KR20130083868A - Luminous element having arrayed cells and method of manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A light emitting device with multiple cells and a manufacturing method thereof are provided to simplify a manufacturing process of a lamp by electrically connecting multiple light emitting cells in a wafer level. CONSTITUTION: Multiple vertical light emitting cells (100) are placed on a conductive substrate (10). An insulating layer is placed between the conductive substrate and the vertical light emitting cell. A conductive line (50) electrically connects the multiple vertical light emitting cells. Each of the vertical light emitting cells includes a P-GaN layer, an active layer, an N-GaN layer, and a SiC substrate laminated in order. An electrode pad (20,40) is formed on the vertical light emitting cells.

Description

다수의 셀이 결합된 발광 소자 및 이의 제조 방법 {LUMINOUS ELEMENT HAVING ARRAYED CELLS AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}A light emitting device in which a plurality of cells are combined and a manufacturing method thereof {LUMINOUS ELEMENT HAVING ARRAYED CELLS AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 다수의 셀이 결합된 발광 소자 및 이의 제조 방법 및 이를 이용한 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 단일 기판상에 다수의 발광용 셀이 배열된 단일의 발광 소자와 이의 제조 방법에 관한 것이고, 또한, 이를 이용하여 제조된 발광장치에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting device in which a plurality of cells are combined, a method of manufacturing the same, and a light emitting device using the same, and more particularly, to a single light emitting device in which a plurality of light emitting cells are arranged on a single substrate and a method of manufacturing the same. The present invention also relates to a light emitting device manufactured using the same.

발광 다이오드는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭한다. 이러한 발광 다이오드는 표시 소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 최근 일반 조명용도로 이를 적용하기 위해 활발한 연구가 진행중이다. A light emitting diode refers to a device that generates a small number of carriers (electrons or holes) injected using a p-n junction structure of a semiconductor, and emits predetermined light by recombination thereof. Such light emitting diodes are used as display devices and backlights, and active research is being conducted to apply them to general lighting applications.

이는 발광 다이오드가 기존의 전구 또는 형광등에 비해 소모 전력이 작고 수명이 길기 때문이다. 즉, 발광 다이오드의 소모 전력이 기존의 조명 장치에 비해 수 내지 수 십분의 1에 불과하고, 수명이 수 내지 수십배에 이르러, 소모 전력의 절감과 내구성 측면에서 월등하기 때문이다. This is because light emitting diodes consume less power and have a longer lifetime than conventional light bulbs or fluorescent lamps. That is, the power consumption of the light emitting diode is only a few to several tens of the conventional lighting device, the life span is several to several tens of times, the power consumption is excellent in terms of saving power and durability.

일반적으로, 발광 다이오드를 조명용으로 사용하기 위해서는 별도의 패키징 공정을 통해 발광 소자를 형성하고, 다수의 개별 발광소자를 와이어 본딩을 통해 직렬 연결하고, 외부에서 보호 회로 및 교류/직류 변환기 등을 설치하여 램프의 형태로 제작하였다. In general, in order to use a light emitting diode for lighting, a light emitting device is formed through a separate packaging process, a plurality of individual light emitting devices are connected in series through wire bonding, and a protective circuit and an AC / DC converter are installed from the outside. Made in the form of a lamp.

도 1은 종래의 발광 장치를 설명하기 위한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a conventional light emitting device.

도 1을 참조하면, 발광 칩이 실장된 다수의 발광 소자(1)를 직렬 접속시켜 일반 조명 용도의 발광 장치를 제작하였다. 이를 위해 다수의 발광 소자(1)를 직렬로 배열한 다음, 금속배선 공정을 통해 각기 다른 발광 소자(1)내부의 발광 칩을 전기적으로 직렬 연결하였다. 이러한, 제조 공정에 관해서는 미국 공개 특허 제 5,463,280호에 개시되어 있다. 하지만, 상술한 구조를 통한 종래의 기술로 조명 용도의 발광 장치를 제작하였을 경우, 많은 갯수의 소자에 일일이 금속 배선 공정을 수행하여야 하기 때문에 공정단계가 많아지고 복잡해지는 문제가 발생한다. 또한, 공정의 단계가 증가할수록 이에 따른 불량 발생률 또한, 높아지게 되어 대량 생산에 걸림돌이 되고 있다. 또한, 소정의 충격에 의해 금속배선이 단락 되어 발광소자의 동작이 종료되는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 개개의 발광 소자를 직렬로 배열하여야 함으로 인해 차지하게 되는 공간이 커지게 되어 램프의 크기가 상당히 커지는 단점이 발생하였다. Referring to FIG. 1, a plurality of light emitting devices 1 mounted with light emitting chips are connected in series to manufacture a light emitting device for general lighting. To this end, a plurality of light emitting devices 1 are arranged in series, and then light emitting chips inside different light emitting devices 1 are electrically connected in series through a metallization process. Such a manufacturing process is disclosed in US Patent No. 5,463,280. However, when the light emitting device for lighting use is manufactured by the conventional technique through the above-described structure, a large number of devices have to be performed in a metal wiring process, which causes a problem of increasing process steps and complexity. In addition, as the stage of the process increases, the defect occurrence rate also increases, which is an obstacle to mass production. In addition, the metal wire may be shorted due to a predetermined impact to terminate the operation of the light emitting device. In addition, since the space occupied by the individual light emitting devices must be arranged in series, the size of the lamp is considerably increased.

