KR20070087726A

KR20070087726A - 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 및 그제조방법

Info

Publication number: KR20070087726A
Application number: KR20050076874A
Authority: KR
Inventors: 이재호
Original assignee: 서울옵토디바이스주식회사
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-08-29
Also published as: KR100758541B1

Abstract

본 발명은 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 발광셀들과 발광셀들에 의해 발광된 빛 중 기판에 대해 수평방향으로 진행하는 빛들을 모아 외부로 방출시키는 광가이드부를 행렬로 규칙적으로 배열하여 발광효율을 높인 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제1 본딩패드 및 제2 본딩패드; 상기 제1 본딩패드 및 제2 본딩패드 사이에 행렬로 배치되고 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 발광셀들; 상기 행과 열이 만나는 교차점에 위치한 발광셀의 제1 전극을 그것들에 인접한 발광셀들의 제2 전극, 제1 또는 제2 본딩패드에 각각 전기적으로 연결하는 금속배선들;을 포함하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드를 제공한다.

발광 다이오드, 행렬, 광가이드부

Description

행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법 {light emitting diode having light emitting cells arranged in matrix layout and method for fabricating the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 회로도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위해 도 2의 절취선 A-A'를 따라 취해진 부분 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위해 도 2의 절취선 B-B'를 따라 취해진 부분 단면도이다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광가이드부의 단면도이다.

도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광가이드부의 단면도이다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광셀들의 금속배선 연결 상태를 설명하기 위한 부분평면도들이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 발광 다이오드 20: 버퍼층

30: 반도체층들 31: n형 층

32: 활성층 33: p형 층

40: 투명전극층 50a,50b: 제1 전극,제2 전극

60a,60b: 전극패드 70: 광반사 방지층

100: 기판 200: 발광셀들

300a,300b: 본딩패드 400: 금속배선

500: 광가이드부

본 발명은 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 발광셀들과 발광셀들에 의해 발광된 빛 중 기판에 대해 수평방향으로 진행하는 빛들을 모아 외부로 방출시키는 광가이드부를 행렬로 규칙적으로 배열하여 발광효율을 개선한 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

발광 다이오드는 N형 반도체와 P형 반도체가 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자로서, 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발산한다. 이러한 발광 다이오드는 표시소자 및 백라이트로 널리 이용되고 있다. 또한, 발광 다이오드는 기존의 전구 또는 형광등에 비해 소모 전력이 작고 수명이 길어, 백열전구 및 형광등을 대체하여 일반 조명 용도로 그 사용 영역을 넓히고 있다.

발광 다이오드는 교류전원하에서 전류의 방향에 따라 온/오프를 반복한다. 따라서, 발광 다이오드를 교류전원에 직접 연결하여 사용할 경우, 발광 다이오드가 연속적으로 빛을 방출하지 못하며, 역방향 전류에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있다.

이러한 발광 다이오드의 문제점을 해결하여, 고전압 교류전원에 직접 연결하여 사용할 수 있는 발광 다이오드가 국제공개번호 WO 2004/023568(A1)호에 "발광 성분을 갖는 발광소자"(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS)라는 제목으로 사카이 등(SAKAI et. al.)에 의해 개시된 바 있다.

상기 WO 2004/023568(A1)호에 따르면, LED들이 사파이어 기판과 같은 절연성 기판 상에서 금속배선들에 2차원적으로 직렬연결된 LED 어레이들을 형성한다. 이러한 두 개의 LED 어레이들이 상기 기판 상에서 역병렬로 연결된다. 그 결과, AC 파워 서플라이에 의해 상기 어레이들이 서로 교대로 온-오프를 반복하여 광을 방출한다.

