KR20120078385A - Light emitting diode having reflective body of substrate and its light emitting diode package - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기판의 후면에 기판 반사체를 설치하여 광 반사 효율을 향상시키고, 기판의 냉각을 용이하게 할 수 있게 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
발광다이오드는 공기에 비하여 높은 굴절율을 가지므로, 전자와 정공의 재결합으로 발생하는 광의 많은 부분이 소자 내부에 잔존하게 된다. 이러한 광자는 외부로 탈출하기 전에 박막, 기판, 전극 등 여러 경로를 거치게 되며, 이에 따른 흡수에 의하여 외부양자효율이 감소된다. 이러한 외부양자효율의 증가를 위한 다양한 연구가 계속되고 있다.Since the light emitting diode has a higher refractive index than air, much of the light generated by the recombination of electrons and holes remains in the device. These photons pass through various paths such as a thin film, a substrate, and an electrode before escaping to the outside, and the external quantum efficiency is reduced by absorption. Various studies for increasing the external quantum efficiency are continuing.
특히, 종래에는 기판의 후면으로 광이 누출되거나 기판 후면에 설치된 리드프레임 등에 의해 광이 흡수되어 광 반사 효율을 떨어뜨리고, 발광시 고열로 가열되는 기판을 별도로 냉각시킬 수 있는 방법이 없었던 문제점이 있었다.In particular, there has been a problem in that conventionally, light is leaked to the rear surface of the substrate or light is absorbed by a lead frame installed on the rear surface of the substrate to reduce the light reflection efficiency, and there is no method of separately cooling the substrate heated at high heat during light emission. .
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판의 후면에 빛을 측방 또는 상방으로 반사시킬 수 있는 기판 반사체를 설치하여 광 반사효율은 물론, 기판을 냉각시켜서 광추출효율 및 내구성을 향상시킬 수 있게 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a substrate reflector capable of reflecting light laterally or upwardly on a rear surface of the substrate to cool the substrate, as well as to improve the light extraction efficiency and durability by cooling the substrate. It is to provide a light emitting diode having a reflector.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드는, 기판; 상기 기판의 상면에 적층되고, 제 1 도전형 반도체층, 활성층, 제 2 도전형 반도체층이 순차적으로 적층된 발광구조물; 상기 제 1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되는 제 1 전극; 상기 제 2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되는 제 2 전극; 및 상기 기판의 후면에 형성되는 반사체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A light emitting diode having a substrate reflector according to the present invention for achieving the above technical problem, the substrate; A light emitting structure stacked on an upper surface of the substrate and sequentially stacked with a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer; A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; A second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer; And a reflector formed on a rear surface of the substrate.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 사상에 따른 상기 반사체는, 상기 활성층에서 발생된 빛을 측방향으로 반사시킬 수 있도록 반사면이 형성되는 측광 유도 반사체인 것이 가능하다.In some embodiments of the present disclosure, the reflector according to the spirit of the present invention may be a photometric induction reflector having a reflecting surface formed to laterally reflect light generated in the active layer.
또한, 본 발명의 사상에 따른 상기 측광 유도 반사체는, 다각 경사면이 형성되는 다각체형 반사체이거나, 둥근 경사면이 형성되는 돔형 반사체인 것이 가능하다.In addition, the photometric induction reflector according to the spirit of the present invention may be a polygonal reflector having a polygonal inclined surface or a domed reflector having a rounded inclined surface.
또한, 본 발명의 사상에 따른 상기 반사체는, 상기 활성층에서 발생된 빛을 상방으로 반사시킬 수 있도록 반사면이 형성되는 상방광 유도 반사체인 것이 가능하다.In addition, the reflector according to the spirit of the present invention may be a top-emitting induction reflector in which a reflecting surface is formed to reflect upwardly the light generated in the active layer.
또한, 본 발명의 사상에 따른 상기 상방광 유도 반사체는, 톱니 요철 경사면이 형성되는 톱니 요철형 반사체이거나, 둥근 요철 경사면이 형성되는 둥근 요철형 반사체인 것이 가능하다.In addition, the upward-radiation inducing reflector according to the spirit of the present invention may be a sawtooth uneven reflector on which a tooth uneven slope is formed, or a round uneven reflector on which a round uneven slope is formed.
