KR20120006410A - 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시예는 발광 소자에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광 소자는, 도전성 기판, 도전성 기판 상에 형성된 제1 도전층, 제1 도전층 상부에 형성된 제2 도전층, 제2 도전층 상에 형성된 제2 반도체층, 제2 반도체층 상에 형성된 활성층, 활성층 상에 형성된 제1 반도체층, 및 절연층을 포함하고, 제1 도전층은, 제1 반도체층과 전기적으로 연결되도록 형성된 하나 이상의 비아홀을 포함하고, 비아홀은, 제2 도전층, 제2 반도체층 및 활성층과 동일한 층에 존재하는 관통부 및 관통부로부터 연장되어 제1 반도체층의 일정 영역까지 돌출된 돌출부를 포함하고, 절연층은, 제1 도전층과 제2 도전층 사이, 및 관통부의 측벽에 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

발광 소자 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MENUFACTURING THE SAME}
실시예는 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내 외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
도 1은 종래의 수직형 발광 소자(100)의 단면을 나타낸 도면이다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 도 1에 도시된 기판(120)과 접촉되는 반도체층이 n형 반도체층이고, 활성층(140) 상에 형성된 반도체층은 p형 반도체층으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 발광 소자(100)는 n형 도전층(110), n형 도전층(110) 상에 형성된 도전성 기판(120), 도전성 기판(120) 상에 형성된 n형 반도체층(130), n형 반도체층(130) 상에 형성된 활성층(140), 활성층(140) 상에 형성된 p형 반도체층(150), 및 p형 반도체층(150) 상에 형성된 p형 도전층(160)으로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도전성 기판(120)을 사용하게 되면, 도전성 기판(120)을 통하여 n형 반도체층(130)으로의 전압 인가가 가능하기 때문에, 기판 자체에 전극을 형성할 수 있다. 따라서, 도전성 기판(120) 상에 n형 전극(110)이 형성되고, p형 반도체층(150) 상에 p형 도전층(160)이 형성되어 수직형 발광 소자가 제조될 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 발광 소자(100)의 경우, p형 도전층(160)은, 발광 소자(100)의 가장 윗부분에 배치되며, 발광 소자(100)의 동작 시 활성층(140)에서 외부로 방출되는 빛의 일부를 차단하게 된다. 이에 따라, 도 1에 도시된 수직형 발광 소자(100)의 경우, 광 손실이 크고, 발광 효율이 감소되는 단점이 있다.
실시예는, 전류 흐름이 활성화되어 광 출력이 증가되고, 전기적 특성이 개선된 수직형 발광 소자 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
실시예에 따른 발광 소자는, 도전성 기판, 도전성 기판 상에 제1 도전층, 제1 도전층 상부에 제2 도전층, 제2 도전층 상에 제2 반도체층, 제2 반도체층 상에 활성층, 활성층 상에 제1 반도체층, 및 절연층을 포함하고, 제1 도전층은, 제1 반도체층과 전기적으로 연결되도록 형성된 하나 이상의 비아홀을 포함하고, 비아홀은, 제2 도전층, 제2 반도체층 및 활성층과 동일한 층에 존재하는 관통부 및 관통부로부터 연장되어 제1 반도체층의 일정 영역까지 돌출된 돌출부를 포함하고, 절연층은, 제1 도전층과 제2 도전층 사이, 및 관통부의 측벽에 위치하고 비아홀의 돌출부의 측면부는 제1 반도체층과 접촉하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 발광 소자의 제조방법은, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 형성하는 단계, 제2 반도체층과 활성층은 관통 식각하며 제1 반도체층은 일정 깊이로 식각하여 하나 이상의 제1 에칭홀을 형성하는 단계, 제1 에칭홀의 측벽에 제1 절연층을 형성하는 단계, 제1 반도체층을 식각하여 제1 에칭홀보다 더 깊은 깊이를 갖는 제2 에칭홀을 형성하는 단계, 제2 에칭홀에 도전성 물질을 증착하여 제1 비아홀을 형성하는 단계, 제2 반도체층 상에 도전성 물질을 증착하여 제2 도전층을 형성하는 단계, 제2 도전층을 덮도록 제2 절연층을 형성하는 단계, 제1 비아홀 및 제2 절연층 상에 제1 도전성 물질을 증착하여 제2 도전층, 제2 반도체층, 활성층을 관통하고 제1 반도체층의 일정 영역까지 돌출되도록 형성된 제2 비아홀을 포함하는 제1 도전층을 형성하는 단계, 및 제1 도전층 상에 기판을 부착하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 전류 흐름이 활성화되어 광 출력이 증가되고, 전기적 특성이 개선된 수직형 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1는 종래의 수직형 발광 소자의 단면을 나타낸 도면.