또한, 앞서 설명한 소자 레벨의 발광 칩 어레이가 아닌 웨이퍼 레벨에서의 마이크로칩을 어레이함에 관해서는 한국 공개특허공보 제2004-9818호에 개시되어 있다. 이는, 표시 장치에 관한 것으로 각각의 화소에 발광을 유도하는 발광 다이오드가 배치 되도록 발광 셀을 매트릭스 형태로 배열한다. 하지만, 상술한 매트릭스 형태로 배열된 구조의 소자를 발광시키기 위해서는 세로 방향과 가로 방향으로 각기 서로 다른 전기적 신호를 인가하여야할 뿐만 아니라, 전기적 신호를 어드레스 방식으로 인가하여야 하기 때문에 이를 제어하기가 극히 어렵다. 또한, 매트릭스 형태의 배열로 인해 배선간의 단선이 우려되고, 배선간의 중첩영역에 많은 간섭이 발생하게 된다. 또한, 상술한 매트릭스 형태의 구조로는 고전압이 인가 되는 조명용 발광장치에 적용할 수 없는 문제점이 있다. In addition, Korean Patent Application Publication No. 2004-9818 discloses an array of microchips at the wafer level instead of the above-described light emitting chip array at the device level. This relates to a display device, in which light emitting cells are arranged in a matrix so that light emitting diodes for inducing light emission are disposed in each pixel. However, in order to emit light of the elements arranged in the matrix form described above, it is extremely difficult to control the electric signals in the vertical direction and the horizontal direction, as well as to apply the electric signals in the addressing manner. . In addition, due to the matrix arrangement, disconnection between the wirings is concerned, and much interference occurs in the overlapping area between the wirings. In addition, there is a problem that the above-described matrix structure cannot be applied to a light emitting device for lighting to which a high voltage is applied.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 단일 기판내에 다수의 발광 셀이 직렬 접속된 단일칩 형태의 발광 소자를 사용하여 발광 다이오드 램프를 제작할 수 있고, 웨이퍼 레벨에서 다수의 발광 셀을 전기적으로 연결하기 때문에 램프의 제작 공정을 단순화 할 수 있으며, 불량률을 감소시킬 수 있어 대량 생산에 유리한 다수의 셀이 어레이된 발광 소자 및 이의 제조 방법 및 이를 이용한 발광 장치를 제공함을 그 목적으로 한다. Therefore, in order to solve the above problem, the present invention can manufacture a light emitting diode lamp using a single chip type light emitting device in which a plurality of light emitting cells are connected in series in a single substrate, and electrically generate a plurality of light emitting cells at a wafer level. It is an object of the present invention to provide a light emitting device having a plurality of cells arranged in a plurality of cells which are advantageous for mass production since the connection can be simplified, and a defect rate can be reduced, and a light emitting device using the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는, 전도성 기판, 상기 전도성 기판 상에 위치하는 다수의 수직형 발광 셀, 상기 전도성 기판과 상기 수직형 발광 셀 사이에 위치하는 절연층, 및 상기 다수의 수직형 발광 셀을 전기적으로 연결하는 도전성 배선을 포함한다.A light emitting device according to an embodiment of the present invention, a conductive substrate, a plurality of vertical light emitting cells located on the conductive substrate, an insulating layer located between the conductive substrate and the vertical light emitting cells, and the plurality of vertical And conductive wirings for electrically connecting the light emitting cells.

상기 전도성 기판은 실리콘 기판 또는 반도체 기판일 수 있다.The conductive substrate may be a silicon substrate or a semiconductor substrate.

상기 수직형 발광 셀들 각각은 순차적으로 적층된 P-GaN층, 활성층 및 N-GaN층을 포함할 수 있다.Each of the vertical light emitting cells may include a P-GaN layer, an active layer, and an N-GaN layer sequentially stacked.

