and flip chip bonding the substrate to a separate sub-mount substrate provides a method of manufacturing a light emitting device.

상기 소정의 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층을 형성하는 단계는, 상기 p형 반도체층 상에 오믹전극층을 형성하는 단계, 플라즈마를 이용한 표면처리 공정을 통해 상기 오믹전극층의 표면에 소정의 표면 거칠기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 플라즈마를 이용한 표면처리 공정은 상기 오믹전극층의 두께가 10 내지 1000Å가 되도록 표면처리할 수 있으며, 상기 플라즈마를 이용한 표면처리 공정 후 상기 반사막을 형성하기 단계 이전에 불활성 분위기를 유지하는 것이 바람직하다.The forming of the ohmic electrode layer having the predetermined surface roughness may include forming an ohmic electrode layer on the p-type semiconductor layer and forming a predetermined surface roughness on the surface of the ohmic electrode layer through a surface treatment process using plasma. It may include a step. The surface treatment process using the plasma may be surface treated so that the thickness of the ohmic electrode layer is 10 to 1000 kPa, and it is preferable to maintain an inert atmosphere before forming the reflective film after the surface treatment process using the plasma.

또한 상기 소정의 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층을 형성하는 단계는, 상기 p형 반도체층 상에 오믹전극층을 형성하는 단계, 상기 오믹전극층 상에 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금을 200Å 이하의 두께로 도포하는 단계, 상기 오믹전극층이 일부 노출되도록 상기 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금의 층을 200 내지 600℃에서 열처리하는 단계, 건식 식각 공정을 이용하여 상기 오믹전극층 두께의 10 내지 70%를 제거하는 단계 및 잔류한 상기 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금의 층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. The forming of the ohmic electrode layer having the predetermined surface roughness may include forming an ohmic electrode layer on the p-type semiconductor layer, and a single metal or alloy of Ni and Au on the ohmic electrode layer to a thickness of 200 μs or less. The step of applying, the step of heat-treating the layer of the single metal of Ni, Au or alloy thereof at 200 to 600 ℃ so that the ohmic electrode layer is partially exposed, removing 10 to 70% of the thickness of the ohmic electrode layer using a dry etching process And removing the remaining single layer of Ni, Au, or an alloy thereof.

본 발명의 발광 소자의 제조 방법은 상기 기판을 별도의 서브 마운트 기판에 플립칩 본딩하는 단계 이전에 상기 n형 반도체층, p형 반도체층, 오믹전극층 및 반사층의 일부를 제거하여 다수개의 발광 셀을 형성하는 단계 및 브리지 배선을 통해 일 발광 셀의 n형 반도체층과 그에 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층을 연결하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 브리지 배선은 브리지(Bridge) 공정 또는 스탭 커버(Step Cover) 공정을 통해 일 발광 셀의 n형 반도체층과 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층을 연결하할 수 있다. In the method of manufacturing a light emitting device of the present invention, a plurality of light emitting cells are removed by removing a portion of the n-type semiconductor layer, the p-type semiconductor layer, the ohmic electrode layer, and the reflective layer before flip chip bonding the substrate to a separate sub-mount substrate. The method may further include forming an n-type semiconductor layer of one light emitting cell and a p-type semiconductor layer of another light emitting cell adjacent thereto through the forming and bridge wirings, wherein the bridge wiring is a bridge process or a step. A step cover process may connect the n-type semiconductor layer of one light emitting cell to the p-type semiconductor layer of another adjacent light emitting cell.

또한 상기 기판 상에 n형 및 p형 반도체층을 형성하는 단계 이전에, 상기 기판에 요철을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, before the step of forming the n-type and p-type semiconductor layer on the substrate, it may further comprise the step of forming the irregularities on the substrate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 발광 소자 및 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a light emitting device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.

도 2는 본 발명에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 개념 단면도이다. 2 is a conceptual cross-sectional view for describing a light emitting device according to the present invention.

도면을 참조하면, 발광 소자는 기판(20) 상에 순차적으로 형성된 n형 반도체층(30), 활성층(40), p형 반도체층(50), 상면에 거칠기를 갖는 오믹전극층(60) 및 반사층(70)을 포함하고, 금속 범프(80, 85)를 이용하여 상기 기판(20)과 플립칩 본딩되는 서브 마운트 기판(210)을 포함한다. Referring to the drawings, the light emitting device includes an n-type semiconductor layer 30, an active layer 40, a p-type semiconductor layer 50, an ohmic electrode layer 60 having a roughness on an upper surface, and a reflective layer sequentially formed on a substrate 20. And a sub-mount substrate 210 that is flip chip bonded to the substrate 20 using metal bumps 80 and 85.

이와 같은 본 발명의 발광 소자는 p형 반도체층(50) 상에 형성되는 오믹전극층(60)의 표면에 거칠기를 주어 계면의 면적을 증가시키고 그 위에 반사층(70)을 형성함으로써 오믹전극층(60)과 반사층(70) 간의 접착력을 강화시킨다. 그리하여 발광 소자의 안정적인 신뢰성을 제공하고 소자의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한 종래 접착력 강화를 위해 형성한 별도의 금속층을 제거함으로써 그로 인한 광의 흡수를 방지하여 개선된 광효율을 얻을 수 있다. The light emitting device of the present invention increases the surface area of the ohmic electrode layer 60 formed on the p-type semiconductor layer 50 by increasing the area of the interface and forming the reflective layer 70 thereon to form the ohmic electrode layer 60. And adhesion between the reflective layer 70 and the reflective layer 70. Thus, stable reliability of the light emitting device can be provided and the life of the device can be extended. In addition, by removing a separate metal layer formed to enhance the conventional adhesive strength it is possible to prevent the absorption of the light thereby to obtain an improved light efficiency.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도들이다. 본 실시예는 웨이퍼 레벨에서 다수의 발광 셀을 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결하여 소자의 크기를 줄이고, 적정 전압 및 전류에 구동되도록 하여 조명용으로 사용가능하며 교류 전원에서도 구동할 수 있는 발광 소자를 제공한다. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the first embodiment according to the present invention. This embodiment provides a light emitting device that can be used for lighting and can be driven by an AC power source by reducing the size of the device by driving a plurality of light emitting cells in series, parallel or series-parallel at the wafer level, and driving at an appropriate voltage and current. do.

도 3a를 참조하면, 기판(20) 상에 발광층, 즉 n형 반도체층(30), 활성층(40) 및 p형 반도체층(50)을 순차적으로 형성한다. Referring to FIG. 3A, a light emitting layer, that is, an n-type semiconductor layer 30, an active layer 40, and a p-type semiconductor layer 50 are sequentially formed on the substrate 20.