도 2는 실시예에 따른 발광 소자의 단면을 나타낸 도면.
도 3a는 실시예에 따른 발광 소자의 상면을 나타낸 도면.
도 3b는 도 3a의 A-A’선을 따라 절취한 발광 소자의 단면을 나타낸 도면.
도 3c 도 3b의 B 영역을 구체적으로 나타낸 도면.
도 4a 내지 도 4k는 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 나타낸 도면.
도 5는 발광소자의 패키지를 개략적으로 나타낸 도면.
이하 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 단, 첨부된 도면은 실시예의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
[발광 소자]
도 2는 비아홀 전극 형태를 갖는 일실시예에 따른 수직형 발광 소자(200)의 단면을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 수직형 발광 소자(200)는 도 1에 도시된 수직형 발광 소자(100)의 발광 효율을 높이기 위한 구조이다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 비아홀(220a, 220b, 220c)을 통해 n형 도전층(220)과 접촉되는 반도체층이 n형 반도체층이고, p형 도전층(240)과 활성층(140) 사이에 형성된 반도체층은 p형 반도체층으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 발광 소자(200)에는, n형 도전층(220)으로부터 p형 도전층(240), p형 반도체층(250), 활성층(260)을 관통하고, n형 반도체층(270)의 일정 영역까지 연장된 비아홀(220a, 220b, 220c)이 형성되어 있다. 이러한 구조는, 도 1에 도시된 발광 소자(100)와 달리, 실제로 빛이 발광되는 n형 반도체층(270)의 윗 부분이 전극으로 막혀있는 부분이 없기 때문에 광 추출효율이 좋은 장점이 있다.
도 3a는 다른 실시예에 따른 발광 소자(300)의 상면을 나타낸 도면이다. 도 3b는 도 3a의 A-A’선을 따라 절취한 발광 소자(300)의 단면을 나타낸 도면이다. 도 3c 도 3b의 B 영역을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자(300)는 도전성 기판(310), 제1 도전층(320), 하나 이상의 비아홀(B), 제2 도전층(330), 제1 반도체층(340), 제2 반도체층(350), 활성층(360), 및 절연층(370)을 포함한다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제1 도전층(320)은 n형 도전층으로, 제2 도전층(330)은 p형 도전층으로, 제1 반도체층(340)은 n형 반도체층으로, 제2 반도체층(350)은 p형 반도체층으로 가정하여 설명하도록 한다.
도전성 기판(310)은 Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, 및 GaAs 중 하나 이상의 물질을 포함하여 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 도전성 기판(310)은 Si와 Al의 합금 형태의 물질로 이루어진 것일 수 있다.
n형 도전층(320)은 도전성 기판(310)과 접촉하는 도전층(320a)과 하나 이상의 비아홀(320b, 320c)을 포함할 수 있다. 이러한 n형 도전층(320)은 Ag, Al, Au, Pt, Ti, Cr, 및 W 중 하나 이상의 물질을 포함하여 형성된 것일 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 비아홀(320b, 320c)은 관통부(320b)와 돌출부(320c)로 이루어질 수 있다.
관통부(320b)는 p형 도전층(330), p형 반도체층(350), 및 활성층(360)과 동일한 층에 존재할 수 있다. 돌출부(320c)는 관통부(320b)로부터 연장되어 n형 반도체층(340)의 일정 영역까지 돌출된 형태일 수 있다. 이에 따라, 도전성 기판(310)과 n형 반도체층(340)은 n형 도전층(320)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
n형 도전층(320)은, n형 반도체층(340)과의 접촉 영역인 돌출부(320c)의 상부면 및 측면을 통해 접촉됨으로써, n형 반도체층(340)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, n형 도전층(320)은, 도전성 기판(310) 및 n형 반도체층(340)과 전기적으로 연결되기 때문에, 도전성 기판(310) 및 n형 반도체층(340)과 접촉 저항이 최소가 되는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
절연층(370)은, n형 도전층(320)이 도전성 기판(310) 및 n형 반도체층(340)을 제외한 다른 층과 전기적으로 절연되도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(370)은, n형 도전층(320)과 p형 도전층(370) 사이, 그리고 관통부(320b)의 측벽에 형성되어 n형 도전층(320)을 p형 도전층(370), p형 반도체층(350), 및 활성층(360)과 전기적으로 절연시킬 수 있다.