상기 발광 소자는, 상기 수직형 발광 셀들 상에 형성된 전극 패드를 더 포함할 수 있다.The light emitting device may further include an electrode pad formed on the vertical light emitting cells.

또한, 상기 다수의 수직형 발광 셀은 상기 전극 패드를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the plurality of vertical light emitting cells may be electrically connected through the electrode pads.

상기 전극 패드는 제1 및 제2 전극 패드를 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 전극 패드는 각각 상기 수직형 발광 셀의 상면 및 하면 상에 형성될 수 있다.The electrode pad may include first and second electrode pads, and the first and second electrode pads may be formed on upper and lower surfaces of the vertical light emitting cell, respectively.

나아가, 상기 발광 소자는, 상기 제2 전극 패드와 인접하는 다른 수직형 발광 셀 사이의 기판 상에 위치하는 절연막을 더 포함할 수 있다.Furthermore, the light emitting device may further include an insulating film positioned on a substrate between the second electrode pad and another adjacent vertical light emitting cell.

한편, 상기 발광 소자는, 상기 발광 소자의 일단부에 위치한 수직형 발광 셀 상에 형성된 별도의 외부 단자 전극을 더 포함할 수 있다.The light emitting device may further include a separate external terminal electrode formed on a vertical light emitting cell positioned at one end of the light emitting device.

상기 도전성 배선은 브리지 형태로 형성될 수 있다.The conductive wire may be formed in a bridge shape.

상기 도전성 배선은 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 일정 두께를 가질 수 있다.The conductive wire may include a conductive material and may have a predetermined thickness.

또한, 상기 도전성 물질은 금을 포함할 수 있다.In addition, the conductive material may include gold.

상술한 바와 같이, 본 발명은 수직 타입의 다수의 발광 셀이 직렬 접속된 발광 셀 블록을 포함하는 발광 소자를 통해 조명용으로 사용할 수 있는 발광 장치를 제작할 수 있다. As described above, the present invention can produce a light emitting device that can be used for illumination through a light emitting element comprising a light emitting cell block in which a plurality of vertical light emitting cells are connected in series.

또한, 웨이퍼 레벨에서 다수의 발광 셀을 전기적으로 연결하기 때문에 고전원 또는 가정용 교류 전원에서 발광할 수 있는 발광 소자를 제작할 수 있다. In addition, since a plurality of light emitting cells are electrically connected at the wafer level, a light emitting device capable of emitting light from a high power source or a home AC power source can be manufactured.

또한, 다수의 발광 셀이 기판상에서 전기적으로 연결된 발광 소자를 사용하기 때문에 조명용 발광 장치의 제작 공정을 단순화시킬 수 있고, 조명용 발광 장치의 제작시 발생하는 불량률을 줄일 수 있으면, 조명용 발광 장치를 대량 생산할 수 있다. In addition, since a plurality of light emitting cells use light emitting elements electrically connected on a substrate, the manufacturing process of the lighting light emitting device can be simplified, and if the defective rate generated during the manufacturing of the lighting light emitting device can be reduced, a large quantity of light emitting devices for lighting can be produced. Can be.

또한, 발광 소자 칩의 전극과 소정의 정류 회로를 연결하여 교류 동작시 리플 요소를 최소화 하여 발광 효율을 극대화하고 저하체의 설치를 통해 LED 어레이에 걸리는 부하를 조절하여 발광 소자 칩을 보호할 수 있다. In addition, by connecting the electrodes of the light emitting device chip and a predetermined rectifier circuit to minimize the ripple factor during the AC operation to maximize the luminous efficiency and to protect the light emitting device chip by adjusting the load on the LED array through the installation of the lowering element. .

도 1은 종래의 발광 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 2c는 본 발명에 따른 발광 셀의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a conventional light emitting device.
2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2C is a cross-sectional view of a light emitting cell according to the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
4A and 4B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to still another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명은 기판상에 각기 분리된 다수의 수직형 발광 셀을 본딩하고, 다수의 수직형 발광 셀과 인접한 셀간의 서로 다른 전극 패드간을 전기적으로 연결한다. 즉, 발광 셀간을 직렬 연결하여 발광 소자를 형성한다. 이러한 수직형 발광 셀의 구조를 간략히 살펴보면, N형 패드, N형 반도체층, P형 반도체층 및 P형 패드가 순차적으로 적층되어 있다. 물론 발광 셀의 특성에 따라 다양한 물질층이 더 첨가 될 수 있다. 이러한 구조의 발광 셀들이 기판상에 본딩되고, 각기 직렬 접속되어 있는 발광 소자를 제조하기 위해서는 다양한 제조 방법들이 제공될 수 있다. The present invention bonds a plurality of vertical light emitting cells, each separated on a substrate, and electrically connects different electrode pads between the plurality of vertical light emitting cells and adjacent cells. That is, the light emitting device is formed by connecting the light emitting cells in series. Looking briefly at the structure of the vertical light emitting cell, an N-type pad, an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and a P-type pad are sequentially stacked. Of course, various material layers may be further added according to the characteristics of the light emitting cell. Various manufacturing methods may be provided to manufacture light emitting devices in which light emitting cells having such a structure are bonded on a substrate and connected in series.