상기의 기판(20)으로는 발광 소자를 제작하기 위한 통상의 웨이퍼를 지칭하 는 것으로, Al2O3, ZnO, LiAl2O3 등의 투명 기판을 사용한다. 본 실시예에서는 사파이어 기판을 사용한다. 상기 기판(20) 상에 n형 반도체층(30)을 형성하기 전에 사파이어 기판과의 격자 부정합도를 줄이기 위하여, AlN 또는 GaN을 포함하는 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다. The substrate 20 refers to a conventional wafer for manufacturing a light emitting device, and a transparent substrate such as Al 2 O 3 , ZnO, LiAl 2 O 3, or the like is used. In this embodiment, a sapphire substrate is used. Before forming the n-type semiconductor layer 30 on the substrate 20, in order to reduce the lattice mismatch with the sapphire substrate, a buffer layer (not shown) containing AlN or GaN may be formed.

n형 반도체층(30)은 전자가 생성되는 층으로서, n형 불순물이 주입된 질화갈륨(GaN)을 사용하는 것이 바람직하고, 이에 한정되지 않고 다양한 반도체 성질의 물질층이 가능하다. 본 실시예에서는 n형 AlxGa1 - xN(0≤x≤1)을 포함하는 n형 반도체층(30)을 형성한다. 또한, p형 반도체층(50)은 정공이 생성되는 층으로서, p형 불순물이 주입된 질화갈륨(GaN)을 사용하는 것이 바람직하고, 이에 한정되지 않고 다양한 반도체 성질의 물질층이 가능하다. 본 실시예에서는 p형 AlxGa1 - xN(0≤x≤1)을 포함하는 p형 반도체층(50)을 형성한다. 뿐만 아니라 상기 반도체층으로 InGaN을 사용할 수 있다. 또한 상기의 n형 반도체층(30) 및 p형 반도체층(50)은 다층막으로 형성할 수도 있다. The n-type semiconductor layer 30 is a layer in which electrons are generated, preferably using gallium nitride (GaN) implanted with n-type impurities, and the material layer having various semiconductor properties is not limited thereto. In this embodiment, an n-type semiconductor layer 30 including n-type Al x Ga 1 - x N (0 ≦ x1 ) is formed. In addition, the p-type semiconductor layer 50 is a layer in which holes are generated, preferably using gallium nitride (GaN) implanted with p-type impurities, and not limited thereto, and may be a material layer having various semiconductor properties. In this embodiment, a p-type semiconductor layer 50 including p-type Al x Ga 1 - x N (0 ≦ x1 ) is formed. In addition, InGaN may be used as the semiconductor layer. The n-type semiconductor layer 30 and the p-type semiconductor layer 50 may be formed of a multilayer film.

활성층(40)은 소정의 밴드 갭을 가지며 양자 우물이 만들어져 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어질 수 있다. 활성층(40)을 이루는 물질의 종류에 따라 전자 및 전공이 결합하여 발생하는 발광 파장이 변화된다. 따라서, 목표로 하는 파장에 따라 활성층(40)에 포함되는 반도체 재료를 조절하는 것이 바람직하다.The active layer 40 has a predetermined band gap and is a region in which quantum wells are made to recombine electrons and holes, and may include InGaN. According to the type of material constituting the active layer 40, the emission wavelength generated by the combination of electrons and holes is changed. Therefore, it is preferable to adjust the semiconductor material contained in the active layer 40 according to the target wavelength.

상술한 물질층들은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PCVD; Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등을 포함한 다양한 증착 및 성장 방법을 통해 형성된다.The above-described material layers may include metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), chemical vapor deposition (CVD), plasma chemical vapor deposition (PCVD), molecular beam growth (MBE), and molecular beam growth (MBE). It is formed through various deposition and growth methods including beam epitaxy) and hydride vapor phase epitaxy (HVPE).

이후, 도 3b에 도시한 바와 같이 p형 반도체층(50), 활성층(40) 및 n형 반도체층(30)의 일부를 제거하여 발광 셀 간을 분리한다. 이를 위해 p형 반도체층(50) 상에 소정의 마스크 패턴을 형성한 다음, 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 영역의 p형 반도체층(50), 활성층(40) 및 n형 반도체층(30)을 식각하여 다수의 발광 셀을 전기적으로 분리한다.Thereafter, as shown in FIG. 3B, portions of the p-type semiconductor layer 50, the active layer 40, and the n-type semiconductor layer 30 are removed to separate the light emitting cells. To this end, a predetermined mask pattern is formed on the p-type semiconductor layer 50, and then the p-type semiconductor layer 50, the active layer 40, and the n-type semiconductor layer 30 in the region exposed by the mask pattern are removed. Etching electrically separates the plurality of light emitting cells.

그리고 소정의 식각 공정을 통해 p형 반도체층(50) 및 활성층(40)의 일부를 제거하여 n형 반도체층(30)의 일부를 노출한다. p형 반도체층(50) 상에 소정의 식각 마스크 패턴을 형성한 다음, 건식/습식 식각 공정을 실시하여 p형 반도체층(50) 및 활성층(40)을 제거하여 n형 반도체층(30)을 노출시킨다. A portion of the n-type semiconductor layer 30 is exposed by removing a portion of the p-type semiconductor layer 50 and the active layer 40 through a predetermined etching process. After the predetermined etching mask pattern is formed on the p-type semiconductor layer 50, a dry / wet etching process is performed to remove the p-type semiconductor layer 50 and the active layer 40 to form the n-type semiconductor layer 30. Expose

이는 상술한 바에 한정되지 않고, 공정상 편의를 위해 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 먼저 소정의 식각 공정을 통해 p형 반도체층(50) 및 활성층(40)의 일부를 제거하여 n형 반도체층(30)의 일부를 노출하고, 기판 상에 다수 개의 발광 셀을 형성하기 위해 노출된 n형 반도체층(30)의 소정 영역을 기판(20)이 노출되도록 제거할 수도 있다.This is not limited to the above, and may be variously changed for convenience of process. That is, first to remove a portion of the p-type semiconductor layer 50 and the active layer 40 through a predetermined etching process to expose a portion of the n-type semiconductor layer 30, to form a plurality of light emitting cells on the substrate The predetermined region of the exposed n-type semiconductor layer 30 may be removed to expose the substrate 20.

