KR20120031586A - Vertical structure led device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20120031586A KR1020100093050A KR20100093050A KR20120031586A KR 20120031586 A KR20120031586 A KR 20120031586A KR 1020100093050 A KR1020100093050 A KR 1020100093050A KR 20100093050 A KR20100093050 A KR 20100093050A KR 20120031586 A KR20120031586 A KR 20120031586A
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Abstract

본 발명은 반도체층에서 발생하는 열을 효율적으로 방출시켜, 안정적으로 동작할 수 있도록 하는 수직 구조형 발광다이오드 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 수직 구조형 LED 소자는 하면에는 요철 형상의 방열 패턴이 형성된 지지층; 상기 지지층에 의하여 지지되며, 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층으로 이루어지는 반도체층; 및 상기 반도체층 상측에 형성되는 상부 전극층;을 포함한다. 또한, 본 발명의 수직 구조형 LED 소자 제조 방법은 기판 상에 반도체층을 성장시키는 단계; 상기 반도체층 상에 지지층을 형성하는 단계; 상기 반도체층으로부터 상기 기판은 분리하는 단계; 상기 반도체층 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및 상기 지지층의 하면에 방열 패턴을 형성하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to a vertical structure light emitting diode device and a method for manufacturing the same, which efficiently discharge heat generated in a semiconductor layer to enable stable operation. Vertical structure LED device of the present invention is a lower surface support layer formed with a heat radiation pattern of irregularities; A semiconductor layer supported by the support layer, the semiconductor layer comprising a lower semiconductor layer, an active layer, and an upper semiconductor layer; And an upper electrode layer formed on the semiconductor layer. In addition, the vertical structure LED device manufacturing method of the present invention comprises the steps of growing a semiconductor layer on a substrate; Forming a support layer on the semiconductor layer; Separating the substrate from the semiconductor layer; Forming an upper electrode on the semiconductor layer; And forming a heat dissipation pattern on a lower surface of the support layer.

Description

수직 구조형 발광다이오드 소자 및 그 제조방법{Vertical Structure LED Device and Manufacturing Method thereof}Vertical structure LED device and manufacturing method thereof

본 발명은 발광다이오드 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체층에서 발생하는 열을 효율적으로 방출시켜, 안정적으로 동작할 수 있도록 하는 수직 구조형 발광다이오드 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a light emitting diode device, and more particularly, to a vertical structure light emitting diode device and a method of manufacturing the same to efficiently discharge heat generated in the semiconductor layer and to operate stably.

질화갈륨(GaN)계 발광다이오드 소자(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)는 일반적으로 사파이어(Sapphire) 기판 상에 성장시켜 제조한다. 그러나, 사파이어 기판은 단단하고 전기적으로 부도체이며 열전도 특성이 좋지 않아 소자의 크기를 줄여 제조원가를 절감하거나, 광 출력 및 칩의 특성을 개선시키는 데는 한계가 있었다. 특히, LED 소자의 고출력화를 위해서는 대전류 인가가 필수이므로, LED 소자의 열 방출 문제를 해결하는 것이 매우 중요하다. 이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로 사파이어 기판 상에 반도체층을 성장시킨 후 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off, 이하 'LLO' 라함) 기술에 의해 사파이어 기판을 제거하는 수직 구조형 질화갈륨계 LED 소자가 제안되었다.A gallium nitride (GaN) based light emitting diode (LED) is generally manufactured by growing on a sapphire substrate. However, the sapphire substrate is hard, electrically non-conductive, and the thermal conductivity is poor, there is a limit in reducing the size of the device to reduce the manufacturing cost, or improve the light output and the characteristics of the chip. In particular, in order to increase the output power of the LED device is required to apply a large current, it is very important to solve the heat dissipation problem of the LED device. As a means to solve this problem, a vertically structured gallium nitride based LED device is proposed in which a semiconductor layer is grown on a sapphire substrate and then the sapphire substrate is removed by laser lift-off (LLO) technology. It became.