또한, 본 발명의 사상에 따른 상기 상방광 유도 반사체는, 요철의 배치 밀도가 가운데 부분은 높고, 테두리 부분은 낮은 것이 가능하고, 요철과 이웃하는 요철의 높이가 서로 다른 것이 가능하다.In addition, in the upper-radiation induction reflector according to the spirit of the present invention, the arrangement density of the irregularities may be high in the middle portion, the edge portion may be low, and the heights of the irregularities and the neighboring irregularities may be different.
또한, 본 발명의 사상에 따른 상기 상방광 유도 반사체는, 제 1 방향으로 식각되는 제 1 요철 및 제 2 방향으로 식각되는 제 2 요철을 포함하는 복합 요철형 반사체일 수 있다.In addition, the upward-radiation inducing reflector according to the spirit of the present invention may be a complex uneven reflector including a first unevenness etched in the first direction and a second unevenness etched in the second direction.
또한, 본 발명의 사상에 따른 상기 반사체는, 상기 기판과의 사이에 에어갭이 형성되도록 상기 기판과 이격되어 설치되는 반사판;을 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the reflector according to the spirit of the present invention may include a; reflector is spaced apart from the substrate so as to form an air gap between the substrate.
또한, 본 발명의 사상에 따른 상기 에어갭은 상기 기판을 식각하여 이루어질 수 있다.In addition, the air gap according to the spirit of the present invention may be made by etching the substrate.
또한, 본 발명의 사상에 따른 상기 반사판과 기판 사이에 필러가 형성될 수 있다.In addition, a filler may be formed between the reflective plate and the substrate according to the spirit of the present invention.
본 발명의 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드는, 광 반사효율을 향상시키고, 광추출효율 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.The light emitting diode having the substrate reflector of the present invention has the effect of improving the light reflection efficiency and improving the light extraction efficiency and durability.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 요철 형성 방법을 나타내는 웨이퍼 상태도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 9의 기판과 에어갭 경계면에서 임계영역 이내의 빛이 조사되는 경우를 나타내는 부분 확대도이다.
도 12는 도 9의 기판과 에어갭 경계면에서 임계영역 이외의 빛이 조사되는 경우를 나타내는 부분 확대도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드 패키지를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a substrate reflector according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a substrate reflector according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a substrate reflector according to still another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a substrate reflector according to still another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a substrate reflector according to still another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a substrate reflector according to still another embodiment of the present invention.
7 and 8 are wafer state diagrams illustrating the method of forming the unevenness of FIG. 6.
9 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a substrate reflector according to still another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a substrate reflector according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a partially enlarged view illustrating a case in which light within a critical region is radiated from the substrate and the air gap interface of FIG. 9.
FIG. 12 is a partially enlarged view illustrating a case where light other than the critical region is irradiated from the substrate and the air gap boundary surface of FIG. 9.