도 3c에서 볼 수 있듯이 상기 p형 반도체층(50) 상에는 p형 반도체층(50)의 접촉저항을 줄이기 위한 오믹전극층(60)을 형성하고, 그 상면에 형성되는 반사층 (70)간의 접착력 강화를 위해 오믹전극층(60)의 표면에 소정의 거칠기를 주어 계면의 면적을 증가시킨다. 이를 위해 먼저 상기 p형 반도체층(50) 상에 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, InO, SnO 또는 이들의 합금을 포함하는 오믹전극층(60)을 형성한다. 또는 상기 오믹전극층(60)으로 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금을 사용할 수도 있다. 본 실시예는 상기 오믹전극층(60)의 표면에 거칠기를 주기 위해 플라즈마(Plasma)를 이용한 표면처리 공정을 진행한다. 플라즈마를 이용하여 상기 오믹전극층(60)의 표면층의 일부를 제거하면 도면에 도시한 바와 같이 표면에 거칠기를 갖는 오믹전극층(60)을 형성할 수 있다. 이 때 오믹전극층(60)이 10 내지 1000Å의 두께가 되도록 제거한다. 이와 같이 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층(60)을 형성한 후 반사층(70)을 형성하기까지 불활성 분위기를 유지하거나, 또는 대기 중에서 1시간을 초과하지 않는 것이 바람직하다. 또한 상기 플라즈마를 이용한 표면처리 공정시 오믹전극층(60)의 일부가 제거될 수 있기 때문에 이를 보상하기 위해 그 두께를 종래에 비하여 약 1 내지 50% 정도 더 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 3C, the ohmic electrode layer 60 is formed on the p-type semiconductor layer 50 to reduce the contact resistance of the p-type semiconductor layer 50, and the adhesion between the reflective layers 70 formed on the upper surface is enhanced. To give a predetermined roughness to the surface of the ohmic electrode layer 60 to increase the area of the interface. To this end, an ohmic electrode layer 60 including indium tin oxide (ITO), ZnO, InO, SnO, or an alloy thereof is first formed on the p-type semiconductor layer 50. Alternatively, a single metal of Ni or Au or an alloy thereof may be used as the ohmic electrode layer 60. In this embodiment, a surface treatment process using a plasma is performed to give a roughness to the surface of the ohmic electrode layer 60. When a portion of the surface layer of the ohmic electrode layer 60 is removed using plasma, an ohmic electrode layer 60 having a roughness on the surface may be formed as shown in the drawing. At this time, the ohmic electrode layer 60 is removed to have a thickness of 10 to 1000 mW. After forming the ohmic electrode layer 60 having the surface roughness as described above, it is preferable that the inert atmosphere is maintained until the reflective layer 70 is formed or not exceeding 1 hour in the air. In addition, since the portion of the ohmic electrode layer 60 may be removed during the surface treatment process using the plasma, it is preferable to form the thickness about 1 to 50% thicker than the conventional one in order to compensate for this.

물론 이러한 플라즈마 처리에 한정되지 않고, 연마, 식각 등과 같이 오믹전극층(60)의 표면 거칠기를 줄 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있다. Of course, the present invention is not limited to the plasma treatment, and various methods may be used to give the surface roughness of the ohmic electrode layer 60 such as polishing and etching.

도 3d를 참조하면, 상기 거칠기를 갖는 오믹전극층(60) 상에 광을 반사하기 위한 반사층(70)을 형성한다. 상기 반사층(70)의 재료로는 은(Ag), 알루미늄(Al) 등을 사용한다. Referring to FIG. 3D, a reflective layer 70 for reflecting light is formed on the ohmic electrode layer 60 having the roughness. Silver (Ag), aluminum (Al), or the like is used as the material of the reflective layer 70.

상술한 바와 같이 소정의 거칠기를 갖는 오믹전극층(60)에 반사층(70)을 형성한 경우 오믹전극층(60)의 계면의 면적이 증가하여 종래에 비해 오믹전극층(60) 과 반사층(70) 간의 접착력이 강화되고, 이로 인해 발광 소자의 작동시 안정적인 신뢰성을 제공할 수 있다. 또한 접착력의 강화로 인해 별도의 금속층이 필요하지 않기 때문에 그로 인한 광의 흡수를 방지함으로써 발광 효율의 향상을 기대할 수 있다. As described above, when the reflective layer 70 is formed on the ohmic electrode layer 60 having a predetermined roughness, the area of the interface of the ohmic electrode layer 60 is increased, so that the adhesion between the ohmic electrode layer 60 and the reflective layer 70 is higher than in the related art. This is strengthened, which can provide stable reliability in operation of the light emitting element. In addition, since a separate metal layer is not required due to the strengthening of the adhesive force, it is possible to improve the luminous efficiency by preventing the absorption of light.

이후, 소정의 배선 형성 공정을 통해 인접한 발광 셀간의 n형 반도체층(30)과 p형 반도체층(50)을 연결한다. 즉, 일 발광 셀의 노출된 n형 반도체층(30)과 이와 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층(50)을 배선(90)으로 연결한다. 이 때 브리지(Bridge) 공정 또는 스텝 커버(Step Cover) 등의 공정을 통해 각기 인접한 발광 셀의 n형 반도체층(30)과 p형 반도체층(50) 간을 전기적으로 연결하는 도전성 배선(90)을 형성한다. Thereafter, the n-type semiconductor layer 30 and the p-type semiconductor layer 50 between adjacent light emitting cells are connected through a predetermined wiring forming process. That is, the exposed n-type semiconductor layer 30 of one light emitting cell and the p-type semiconductor layer 50 of another light emitting cell adjacent thereto are connected to the wiring 90. In this case, the conductive wiring 90 electrically connecting the n-type semiconductor layer 30 and the p-type semiconductor layer 50 of adjacent light emitting cells through a bridge process or a step cover process. To form.

상술한 브리지 공정은 에어브리지 공정이라고도 하며, 서로 연결할 칩 간에 포토 공정을 이용해 감광액을 도포하고 현상하여 감광막 패턴을 형성하고, 그 위에 금속 등의 물질을 진공 증착 등의 방법으로 먼저 박막으로 형성하고, 다시 그 위에 전기 도금(electroplating), 무전해 도금(electroplating) 또는 금속 증착 등의 방법으로 금을 포함하는 도전성 물질을 일정 두께로 도포한다. 이후, 솔벤트등의 용액으로 감광막 패턴을 제거하면 도전성 물질의 하부는 다 제거되고 브리지 형태의 도전성 물질만이 공간에 형성된다. The bridge process described above is also referred to as an air bridge process, by using a photo process between the chips to be connected to each other by using a photo process to form a photoresist pattern, and then forming a material such as metal on the first thin film by a method such as vacuum deposition, Again, a conductive material containing gold is applied to a predetermined thickness by a method such as electroplating, electroplating or metal deposition. Subsequently, when the photoresist pattern is removed with a solution such as solvent, the lower portion of the conductive material is removed and only the bridge-shaped conductive material is formed in the space.