도 1은 종래의 기술에 따른 수직 구조형 질화갈륨계 LED 소자(1)를 나타낸 단면도이다. 종래의 LED 소자(1)는, 지지 구조물(10) 상에 발광 구조물(30)이 형성되는 구조를 이룬다. 또한, 지지 구조물(10)과 발광 구조물(30) 사이에는 p형 전극(20)이 형성되고, 발광 구조물(30) 상측에는 n형 전극(50)이 형성된다.1 is a cross-sectional view showing a vertical structure gallium nitride based LED device 1 according to the prior art. The conventional LED device 1 forms a structure in which the light emitting structure 30 is formed on the support structure 10. In addition, a p-type electrode 20 is formed between the support structure 10 and the light emitting structure 30, and an n-type electrode 50 is formed above the light emitting structure 30.

여기서 발광 구조물(30)은 질화갈륨계 반도체층으로 형성되며, p형 반도체층(31), 활성층(32) 및 n형 반도체층(33)이 순차적으로 적층되는 구조를 이룬다. p형 전극(20)은 오믹층(ohmic contact)과 반사층(reflectance metal)으로 구성되어, 전극과 반사막의 역할을 동시에 한다. 또한, n형 반도체층(33)과 n형 전극(50) 사이에는 광 특성을 향상시키기 위한 투명 전극(40)이 더 형성된다. 그리고, 지지 구조물(10)은 LLO 공정에 의한 발광 구조물(30)의 손상을 방지하고, 발광 구조물(30)로 전류를 공급함과 동시에 발광 구조물(30)에서 발생하는 열을 방출하는 통로의 역할을 수행한다. 이를 위하여 지지 구조물(10)은 전기 전도성과 함께 열 전도성이 우수한 물질이 사용된다.The light emitting structure 30 is formed of a gallium nitride based semiconductor layer, and has a structure in which the p-type semiconductor layer 31, the active layer 32, and the n-type semiconductor layer 33 are sequentially stacked. The p-type electrode 20 is composed of an ohmic contact and a reflective metal, and simultaneously serves as an electrode and a reflective film. In addition, a transparent electrode 40 for further improving optical characteristics is further formed between the n-type semiconductor layer 33 and the n-type electrode 50. In addition, the support structure 10 prevents damage to the light emitting structure 30 by the LLO process, and supplies a current to the light emitting structure 30 and at the same time serves as a path for dissipating heat generated from the light emitting structure 30. To perform. To this end, the support structure 10 is a material having excellent thermal conductivity as well as electrical conductivity is used.

그러나 종래의 기술에 따른 수직 구조형 LED 소자는 살펴본 바와 같이, 지지 구조물(10)의 하면이 평면 형상으로 제조된다. 이러한 구조는 지지 구조물(10)이 비록 방열 특성이 우수한 재질로 이루어지더라도, 결국 지지 구조물(10)의 면적이 방열 면적이 되어, 발광 구조물에서 발생하는 열을 충분히 방출시키기에는 한계를 가질 수밖에 없다.
However, as described above, the vertical structured LED device according to the related art is manufactured in a planar shape on a lower surface of the support structure 10. Although the structure of the support structure 10 is made of a material having excellent heat dissipation properties, the structure of the support structure 10 becomes a heat dissipation area, which inevitably has a limit to sufficiently release heat generated from the light emitting structure. .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 방열 면적을 충분히 확보함으로써, 반도체층에서 발생하는 열을 효율적으로 방출시킬 수 있는 수직 구조형 LED 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a vertical structured LED device and a method of manufacturing the same, which can efficiently release heat generated in the semiconductor layer by securing a sufficient heat dissipation area. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수직 구조형 LED 소자는 하면에는 요철 형상의 방열 패턴이 형성된 지지층; 상기 지지층에 의하여 지지되며, 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층으로 이루어지는 반도체층; 및 상기 반도체층 상측에 형성되는 상부 전극층;을 포함한다.Vertical structure LED device of the present invention for achieving the above object is a lower surface support layer formed with a heat dissipation pattern; A semiconductor layer supported by the support layer, the semiconductor layer comprising a lower semiconductor layer, an active layer, and an upper semiconductor layer; And an upper electrode layer formed on the semiconductor layer.

전술한 구성에 있어서, 상기 방열 패턴은 스트라이프 형상 또는 기둥 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.In the above-described configuration, the heat radiation pattern is characterized by forming a stripe shape or a pillar shape.

전술한 구성에 있어서, 상기 지지층과 상기 반도체층 사이에는 하부 전극층이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.In the above-described configuration, a lower electrode layer is further formed between the support layer and the semiconductor layer.