절연층(370)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiOxNy, SixNy), 금속 산화물(Al2O3) 및 플루오린화물(fluoride) 계열의 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성된 것일 수 있다.
절연층(370)은, 돌출부(320c)의 상부 및 측벽에는 형성되지 않는 것이 바람직하지만, 측벽의 일부분에 형성되어도 무방하다. 종래의 비아홀의 영역 중 돌출부의 측벽에는 절연층이 형성되지만, 실시예는 돌출부의 측벽에 형성되는 절연 영역을 최소화함으로써, n형 전극의 컨택 면적을 최대화하는 것에 목적이 있으므로, 돌출부의 측벽 중 일부 영역에 절연 물질이 증착된 경우라도 무방하다.
한편, 도 3c에 도시된 바와 같이, 돌출부(320c)의 횡단면적은 관통부(320b)의 횡단면적과 같거나 보다 넓게 형성될 수 있다. 보다 쉽게 설명하면, 돌출부(320c)의 직경은, 관통부(320b)의 직경과 같거나 보다 길고, 관통부(320b)의 직경과 관통부(320b)의 측벽에 형성된 절연층(370)의 폭의 합과 같거나 작을 수 있다. 또한, 돌출부(320c)의 횡단면적이 관통부(320b)의 직경과 관통부(320b)의 측벽에 형성된 절연층(370)의 폭의 합보다 클 수도 있다.
p형 도전층(330)은 절연층(370) 상에 형성될 수 있다. 관통부(320b)가 관통하는 일부 영역들에서는 p형 도전층(330)이 존재하지 않는다. p형 도전층(330)은 Ag, Al, Pt, Ni, Pt, Pd, Au, Ir, 및 투명 전도성 산화물(ITO, GZO) 중 하나 이상의 물질을 포함하여 형성된 것일 수 있다. 이는 p형 도전층(330)이 p형 반도체층(350)과 전기적으로 접촉하기 때문에, p형 반도체층(350)의 접촉 저항을 최소화하는 특성을 가지는 동시에, 활성층(360)에서 발생된 빛을 반사시켜 외부로 향하게 함으로써 발광 효율을 높여주기 위해서이다.
p형 도전층(330)은 p형 반도체층(350)과 접촉하는 계면 중 일부가 노출된 영역, 즉 노출 영역을 적어도 하나 이상 구비할 수 있다. 이러한 노출 영역 상에는 외부 전원을 p형 도전층(330)에 연결하기 위한 p형 전극 패드부(331a, 331b)가 형성될 수 있다. 이러한 노출 영역 상에는 p형 반도체층(350), 활성층(360), 및 n형 반도체층(340)이 형성되어 있지 않다. 또한, p형 전극 패드부(331a, 331b)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 발광 소자(300)의 모서리에 형성되어 발광 면적을 최대화할 수 있다.
한편, 외부로 노출된 활성층(360)은 발광 소자(300)의 작동 중에 전류 누설 경로로 작용할 수 있으므로, 패시베이션층(380)을 발광 소자(300)의 측면에 형성함으로써 이러한 문제를 방지할 수 있다. 패시베이션층(380)은 발광 구조물 특히, 활성층(360)을 외부로부터 보호하고, 누설 전류를 억제하기 위한 것으로서, SiO2, SiOxNy, SixNy 등의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및 플루오린화물(fluoride) 계열의 화합물로 구성된 것일 수 있다. 또는, 상기 계열의 물질로 구성된 복합층일 수 있다.
p형 반도체층(350)은 p형 도전층(330) 상에 형성되고, 활성층(360)은 p형 반도체층(350) 상에 형성되며, n형 반도체층(340)은 활성층(360) 상에 형성될 수 있다.
n형 반도체층(340)은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
p형 반도체층(350)은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
활성층(360)은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 활성층(360)이 다중 양자 우물 구조(MQW)로 형성된 경우, 활성층(360)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
활성층(360)은 n형 반도체층(340) 및 p형 반도체층(350)을 구성하는 물질에 따라 다른 물질을 선택하여 형성된 것일 수 있다. 즉, 활성층(360)은 전자 및 전공의 재결합(recombination)에 따른 에너지를 빛으로 변환하여 방출하는 층이므로, n형 반도체층(340) 및 p형 반도체층(350)의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성된 것이 바람직하다.