13 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode package having a substrate reflector according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 명세서 전체에 걸쳐서 층, 영역, 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "하에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "하에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접적으로 연결되어", 또는 "직접적으로 하에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 도면에서 광의 진행은 점선 화살표로 도시되어 있다.Hereinafter, various exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity of description. Like numbers refer to like elements herein. Throughout the specification, when referring to one component, such as a layer, region, or substrate, being located on, “connected”, or “under” another component, the one component is directly in another configuration. It may be interpreted that there may be other components in contact with or interposed between, or “on,” “connected”, or “under” an element. On the other hand, when one component is referred to as being located on another component "directly on", "directly connected", or "directly under", it is interpreted that there are no other components intervening therebetween. do. The progress of light in the figure is shown by dashed arrows.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a light emitting diode having a substrate reflector according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a light emitting diode having a substrate reflector according to another embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드는, 기판(1)과, 발광구조물(10)과, 제 1 전극(21)과, 제 2 전극(22)과, 투명 전극층(14) 및 반사체(30)를 포함하여 이루어지는 구성이다.1 and 2, a light emitting diode having a substrate reflector according to an embodiment of the present invention includes a
여기서, 상기 발광구조물(10)은, 제 1 도전형 반도체층(11), 활성층(13), 제 2 도전형 반도체층(12)이 적층된 것으로서, 상기 발광 구조물(10)은 기판(1) 상에 위치할 수 있고, 복수의 도전형 반도체층이 기판(1)을 기준으로 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이하에서는 발광 구조물(10)이 n-p 접합 구조인 경우를 일 예로 설명하기로 한다.The
상기 발광 구조물(10)은 순차적으로 적층된 제 2 도전형 반도체층(12), 활성층(13), 및 제 1 도전형 반도체층(11)을 포함한다. 발광 구조물(10)은, 예를 들어 전자빔 증착(electron beam evaporation), 물리기상증착(physical vapor deposition, PVD), 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 강화 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 플라즈마 레이저 증착(plasma laser deposition, PLD), 듀얼 타입 열증착(dual-type thermal evaporator), 스퍼터링(sputtering), 유기금속 화학기상증착(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD), 분자빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy, MBE), 수소화물 기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE) 등을 이용하여 형성할 수 있다.The
상기 발광구조물(10)에 순방향으로 전압을 인가하면, 활성층(13)의 전도대에 있는 전자와 가전자대에 있는 정공이 천이되어 재결합하고, 에너지 갭에 해당하는 에너지가 광으로 방출된다. 활성층(13)을 구성하는 물질의 종류에 따라서 방출되는 광의 파장이 결정된다. 또한, 제 1 도전형 반도체층(11) 및 제 2 도전형 반도체층(12)은 상기 인가되는 전압에 따라 전자 또는 정공을 활성층(13)에 제공하는 기능을 수행한다. 제 1 도전형 반도체층(11)과 제 2 도전형 반도체층(12)은 서로 다른 도전형을 가지도록 불순물들을 포함할 수 있다. 예를 들어 제 1 도전형 반도체층(11)은 p-형 불순물들을 포함할 수 있고, 제 2 도전형 반도체층(12)은 n-형 불순물들을 포함할 수 있다. 이러한 경우에는, 제 1 도전형 반도체층(11)은 정공을 제공할 수 있고, 제 2 도전형 반도체층(12)은 전자를 제공할 수 있다. 또한, 이와 반대로, 제 1 도전형 반도체층(11)이 n-형이고, 제 2 도전형 반도체층(12)이 p-형인 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 제 1 도전형 반도체층(11) 및 제 2 도전형 반도체층(12)은 각각 III족-V족 화합물 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 갈륨 질화물계 물질을 포함할 수 있다.When a voltage is applied to the
제 2 도전형 반도체층(12)은 n-형 도판트가 도핑된 n-형 반도체층으로 구현될 수 있고, 예를 들어 n-형 AlxInyGazN (0≤x, y, z ≤1, x+y+z=1)을 포함할 수 있다. 예를 들어 제 2 도전형 반도체층(12)은 p-형 GaN을 포함할 수 있다. 상기 n-형 도판트는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 및 텔루륨(Te) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The second conductivity-