또한, 본 발명의 수직 구조형 LED 소자 제조 방법은 기판 상에 반도체층을 성장시키는 단계; 상기 반도체층 상에 지지층을 부착하는 단계; 상기 반도체층으로부터 상기 기판은 분리하는 단계; 상기 반도체층 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및 상기 지지층의 하면에 방열 패턴을 형성하는 단계;를 포함한다.In addition, the vertical structure LED device manufacturing method of the present invention comprises the steps of growing a semiconductor layer on a substrate; Attaching a support layer on the semiconductor layer; Separating the substrate from the semiconductor layer; Forming an upper electrode on the semiconductor layer; And forming a heat dissipation pattern on a lower surface of the support layer.

전술한 구성에 있어서, 상기 방열 패턴은 지지층의 하면에 형성한 후, 방열 패턴이 형성된 상기 지지층을 상기 반도체층 상에 부착하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In the above-described configuration, the heat dissipation pattern is formed on the lower surface of the support layer, characterized in that the process of attaching the support layer on which the heat dissipation pattern is formed on the semiconductor layer.

상기와 같은 구성의 수직 구조형 LED 소자는 지지층 하면에 형성되는 방열 패턴에 의하여 동일한 크기의 지지층과 비교할 때, 상대적으로 방열 면적을 확장시킬 수 있다. 이로 인하여, 반도체층에서 발생되는 열은 지지층의 방열 패턴을 통하여 효율적으로 방출됨으로써, LED 소자가 안정적으로 작동하고 내구성이 향상된다.
The vertical structured LED device having the above-described configuration can relatively expand the heat dissipation area when compared with the support layer having the same size by the heat dissipation pattern formed on the lower surface of the support layer. As a result, heat generated in the semiconductor layer is efficiently discharged through the heat radiation pattern of the support layer, so that the LED element operates stably and durability is improved.

도 1은 종래의 기술에 따른 수직 구조형 LED 소자를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직 구조형 LED 소자를 나타낸 단면도,
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 수직 구조형 LED 소자의 지지층 구조의 다양한 실시예를 나타낸 배면 사시도, 및
도 4a 내지 4e는 도 2의 LED 소자를 제조하는 과정을 나타낸 공정 단면도이다.
1 is a cross-sectional view showing a vertical structure type LED device according to the prior art,
2 is a cross-sectional view showing a vertical structure type LED device according to an embodiment of the present invention;
3A to 3C are rear perspective views illustrating various embodiments of a support layer structure of a vertical structured LED device according to the present invention; and
4A through 4E are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the LED device of FIG. 2.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
The technical problem achieved by the present invention and the practice of the present invention will be apparent from the preferred embodiments described below. The following examples are merely illustrated to illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직 구조형 LED 소자를 나타낸 단면도이다. 본 발명의 LED 소자(100)는 도시된 바와 같이, 지지층(110) 상에 p형 전극(120)이 형성되고, p형 전극(120) 상에는 p형 반도체층(131), 활성층(132) 및 n형 반도체층(133)으로 이루어지는 반도체층(130)이 형성된다. 또한, n형 반도체층(133) 상에는 투명 전극(140)을 매개로 n형 전극(150)이 형성된다.2 is a cross-sectional view showing a vertical structure type LED device according to an embodiment of the present invention. As shown in the LED device 100, the p-type electrode 120 is formed on the support layer 110, and the p-type semiconductor layer 131, the active layer 132, and the p-type electrode 120 are formed on the support layer 110. The semiconductor layer 130 formed of the n-type semiconductor layer 133 is formed. In addition, the n-type electrode 150 is formed on the n-type semiconductor layer 133 via the transparent electrode 140.