실시예에 따르면, n형 반도체층으로 돌출되어 있는 비아홀의 측벽에 형성된 절연 영역이 최소화됨으로써, 비아홀 전극 형태를 갖는 종래의 수직형 발광 소자에 비해 n형 전극의 컨택 면적이 클 수 있다. 이와 같이, n형 전극의 컨택 면적이 증가됨에 따라 발광 소자(300)의 전류 흐름이 활성화되어, 광 출력 및 광 추출효율이 증가되며, 전기적인 특성이 개선될 수 있다.
비아홀 전극 형태를 갖는 종래의 수직형 발광 소자의 경우, 비아홀의 깊이가 깊을수록 비아홀의 경사면적이 증가하기 때문에, 접촉면인 비아홀의 상부면의 크기가 감소하게 된다. 그러나, 실시예에 따른 수직형 발광 소자의 경우, 동일한 크기의 비아홀이 형성되더라도 종래의 컨택 면적보다 더 크다는 장점이 있다.
[발광 소자의 제조방법]
도 4a 내지 도 4k는 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 반도체층(440), 활성층(460) 및 제2 반도체층(450)을 순차적으로 형성한다.
우선, 반도체 성장용 기판(미도시) 위에 제1 반도체층(440), 활성층(460), 제2 반도체층(450)을 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,), MBE(Molecular Beam Epitaxy) 또는 HVPE(Hydride Vapour Phase Epitaxy) 등과 같은 반도체층 성장 공정을 이용하여 순차적으로 성장시켜 발광 구조물을 형성할 수 있다.
제1 반도체층(440)은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택된 물질에, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트를 도핑하여 형성할 수 있다.
활성층(460)은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성할 수 있다. 활성층(460)을 다중 양자 우물 구조(MQW)로 형성할 경우, 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 적층하여 형성할 수 있다. 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성할 수 있다.
활성층(360)은 제1 반도체층(440) 및 제2 반도체층(450)을 구성하는 물질에 따라 다른 물질을 선택하여 형성할 수 있다. 즉, 활성층(460)은 전자 및 전공의 재결합(recombination)에 따른 에너지를 빛으로 변환하여 방출하는 층이므로, 제1 반도체층(440) 및 제2 반도체층(450)의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
제2 반도체층(450)은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택 물질에, Mg, Zn 등의 p형 도펀트를 도핑하여 형성할 수 있다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 통상의 노광 공정 및 식각 공정을 이용하여 제2 반도체층(450), 활성층(460)과 제1 반도체층(440)을 식각(1차 식각)하여 하나 이상의 제1 에칭홀(420a)을 형성한다. 보다 구체적으로는, 제2 반도체층(450)과 활성층(460)은 관통되도록 식각하고, 제1 반도체층(440)은 일정 깊이로 식각하여 제1 에칭홀(420a)을 형성한다. 제1 에칭홀(420a)을 형성하는 공정은 당 기술 분야에서 공지된 식각 공정, 예컨대 ICP-PIE 등을 이용하여 실시할 수 있다.
다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제1 에칭홀(420a)이 형성된 구조물에 절연 물질을 증착하여 제1 에칭홀(420a)의 측벽에 제1 절연층(470a)을 형성한다. 제1 절연층(470a)을 구성하는 절연 물질은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiOxNy, SixNy), 금속 산화물(Al2O3) 및 플루오린화물(fluoride) 계열의 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제1 반도체층(440)을 식각(2차 식각)하여 제1 에칭홀(420a)보다 더 깊은 깊이를 갖는 제2 에칭홀(420b)을 형성한다. 여기서 제2 에칭홀(420b)은 제1 반도체층(440)의 일부분인 제1 에칭홀(420a)의 저면을 식각함으로써 얻어지며, 제2 비아홀(421b)의 일부가 형성될 공간을 제공한다. 제2 에칭홀(420b)을 형성하는 공정은 당 기술 분야에서 공지된 식각 공정, 예컨대 ICP-PIE 등을 이용하여 실시할 수 있다.