또한, 스텝 커버 공정은 서로 연결할 칩 간에 포토 공정을 이용해 감광액을 도포하고, 현상하여 서로 연결될 부분만을 남기고 다른 부분은 감광막 패턴으로 뒤덮고, 그 위에 전기 도금, 무전해 도금 또는 금속 증착 등의 방법으로 금을 포함하 는 도전성 물질을 일정 두께로 도포한다. 이어서, 솔벤트 등의 용액으로 감광막 패턴을 제거하면 도전성 물질이 덮인 이외의 부분은 다 제거되고 이 덮혀진 부분 만이 남아 연결할 칩 사이를 전기적으로 연결시키는 역할을 하게 되다. In addition, the step cover process uses a photo process between the chips to be connected to each other using a photo process, and develops, leaving only the portions to be connected to each other, and covering the other portions with a photoresist pattern, and on top of it by electroplating, electroless plating or metal deposition. Apply a conductive material containing a predetermined thickness. Subsequently, when the photoresist pattern is removed with a solution such as a solvent, all portions other than the conductive material are covered and only the covered portions remain to electrically connect the chips to be connected.

상기의 배선(90)으로는 금속뿐만 아니라 전도성을 갖는 모든 물질들을 사용할 수 있다. 예를 들어, Au, Ag, Ni, Cr, Pt, Pd, Ti, W, Ta 또는 그 합금으로 형성할 수 있다. As the wiring 90, all materials having conductivity as well as metal may be used. For example, it can be formed from Au, Ag, Ni, Cr, Pt, Pd, Ti, W, Ta or an alloy thereof.

발광 셀의 상부에 다수 개의 금속 범프(80, 85)를 형성하고, 일 가장자리에 위치한 발광 셀의 p형 반도체층(50)과 다른 일 가장자리에 위치한 발광 셀의 n형 반도체층(30) 상에 각각 p형 금속 범프(80) 및 n형 금속 범프(85)를 형성한다. 상기 p형 및 n형 금속범프(80, 85)로는 Pb, Sn, Au, Ge, Cu, Bi, Cd, Zn, Ag, Ni 및 Ti 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있고, 이들의 합금을 사용할 수 있다. A plurality of metal bumps 80 and 85 are formed on the light emitting cell, and the p-type semiconductor layer 50 of the light emitting cell at one edge is formed on the n-type semiconductor layer 30 of the light emitting cell at the other edge. P-type metal bumps 80 and n-type metal bumps 85 are formed, respectively. As the p-type and n-type metal bumps 80 and 85, at least one of Pb, Sn, Au, Ge, Cu, Bi, Cd, Zn, Ag, Ni, and Ti may be used, and an alloy thereof may be used. have.

이로써, 도 3e에 도시한 바와 같이 다수의 발광 셀이 도전성 배선(90)에 의해 전기적으로 연결된 발광 셀 블록(100)이 형성된다. 이러한 발광 셀 블록(100)의 제조 공정은 상술한 방법에 한정되지 않고 다양한 변형과 다양한 물질막이 더 추가될 수 있다. 예를 들어 도 3a와 같이 기판(20) 상에 n형 반도체층(30), 활성층(40), p형 반도체층(50)을 형성하고, 그 상면에 소정의 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층(60)과 반사층(70)을 형성한 후, 발광 셀 간의 분리 및 n형 반도체층(30)의 노출을 위한 식각 공정을 진행할 수 있다. 또한 상기 노출된 n형 반도체층(30) 상에 전류의 공급을 원활히 하기 위해 Cr, Au를 포함하는 별도의 오믹 금속층을 더 형성할 수도 있다. As a result, as illustrated in FIG. 3E, the light emitting cell block 100 is electrically connected to the plurality of light emitting cells by the conductive wiring 90. The manufacturing process of the light emitting cell block 100 is not limited to the above-described method, and various modifications and various material films may be further added. For example, as shown in FIG. 3A, an n-type semiconductor layer 30, an active layer 40, and a p-type semiconductor layer 50 are formed on a substrate 20, and an ohmic electrode layer 60 having a predetermined surface roughness on an upper surface thereof. ) And the reflective layer 70, an etching process for separating between the light emitting cells and exposing the n-type semiconductor layer 30 may be performed. In addition, a separate ohmic metal layer including Cr and Au may be further formed on the exposed n-type semiconductor layer 30 to smoothly supply current.

다음으로 도 3f에 도시한 바와 같은 서브 마운트 기판(200)을 마련한다. 서브 마운트 기판(200)은 기판(210)과, 상기 기판 상부에 형성된 다수의 본딩층(230)과, 일 가장자리에 위치한 p형 본딩 패드(220)와, 다른 일 가장자리에 위치한 n형 본딩 패드(225)를 포함한다. Next, a submount substrate 200 as shown in FIG. 3F is prepared. The sub-mount substrate 200 includes a substrate 210, a plurality of bonding layers 230 formed on the substrate, a p-type bonding pad 220 located at one edge, and an n-type bonding pad located at the other edge ( 225).

이 때 기판(210)으로는 열전도성이 우수한 SiC, Si, Ge, SiGe, AlN, 금속 등을 사용한다. 본 실시예에서는 열전도성이 우수하며 절연 성질을 갖는 AlN을 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고, 열전도율이 크며 전기 전도성이 우수한 금속성 물질을 사용할 수 있다. 상기 본딩층(230)과 n형 본딩 패드(225) 및 p형 본딩 패드(220)는 전기 전도성이 우수한 금속을 사용한다. 이는 스크린 인쇄 방법으로 형성하거나, 소정의 마스크 패턴을 이용한 증착 공정을 통해 형성한다. In this case, SiC, Si, Ge, SiGe, AlN, metal, or the like having excellent thermal conductivity is used as the substrate 210. In this embodiment, AlN having excellent thermal conductivity and insulating properties is used. Of course, the present invention is not limited thereto, and a metallic material having high thermal conductivity and excellent electrical conductivity may be used. The bonding layer 230, the n-type bonding pad 225, and the p-type bonding pad 220 use a metal having excellent electrical conductivity. It is formed by a screen printing method or a deposition process using a predetermined mask pattern.

이후, 앞서 설명한 발광 셀 블록(100)과, 서브 마운트 기판(200)을 플립칩 본딩 하여 발광 소자를 제작한다. Thereafter, the light emitting cell block 100 and the sub-mount substrate 200 are flip-chip bonded to manufacture a light emitting device.