여기서, 지지층(110)은 반도체층(130)의 손상을 방지하기 위한 구성이다. 수직 구조형 질화갈륨계 LED 소자는 사파이어 기판(도 4a의 200 참조) 상에 반도체층(130)을 성장시키고, 반도체층(130)이 성장된 후에는 LLO 공정을 이용하여 사파이어 기판(200)을 제거한다. 이때, LLO 공정 시 높은 열에 의하여 반도체층(130)이 손상될 수 있기 때문에, p형 전극(120)에 지지층(110)을 부착함으로써 반도체층(130)을 보호하게 된다. 또한 지지층(110)은 p형 전극(120)을 통하여 전류를 공급하고, 반도체층(130)에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 통로의 역할을 수행한다. 이를 위하여 지지층(110)은 전기 전도성과 함께 열 전도성이 우수한 물질이 사용되며, 일 예로 Cu 기판, Si 기판, GaAs 기판 또는 Ge 기판 등으로 구성된다.Here, the support layer 110 is configured to prevent damage to the semiconductor layer 130. In the vertical structured gallium nitride-based LED device, the semiconductor layer 130 is grown on the sapphire substrate (see 200 of FIG. 4A), and after the semiconductor layer 130 is grown, the sapphire substrate 200 is removed by using an LLO process. do. In this case, since the semiconductor layer 130 may be damaged by high heat during the LLO process, the semiconductor layer 130 is protected by attaching the support layer 110 to the p-type electrode 120. In addition, the support layer 110 supplies a current through the p-type electrode 120, and serves as a passage for dissipating heat generated from the semiconductor layer 130 to the outside. To this end, the support layer 110 may be formed of a material having excellent thermal conductivity as well as electrical conductivity. For example, the support layer 110 may include a Cu substrate, a Si substrate, a GaAs substrate, or a Ge substrate.

특히, 본 발명의 지지층(110)은 반도체층(130)에서 발생하는 열을 신속히 방출하기 위하여 하면에 다양한 형상의 방열 패턴(111)이 형성된다. 방열 패턴(111)은 지지층(110) 하면의 면적을 증가시키는 형상으로 형성되며, 이는 결국 열을 방출시키는 면적을 증가시키게 된다. 즉, 동일한 크기의 지지층(110)에 대하여 상대적으로 넓은 방열 면적으로 형성되어 우수한 방열 효과를 나타낼 수 있다. 이러한 방열 패턴(111)에 대한 구체적인 형상은 후술하기로 한다. In particular, in the support layer 110 of the present invention, the heat radiation patterns 111 having various shapes are formed on the lower surface of the support layer 110 to quickly release heat generated from the semiconductor layer 130. The heat dissipation pattern 111 is formed to increase the area of the lower surface of the support layer 110, which in turn increases the area for dissipating heat. That is, a relatively large heat dissipation area is formed with respect to the support layer 110 of the same size, which may exhibit excellent heat dissipation effect. The specific shape of the heat radiation pattern 111 will be described later.

p형 전극(120)과 n형 전극(150)은 반도체층(130)에 전류를 공급하기 위한 구성이다. 여기서 p형 전극(120)은 도시된 바와 같이 오믹층(122)과 반사층(121)이 순차적으로 적층된 다층 구조로 형성된다. 이러한 p형 전극(120)은 오믹 특성과 광반사 특성을 동시에 지닌 금속의 단층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, n형 전극(150)은 빛의 출사를 방해하지 않기 위하여 n형 반도체층(133)에 비하여 가능하면 작은 면적으로 형성된다. 따라서, n형 전극(150)을 통하여 유입되는 전류의 퍼짐을 향상시키기 위하여 n형 반도체층(133)과 n형 전극(150) 사이에는 ITO 투명 전극(140)이 더 형성된다. 이때, 투명 전극(140)의 상면에는 출사되는 빛의 광 특성을 향상시키기 위한 광 패턴이 형성된다.The p-type electrode 120 and the n-type electrode 150 are configured to supply current to the semiconductor layer 130. Here, the p-type electrode 120 is formed in a multilayer structure in which the ohmic layer 122 and the reflective layer 121 are sequentially stacked. The p-type electrode 120 may be formed of a single layer structure of metal having both ohmic and light reflecting properties. In addition, the n-type electrode 150 is formed as small as possible compared to the n-type semiconductor layer 133 in order not to interfere with the light emission. Therefore, an ITO transparent electrode 140 is further formed between the n-type semiconductor layer 133 and the n-type electrode 150 to improve the spread of the current flowing through the n-type electrode 150. In this case, a light pattern is formed on the upper surface of the transparent electrode 140 to improve light characteristics of the emitted light.