이에 관한 구체적인 설명은 하기에서 도면을 참조하여 설명한다. Detailed description thereof will be described below with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 2c는 본 발명에 따른 발광 셀의 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2C is a cross-sectional view of a light emitting cell according to the present invention.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 기판(10)상에 발광 반도체층(30)과 발광 반도체층(3) 상하에 형성된 제 1 및 제 2 전극 패드(20 및 40)를 갖는 다수의 수직형 발광 셀(100)을 본딩한다. 2A to 2C, a plurality of vertical light emitting devices having a light emitting semiconductor layer 30 and first and second electrode pads 20 and 40 formed above and below the light emitting semiconductor layer 3 on the substrate 10. Bond cell 100.

기판(10)으로 본 실시예에서는 실리콘 기판을 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고, 절연성의 기판을 사용할 수 있고, 실리콘 기판이외의 반도체 성질을 갖는 기판을 사용할 수도 있고, 열전도성이 우수한 기판을 사용할 수도 있다. 만일 전도성의 기판을 사용할 경우는 절연을 위해 그 상부 표면에 절연층이 형성된 기판을 사용한다. As the substrate 10, a silicon substrate is used in this embodiment. Of course, it is not limited to this, an insulating substrate can be used, the board | substrate which has semiconductor property other than a silicon substrate can be used, and the board | substrate excellent in thermal conductivity can also be used. If a conductive substrate is used, a substrate having an insulating layer formed on its upper surface is used for insulation.

발광 셀(100)로는 SiC기판(32), n-GaN층(34) 및 p-GaN층(36)이 순차적으로 적층된 발광 반도체층(30)과, 발광 반도체층(30) 상하에 형성된 제 1 및 제 2 전극 패드(N형 전극패드 및 P형 전극패드; 20 및 40)를 포함하여 이루어진다. 이를 위해 SiC기판(32)상에 n-GaN층(34)과 p-GaN층(36)을 순차적으로 형성하고, SiC기판(32)의 하면에 제 1 전극 패드(20)를 형성하고, p-GaN층(36) 상면에 제 2 전극 패드(40)를 형성한다. 이때, n-GaN층(34)과 p-GaN층(36)을 SiC기판(32)상에 성장시킨후, SiC기판(32) 하부면의 일부를 식각공정 또는 CMP공정을 이용하여 제거할 수도 있다. 상기의 발광 반도체층(30)은 상기의 설명에 한정되지 않고, 버퍼층(미도시), 활성층(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 이후, 상기의 발광 셀(100)을 기판(10)상에 소정의 페이스트(미도시)를 이용하여 접착한다. 물론, 이외의 다양한 본딩방법을 이용하여 이둘간을 접착할 수 있다. The light emitting cell 100 includes a light emitting semiconductor layer 30 in which a SiC substrate 32, an n-GaN layer 34, and a p-GaN layer 36 are sequentially stacked, and formed on and under the light emitting semiconductor layer 30. And first and second electrode pads (N-type electrode pads and P-type electrode pads; 20 and 40). To this end, the n-GaN layer 34 and the p-GaN layer 36 are sequentially formed on the SiC substrate 32, and the first electrode pad 20 is formed on the bottom surface of the SiC substrate 32, and p The second electrode pad 40 is formed on the upper surface of the GaN layer 36. At this time, after the n-GaN layer 34 and the p-GaN layer 36 is grown on the SiC substrate 32, a part of the lower surface of the SiC substrate 32 may be removed using an etching process or a CMP process. have. The light emitting semiconductor layer 30 is not limited to the above description, and may further include a buffer layer (not shown), an active layer (not shown), and the like. Thereafter, the light emitting cell 100 is adhered onto the substrate 10 using a predetermined paste (not shown). Of course, it is possible to bond the two using a variety of other bonding methods.