그러나, 상기 WO 2004/023568(A1)호에 개시된 바에 따르면, 상기 발광셀들에 의해 발광되는 빛 중 상기 발광셀들에 대해 수평방향으로 진행하는 빛들은 다른 인접한 발광셀들을 통과하여 외부로 방출됨에 따라 발광되는 빛의 광도가 낮아 발광 다이오드의 발광효율이 낮은 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해, 발광셀들에 의해 발광된 빛 중 기판에 대해 수평방향으로 진행하는 빛들을 모아 외부로 방출시키는 광가이드부를 추가로 발광 다이오드에 포함시킬 수 있다.

그러나, 다수의 발광셀들을 2차원 행렬로 배열하여 사용하는 경우, 발광셀 어레이를 상기 WO 2004/023568(A1)호에 개시된 바와 같이 직렬로만 연결한다면 발광 다이오드 기판의 전체 면적 내에서 발광셀들과 광가이드부들을 규칙적으로 배열할 수 없을 뿐만 아니라, 상기 발광셀들을 연결하는 금속배선들의 총 길이가 지나치게 긴 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 발광셀들을 행렬로, 특히 정방형 행렬로 배치하여 발광 다이오드를 제작하는 경우에, 발광 다이오드의 발광효율을 높이는 광가이드부 및 발광셀들을 규칙적으로 배열할 수 있게 하여 발광 다이오드의 제조공정을 단순화 할 수 있게 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 광가이드부 및 발광셀들을 규칙적으로 배열함에 따라 발광 다이오드를 제조하는데 사용되는 금속배선들의 소요량을 줄여 발광 다이오드의 제조 원가를 절감할 수 있도록 함에도 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 발광 다이오드를 제조하는 방법을 제공할 수 있도록 함에도 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제1 본딩패드 및 제2 본딩패드; 상기 본딩패드들로부터 전원을 공급받아 발광하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 발광셀들을 포함하여 행렬형태로 배치되되, 상기 제1 본딩패드, 제2 본딩패드, 발광셀 중 어느 하나가 행렬의 요소가 되고, 이들 행렬의 요소는 금속배선들에 의하여 전기적으로 연결되는 행렬로 배치 된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 발광셀들 중 두 개의 행렬의 요소들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 또는 본딩패드와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 또는 본딩패드와 전기적으로 연결된다.

더욱 바람직하게는 상기 발광셀들 중 세 개의 행렬의 요소들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 또는 본딩패드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고 제2 전극은 인접한 다른 두 개의 발광셀의 각 제1 전극 또는 본딩패드 중 두 개와 전기적으로 연결되거나, 또는 해당 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 각 제2 전극 또는 본딩패드 중 두 개와 전기적으로 연결되고 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 또는 본딩패드 중 어느 하나와 전기적으로 연결된다.

더욱 바람직하게는 상기 발광셀들 중 네 개의 발광셀들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 두 개의 발광셀의 제1 전극과 전기적으로 연결된다.

더욱 바람직하게는 상기 발광셀들 중 세 개의 발광셀들과 하나의 본딩패드에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 및 상기 본딩패드와 전기적으로 연결되거나, 또는 해당 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 및 상기 본딩패드와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다 른 두 개의 발광셀의 제1 전극과 전기적으로 연결된다.

더욱 바람직하게는 상기 행렬의 요소로 광가이드부를 더 포함하되, 상기 광가이드부는 인접하여 위치하는 복수의 발광셀들로부터 방출된 빛을 집중시켜 외부로 방출한다.

더욱 바람직하게는 상기 광가이드부는 소정의 간격을 두고 규칙적으로 배열된다.

더욱 바람직하게는 상기 금속배선들은 에어 브리지(air bridge) 또는 스텝 커버(step cover)에 의해 형성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판을 준비하고, 상기 기판 상에 위치하는 제1 본딩패드, 제2 본딩패드, 이들 본딩패드들로부터 전원을 공급받아 발광하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 발광셀들을 행렬 형태로 배치되도록 형성하고, 상기 행렬의 요소를 금속배선들에 의하여 전기적으로 연결하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이 오드(1)는 기판(100), 발광셀들(200), 제1 및 제2 본딩패드(300a,300b), 금속배선들(400) 및 광가이드부들(500)을 포함한다.