반도체층(130)은 p-n 접합의 원리에 의하여 빛을 발생시키기 위한 구성으로, p형 반도체층(131), 활성층(132) 및 n형 반도체층(133)으로 이루어진다. 여기서 p형 반도체층(131)과 n형 반도체층(133)은 질화갈륨(GaN)계 화합물에 각각 p형 및 n형 도전성 불순물이 도핑되며, 일 예로 본 발명에서는 Mg과 Si가 각각 도핑된다. 또한 활성층(132)은 다중 양자우물(Multi-Quantum Well) 구조의 질화갈륨층으로 이루어진다.The semiconductor layer 130 is configured to generate light based on the principle of p-n junction, and includes a p-type semiconductor layer 131, an active layer 132, and an n-type semiconductor layer 133. The p-type semiconductor layer 131 and the n-type semiconductor layer 133 may be doped with p-type and n-type conductive impurities, respectively, in a gallium nitride (GaN) -based compound. For example, in the present invention, Mg and Si are doped, respectively. In addition, the active layer 132 is formed of a gallium nitride layer having a multi-quantum well structure.

상기와 같은 구성의 LED 소자(100)는 각각의 전극(120,150)을 통하여 전압이 인가되면, n형 반도체층(133)으로부터 전자가 이동하고, p형 반도체층(131)으로부터 정공이 이동하여, 활성층(132)에서 전자 및 정공의 재결합이 일어나 발광하게 된다. 이 과정에서 발생되는 열은 지지층(110)의 방열 패턴(111)을 통하여 외부로 방출된다.In the LED device 100 having the above-described configuration, when a voltage is applied through each of the electrodes 120 and 150, electrons move from the n-type semiconductor layer 133, and holes move from the p-type semiconductor layer 131. Recombination of electrons and holes occurs in the active layer 132 to emit light. Heat generated in this process is discharged to the outside through the heat radiation pattern 111 of the support layer 110.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 하부 반도체층은 p형 반도체층으로 구성되고, 상부 반도체층은 n형 반도체층으로 구성되었으나, 그 반대로 구성될 수도 있다. 또한, 지지층과 반도체층 사이에는 하부 전극층이 형성되는 구조에 대해서 설명하였으나, 하부 전극층이 제거된 구조로도 실시 가능하다. 즉, 지지층 상에 반도체층이 직접 형성됨으로써, 지지층이 하부 전극의 기능을 수행하여 구조 및 제조 공정이 더욱 간단해질 수 있다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the lower semiconductor layer is composed of a p-type semiconductor layer and the upper semiconductor layer is composed of an n-type semiconductor layer, but vice versa. In addition, although the structure in which the lower electrode layer is formed between the support layer and the semiconductor layer has been described, the structure may also be implemented in which the lower electrode layer is removed. That is, since the semiconductor layer is directly formed on the support layer, the support layer functions as a lower electrode, thereby simplifying the structure and manufacturing process.

도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 수직 구조형 LED 소자의 지지층 구조의 다양한 실시예를 나타낸 배면 사시도로서, 지지층(110) 하면에 형성되는 다양한 형상의 방열 패턴(111)을 도시하였다. LED 소자(100)의 지지층(110) 하면에 형성되는 방열 패턴(111)은 방열 면적을 최대로 하기 위하여 요철 형상을 이룬다. 일 예로 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 스트라이프 형상, 기둥 형상 또는 렌즈 형상으로 형성될 수 있다. 본 발명의 방열 패턴(111)은 이러한 형상에 한정되지 않고, 방열 면적을 최대화할 수 있는 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 한편, 스트라이프 형상이나 기둥 형상의 방열 패턴(111)은 패턴 제조 공정이 용이하고, 패턴의 높이에 따라 방열 면적을 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다.3A to 3C are rear perspective views illustrating various embodiments of the support layer structure of the vertical structured LED device according to the present invention, and show heat radiation patterns 111 having various shapes formed on the bottom surface of the support layer 110. The heat dissipation pattern 111 formed on the lower surface of the support layer 110 of the LED device 100 has an uneven shape to maximize the heat dissipation area. As an example, as shown in FIGS. 3A to 3C, it may be formed in a stripe shape, a pillar shape, or a lens shape. The heat dissipation pattern 111 of the present invention is not limited to this shape and may be formed in various patterns to maximize the heat dissipation area. On the other hand, the heat radiation pattern 111 of the stripe shape or columnar shape has an advantage that the pattern manufacturing process is easy, and the heat radiation area can be easily adjusted according to the height of the pattern.