제 1 도전형 반도체층(11)은 p-형 도판트가 도핑된 p-형 반도체층으로 구현될 수 있고, 예를 들어 p-형 AlxInyGazN (0≤x, y, z ≤1, x+y+z=1)을 포함할 수 있다. 예를 들어 제 1 도전형 반도체층(11)은 p-형 GaN을 포함할 수 있다. 상기 n-형 도판트는 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 베릴륨(Be), 및 바륨(Ba) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제 1 도전형 반도체층(11)은 광을 굴절하여 외부로 방출시키도록 요철 패턴(미도시)이 상측 표면에 형성될 수 있다.The first conductivity-
상기 활성층(13)은 제 1 도전형 반도체층(11) 및 제 2 도전형 반도체층(12)에 비하여 낮은 에너지 밴드갭을 가지므로 발광을 활성화할 수 있다. 활성층(13)은 다양한 파장의 광을 방출할 수 있으며, 예를 들어 적외선, 가시 광선, 또는 자외선을 방출할 수 있다. 활성층(13)은 III족-V족 화합물 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 AlxInyGazN (0≤x, y, z ≤1, x+y+z=1)을 포함할 수 있고, 예를 들어 InGaN 또는 AlGaN을 포함할 수 있다. 또한, 활성층(13)은 단일양자우물(single quantum well, SQW) 또는 다중양자우물(multi quantum well, MQW)을 포함할 수 있다. 활성층(13)은 양자 우물층과 양자 장벽층의 적층 구조를 가질 수 있고, 상기 양자 우물층과 상기 양자 장벽층의 갯수는 설계 상의 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 활성층(13)은, 예를 들어 GaN/InGaN/GaN MQW 구조 또는 GaN/AlGaN/GaN MQW 구조를 포함할 수 있다. 그러나 이는 예시적이며, 활성층(13)은 구성 물질에 따라 방출되는 광의 파장이 달라지며, 예를 들어, 인듐의 양이 약 22%의 경우에는 청색 광을 발광할 수 있고, 약 40%의 경우에는 녹색 광을 발광할 수 있다. 본 발명은 활성층(13)의 구성 물질에 대해 한정하는 것은 아니다.Since the
상기 발광구조물(10)은 활성층(13), 및 제 1 도전형 반도체층(11)의 일부 영역이 제거된 메사(mesa) 영역을 가질 수 있고, 또한 제2 도전형 반도체층(12)의 일부가 제거될 수 있다. 활성층(13)은 상기 메사 영역에 한정되어 광을 방출할 수 있다. 상기 메사 영역을 형성함에 따라, 제2 도전형 반도체층(12)의 일부 영역이 노출될 수 있다. 상기 메사 영역은 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각(inductively coupled plasma reactive ion etching, ICP-RIE), 습식 식각 또는 건식 식각을 이용하여 형성할 수 있다.The
이러한 상기 발광구조물(10)은, 상기 기판(1) 위에 적층된다. 상기 기판(1)은, 사파이어(Al2O3), 실리콘 탄화물(SiC), 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 비소(GaAs), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 아연 산화물(ZnO), 마그네슘 산화물(MgO), 알루미늄 질화물(AlN), 붕산 질화물(BN), 갈륨 인화물(GaP), 인듐 인화물(InP), 리튬-알루미늄 산화물(LiAl2O3) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 기판(1)의 상면 및/또는 하면에는 광을 반사시킬 수 있는 요철 패턴(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 요철 패턴은 스트라이프 형태, 렌즈 형태, 기둥 형태, 뿔 형태 등 다양한 형상을 가질 수 있다.The
또한, 상기 기판(1)의 일측 상에는 상기 기판(1)과 발광구조물(10) 사이의 격자 부정합을 완화하기 위한 버퍼층(미도시)이 위치할 수 있다. 버퍼층은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있고, 예를 들어, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, AlGaInN, AlInN 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 기판(1) 또는 버퍼층 상에 언도프드(undoped) 반도체층(미도시)이 위치할 수 있고, 상기 언도프드 반도체층은 GaN를 포함할 수 있다.In addition, a buffer layer (not shown) may be positioned on one side of the
한편, 상기 제 1 전극(21)은, 상기 제 1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결되는 것이고, 제 2 전극(22)은, 상기 제 2 도전형 반도체층(12)에 전기적으로 연결되는 것이다.Meanwhile, the
여기서, 상기 제 2 전극(22)은 상기 메사 영역으로부터 노출된 제 2 도전형 반도체층(12) 상에 위치할 수 있다. 제 2 전극(22)은 제 2 도전형 반도체층(12)과 오믹 콘택을 형성하는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 백금(Pt), 텅스텐(W), 코발트(Co), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 아연(Zn), 마그네슘(Mg) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 예를 들어 탄소나노튜브(carbon nano tube)를 포함할 수 있다. 제 2 전극(22)은 단일층으로 구성되거나 또는 다중층으로 구성될 수 있고, 예를 들어 Ti/Al, Cr/Au, Ti/Au, Au/Sn과 같은 다중층으로 구성될 수 있다. 제 2 전극(21)은 패키지 공정에서 본딩 와이어가 연결될 수 있다.Here, the
또한, 상기 제 1 전극(21)은 투명 전극층(14) 상에 위치할 수 있다. 제 1 전극(21)과 제 2 전극(22)은 서로 대향하도록 위치할 수 있다. 제 1 전극(21)은 투명 전극층(14)과 오믹 콘택을 형성하는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr), 백금(Pt), 텅스텐(W), 코발트(Co), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 아연(Zn), 마그네슘(Mg) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 예를 들어 탄소나노튜브를 포함할 수 있다. 제 1 전극(21)은 단일층으로 구성되거나 또는 다중층으로 구성될 수 있고, 예를 들어 Ni/Au, Pd/Au, Pd/Ni 과 같은 다중층으로 구성될 수 있다. 제 1 전극(21)은 패키지 공정에서 본딩 와이어가 연결될 수 있다.In addition, the