상기 기판(100)은 사파이어 또는 사파이어에 비해 열전도율이 큰 SiC 등과 같은 소재로 이루어질 수 있으며, 상기 기판(100) 위로는 패터닝된 복수의 발광셀들(200)이 형성된다.

상기 발광셀들(200) 각각은 N형 반도체층(31), 활성층(32), 그리고 P형 반도체층(33)이 연속적으로 적층된 구조를 이룬다. 상기 활성층(32)은 상기 N형 반도체층(31)의 일부 영역 상에 형성되며, 상기 활성층(32) 위로는 P형 반도체층(33)이 형성된다. 따라서, 상기 N형 반도체층(31)의 상면 일부 영역은 활성층(32)과 접합되어 있으며, 상면의 나머지 일부 영역은 외부로 노출된다.

상기 발광셀들(200)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 본딩패드(300a) 및 제2 본딩패드(300b) 사이에 행렬로, 예를 들어 정방형 행렬로 배치된다.

상기 제1 및 제2 본딩패드(300a,300b)는 상기 금속배선들(400)을 통해 상기 발광 다이오드(1)를 외부전원에 연결하기 위한 패드들이다. 상기 제1 및 제2 본딩패드들(300a,300b)은 본딩와이어들(미도시)을 통해 외부전원에 연결될 수 있다.

상기 금속배선들(400)은 상기 발광셀들(200)을 전기적으로 연결한다. 상기 금속배선들(400)은 하나의 발광셀(200)의 제1 전극(50a)과 해당 발광셀(200)과 인접한 다른 발광셀(200)의 제2 전극(50b)을 연결하여, 인접한 발광셀들(200)의 P형 반도체층(33)과 N형 반도체층(31)을 전기적으로 연결한다. 또한, 상기 금속배선들 (400)은 하나의 발광셀(200)의 제1 전극(50a) 또는 제2 전극(50b)과 해당 발광셀(200)에 인접한 상기 제1 또는 제2 본딩패드(300a,300b)를 전기적으로 연결하여 상기 발광 다이오드(1)에 전원을 공급한다.

상기 금속 배선들(400)은 상기 행과 열이 만나는 교차점에 위치한 발광셀(200)의 제1 전극(50a) 및 제2 전극(50b) 각각을 그것들에 인접한 발광셀들(200)의 제2 전극(50b) 및 제1 전극(50a) 각각, 제1 본딩패드(300a) 또는 제2 본딩패드(300b)에 전기적으로 연결한다.

특히, 도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 발광셀들(200) 중 두 개의 행렬의 요소들(200,300a,300b)에 인접하여 위치하는 발광셀(200)의 제1 전극(50a)은 인접한 하나의 발광셀(200)의 제2 전극(50b) 또는 본딩패드(300a,300b)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극(50b)은 인접한 다른 하나의 발광셀(200)의 제1 전극(50a) 또는 본딩패드(300a,300b)와 전기적으로 연결된다.

행렬배치 상에서, 인접하여 위치하는 행렬의 요소들(200,300a,300b)(상기 광가이드부(500) 제외)이 두 개인 경우, 상기 금속배선(400)은 두 개가 요구되며, 다이오드의 동작을 위해서는 하나의 발광셀(200)의 제1 전극(50a)은 다른 발광셀(200)의 제2 전극(50b)에 연결되어야 하므로 도 10a와 같은 배선연결 구성만이 존재한다.