도 4a 내지 4e는 도 2의 LED 소자를 제조하는 과정을 나타낸 공정 단면도이다. 본 발명의 LED 소자(100)는 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(100) 상에 n형 반도체층(133), 활성층(132) 및 p형 반도체층(131)을 순차적으로 성장시킨다. 또한, p형 반도체층(131) 상에는 오믹층(122)과 반사층(121)으로 이루어지는 p형 전극(120)을 형성시킨다. 반도체층(130)은 유기금속 화학기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)을 이용한 에피택셜(epitaxial) 성장법 등으로 형성될 수 있다. 이때, 사파이어 기판(200)과 n형 반도체층(133)의 사이에는 격자 상수 정합을 위하여 버퍼층(210)을 형성할 수 있다. 이러한 버퍼층(210)은 도핑되지 않은 순수한 질화갈륨층으로 형성한다. 4A through 4E are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the LED device of FIG. 2. In the LED device 100 of the present invention, first, as shown in FIG. 4A, the n-type semiconductor layer 133, the active layer 132, and the p-type semiconductor layer 131 are sequentially grown on the sapphire substrate 100. Let's do it. In addition, the p-type electrode 120 including the ohmic layer 122 and the reflective layer 121 is formed on the p-type semiconductor layer 131. The semiconductor layer 130 may be formed by, for example, an epitaxial growth method using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). In this case, the buffer layer 210 may be formed between the sapphire substrate 200 and the n-type semiconductor layer 133 to match the lattice constant. The buffer layer 210 is formed of a pure undoped gallium nitride layer.

이후, 도 4b에 도시된 바와 같이, p형 전극(120) 상에는 지지층을 형성한다. 지지층(110)은 사파이어 기판(200)을 분리하는 과정에서 반도체층(130)이 손상되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 또한, 지지층(110)은 p형 전극으로 전류를 인가하고, 반도체층(130)에서 발생하는 열을 방출시키기 위하여 Cu, Si, GaAs 또는 Ge 등과 같은 물질을 이용한다. 지지층(110)을 형성한 후, 도 4c에 도시된 바와 같이, LLO 공정을 이용하여 반도체층(130)으로부터 사파이어 기판(200)을 분리한다. 이때, 식각 공정으로 버퍼층(210)도 함께 제거한다.Thereafter, as shown in FIG. 4B, a support layer is formed on the p-type electrode 120. The support layer 110 is configured to prevent the semiconductor layer 130 from being damaged in the process of separating the sapphire substrate 200. In addition, the support layer 110 applies a current to the p-type electrode, and uses a material such as Cu, Si, GaAs, or Ge to release heat generated from the semiconductor layer 130. After forming the support layer 110, as shown in FIG. 4C, the sapphire substrate 200 is separated from the semiconductor layer 130 using an LLO process. In this case, the buffer layer 210 is also removed by the etching process.

그리고 도 4d에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(200)이 분리되어 노출된 n형 반도체층(133) 상면에는 투명 전극(140)을 형성하고, 투명 전극(140) 상에는 일정한 간격으로 복수개의 n형 전극(150)을 형성한다. 이후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 지지층(110)의 하면에는 방열 패턴(111)을 형성한다. 이때, 방열 패턴(111) 형성은 식각 공정을 이용할 수 있으며, 방열 패턴(111) 형성 전에 지지층(110)이 일정한 두께를 가지도록 래핑(lapping) 공정이 이루어진다. 방열 패턴(111) 형성 후, 레이저 스크라이빙(laser scribing)으로 각 소자를 분리함으로써, 최종적으로 LED 소자를 제조하게 된다.As shown in FIG. 4D, the transparent electrode 140 is formed on the n-type semiconductor layer 133 on which the sapphire substrate 200 is separated and exposed, and the plurality of n-types are formed on the transparent electrode 140 at regular intervals. An electrode 150 is formed. Thereafter, as illustrated in FIG. 4E, a heat radiation pattern 111 is formed on the bottom surface of the support layer 110. In this case, the heat radiation pattern 111 may be formed using an etching process, and a lapping process may be performed so that the support layer 110 has a predetermined thickness before the heat radiation pattern 111 is formed. After the heat radiation pattern 111 is formed, the LED devices are finally manufactured by separating the devices by laser scribing.