도 3g를 참조하면, 본 발명의 발광 소자는 발광 셀 블록(100)과 서브 마운트 기판(200)을 플립칩 본딩하되, 발광 셀 상부에 형성된 금속 범프(80, 85)에 의해 본딩한다. 발광 셀 블록(100) 내의 일 가장자리에 위치한 p형 금속 범프(80)는 서브 마운트 기판(200)의 p형 본딩 패드(220)에 접속되고, 타 가장자리에 위치한 n형 금속 범프(85)는 서브 마운트 기판(200)의 n형 본딩 패드(225)에 접속된다. 이 때, 열 또는 초음파(ultrasonic)를 이용하거나, 열과 초음파를 동시에 사용하여 본딩할 수 있다. 상기 발광 셀 블록(100)과 서브 마운트 기판(200)의 본딩은 상술한 방법에 한정되지 않고, 다양한 본딩 방법에 의해 플립칩 본딩될 수 있다.Referring to FIG. 3G, the light emitting device of the present invention flip-bonds the light emitting cell block 100 and the sub-mount substrate 200, and is bonded by metal bumps 80 and 85 formed on the light emitting cell. The p-type metal bump 80 located at one edge of the light emitting cell block 100 is connected to the p-type bonding pad 220 of the sub-mount substrate 200, and the n-type metal bump 85 located at the other edge of the light emitting cell block 100 is connected to the sub type. It is connected to the n-type bonding pad 225 of the mount substrate 200. At this time, the bonding may be performed using heat or ultrasonic waves, or simultaneously using heat and ultrasonic waves. Bonding of the light emitting cell block 100 and the sub-mount substrate 200 is not limited to the above-described method, and may be flip chip bonded by various bonding methods.

금속 범프(80, 85)의 위치는 이에 한정되지 않고, 상기 브리지 배선(90)의 전기 흐름을 방해하지 않는다면 플립칩 본딩에 영향을 주지 않는 다른 적절한 위치에 형성할 수 있다. 또한, 발광 셀 블록(100) 내의 발광 셀에 금속 범프(80, 85)가 형성되지 않고, 서브 마운트 기판(200)에 금속 범프(80, 85)가 형성될 수도 있다. The position of the metal bumps 80 and 85 is not limited thereto, and may be formed at another suitable position that does not affect flip chip bonding if it does not disturb the electrical flow of the bridge wiring 90. In addition, the metal bumps 80 and 85 may not be formed in the light emitting cells in the light emitting cell block 100, but the metal bumps 80 and 85 may be formed in the sub-mount substrate 200.

본 실시예는 플립칩 본딩 이전에 브리지 배선(90)을 통해 이미 전기적 연결이 완료된 상태이므로, 플립칩 본딩시 전기 연결을 위해 별도의 패턴을 형성하거나, 그에 따라 정확한 얼라인을 고려해야 하는 등의 번거로움을 줄일 수 있는 장점이 있다. In this embodiment, since the electrical connection is already completed through the bridge wiring 90 before the flip chip bonding, it is necessary to form a separate pattern for the electrical connection during flip chip bonding, or to consider the correct alignment accordingly. There is an advantage to reduce the burden.

상술한 본 발명의 발광 소자의 제조 공정은 일 실시예일뿐 이에 한정되지 않고, 다양한 공정과 제조 방법이 소자의 특성 및 공정의 편의에 따라 변경되거나 추가될 수 있다. 본 실시예는 발광 셀 블록(100)의 제조시 브리지(Bridge) 공정 또는 스텝 커버(Step Cover) 등의 공정을 통해 각기 인접한 발광 셀의 n형 반도체층(30)과 p형 반도체층(50)을 전기적으로 연결하는 브리지 배선(90)을 형성한 후, 서브 마운트 기판(200)과 플립칩 본딩하여 발광 소자를 제조하였다. 그러나 이에 한정되지 않고, 발광 셀 블록(100)과 서브 마운트 기판(200)의 플립칩 본딩시 금속 범프를 이용하여 인접한 발광 셀의 n형 반도체층(30)과 p형 반도체층(50)이 전기적으로 연결되도록 할 수도 있다.The manufacturing process of the light emitting device of the present invention described above is not limited thereto, and various processes and manufacturing methods may be changed or added according to the characteristics of the device and the convenience of the process. In the present embodiment, the n-type semiconductor layer 30 and the p-type semiconductor layer 50 of adjacent light-emitting cells are formed through a bridge process or a step cover process in manufacturing the light-emitting cell block 100. After forming the bridge wiring 90 electrically connecting the substrates, the light emitting device was manufactured by flip chip bonding the sub-mount substrate 200. However, the present invention is not limited thereto, and the n-type semiconductor layer 30 and the p-type semiconductor layer 50 of adjacent light emitting cells may be electrically connected to each other using metal bumps during flip chip bonding of the light emitting cell block 100 and the sub-mount substrate 200. It can also be connected.

이로써, 플립칩 형태의 다수의 발광 셀들이 서브 마운트 기판 상에 어레이된 발광 소자를 제조할 수 있다. 상기 발광 셀들은 원하는 목적에 따라 직렬, 병렬 또는 직병렬로 다양하게 연결될 수 있다. As a result, a light emitting device in which a plurality of light emitting cells in a flip chip form is arranged on a sub-mount substrate may be manufactured. The light emitting cells may be variously connected in series, in parallel, or in parallel and according to a desired purpose.

이러한 본 발명의 발광 소자는 p형 반도체층 상의 오믹전극층을 통해 p형 반도체층의 저항을 줄이고, 소정의 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층과 반사층 간의 강화된 접착성으로 인해 안정적인 전력-전압 구동 특성을 갖고 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 소자의 수명을 연장할 수 있다. 또한 종래 형성했던 별도의 금속층을 제거함으로써 그로 인한 광의 흡수를 막고 광의 반사를 원할히 하여 개선된 광효율을 얻을 수 있다. The light emitting device of the present invention reduces the resistance of the p-type semiconductor layer through the ohmic electrode layer on the p-type semiconductor layer, and has stable power-voltage driving characteristics due to the enhanced adhesion between the ohmic electrode layer and the reflective layer having a predetermined surface roughness. The reliability of the light emitting device can be improved and the life of the device can be extended. In addition, by removing the separate metal layer formed in the related art, it is possible to prevent the absorption of light and to smoothly reflect the light, thereby obtaining improved light efficiency.

도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도이다.4A to 4H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the second embodiment according to the present invention.

도 4a를 참조하면, 기판(20) 상에 n형 반도체층(30), 활성층(40) 및 p형 반도체층(50)이 순차적으로 형성된 다수개의 발광 셀을 형성한다. 이는 상술한 제 1 실시예의 경우와 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다. Referring to FIG. 4A, a plurality of light emitting cells in which an n-type semiconductor layer 30, an active layer 40, and a p-type semiconductor layer 50 are sequentially formed are formed on a substrate 20. This is the same as the case of the first embodiment described above, and overlapping description is omitted.