그리고, 도 10b 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 상기 발광셀들(200) 중 세 개의 행렬의 요소들(200,300a,300b)에 인접하여 위치하는 발광셀(200)의 제1 전극(50a)은 인접한 하나의 발광셀(200)의 제2 전극(50b) 또는 본딩패드(300a,300b) 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고 제2 전극(50b)은 인접한 다른 두 개의 발광셀(200)의 각 제1 전극(50a) 또는 본딩패드(300a,300b) 중 두 개와 전기적으로 연결되거나, 또는 해당 발광셀(200)의 제1 전극(50a)은 인접한 두 개의 발광셀(200)의 각 제2 전극(50b) 또는 본딩패드(300a,300b) 중 두 개와 전기적으로 연결되고 제2 전극(50b)은 인접한 다른 하나의 발광셀(200)의 제1 전극(50a) 또는 본딩패드(300a,300b) 중 어느 하나와 전기적으로 연결된다.

행렬배치 상에서, 인접하여 위치하는 행렬의 요소들(200,300a,300b)(상기 광가이드부(500) 제외)이 세 개인 경우, 상기 금속배선(400)은 세 개가 요구되며, 다이오드의 동작을 위해서는 하나의 발광셀(200)의 제1 전극(50a)은 다른 발광셀(200)의 제2 전극(50b)에 연결되어야 하므로 도 10b 또는 도 10c와 같은 배선연결 구성만이 존재한다.

또한, 도 10d에 도시된 바와 같이, 상기 발광셀들(200) 중 네 개의 발광셀들(200)에 인접하여 위치하는 발광셀(200)의 제1 전극(50a)은 인접한 두 개의 발광셀(200)의 제2 전극(50b)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(50b)은 인접한 다른 두 개의 발광셀(200)의 제1 전극(50a)과 전기적으로 연결된다.

이에 더해, 도 10d에 도시된 바와 같이, 상기 발광셀들(200) 중 세 개의 발광셀들(200)과 하나의 본딩패드(300a,300b)에 인접하여 위치하는 발광셀(200)의 제1 전극(50a)은 인접한 두 개의 발광셀(200)의 제2 전극(50b)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(50b)은 인접한 다른 하나의 발광셀(200)의 제1 전극(50a) 및 상기 본딩패드(300a,300b)와 전기적으로 연결되거나, 또는 해당 발광셀(200)의 제1 전극 (50a)은 인접한 하나의 발광셀(200)의 제2 전극(50b) 및 상기 본딩패드(300a,300b)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극(50b)은 인접한 다른 두 개의 발광셀(200)의 제1 전극(50a)과 전기적으로 연결된다.

행렬배치 상에서, 인접하여 위치하는 행렬의 요소들(200,300a,300b)(상기 광가이드부(500) 제외)이 네 개인 경우, 상기 금속배선(400)은 네 개가 요구되며, 다이오드의 동작을 위해서는 하나의 발광셀(200)의 제1 전극(50a)은 다른 발광셀(200)의 제2 전극(50b)에 연결되어야 하므로 도 10d와 같은 배선연결 구성이 가능하다.

상기 광가이드부(500)는 상기 발광셀들(200) 및 상기 본딩패드(300a,300b)와 함께 행렬 형태로 배치되도록 형성되고, 인접하여 위치하는 복수의 발광셀들(200)로부터 방출된 빛을 집중시켜 외부로 방출되도록 가이드(guide)하는 역할을 수행한다. 특히, 상기 광가이드부(500)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 간격을 두고 규칙적으로 배열되어 상기 발광 다이오드(1)의 제조 공정을 단순화시킴과 동시에 제조원가를 절감시키는 것이 바람직하다.

상기 광가이드부(500)는 위에서 바라본 형상이 도 2에 도시된 바와 같이 원형일 수 있으나 사각형 또는 오각형 등의 각진 모양을 가질 수 있음은 물론이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위해 도 2의 절취선 A-A`를 따라 취해진 부분단면도이다.

도 3을 참조하면, 기판(100) 상에 서로 이격된 발광셀들(200)이 위치한다. 상기 발광셀들(200) 각각은 N형 반도체층(31)과, 상기 N형 반도체층(31)의 일부 영 역 상에 위치하는 P형 반도체층(33) 및 상기 N형 반도체층(31)과 P형 반도체층(33) 사이에 개재된 활성층(32)을 포함한다.