제 1 전극(21)과 제 2 전극(22)은 열증착, 전자빔 증착(e-beam evaporation), 스퍼터링(sputtering), 또는 화학기상증착(chemical vapor deposition)을 이용하여 형성할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제 1 전극(21)과 제 2 전극(22)은 리프트 오프(lift-off), 도금법 등 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 제 1 전극(21)과 제 2 전극(22)은 오믹 콘택을 향상시키기 위하여 열처리될 수 있다.The
제 1 전극(21)은 제 2 전극(22)을 향하여 연장된 전극 핑거(F)를 더 포함할 수 있다. 핑거(F)는 전류를 투명 전극층(14)에 더 균일하게 분산시킬 수 있다. 상기 핑거(F)는 제 1 전극(21)과 동일한 물질로 형성될 수 있고, 제 1 전극(21)과 동시에 형성될 수 있다.The
제 1 전극(21)의 하측에는 반사 전극층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 반사 전극층은 광을 반사하여 제 1 전극(21)이 광을 흡수하는 것을 방지할 수 있다. 반사 전극층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 이들의 합금, 은(Ag)계 산화물(Ag-O) 또는 APC 합금(Ag, Pd, Cu를 포함하는 합금)을 포함할 수 있다. 또한, 반사 전극층은 로듐(Rh), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir) 및 백금(Pt) 중의 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 반사 전극층은 투명 전극층(14)과 제 1 전극(21) 사이의 오믹 접촉을 증가시키는 물질로 구성될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 이러한 반사 전극층은 제 2 전극(22)의 하측에도 형성될 수 있다.A lower side of the
한편, 상기 투명 전극층(14)은 제 1 도전형 반도체층(11) 상에 위치하는 것으로서, 제 1 전극(21)으로부터 주입되는 전류를 제 1 도전형 반도체층(11)에 대하여 균일하게 분산하는 기능을 수행할 수 있다. 투명 전극층(14)은 전체적으로 패턴이 없는 박막 형태를 가지거나 또는 일정한 패턴 형태를 가질 수 있다. 투명 전극층(14)은 제 1 도전형 반도체층(11)과의 접착성을 위해 메쉬(mesh) 구조의 패턴으로 형성될 수 있다. 투명 전극층(14)은 투명하고 전도성이 있는 물질을 포함할 수 있다. 투명 전극층(14)은 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 니켈(Ni)과 금(Au)의 복합층일 수 있다. 또한, 투명 전극층(14)은 산화물을 포함할 수 있고, 예를 들어 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), GZO(gallium zinc oxide), IGO(indium gallium oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), ATO(aluminum tin oxide), IWO(indium tungsten oxide), CIO(cupper indium oxide), MIO(magnesium indium oxide), MgO, ZnO, In2O3, TiTaO2, TiNbO2, TiOx, RuOx, 및 IrOx 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 투명 전극층(14)은 예를 들어 증착(Evaporation) 또는 스퍼터링을 이용하여 형성할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 투명 전극층(14)은 광을 굴절하여 외부로 방출시키도록 요철 패턴(미도시)이 상측 표면에 형성될 수 있다.Meanwhile, the
한편, 상기 반사체(30)는, 상기 기판(1)의 후면에 형성되는 것으로서, 상기 활성층(13)에서 발생된 빛을 측방향으로 반사시킬 수 있도록 반사면이 형성되는 측광 유도 반사체(31)인 것이 가능하다.On the other hand, the
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 측광 유도 반사체(31)는, 다각 경사면(311a)이 형성되는 다각체형 반사체(311)인 것이 가능하다.Here, as shown in FIG. 1, the photometric
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 측광 유도 반사체(31)는, 둥근 경사면(312a)이 형성되는 돔형 반사체(312)인 것이 가능하다.2, the
따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 측광 유도 반사체(31)에 의해 상기 활성층(13)에서 발생된 빛이 칩의 측방향으로 유도되어 외부로 추출될 수 있고, 이렇게 추출된 빛을 오히려 적극적으로 사용하거나, 도시하지 않았지만 패키지 조립시 별도의 반사갓을 설치하여 활용하는 것이 가능하다.Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, the light generated in the
도 3 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드들을 나타내는 단면도들이다.3 to 6 are cross-sectional views illustrating light emitting diodes having a substrate reflector according to still other embodiments of the present invention.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반사체(40)는, 상기 활성층(13)에서 발생된 빛을 상방으로 반사시킬 수 있도록 반사면이 형성되는 상방광 유도 반사체(41)인 것이 가능하다.As shown in FIGS. 3 to 6, the
여기서, 도 3을 참조하면, 상기 상방광 유도 반사체(41)는, 톱니 요철 경사면(411a)이 형성되는 톱니 요철형 반사체(411)인 것이 가능하다.Here, referring to FIG. 3, the upward-radiation
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상방광 유도 반사체(41)에 의해 상기 활성층(13)에서 발생된 빛이 2차례 반사되어 칩의 상방향으로 유도됨으로써 외부로 추출될 수 있는 것이다.Therefore, as shown in FIG. 3, the light generated in the