본 실시예는 상기 오믹전극층(60)을 부분 식각하여 계면의 면적을 증가시킴으로써 p형 반도체층(50)의 접촉저항을 줄이고 그 상면에 형성되는 반사층(70)간의 접착력을 강화시킨다. 이를 위해 먼저 도 4b에 도시한 바와 같이 상기 p형 반도체층(50) 상에 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, InO, SnO 또는 이들의 합금을 포함하는 오믹전극층(60)을 형성한다. 상기 오믹전극층(60) 상에 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금을 이용하여 200Å 이하의 두께로 추가로 도포하고 이를 200 내지 600℃의 온도에서 열처리하면, 도 4c에 도시한 바와 같이 상기 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금의 층이 요철(65) 형태로 형성되어 상기 오믹전극층(60)의 일부가 노출된다. 그 다음에, 건식 식각 공정을 이용하여 상기 오믹전극층 두께의 10 내지 70% 정도 를 식각하면 도 4d에 도시한 바와 같이 다수의 홈이 형성된 오믹전극층(60)이 형성된다. 즉, 요철(65)로 인해 일부 노출된 오믹전극층(60)의 일부분이 식각되어 평면 형태의 오믹전극층(60)에 비해 증가된 계면의 면적을 갖는 오믹전극층(60)을 얻을 수 있다. 상기 오믹전극층(60)과 상기 요철(65)의 식각 속도 차이에 의해 오믹전극층(60)이 더 빠른 속도로 식각되는 현상을 볼 수 있으며, 도면에는 도시되지 않았으나 식각 정도에 따라 상기 요철(65)도 일부 식각될 수 있다. 물론 상술한 방법에 한정되지 않고, 오믹전극층(60)의 표면에 다수의 홈을 형성하거나 거칠기를 주어 계면의 면적을 증가시킬 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있다. In this embodiment, the ohmic electrode layer 60 is partially etched to increase the area of the interface, thereby reducing the contact resistance of the p-type semiconductor layer 50 and enhancing the adhesion between the reflective layers 70 formed on the upper surface thereof. To this end, as shown in FIG. 4B, an ohmic electrode layer 60 including indium tin oxide (ITO), ZnO, InO, SnO, or an alloy thereof is formed on the p-type semiconductor layer 50. Further coating is applied to the ohmic electrode layer 60 using a single metal of Ni, Au, or an alloy thereof to a thickness of 200 μs or less, and then heat-treated at a temperature of 200 to 600 ° C., as shown in FIG. 4C. A single metal of Au or a layer of an alloy thereof is formed in the form of unevenness 65 to expose a portion of the ohmic electrode layer 60. Subsequently, by etching about 10 to 70% of the thickness of the ohmic electrode layer using a dry etching process, an ohmic electrode layer 60 having a plurality of grooves is formed as shown in FIG. 4D. That is, a portion of the ohmic electrode layer 60 partially exposed due to the unevenness 65 may be etched to obtain an ohmic electrode layer 60 having an increased interface area compared to the planar ohmic electrode layer 60. The ohmic electrode layer 60 may be etched at a faster speed due to the difference in etching speed between the ohmic electrode layer 60 and the unevenness 65. Although not shown, the unevenness 65 may be etched according to the degree of etching. Some may also be etched. Of course, the present invention is not limited to the above-described method, and various methods may be used to increase the area of the interface by forming a plurality of grooves or roughening the surface of the ohmic electrode layer 60.

다음으로 화학적인 방법을 사용하여 상기 요철(65)을 제거한 후, 도 4e에 도시한 바와 같이 상기 다수의 홈이 형성된 오믹전극층(60) 상에 광을 반사하기 위한 반사층(70)을 형성한다. 상기 반사층(70)의 재료로는 은(Ag), 알루미늄(Al) 등을 사용한다. Next, after removing the unevenness 65 using a chemical method, as shown in FIG. 4E, a reflective layer 70 for reflecting light is formed on the ohmic electrode layer 60 having the plurality of grooves. Silver (Ag), aluminum (Al), or the like is used as the material of the reflective layer 70.

상술한 바와 같이 부분 식각되어 다수의 홈이 형성된 오믹전극층(60)에 반사층(70)을 형성한 경우 오믹전극층(60)의 계면의 면적이 증가하여 종래에 비해 오믹전극층(60)과 반사층(70) 간의 접착력이 강화되고, 이로 인해 발광 소자의 작동시 안정적인 신뢰성을 제공할 수 있다. 또한 접착력의 강화로 인해 별도의 금속층이 필요하지 않기 때문에 그로 인한 광의 흡수를 방지함으로써 발광 효율의 향상을 기대할 수 있다. As described above, when the reflective layer 70 is formed on the ohmic electrode layer 60 partially etched to form a plurality of grooves, the area of the interface of the ohmic electrode layer 60 is increased, so that the ohmic electrode layer 60 and the reflective layer 70 are compared with the related art. Adhesion between the two is enhanced, thereby providing a stable reliability during operation of the light emitting device. In addition, since a separate metal layer is not required due to the strengthening of the adhesive force, it is possible to improve the luminous efficiency by preventing the absorption of light.

이후, 소정의 배선 형성 공정을 통해 인접한 발광 셀간의 n형 반도체층(30)과 p형 반도체층(50)을 연결한다. 즉, 일 발광 셀의 노출된 n형 반도체층(30)과 이 와 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층(50)을 배선(90)으로 연결한다. 이 때 브리지(Bridge) 공정 또는 스텝 커버(Step Cover) 등의 공정을 통해 각기 인접한 발광 셀의 n형 반도체층(30)과 p형 반도체층(50) 간을 전기적으로 연결하는 도전성 배선(90)을 형성한다. Thereafter, the n-type semiconductor layer 30 and the p-type semiconductor layer 50 between adjacent light emitting cells are connected through a predetermined wiring forming process. That is, the exposed n-type semiconductor layer 30 of one light emitting cell and the p-type semiconductor layer 50 of another light emitting cell adjacent thereto are connected to the wiring 90. In this case, the conductive wiring 90 electrically connecting the n-type semiconductor layer 30 and the p-type semiconductor layer 50 of adjacent light emitting cells through a bridge process or a step cover process. To form.

또한 발광 셀의 상부에 다수 개의 금속 범프(80, 85)를 형성하고, 발광 셀 블록(100)의 일 가장자리에 위치한 발광 셀의 p형 반도체층(50)과 다른 일 가장자리에 위치한 발광 셀의 n형 반도체층(30) 상에 각각 p형 금속 범프(80) 및 n형 금속 범프(85)를 형성한다.Also, a plurality of metal bumps 80 and 85 are formed on the light emitting cell, and the n-type light emitting cell is positioned at the other edge of the light emitting cell at the edge of the light emitting cell block 100. The p-type metal bumps 80 and the n-type metal bumps 85 are formed on the type semiconductor layer 30, respectively.