여기서, 상기 N형 반도체층(31)은 제1 전극(50a)의 역할을 한다. 한편, 상기 P형 반도체층(33) 상에 제2 전극(50b)이 형성된다. 상기 제2 전극(50b)은 광이 투과할 수 있는 투명전극층(40)일 수 있다.

상기 발광셀들(200)은 상기 기판(100) 상에 각 반도체층들(30) 및 투명전극층(40)을 형성한 후, 사진 및 식각 공정을 사용하여 패터닝하여 형성할 수 있다.

상기 N형 반도체층(31)의 일 영역 상에 전극패드(60b)가 형성될 수 있으며, 상기 제2 전극(40) 상에 전극패드(60a)가 형성될 수 있다. 상기 전극패드들(60a, 60b)은 리프트-오프(lift-off)법을 사용하여 원하는 위치에 형성될 수 있다.

상기 금속배선들(400)은 에어브리지(air-bridge) 공정 또는 스텝커버(step-cover) 공정을 사용하여 함께 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위해 도 2의 절취선 B-B`를 따라 취해진 부분단면도이다.

도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 서로 이격된 발광셀들(200)이 위치하며 상기 발광셀들(200) 사이에 광가이드부(500)가 위치한다.

상기 발광셀들(200)은 상기 도 3에 도시된 발광셀들(200)과 동일한 구성을 가진다.

상기 광가이드부(500)는 상기 반도체층들(30) 및 투명전극층(40)을 형성한 후에 상기 기판(100)이 드러나도록 중앙 부분을 식각하여 형성할 수 있다. 상기 광 가이드부(500)는 도 5a에 도시된 바와 같이 중앙 부분이 기판(100)에 대해 경사를 가지도록 식각되거나 도 5b에 도시된 바와 같이 기판(100)에 대해 수직이 되도록 식각될 수 있다. 상기 광가이드부(500)는 인접한 발광셀들(200)에서 발광된 빛들을 수집하여 소정의 방향, 예를 들어 상기 기판에 대해 수직 방향으로 출사되도록 가이드(guide)하는 역할을 수행한다.

상기 발광셀들(200)을 행과 열, 예를 들어 2차원 정방형으로 배치하는 경우, 상기 광가이드부(500) 없이 상기 발광셀들(200)만이 배치되면 상기 발광셀들(200)에서 출사된 빛 중 상기 기판(100)에 대해 수평 방향으로 진행하는 빛들은 인접한 발광셀들(200)을 거침에 따라 그 휘도가 감소하여 상기 발광 다이오드(1)의 전체적인 발광효율이 저하된다. 이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광가이드부(500)를 일정 간격으로 배치하여 상기 광가이드부(500)에 인접한 발광셀들(200)로부터 수평방향으로 입사된 빛들을 수집하고 수직방향으로 출사시키도록 하여 상기 발광 다이오드(1)의 발광 효율을 향상시킨다.

또한, 상기 광가이드부(500)에는 상기 광가이부(500)의 광투과율을 높이기 위한 광반사 방지 물질을 코팅하여 광반사 방지층(70)이 형성될 수 있다. 상기 광반사 방지층의 두께는 바람직하게는 λ/4n이다. 여기서, λ는 상기 인접한 발광셀로부터 입사되는 빛의 파장길이, n은 상기 광반사 방지 물질의 굴절율이다. 상기 광반사 방지 물질은 바람직하게는 굴절율이 1.3 내지 1.7인 물질로서, 예를 들어 SiO₂, Al₂O₃ 또는 Si₃N₄일 수 있다. 상기 광반사 방지층(70)은 상기 광반사 물질을 상기 광가이드부(500) 위에 스퍼터링(sputtering)하여 형성할 수 있다.