또한, 도 4를 참조하면, 상기 상방광 유도 반사체(41)는, 둥근 요철 경사면(412a)이 형성되는 둥근 요철형 반사체(412)인 것이 가능하다.In addition, referring to FIG. 4, the upper light-emitting
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상방광 유도 반사체(41)에 의해 상기 활성층(13)에서 발생된 빛이 복수회 반사되어, 예를 들어 3차례 이상 반사되어 칩의 상방향으로 유도됨으로써 외부로 추출될 수 있는 것이다.Therefore, as shown in FIG. 4, the light generated in the
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상방광 유도 반사체(41)는, 요철(410)의 배치 밀도가 가운데 부분은 높고, 테두리 부분은 낮은 것이 가능하다.In addition, as shown in FIG. 5, in the upper light-emitting
따라서, 직하방으로 입사될 가능성이 높은 칩의 가운데 부분에 요철(410)의 배치 밀도를 높게 하여 적극적으로 상방광을 유도하고, 측방으로 입사될 가능성이 높은 칩의 테두리 부분은 전반사를 유도하여 상측으로 빛을 반사시킬 수 있는 것이다.Therefore, the placement density of the
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상방광 유도 반사체(41)는, 요철(420)과 이웃하는 요철(430)의 높이(H1)(H2)가 서로 다른 것이 가능하다.In addition, as illustrated in FIG. 6, the upper
도 7 및 도 8은 도 6의 요철 형성 방법을 나타내는 웨이퍼 상태도이다.7 and 8 are wafer state diagrams illustrating the method of forming the unevenness of FIG. 6.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상방광 유도 반사체(41)는, 제 1 방향으로 식각되는 제 1 요철(440) 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 방향으로 식각되는 제 2 요철(450)을 포함하는 복합 요철형 반사체(460)인 것이 가능하다.As shown in FIG. 7, the upward-
한편, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing a light emitting diode having a substrate reflector according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a light emitting diode having a substrate reflector according to another embodiment of the present invention.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 반사체(50)는, 상기 기판(1)과의 사이에 에어갭(G)이 형성되도록 상기 기판(1)과 이격되어 설치되는 반사판(51)을 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIGS. 9 and 10, the
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 에어갭(G)은 상기 기판(1)을 식각하여 이루어지는 것이 가능하고, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 반사판(51)과 기판(1) 사이에 필러(A)가 형성되어 이루어지는 것도 가능하다.In addition, as shown in FIG. 9, the air gap G may be formed by etching the
따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기판(1)을 통과한 빛이, 기판(1)과 에어갭(G)과의 경계면(1a)에 임계각범위(H) 이내의 각도로 입사되면, 빛은 굴절되면서 에어갭(G)을 통과한 후, 상기 반사판(51)에 반사된 다음, 다시 기판(1)의 내부로 진행된다. 이 때, 상기 반사판(51)에 의해 흡수된 빛의 양은 에어갭(G)이 없는 금속 반사판의 경우와 동일하다.Therefore, as shown in FIG. 11, when light passing through the
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 기판(1)을 통과한 빛이, 기판(1)과 에어갭(G)과의 경계면(1a)에 임계각범위(H) 이외의 각도로 입사되면, 빛은 굴절되지 않고, 전반사되어 상기 기판(1)의 내부로 진행된다. 이 때, 전반사된 빛은 상기 반사판(51)에 의해 흡수되지 않고 백퍼센트에 가깝게 전반사되기 때문에 에어갭(G)이 있는 경우, 빛의 반사율이 더욱 좋아질 수 있는 것이다.On the other hand, as shown in FIG. 12, when light passing through the
한편, 상기 반사체(50)는 반사율이 우수한 유전체, 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 이들의 합금, 은(Ag)계 산화물(Ag-O), APC 합금(Ag, Pd, Cu를 포함하는 합금), 주석(Sn), 텅스텐(W), 코발트(Co), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 크롬(Cr), 실리콘, 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 티타늄(Ti), 분산 브래그 반사기(distributed Bragg reflector, DBR), 투명 전극 분말, 사파이어 분말 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.On the other hand, the
상술한 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드가 래터럴(lateral) 형태를 가지는 경우에 대하여 설명되었으나, 이는 예시적이다. 본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 다이오드는 플립칩(flip-chip)형, 버티컬(vertical)형, 또는 다양한 형상을 가질 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 이해할 수 있다.In the above-described embodiments, the case where the light emitting diode has a lateral shape has been described, but this is exemplary. Those skilled in the art may understand that the light emitting diode according to the spirit of the present invention may have a flip-chip type, a vertical type, or various shapes.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드 패키지(1000)를 나타내는 단면도이다.13 is a cross-sectional view illustrating a light emitting