다음으로, 소정의 식각공정을 통해 발광 셀(100)중, 제 2 전극 패드(40)와 발광 반도체층(30)의 일부를 식각하여 하부의 제 1 전극 패드(20)의 일부를 노출시킨다. 이는 도 2b에서 보이는 바와 같이 발광 셀(100) 하부의 일부에 제 1 전극 패드(20)가 노출된 형상이 된다. 소정의 배선 형성공정을 통해 인접한 발광 셀(100)간의 전극들을 연결한다. 즉, 일 발광 셀(100)의 노출된 제 1 전극 패드(20)와 이와 인접한 다른 일 발광 셀(100)의 제 2 전극 패드(40)를 배선(50)으로 연결한다. 이때 브리지(Bridge) 공정 또는 스탭 커버리지(Step Coverage) 등의 공정을 통해 각기 인접한 발광 셀(100)의 제 1 전극 패드와 제 2 전극패드 간을 전기적으로 연결하는 도전성 배선(50)을 형성한다. Next, a portion of the second electrode pad 40 and the light emitting semiconductor layer 30 is etched in the light emitting cell 100 through a predetermined etching process to expose a portion of the lower first electrode pad 20. As shown in FIG. 2B, the first electrode pad 20 is exposed to a portion of the lower portion of the light emitting cell 100. Electrodes between adjacent light emitting cells 100 are connected through a predetermined wiring forming process. That is, the exposed first electrode pad 20 of the one light emitting cell 100 and the second electrode pad 40 of the other one light emitting cell 100 adjacent thereto are connected to the wiring 50. In this case, a conductive line 50 is formed to electrically connect the first electrode pad and the second electrode pad of adjacent light emitting cells 100 through a bridge process or a step coverage process.

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 증착등의 방법으로 먼저 박막으로 형성하고, 다시 그 위에 도금 또는 금속증착등의 방법으로 금을 포함하는 도전성 물질을 일정 두께로 도포한다. 이후, 솔벤트등의 용액으로 감광막 패턴을 제거하면 도전성 물질의 하부는 다 제거되고 브리지 형태의 도전성 물질 만이 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 plating or metal deposition. Subsequently, when the photoresist pattern is removed with a solution such as a solvent, the lower portion of the conductive material is removed and only the bridge-shaped conductive material is formed in the space.

또한, 스텝커버리지 공정은 서로 연결할 칩 간에 포토공정을 이용해 감광액을 도포하고, 현상하여 서로 연결될 부분만을 남기고 다른 부분은 감광막 패턴으로 뒤덮고, 그 위에 도금 또는 금속증착 등의 방법으로 금을 포함하는 도전성 물질을 일정두께로 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. 또한, 상기의 배선으로는 금속뿐만 아니라 전도성을 갖는 모든 물질들을 사용할 수 있다. 상술한 배선 형성공정은 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 실시예가 가능하다. 이에 관해서는 후술한다. In addition, the step coverage process applies a photoresist 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 a conductive material containing gold by plating or metal deposition thereon. Apply to a certain 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. In addition, as the wiring, all materials having conductivity as well as metal may be used. The above-described wiring forming process is not limited to this and various embodiments are possible. This will be described later.

본 발명의 발광 소자 일단부에 위치한 발광 셀(100)의 제 1 전극 패드(20)와 다른 일 단부에 위치한 발광 셀(100)의 제 2 전극 패드(40) 각각에 별도의 외부 단자 전극을 형성하여 외부로 부터 소정의 전원을 입력받을 수 있도록 한다. A separate external terminal electrode is formed on each of the first electrode pad 20 of the light emitting cell 100 positioned at one end of the light emitting device of the present invention and the second electrode pad 40 of the light emitting cell 100 positioned at the other end thereof. To receive a predetermined power from the outside.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 앞선 실시예에서 설명한 바와 같이 발광 반도체층(30)과 발광 반도체층(30) 상하에 형성된 제 1 및 제 2 전극 패드(20 및 40)을 포함하는 발광 셀(100)을 기판(10)상에 본딩한 다음, 소정의 식각공정을 통해 제 2 전극 패드(40) 및 발광 반도체층(30)의 일부를 식각하여 제 1 전극 패드(20)의 일부를 노출한다. 이후, 노출된 제 1 전극 패드(20)와 인접한 발광 셀 사이의 기판(10)상에 후속 배선과의 쇼트를 방지하기 위한 소정의 절연막(45)을 형성한다. 이후, 소정의 금속배선 공정을 이용하여 인접한 발광 셀(100)간의 전극들을 배선(50)으로 연결한다. 이러한 절연막(45) 및 배선(50)은 인쇄 공정을 통해 형성할 수도 있고, 소정의 증착, 패터닝 및 식각공정을 통해 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3, the light emitting cell 100 including the light emitting semiconductor layer 30 and the first and second electrode pads 20 and 40 formed above and below the light emitting semiconductor layer 30 is described as described in the foregoing embodiment. After bonding to the substrate 10, a portion of the first electrode pad 20 is exposed by etching a portion of the second electrode pad 40 and the light emitting semiconductor layer 30 through a predetermined etching process. Thereafter, a predetermined insulating film 45 is formed on the substrate 10 between the exposed first electrode pad 20 and the adjacent light emitting cells to prevent a short circuit with a subsequent wiring. Thereafter, electrodes between the adjacent light emitting cells 100 are connected to the wiring 50 by using a predetermined metallization process. The insulating layer 45 and the wiring 50 may be formed through a printing process or may be formed through a predetermined deposition, patterning, and etching process.