이로써, 도 4f에 도시한 바와 같이 다수의 발광 셀이 도전성 배선(90)에 의해 전기적으로 연결된 발광 셀 블록(100)이 형성된다. As a result, as shown in FIG. 4F, the light emitting cell block 100 is electrically connected to the plurality of light emitting cells by the conductive wiring 90.

다음으로 도 4g에 도시한 바와 같이 기판(210)에 다수의 본딩층(230)과, p형 및 n형 본딩 패드(220, 225)를 포함하는 서브 마운트 기판(200)을 마련하고, 앞서 설명한 발광 셀 블록(100)과, 서브 마운트 기판(200)을 플립칩 본딩하여 발광 소자를 제작한다. Next, as shown in FIG. 4G, a sub-mount substrate 200 including a plurality of bonding layers 230 and p-type and n-type bonding pads 220 and 225 is provided on the substrate 210, and described above. The light emitting device is manufactured by flip chip bonding the light emitting cell block 100 and the sub-mount substrate 200.

도 4h를 참조하면, 본 발명의 발광 소자는 발광 셀 블록(100)과 서브 마운트 기판(200)을 플립칩 본딩하되, 발광 셀 상부에 형성된 금속 범프(80, 85)에 의해 본딩한다. Referring to FIG. 4H, the light emitting device of the present invention flip-bonds the light emitting cell block 100 and the sub-mount substrate 200, and is bonded by metal bumps 80 and 85 formed on the light emitting cell.

이로써, 플립칩 형태의 다수의 발광 셀들이 서브 마운트 기판 상에 어레이된 발광 소자를 제조할 수 있다. 상기 발광 셀들은 원하는 목적에 따라 직렬, 병렬 또는 직병렬로 다양하게 연결될 수 있다. As a result, a light emitting device in which a plurality of light emitting cells in a flip chip form is arranged on a sub-mount substrate may be manufactured. The light emitting cells may be variously connected in series, in parallel, or in parallel and according to a desired purpose.

이러한 본 발명의 발광 소자는 p형 반도체층(50) 상의 오믹전극층(60)을 통해 p형 반도체층(50)의 저항을 줄이고, 부분식각되어 계면의 면적이 증가된 오믹전극층(60)과 반사층(70) 간의 강화된 접착성으로 인해 안정적인 전력-전압 구동 특성을 갖고 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 소자의 수명을 연장할 수 있다. 또한 종래 형성했던 별도의 금속층을 제거함으로써 그로 인한 광의 흡수를 막고 광의 반사를 원할히 하여 개선된 광효율을 얻을 수 있다. The light emitting device of the present invention reduces the resistance of the p-type semiconductor layer 50 through the ohmic electrode layer 60 on the p-type semiconductor layer 50 and partially etches the ohmic electrode layer 60 and the reflective layer to increase the area of the interface. Due to the enhanced adhesion between the 70, it has stable power-voltage driving characteristics, can improve the reliability of the light emitting device, and can extend the life of the device. In addition, by removing the separate metal layer formed in the related art, it is possible to prevent the absorption of light and to smoothly reflect the light, thereby obtaining improved light efficiency.

본 발명의 발광 소자는 상술한 설명에 한정되지 않고 다양한 실시예가 가능하다. 도 5에 도시된 제 3 실시예와 같이 상기 다수개의 발광 셀이 웨이퍼 레벨에서 연결된 형태가 아닌 개개의 발광 셀이 서브 마운트 기판에 플립칩 본딩되어 발광 소자를 형성할 수 있다. 즉, 기판(20) 상에 단일 발광 셀을 형성하여 상기 제 2 실시예와 동일한 제조 공정을 통해 계면의 면적이 증가된 오믹전극층(60)과 반사층(70)을 형성한 후, 서브 마운트 기판에 플립칩 본딩함으로써, 신뢰성이 향상되고 광효율이 개선된 플립칩 구조의 발광 소자를 제조할 수 있다. The light emitting device of the present invention is not limited to the above description and various embodiments are possible. As in the third embodiment of FIG. 5, individual light emitting cells, which are not connected to each other at the wafer level, are flip-chip bonded to a sub-mount substrate to form a light emitting device. That is, a single light emitting cell is formed on the substrate 20 to form the ohmic electrode layer 60 and the reflective layer 70 having an increased area of the interface through the same manufacturing process as in the second embodiment. By flip chip bonding, a light emitting device having a flip chip structure having improved reliability and improved light efficiency can be manufactured.

또한 도 6에 도시한 제 4 실시예를 참조하면, 발광 소자는 요철이 형성된 기판(25) 상에 다수 개의 발광 셀들이 어레이된 발광 셀 블록과, 상기 발광 셀 블록이 플립칩 본딩되는 서브 마운트 기판을 포함한다. In addition, referring to the fourth embodiment illustrated in FIG. 6, a light emitting device includes a light emitting cell block in which a plurality of light emitting cells are arranged on a substrate 25 having irregularities formed thereon, and a sub-mount substrate in which the light emitting cell blocks are flip chip bonded. It includes.

본 실시예는 종래의 평탄한 표면에서 반사되었던 광자가 기판에 형성된 요철로 인해 다양한 각의 표면에 반사되지 않고 외부로 빠져나가기 때문에 더욱 높은 휘도와 발광 효율을 얻을 수 있는 장점이 있다. The present embodiment has a merit that higher luminance and luminous efficiency can be obtained because photons that have been reflected on a flat surface of the prior art are not reflected to various angles of the surface and are emitted to the outside due to irregularities formed on the substrate.

상술한 제 3 및 제 4 실시예는 도시된 바와 같이 한정되지 않고 다른 실시예 에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 4g에 도시한 제 2 실시예와 같이 발광층 상에 다수의 홈이 형성되어 계면의 면적이 증가된 오믹전극층을 포함하는 본 발명의 발광 소자에 있어서, 발광층이 성장되는 기판 상에 요철을 형성함으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 상술한 각 실시예는 서로 조합되어 적용될 수도 있다. The third and fourth embodiments described above are not limited as shown and may be applied to other embodiments. For example, in the light emitting device of the present invention including the ohmic electrode layer in which a plurality of grooves are formed on the light emitting layer and the interface area is increased, as in the second embodiment shown in FIG. 4G, the light emitting layer is grown on the substrate. By forming irregularities, the luminous efficiency can be improved. In addition, the above-described embodiments may be applied in combination with each other.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable Example, the scope of the present invention is not limited to a specific Example and should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

본 발명에 의한 발광 소자 및 이의 제조 방법은 p형 반도체층 상의 오믹전극층을 통해 p형 반도체층의 저항을 줄일 수 있고, 오믹전극층의 표면에 거칠기를 주어 계면의 면적을 증가시킴으로써 그 상면의 반사층과의 접착력을 강화시킨다. 그로 인해 발광 소자의 안정적인 신뢰성을 제공하고, 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The light emitting device and the method of manufacturing the same according to the present invention can reduce the resistance of the p-type semiconductor layer through the ohmic electrode layer on the p-type semiconductor layer, and give a roughness to the surface of the ohmic electrode layer to increase the surface area of the reflective layer and the upper surface thereof. Enhances the adhesion of the. Therefore, there is an effect that can provide a stable reliability of the light emitting device, and improve the life of the light emitting device.