이하, 본 실시예들에 따른 발광 다이오드 제조방법을 상세히 설명한다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 6을 참조하면, 기판(10) 상에 버퍼층(20)을 형성하고, 상기 버퍼층(20) 상에 N형 반도체층(31), 활성층(32), P형 반도체층(33) 및 투명전극층(40)을 차례로 형성한다.

상기 버퍼층(20) 및 반도체층들(30)은 금속유기 화학 기상증착(MOCVD), 분자선 성장(MBE) 또는 기상 성장(HVPE) 방법 등을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 반도체층들(30)은 동일한 공정 챔버에서 연속적으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(20)은 AlN 또는 반절연 GaN층과 같은 절연성 물질막으로 형성될 수 있으나, 경우에 따라 도전성 물질막, 예컨대 N형 GaN층으로 형성될 수 있다.

상기 투명전극층(40)은 Ni/Au 또는 인티움틴산화막(ITO)로 형성된 투명전극층일 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 투명전극층(40)이 형성된 후, 사진 및 식각 공정을 사용하여 상기 반도체층들(30) 및 투명전극층(40)을 패터닝하여 서로 이격되어 행렬로 배치된 반도체 패턴들(200, 500)을 형성한다.

도 8을 참조하면, 상기 반도체 패턴들(200,500)이 형성된 후, 상기 반도체 패턴들 중 발광셀들(200)로 제작할 반도체 패턴들을 사진 및 식각 공정을 사용하여 상기 P형 반도체층(33) 및 활성층(32)을 패터닝하여 상기 N형 반도체층(31) 상부의 일부 영역이 노출되도록 한다.

그 후, 상기 반도체 패턴들 중 광가이부(500)로 제작할 반도체 패턴들에 패터닝을 수행하여 인접한 상기 발광셀들(200)로터 빛들이 입사되는 외주부와 상기 입사된 빛을 소정의 방향으로 출사하도록 가이드하는 내주부를 갖는 광가이드부(500)를 형성한다.

그 후, 상기 노출된 N형 반도체층(31) 상에 전극패드(60b)를 형성한다. 상기 전극패드(60b)는 리프트 오프(lift-off)법을 사용하여 형성될 수 있다. 그 후, 인접한 발광셀의 전극패드(60b)와 전극패드(60a)를 금속배선들(400)로 연결한다. 상기 금속배선들(400)은 에어 브리지(air bridge) 또는 스텝 커버(step cover) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.

도 9를 참조하면, 상기 광가이드부(500)가 형성된 후, 상기 광가이드부(500)에 입사된 빛의 광투과율을 높이기 위해 상기 광가이드부(500) 위에 광반사 방지 물질을 스퍼터링(sputtering)하여 상기 외주부를 제외한 광가이드부 표면을 덮는 광반사 방지층(70)을 형성한다. 상기 광반사 방지 물질은 SiO₂, Al₂O₃ 또는 Si₃N₄일 수 있으며, 상기 광반사 방지층(70)의 두께는 λ/4n일 수 있다. 여기서, λ는 상기 인접한 발광셀(200)로부터 입사되는 빛의 파장길이, n은 상기 광반사 방지 물질의 굴절율을 의미한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 상기 광가이드부(500)를 상기 투명전극층(40)이 형성된 후에 형성하는 것으로 설명했으나 상기 반도체층들(30)을 형성한 후에 상기 광가이드부(500)를 형성할 수도 있음은 물론이다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 있는 다수의 발광셀들을 행렬로, 특히 정방형 행렬로 배치하여 발광 다이오드를 제작하는 경우에, 발광 다이오드의 발광효율을 높이는 광가이드부 및 발광셀들을 규칙적으로 배열할 수 있게 하여 발광 다이오드의 제조공정을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면 있는 광가이드부 및 발광셀들을 규칙적으로 배열함에 따라 발광 다이오드를 제조하는데 사용되는 금속배선들의 소요량을 줄여 발광 다이오드의 제조 원가를 절감할 수 있는 효과도 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면 상기 발광 다이오드를 제조하는 방법을 제공할 수 있는 효과도 있다.