상기의 발광 소자의 제조는 상술한 공정에 한정되지 않고, 발광 셀의 식각을 실시하지 않고, 발광 셀보다 더 큰 폭의 전극 패턴을 기판상에 형성한 다음 그 상부에 발광 셀을 본딩할 수 있다. The manufacturing of the light emitting device is not limited to the above-described process, and an electrode pattern having a larger width than that of the light emitting cell can be formed on the substrate without etching the light emitting cell, and then the light emitting cell can be bonded thereon. .

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to still another embodiment of the present invention.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 소정의 전극 패턴(15)이 형성된 기판(10)의 전극패턴(15) 상에 발광 반도체층(30)과, 발광 반도체층(30) 상하에 제 1 및 제 2 전극 패드(20 및 40)가 형성된 발광 셀(100)을 본딩한다. Referring to FIGS. 4A and 4B, the light emitting semiconductor layer 30 and the light emitting semiconductor layer 30 are disposed on the electrode pattern 15 of the substrate 10 on which the predetermined electrode pattern 15 is formed. The light emitting cell 100 in which the two electrode pads 20 and 40 are formed is bonded.

기판(10)상에 형성된 전극 패턴(15)은 발광 셀(100)을 직렬 연결시키기 위한 다양한 어레이가 가능하다. 물론 전극 패턴(15)은 목표로 하는 발광 셀(100)의 개수만큼 형성하고, 발광 셀(100)의 크기보다 일측방향으로 길게 형성한다. 또한, 각각의 전극 패턴(15)간은 전기적 물리적으로 분리 되어 있다. 상기의 발광 셀(100)은 앞선 도 2에서 설명한 발광 셀(100)을 사용한다. The electrode pattern 15 formed on the substrate 10 may be various arrays for connecting the light emitting cells 100 in series. Of course, the electrode pattern 15 is formed by the number of target light emitting cells 100, and is formed longer in one direction than the size of the light emitting cells 100. In addition, the electrode patterns 15 are electrically and physically separated. The light emitting cell 100 uses the light emitting cell 100 described with reference to FIG. 2.

이때, 본 실시예에서는 기판(10) 상에 전극 패턴(15)이 형성되어 있으므로 발광 셀(100)의 제 1 전극 패드(20)를 형성하지 않고, 기판(10)상의 전극 패턴(15)을 제 1 전극 패드(20)로 사용할 수 있다. In this embodiment, since the electrode pattern 15 is formed on the substrate 10, the electrode pattern 15 on the substrate 10 is formed without forming the first electrode pad 20 of the light emitting cell 100. It can be used as the first electrode pad 20.

상기의 발광 셀(100)을 기판(10)의 전극 패턴(15)상에 본딩한다. 이때, 발광 셀(100)의 제 1 전극 패드(20)과 기판(10)의 전극 패턴(15)을 본딩하기 위해 도전성의 페이스트를 사용한다. 물론, 이외의 다양한 본딩방법을 이용하여 이둘간을 접착할 수 있다. 이때, 도 4b에서 보이는 바와 같이 하부 전극 패턴(15)의 일측에 발광 셀(100)을 정렬하여 다른 일 측으로 하부 전극 패턴(15)이 노출되도록 한다. The light emitting cell 100 is bonded onto the electrode pattern 15 of the substrate 10. In this case, a conductive paste is used to bond the first electrode pad 20 of the light emitting cell 100 to the electrode pattern 15 of the substrate 10. Of course, it is possible to bond the two using a variety of other bonding methods. In this case, as shown in FIG. 4B, the light emitting cells 100 are aligned on one side of the lower electrode pattern 15 to expose the lower electrode pattern 15 to the other side.