다음, 도 4e에 도시된 바와 같이, 제2 에칭홀(420b)에 도전성 물질을 증착하여 제1 비아홀(421a)을 형성한다. 여기서 제1 비아홀(421a)은 후속의 공정을 통하여 형성될 제2 비아홀(421b)의 일부분을 의미한다. 제1 비아홀(421a)을 구성하는 도전성 물질은 Ag, Al, Au, Pt, Ti, Cr, 및 W 중 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
다음, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제2 반도체층(450) 상에 도전성 물질을 증착하여 제2 도전층(430)을 형성한다. 여기서 제2 도전층(430)을 구성하는 도전성 물질은 Ag, Al, Pt, Ni, Pt, Pd, Au, Ir, 및 투명 전도성 산화물 중 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물은 ITO 및 GZO 중 하나를 포함할 수 있다. 제2 도전층(430)을 투명 전도성 산화물로 구성하는 이유는 제2 도전층(430)이 제2 반도체층(450)과 전기적으로 접촉하기 때문에, 제2 반도체층(450)의 접촉 저항을 최소화하는 특성을 가지는 동시에, 활성층(460)에서 발생된 빛을 반사시켜 외부로 향하게 함으로써 발광 효율을 높여주기 위해서이다.
다음 도 4g에 도시된 바와 같이, 제2 도전층(430) 상에 절연 물질을 증착하여 제2 절연층(470b)을 형성한다 제2 절연층(470b)을 구성하는 절연 물질은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiOxNy, SixNy), 금속 산화물(Al2O3) 및 플루오린화물(fluoride) 계열의 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
다음, 도 4h에 도시된 바와 같이, 도전성 물질을 증착하여 제2 비아홀(421b)을 포함하는 제1 도전층(420)을 형성한다. 여기서 제2 비아홀(421b)은 제2 도전층(430), 제2 반도체층(450), 활성층(460)을 관통하고, 제1 반도체층(440)의 일정 영역까지 돌출된 구조물을 의미한다.
다음, 도 4i에 도시된 바와 같이, 제1 도전층(420) 아래에 도전성 기판(410)을 형성할 수 있다. 도전성 기판(410)의 구성 물질은 Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, 및 GaAs 중 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, Si와 A의 합금 형태의 물질로 형성될 수 있다. 도전성 기판(410)은 선택된 물질에 따라 도금 또는 본딩 접합 등의 방법으로 형성할 수 있다.
다음, 도 4j에 도시된 바와 같이, 발광 구조물의 모서리 부분을 식각한다. 보다 구체적으로는, 발광 구조물의 모서리에 존재하는 제1 반도체층(440), 활성층(460) 및 제2 반도체층(450)을 식각하여 제2 도전층(430)의 일부가 노출되도록 한다. 발광 구조물을 식각하는 방법에는 ICP-RIE 방법 등이 있다.
다음, 도 4k에 도시된 바와 같이, 제2 도전층(430)의 노출 영역 상에 도전성 물질을 증착하거나 전극 물질의 도금 혹은 본딩 접합 등의 방법을 통하여 전극 패드부를 형성한다.
[발광 소자 패키지]
이하, 도 5를 참조하여 일실시예에 따른 발광 소자 패키지에 관하여 설명한다. 도 5는 발광소자의 패키지(1000)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1000)는 패키지 몸체(1100), 제1 전극층(1110), 제2 전극층(1120), 발광 소자(1200) 및 충진재(1300)를 포함한다.
패키지 몸체(1100)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 소자(1200)의 주위에 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.
제1 전극층(1110) 및 제2 전극층(1120)은 패키지 몸체(1100)에 설치된다. 제1 전극층(1100) 및 제2 전극층(1120)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(1200)에 전원을 제공한다. 또한, 제1 전극층(1110) 및 제2 전극층(1120)은 발광 소자(1200)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광 소자(1200)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
발광 소자(1200)는 제1 전극층(1100) 및 제2 전극층(1120)과 전기적으로 연결된다. 발광 소자(1200)는 패키지 몸체(1100) 상에 설치되거나 제1 전극층(1100) 또는 제2 전극층(1120) 상에 설치될 수 있다.