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(1000)는, 상술된 상기 발광 다이오드(100)와, 상기 제 1 전극(21) 및/또는 제 2 전극(22)과 와이어(200)로 연결되는 리드프레임(300) 및 상기 발광 다이오드(100)와 리드프레임(300)을 덮어 보호하는 투명 보호층(400)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 13, the light emitting
따라서, 상기 리드프레임(300)을 통하여 전류가 제공되면, 발광 다이오드(100)의 발광 구조물에서 광이 방출되고, 이어서 투명 보호층(400)을 통하여 발광된다. 이러한, 발광 다이오드 패키지(1000)는 예시적이며, 본 발명은 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.Therefore, when a current is provided through the
1: 기판 10: 발광구조물
11: 제 1 도전형 반도체층 12: 제 2 도전형 반도체층
13: 활성층 14: 투명 전극층
21: 제 1 전극 22: 제 2 전극
30, 40: 반사체 F: 핑거
31: 측광 유도 반사체 311a: 다각 경사면
311: 다각체형 반사체 312a: 둥근 경사면
312: 돔형 반사체 41: 상방광 유도 반사체
411a: 톱니 요철 경사면 411: 톱니 요철형 반사체
412a: 둥근 요철 경사면 412: 둥근 요철형 반사체
410, 420, 430: 요철 H1, H2: 높이
440: 제 1 요철 450: 제 2 요철
460: 복합 요철형 반사체 G: 에어갭
51: 반사판 A: 필러
1a: 경계면 H: 임계각범위1: substrate 10: light emitting structure
11: first conductivity type semiconductor layer 12: second conductivity type semiconductor layer
13: active layer 14: transparent electrode layer
21: first electrode 22: second electrode
30, 40: Reflector F: Finger
31:
311:
312: dome-shaped reflector 41: top-emitting induction reflector
411a: Tooth uneven inclined surface 411: Tooth uneven reflector
412a: round uneven slope 412: round uneven reflector
410, 420, 430: Unevenness H1, H2: Height
440: first unevenness 450: second unevenness
460: compound uneven reflector G: air gap
51: reflector A: filler
1a: interface H: critical angle range
Claims (15)
상기 기판의 상면에 적층되고, 제 1 도전형 반도체층, 활성층, 제 2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
상기 제 1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되는 제 1 전극;
상기 제 2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되는 제 2 전극; 및
상기 기판의 후면에 형성되는 반사체;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.Board;
A light emitting structure stacked on an upper surface of the substrate and including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer;
A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer;
A second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer; And
A reflector formed on a rear surface of the substrate;
Light emitting diode having a substrate reflector, characterized in that comprises a.
상기 반사체는, 상기 활성층에서 발생된 빛을 측방향으로 반사시킬 수 있도록 반사면이 형성되는 측광 유도 반사체인 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 1,
The reflector is a light emitting diode having a substrate reflector, characterized in that the photometric induction reflector is formed to reflect the light generated in the active layer in the lateral direction.
상기 측광 유도 반사체는, 다각 경사면이 형성되는 다각체형 반사체인 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 2,
The light-emitting diode having a substrate reflector, wherein the photometric inductive reflector is a polygonal reflector on which a polygonal inclined surface is formed.
상기 측광 유도 반사체는, 둥근 경사면이 형성되는 돔형 반사체인 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 2,
The photometric inductive reflector is a light emitting diode having a substrate reflector, characterized in that a domed reflector in which a rounded inclined surface is formed.