이후, 일 발광 셀(100)과 접속된 전극 패턴(15)과 인접한 일 발광 셀의 제 2 전극 패드(40)를 도전성 배선(50)을 이용하여 전기적으로 연결한다. 이로써, 일 발광 셀(100)의 제 1 전극 패드(20)은 전극 패턴(15)과 배선(50)을 통해 인접한 다른 일 발광 셀(100)의 제 2 전극 패드(40)과 접속되어 다수의 발광 셀(100)이 직렬 접속된다. 한편, 발광 셀(100)에 제 1 전극 패드(20)를 형성하지 않는 경우는 발광 셀(100)의 반도체층(30)이 기판(10)의 전극 패턴(15)과 배선(50)을 통해 인접한 다른 발광 셀과 연결된다. Thereafter, the second electrode pad 40 of the one light emitting cell adjacent to the electrode pattern 15 connected to the one light emitting cell 100 is electrically connected using the conductive wiring 50. As a result, the first electrode pad 20 of the one light emitting cell 100 is connected to the second electrode pad 40 of the other one light emitting cell 100 adjacent to each other through the electrode pattern 15 and the wiring 50. The light emitting cells 100 are connected in series. On the other hand, when the first electrode pad 20 is not formed in the light emitting cell 100, the semiconductor layer 30 of the light emitting cell 100 passes through the electrode pattern 15 and the wiring 50 of the substrate 10. It is connected to other adjacent light emitting cells.

상술한 본 발명의 실시예는 각각의 실시예에 한정되지 않고 각각의 실시예간 변환이 가능하고 다양한 형태의 변형이 가능하다. 즉, 발광 반도체층(30)의 형성에 있어서도 다수의 반도체막들이 더 추가 될 수도 있고, 인접한 발광 셀(100)간을 연결하기 위해서 별도의 절연막을 형성하여 인접한 셀간을 전기적으로 고립시킨 다음, 각각의 전극을 노출하여 이들간을 소정의 배선(50)으로 연결할 수도 있다.The embodiments of the present invention described above are not limited to each embodiment, and can be converted between each embodiment, and various modifications can be made. That is, in the formation of the light emitting semiconductor layer 30, a plurality of semiconductor films may be further added. In order to connect the adjacent light emitting cells 100, a separate insulating film is formed to electrically isolate the adjacent cells. The electrodes may be exposed and connected to each other by a predetermined wiring 50.

그리고 본 발명의 발광 소자를 구성하는 수직형 발광 셀(100)의 개수는 교류 구동이 가능한 전압의 숫자 만큼 형성하는 것이 효과적이다. 즉, 본 발명에서는 단일 발광 셀(100)을 구동하기 위한 전압/전류와 조명용 발광소자에 인가되는 교류 구동전압에 따라 직렬 접속되는 발광 셀(100)의 개수가 매우 다양할 수 있다. 물론 바람직하게는 10 내지 1000개의 발광 셀을 직렬 접속한다. 더욱 바람직하게는 30 내지 70개의 셀을 직렬 접속하는 것이 효과적이다. 예를 들어, 가정용 220V 교류 구동에서는 일정 구동 전류에 3.3V 짜리 단위 발광 다이오드 셀을 66 내지 67개를 직렬로 연결하여 발광 소자를 제작한다. 또한, 110V 교류 구동에서는 일정 구동 전류에 3.3V 짜리 단위 발광 다이오드 셀을 33 내지 34개를 직렬로 연결하여 발광 소자를 제작한다. In addition, the number of the vertical light emitting cells 100 constituting the light emitting device of the present invention may be effectively formed by the number of voltages capable of alternating current driving. That is, according to the present invention, the number of light emitting cells 100 connected in series may vary depending on the voltage / current for driving the single light emitting cell 100 and the AC driving voltage applied to the light emitting device. Of course, preferably 10 to 1000 light emitting cells are connected in series. More preferably, it is effective to connect 30 to 70 cells in series. For example, in the domestic 220V AC drive, a light emitting device is manufactured by connecting 66 to 67 unit light emitting diode cells of 3.3V in series to a constant driving current. In addition, in the 110V AC driving, 33 to 34 3.3V unit light emitting diode cells are connected in series to a constant driving current to manufacture a light emitting device.