발광 소자(1200)는 제1 전극층(1110) 및 제2 전극층(1120)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
충진재(1300)는 발광 소자(1200)를 포위하여 보호할 수 있도록 형성될 수 있다. 또한, 충진재(1300)에는 형광체(1310)가 포함되어 발광 소자(1200)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
발광 소자 패키지(1000)는 상기에 개시된 실시 예들의 발광 소자 중 적어도 하나를 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(1000)는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 발광 소자 패키지(1000)의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지(1000), 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또 다른 실시예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
300: 발광 소자
310: 도전성 기판
320: 제1 도전층
320b, 320c: 비아홀
330: 제2 도전층
331a, 331b: 전극 패드부
340: 제1 반도체층
350: 제2 반도체층
360: 활성층
370: 절연층
380: 패시베이션층

Claims (15)

  1. 도전성 기판;
    상기 도전성 기판 상에 제1 도전층;
    상기 제1 도전층 상부에 제2 도전층;
    상기 제2 도전층 상에 제2 반도체층;
    상기 제2 반도체층 상에 활성층;
    상기 활성층 상에 제1 반도체층; 및
    절연층을 포함하고,
    상기 제1 도전층은, 상기 제1 반도체층과 전기적으로 연결되도록 형성된 하나 이상의 비아홀을 포함하고,
    상기 비아홀은, 상기 제2 도전층, 상기 제2 반도체층 및 상기 활성층과 동일한 층에 존재하는 관통부 및 상기 관통부로부터 연장되어 상기 제1 반도체층의 일정 영역까지 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 절연층은, 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층 사이, 및 상기 관통부의 측벽에 위치하고,
    상기 비아홀의 돌출부의 측면부는 상기 제1 반도체층과 접촉하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전층은 상기 제2 반도체층과 계면을 이루는 표면 중 일부가 노출된 영역을 하나 이상 구비하고,
    상기 제2 도전층의 노출된 영역 상에 형성된 전극 패드부를 더 포함하는, 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극 패드부는 상기 발광 소자의 모서리 부분에 배치된, 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 활성층의 누설 전류를 억제하기 위해, 상기 제1 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층의 측벽에 형성된 패시베이션층을 더 포함하는, 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연층 및 상기 패시베이션층은 각각, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및 플루오린화물(fluoride) 중 어느 하나를 포함하는, 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 기판은, Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, 및 GaAs 중 하나 이상의 물질을 포함하는, 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전층은, Ag, Al, Au, Pt, Ti, Cr, 및 W 중 하나 이상의 물질을 포함하는, 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전층은 상기 활성층으로부터 발생한 빛을 반사시키는, 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전층은, Ag, Al, Pt, Ni, Pt, Pd, Au, Ir, 및 투명 전도성 산화물 중 하나 이상의 물질을 포함하고,
    상기 투명 전도성 산화물은, ITO 및 GZO 중 하나를 포함하는, 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부의 하면의 횡단면적은 상기 돌출부의 하면과 접하는 상기 관통부의 상면의 횡단면적과 같거나 보다 넓은, 발광 소자.
  11. 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제2 반도체층과 상기 활성층은 관통 식각하며 상기 제1 반도체층은 일정 깊이로 식각하여 하나 이상의 제1 에칭홀을 형성하는 단계;
    상기 제1 에칭홀의 측벽에 제1 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제1 반도체층을 식각하여 상기 제1 에칭홀보다 더 깊은 깊이를 갖는 제2 에칭홀을 형성하는 단계;
    상기 제2 에칭홀에 도전성 물질을 증착하여 제1 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 제2 반도체층 상에 도전성 물질을 증착하여 제2 도전층을 형성하는 단계;
    상기 제2 도전층을 덮도록 제2 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제1 비아홀 및 상기 제2 절연층 상에 제1 도전성 물질을 증착하여 상기 제2 도전층, 상기 제2 반도체층, 상기 활성층을 관통하고 상기 제1 반도체층의 일정 영역까지 돌출되도록 형성된 제2 비아홀을 포함하는 제1 도전층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 도전층 상에 기판을 부착하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 도전층의 표면 중 일부 영역이 노출되도록 상기 제1 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층을 식각하는 단계; 및
    상기 노출된 영역 상에 전극 패드부를 더 형성하는 단계를 더 포함하는, 발광 소자의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 절연층은 각각, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및 플루오린화물(fluoride) 중 어느 하나를 포함하는, 발광 소자의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 도전층을 구성하는 도전성 물질은, Al, Au, Pt, Ti, Cr, 및 W 중 하나 이상의 물질을 포함하는, 발광 소자의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 도전층을 구성하는 도전성 물질은, Ag, Al, Pt, Ni, Pt, Pd, Au, Ir, 및 투명 전도성 산화물 중 하나 이상의 물질을 포함하고,
    상기 투명 전도성 산화물은, ITO 및 GZO 중 하나를 포함하는, 발광 소자의 제조방법.
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