한편, 전술한 실시예에 따른 LED 소자의 제조 공정에 있어서, 하부 전극층을 형성하는 공정을 제거하여 공정을 더욱 단순화할 수 있다. 이 경우 지지층이 하부전극의 기능을 수행하게 된다. 또한, 도 4a 내지 도 4e에 도시된 제조 공정은, 반도체층 상에 형성된 지지층에 방열 패턴을 형성하는 과정으로 이루어졌으나, 방열 패턴이 형성된 지지층을 반도체층 상에 부착하는 과정으로 이루어질 수도 있다. 즉, 별도의 공정에서 지지층에 방열 패턴을 미리 형성한 후, 이러한 지지층을 반도체층 상에 부착할 수 있다. 이 경우 방열 패턴 형성 과정에서의 반도체층이 손상될 우려를 방지할 수 있다.On the other hand, in the manufacturing process of the LED device according to the above-described embodiment, the process of forming the lower electrode layer can be removed to further simplify the process. In this case, the support layer serves as the lower electrode. In addition, although the manufacturing process illustrated in FIGS. 4A to 4E is performed by forming a heat dissipation pattern on the support layer formed on the semiconductor layer, the process may be performed by attaching the support layer on which the heat dissipation pattern is formed on the semiconductor layer. That is, after the heat radiation pattern is formed in advance on the support layer in a separate process, the support layer may be attached onto the semiconductor layer. In this case, it is possible to prevent the semiconductor layer from being damaged during the heat radiation pattern formation process.

살펴본 바와 같이, 본 발명의 수직 구조형 LED 소자(100)는 지지층(110)의 하면에 방열 패턴(111)이 형성됨으로 인하여, 반도체층(130)에서 발생되는 열의 방출을 극대화시킬 수 있는 효과를 나타낸다. As described above, since the heat dissipation pattern 111 is formed on the lower surface of the support layer 110, the vertical structure LED device 100 exhibits an effect of maximizing the emission of heat generated from the semiconductor layer 130. .

이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것을 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the present invention, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the scope of the present invention is not limited thereto, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.

100 : LED 소자 110 : 지지층
120 : p형 전극 130 : 반도체층
140 : 투명 전극 150 : n형 전극
111 : 방열 패턴
100: LED element 110: support layer
120: p-type electrode 130: semiconductor layer
140: transparent electrode 150: n-type electrode
111: heat dissipation pattern

Claims (5)

하면에는 요철 형상의 방열 패턴이 형성된 지지층;
상기 지지층에 의하여 지지되며, 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층으로 이루어지는 반도체층; 및
상기 반도체층 상측에 형성되는 상부 전극층;을 포함하는 수직 구조형 LED 소자.
A support layer having a heat dissipation pattern having a concave-convex shape on a lower surface thereof;
A semiconductor layer supported by the support layer, the semiconductor layer comprising a lower semiconductor layer, an active layer, and an upper semiconductor layer; And
And an upper electrode layer formed above the semiconductor layer.
제1항에 있어서, 상기 방열 패턴은,
스트라이프 형상 또는 기둥 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 수직 구조형 LED 소자.
The heat dissipation pattern of claim 1, wherein
Vertical structure type LED device characterized by forming a stripe shape or a columnar shape.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 지지층과 상기 반도체층 사이에는 하부 전극층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조형 LED 소자.
The method according to claim 1 or 2,
And a lower electrode layer is further formed between the support layer and the semiconductor layer.
기판 상에 반도체층을 성장시키는 단계;
상기 반도체층 상에 지지층을 부착하는 단계;
상기 반도체층으로부터 상기 기판은 분리하는 단계;
상기 반도체층 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및
상기 지지층의 하면에 방열 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 수직 구조형 LED 소자 제조 방법.
Growing a semiconductor layer on the substrate;
Attaching a support layer on the semiconductor layer;
Separating the substrate from the semiconductor layer;
Forming an upper electrode on the semiconductor layer; And
Forming a heat radiation pattern on the lower surface of the support layer; Vertical structure type LED device manufacturing method comprising a.
제4항에 있어서, 상기 방열 패턴은,
지지층의 하면에 먼저 형성한 후, 방열 패턴이 형성된 상기 지지층을 상기 반도체층 상에 부착하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직 구조형 LED 소자 제조 방법.
The heat dissipation pattern of claim 4, wherein
Forming first on the lower surface of the support layer, and then attaching the support layer on which the heat radiation pattern is formed on the semiconductor layer.
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KR20180091209A (en) * 2017-02-06 2018-08-16 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor device, semiconductor device package, and object detecting apparatus

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