또한 종래 별도의 금속층으로 인한 광의 흡수를 막고 광의 반사를 원할히 하여 개선된 광효율을 얻을 수 있다. In addition, it is possible to obtain the improved light efficiency by preventing the absorption of light due to the conventional separate metal layer and smoothly reflecting the light.

Claims (13)

기판 상에 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층의 일부에 형성된 p형 반도체층, 오믹전극층 및 반사층을 포함하는 발광 셀이 형성된 발광 셀 블록; 및A light emitting cell block on which a light emitting cell including an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer formed on a portion of the n-type semiconductor layer, an ohmic electrode layer, and a reflective layer is formed; And 상기 발광 셀 블록이 플립칩 본딩되는 서브 마운트 기판을 포함하고, The light emitting cell block includes a sub-mount substrate on which flip chip bonding is performed, 상기 오믹전극층은 상기 반사층과 접하는 표면에 소정의 표면 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자. And the ohmic electrode layer has a predetermined surface roughness on a surface in contact with the reflective layer. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 오믹전극층은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, InO, SnO 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 발광 소자.The ohmic electrode layer is light emitting device, characterized in that the indium tin oxide (ITO), ZnO, InO, SnO or an alloy thereof. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 반사층은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.The reflective layer comprises a light emitting element (Ag) or aluminum (Al). 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기판 상에 서로 이격된 발광 셀이 다수개 형성되고, 상기 일 발광 셀의 n형 반도체층과 그에 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층이 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.And a plurality of light emitting cells spaced apart from each other on the substrate, and the n-type semiconductor layer of the one light emitting cell and the p-type semiconductor layer of the other one light emitting cell adjacent thereto are connected to each other. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 일 발광 셀의 n형 반도체층과 그에 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층을 연결하기 위한 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.And a wire for connecting the n-type semiconductor layer of the one light emitting cell and the p-type semiconductor layer of the other one light emitting cell adjacent thereto. 기판 상에 순차적으로 n형 반도체층 및 p형 반도체층을 형성하는 단계;Sequentially forming an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer on the substrate; 상기 p형 반도체층 상에 소정의 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층을 형성하는 단계;Forming an ohmic electrode layer having a predetermined surface roughness on the p-type semiconductor layer; 상기 오믹전극층 상에 반사층을 형성하는 단계; 및Forming a reflective layer on the ohmic electrode layer; And 상기 기판을 별도의 서브 마운트 기판에 플립칩 본딩하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.Flip chip bonding the substrate to a separate sub-mount substrate. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 소정의 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층을 형성하는 단계는,Forming the ohmic electrode layer having the predetermined surface roughness, 상기 p형 반도체층 상에 오믹전극층을 형성하는 단계;Forming an ohmic electrode layer on the p-type semiconductor layer; 플라즈마를 이용한 표면처리 공정을 통해 상기 오믹전극층의 표면에 소정의 표면 거칠기를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.And forming a predetermined surface roughness on the surface of the ohmic electrode layer through a surface treatment process using plasma. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 플라즈마를 이용한 표면처리 공정은 상기 오믹전극층의 두께가 10 내지 1000Å가 되도록 표면처리하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.The surface treatment process using the plasma is a method of manufacturing a light emitting device, characterized in that the surface treatment so that the thickness of the ohmic electrode layer is 10 to 1000Å. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 플라즈마를 이용한 표면처리 공정 후 상기 반사층을 형성하기 단계 이전에 불활성 분위기를 유지하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.The method of manufacturing a light emitting device, characterized in that to maintain an inert atmosphere after the surface treatment process using the plasma and before forming the reflective layer. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 소정의 표면 거칠기를 갖는 오믹전극층을 형성하는 단계는,Forming the ohmic electrode layer having the predetermined surface roughness, 상기 p형 반도체층 상에 오믹전극층을 형성하는 단계;Forming an ohmic electrode layer on the p-type semiconductor layer; 상기 오믹전극층 상에 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금을 200Å 이하의 두께로 도포하는 단계; Coating a single metal of Ni or Au or an alloy thereof on the ohmic electrode layer to a thickness of 200 kPa or less; 상기 오믹전극층이 일부 노출되도록 상기 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금의 층을 200 내지 600℃에서 열처리하는 단계;Heat-treating the layer of the single metal of Ni, Au or an alloy thereof at 200 to 600 ° C. to partially expose the ohmic electrode layer; 건식 식각 공정을 이용하여 상기 오믹전극층 두께의 10 내지 70%를 제거하는 단계; 및Removing 10 to 70% of the thickness of the ohmic electrode layer using a dry etching process; And 잔류한 상기 Ni, Au의 단일 금속 또는 그 합금의 층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.And removing the remaining single layer of Ni, Au, or an alloy thereof. 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 6 to 10, 상기 기판을 별도의 서브 마운트 기판에 플립칩 본딩하는 단계 이전에Prior to flip chip bonding the substrate to a separate sub-mount substrate 상기 n형 반도체층, p형 반도체층, 오믹전극층 및 반사층의 일부를 제거하여 다수개의 발광 셀을 형성하는 단계; 및Removing a portion of the n-type semiconductor layer, the p-type semiconductor layer, the ohmic electrode layer, and the reflective layer to form a plurality of light emitting cells; And 브리지 배선을 통해 일 발광 셀의 n형 반도체층과 그에 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층을 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.And connecting the n-type semiconductor layer of one light emitting cell and the p-type semiconductor layer of another light emitting cell adjacent thereto through bridge wirings. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 브리지 배선은 브리지(Bridge) 공정 또는 스탭 커버(Step Cover) 공정을 통해 일 발광 셀의 n형 반도체층과 인접한 다른 일 발광 셀의 p형 반도체층을 연결하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.The bridge wiring is a method of manufacturing a light emitting device comprising connecting a n-type semiconductor layer of one light emitting cell and a p-type semiconductor layer of another adjacent light emitting cell through a bridge process or a step cover process. . 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 6 to 10, 상기 기판 상에 n형 및 p형 반도체층을 형성하는 단계 이전에,Before forming the n-type and p-type semiconductor layer on the substrate, 상기 기판에 요철을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조 방법.The method of manufacturing a light emitting device, characterized in that it further comprises the step of forming the irregularities on the substrate.
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