Claims

기판;

상기 기판 상에 위치하는 제1 본딩패드 및 제2 본딩패드;

상기 본딩패드들로부터 전원을 공급받아 발광하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 발광셀들을 포함하여 행렬형태로 배치되되, 상기 제1 본딩패드, 제2 본딩패드, 발광셀 중 어느 하나가 행렬의 요소가 되고, 이들 행렬의 요소는 금속배선들에 의하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서, 상기 발광셀들 중 두 개의 행렬의 요소들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 또는 본딩패드와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 또는 본딩패드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서, 상기 발광셀들 중 세 개의 행렬의 요소들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 또는 본딩패드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고 제2 전극은 인접한 다른 두 개의 발광셀의 각 제1 전극 또는 본딩패드 중 두 개와 전기적으로 연결되거나, 또는 해당 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 각 제2 전극 또는 본딩패드 중 두 개와 전기적으로 연결되고 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 또는 본딩패드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서, 상기 발광셀들 중 네 개의 발광셀들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 두 개의 발광셀의 제1 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서, 상기 발광셀들 중 세 개의 발광셀들과 하나의 본딩패드에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 및 상기 본딩패드와 전기적으로 연결되거나, 또는 해당 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 및 상기 본딩패드와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 두 개의 발광셀의 제1 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서, 상기 행렬의 요소로 광가이드부를 더 포함하되, 상기 광가이드부는 인접하여 위치하는 복수의 발광셀들로부터 방출된 빛을 집중시켜 외부 로 방출하는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드.
청구항 6에 있어서, 상기 광가이드부는 소정의 간격을 두고 규칙적으로 배열된 것임을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서, 상기 금속배선들은 에어 브리지(air bridge) 또는 스텝 커버(step cover)에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드.
기판을 준비하고,

상기 기판 상에 위치하는 제1 본딩패드, 제2 본딩패드, 및 이들 본딩패드들로부터 전원을 공급받아 발광하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 발광셀들을 행렬 형태로 배치되도록 형성하고,

상기 행렬의 요소를 금속배선들에 의하여 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
청구항 9에 있어서, 상기 발광셀들 중 두 개의 행렬의 요소들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 또는 본딩패드와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 또는 본딩패드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
청구항 9에 있어서, 상기 발광셀들 중 세 개의 행렬의 요소들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 또는 본딩패드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되고 제2 전극은 인접한 다른 두 개의 발광셀의 각 제1 전극 또는 본딩패드 중 두 개와 전기적으로 연결되거나, 또는 해당 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 각 제2 전극 또는 본딩패드 중 두 개와 전기적으로 연결되고 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 또는 본딩패드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
청구항 9에 있어서, 상기 발광셀들 중 네 개의 발광셀들에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 두 개의 발광셀의 제1 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
청구항 9에 있어서, 상기 발광셀들 중 세 개의 발광셀들과 하나의 본딩패드에 인접하여 위치하는 발광셀의 제1 전극은 인접한 두 개의 발광셀의 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 하나의 발광셀의 제1 전극 및 상기 본딩패드와 전기적으로 연결되거나, 또는 해당 발광셀의 제1 전극은 인접한 하나의 발광셀의 제2 전극 및 상기 본딩패드와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 인접한 다른 두 개의 발광셀의 제1 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
청구항 9에 있어서, 상기 행렬의 요소로 광가이드부를 더 포함하되, 상기 광가이드부는 인접하여 위치하는 복수의 발광셀들로부터 방출된 빛을 집중시켜 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
청구항 14에 있어서, 상기 광가이드부는 소정의 간격을 두고 규칙적으로 배열되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
청구항 9에 있어서, 상기 금속배선들은 에어브리지 또는 스텝커버에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 행렬로 배치된 발광셀들을 갖는 발광 다이오드 제조방법.