또한, 상술한 발광 소자는 외부 교류전압을 정류하기 위한 정류용 제 1 내지 제 4 다이오드(미도시)가 형성될 수 있다. 제 1 내지 제 4 다이오드는 정류 브리지형태로 배열된다. 제 1 내지 제 4 다이오드간의 정류 노드들이 각기 발광 셀의 N형 패드와 P형 패드에 접속될 수 있다. 상기 제 1 내지 제 4 다이오드로 발광 셀을 사용할 수 있다. In addition, the above-described light emitting device may be formed with a rectifying first to fourth diode (not shown) for rectifying the external AC voltage. The first to fourth diodes are arranged in the form of a rectifying bridge. Rectifying nodes between the first to fourth diodes may be connected to the N-type pads and the P-type pads of the light emitting cells, respectively. Light emitting cells may be used as the first to fourth diodes.

1, 200 : 발광 소자 10 : 기판
20, 40 : 전극 30 : 반도체층
32 : SiC기판 34 : n-GaN
36 : p-GaN 50 : 배선
100 : 발광 셀
210 내지 260 : 외부 단자 전극
310 내지 340 : 다이오드 블록1, 200 light emitting element 10 substrate
20, 40 electrode 30 semiconductor layer
32: SiC substrate 34: n-GaN
36: p-GaN 50: wiring
100: light emitting cell
210 to 260: external terminal electrode
310 to 340: diode block

Claims (12)

전도성 기판;
상기 전도성 기판 상에 위치하는 다수의 수직형 발광 셀;
상기 전도성 기판과 상기 수직형 발광 셀 사이에 위치하는 절연층; 및
상기 다수의 수직형 발광 셀을 전기적으로 연결하는 도전성 배선을 포함하는 발광 소자.Conductive substrate;
A plurality of vertical light emitting cells positioned on the conductive substrate;
An insulating layer disposed between the conductive substrate and the vertical light emitting cell; And
Light emitting device comprising a conductive wiring for electrically connecting the plurality of vertical light emitting cells. 청구항 1에 있어서,
상기 전도성 기판은 실리콘 기판 또는 반도체 기판인 발광 소자.The method according to claim 1,
The conductive substrate is a silicon substrate or a semiconductor substrate. 청구항 1에 있어서,
상기 수직형 발광 셀들 각각은 순차적으로 적층된 P-GaN층, 활성층 및 N-GaN층을 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1,
Each of the vertical light emitting cells includes a P-GaN layer, an active layer, and an N-GaN layer sequentially stacked. 청구항 3에 있어서,
상기 수직형 발광 셀들 각각은 상기 N-GaN층 상에 위치하는 SiC 기판을 더 포함하는 발광 소자.The method according to claim 3,
Each of the vertical light emitting cells further comprises a SiC substrate positioned on the N-GaN layer. 청구항 1에 있어서,
상기 수직형 발광 셀들 상에 형성된 전극 패드를 더 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1,
The light emitting device further comprises an electrode pad formed on the vertical light emitting cells. 청구항 5에 있어서,
상기 다수의 수직형 발광 셀은 상기 전극 패드를 통하여 전기적으로 연결된 발광 소자.The method according to claim 5,
And the plurality of vertical light emitting cells are electrically connected through the electrode pads. 청구항 5에 있어서,
상기 전극 패드는 제1 및 제2 전극 패드를 포함하고,
상기 제1 및 제2 전극 패드는 각각 상기 수직형 발광 셀의 상면 및 하면 상에 형성된 발광 소자.The method according to claim 5,
The electrode pad includes first and second electrode pads,
The first and second electrode pads are formed on top and bottom surfaces of the vertical light emitting cell, respectively. 청구항 7에 있어서,
상기 제2 전극 패드와 인접하는 다른 수직형 발광 셀 사이의 기판 상에 위치하는 절연막을 더 포함하는 발광 소자.The method of claim 7,
And an insulating film positioned on the substrate between the second electrode pad and another adjacent vertical light emitting cell. 청구항 1에 있어서,
상기 발광 소자의 일단부에 위치한 수직형 발광 셀 상에 형성된 별도의 외부 단자 전극을 더 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1,
And a separate external terminal electrode formed on a vertical light emitting cell positioned at one end of the light emitting device. 청구항 1에 있어서,
상기 도전성 배선은 브리지 형태로 형성된 발광 소자.The method according to claim 1,
The conductive wire is a light emitting device formed in the form of a bridge. 청구항 1에 있어서,
상기 도전성 배선은 도전성 물질을 포함하며, 일정 두께를 갖는 발광 소자.The method according to claim 1,
The conductive wiring includes a conductive material and has a predetermined thickness. 청구항 11에 있어서,
상기 도전성 물질은 금을 포함하는 발광 소자.The method of claim 11,
The conductive material includes gold.
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