상기 반사체는, 상기 활성층에서 발생된 빛을 상방으로 반사시킬 수 있도록 반사면이 형성되는 상방광 유도 반사체인 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 1,
The reflector is a light emitting diode having a substrate reflector, characterized in that the upper surface induction reflector is formed to reflect the light generated in the active layer upward.
상기 상방광 유도 반사체는, 톱니 요철 경사면이 형성되는 톱니 요철형 반사체인 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 5, wherein
The upper emission guide reflector is a light emitting diode having a substrate reflector, characterized in that the tooth irregularities reflector is formed with a tooth uneven inclined surface.
상기 상방광 유도 반사체는, 둥근 요철 경사면이 형성되는 둥근 요철형 반사체인 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 5, wherein
The upper emission guide reflector is a light emitting diode having a substrate reflector, wherein the round uneven reflector is formed with a round uneven slope.
상기 상방광 유도 반사체는, 요철의 배치 밀도가 가운데 부분은 높고, 테두리 부분은 낮은 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 5, wherein
The upper emission guide reflector has a substrate reflector, characterized in that the arrangement density of the unevenness is high in the center portion and low in the edge portion.
상기 상방광 유도 반사체는, 요철과 이웃하는 요철의 높이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 5, wherein
The upper emission guide reflector is a light emitting diode having a substrate reflector, characterized in that the height of the irregularities and the neighboring irregularities are different.
상기 상방광 유도 반사체는, 제 1 방향으로 식각되는 제 1 요철 및 제 2 방향으로 식각되는 제 2 요철을 포함하는 복합 요철형 반사체인 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 9,
The upper emission guide reflector is a light emitting diode having a substrate reflector, characterized in that it is a complex uneven reflector including first unevenness etched in a first direction and second unevenness etched in a second direction.
상기 반사체는, 상기 기판과의 사이에 에어갭이 형성되도록 상기 기판과 이격되어 설치되는 반사판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 1,
And the reflector comprises a reflector disposed to be spaced apart from the substrate such that an air gap is formed between the substrate and the substrate.
상기 반사체는 반사율이 우수한 유전체, 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 이들의 합금, 은(Ag)계 산화물(Ag-O), APC 합금(Ag, Pd, Cu를 포함하는 합금), 주석(Sn), 텅스텐(W), 코발트(Co), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 크롬(Cr), 실리콘, 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 티타늄(Ti), 분산 브래그 반사기(distributed Bragg reflector, DBR), 투명 전극 분말, 사파이어 분말 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 1,
The reflector includes a dielectric having excellent reflectance, silver (Ag), platinum (Pt), aluminum (Al), alloys thereof, silver (Ag) oxides (Ag-O), and APC alloys (Ag, Pd, Cu). Alloy), tin (Sn), tungsten (W), cobalt (Co), magnesium (Mg), zinc (Zn), chromium (Cr), silicon, rhodium (Rh), palladium (Pd), nickel (Ni), Substrate reflector comprising at least one of ruthenium (Ru), iridium (Ir), titanium (Ti), distributed Bragg reflector (DBR), transparent electrode powder, sapphire powder and combinations thereof Light emitting diode having a.
상기 에어갭은 상기 기판을 식각하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 11,
The air gap is a light emitting diode having a substrate reflector, characterized in that for etching the substrate.
상기 반사판과 기판 사이에 필러가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 반사체를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 11,
A light emitting diode having a substrate reflector, wherein a filler is formed between the reflecting plate and the substrate.
상기 제 1 전극,상기 제 2 전극, 또는 이들 모두와 와이어로 연결되는 리드프레임; 및
상기 발광 다이오드와 리드프레임을 덮어 보호하는 투명 보호층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 저지층을 갖는 발광 다이오드 패키지.Board; A light emitting structure stacked on an upper surface of the substrate and including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer; A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; A second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer; And a reflector formed on a rear surface of the substrate;
A lead frame connected to the first electrode, the second electrode, or both by wire; And
A transparent protective layer covering and protecting the light emitting diode and the lead frame;
Light emitting diode package having a current blocking layer comprising a.
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---|---|---|---|
KR1020100140669A KR20120078385A (en) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Light emitting diode having reflective body of substrate and its light emitting diode package |
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KR20140096654A (en) * | 2013-01-28 | 2014-08-06 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device |
-
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- 2010-12-31 KR KR1020100140669A patent/KR20120078385A/en not_active Application Discontinuation
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