KR20130097802A - 액세스가능한 전극을 구비하는 고체 상태 조명 디바이스 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

발광 다이, 발광 다이를 구비하는 고체 상태 조명("SSL") 디바이스, 조립체 및 제조 방법에 대한 여러 실시예가 본 명세서에 기술된다. 일 실시예에서, 발광 다이는 인가되는 전기 전압에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 SSL 구조체, 상기 SSL 구조체에 의해 지지되는 제1 전극, 및 상기 SSL 구조체의 상기 제1 전극으로부터 이격 배치된 제2 전극을 포함한다. 제1 및 제2 전극은 인가되는 전기 전압을 수신하도록 구성된다. 제1 및 제2 전극은 와이어본딩을 통해 SSL 구조체의 동일한 측면으로부터 액세스가능하다.

Description

액세스가능한 전극을 구비하는 고체 상태 조명 디바이스 및 제조 방법{SOLID STATE LIGHTING DEVICES WITH ACCESSIBLE ELECTRODES AND METHODS OF MANUFACTURING}
본 발명은 발광 다이(light emitting die)(예를 들어, 발광 다이오드("LED")), 액세스 가능한 전극을 구비하는 발광 다이를 가진 고체 상태 조명("SSL)" 디바이스 및 제조 방법에 관한 것이다.
SSL 디바이스(solid state lighting device)는 상이한 전극 구성을 가진 발광 다이를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 1a는 측방향 전극을 갖는 발광 다이(10)의 단면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이 발광 다이(10)는 N형 갈륨 질화물(GaN)(14), GaN/인듐 갈륨 질화물(InGaN) 다수의 양자 우물("MQW": multiple quantum well)(16) 및 P형 GaN(18)으로 구성된 LED 구조체(light emitting diode structure)(11)를 지지하는 기판(12)을 포함한다. 발광 다이(10)는 N형 GaN(14) 위에 제1 전극(20)과 P형 GaN(18) 위에 제2 전극(22)을 더 포함한다. 도 1a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 전극(20, 22)은 LED 구조체(11)의 전방측에 있어 용이하게 액세스가능하다.
도 1b는 수직 전극을 갖는 발광 다이(10')를 도시한다. 발광 다이(10')는 N형 GaN(14) 위에 제1 전극(20)과 P형 GaN(18) 아래에 제2 전극(22)을 포함한다. 발광 다이(10')는 도 1a의 발광 다이(10)보다 제1 및 제2 전극(20, 22) 사이에 더 높은 전류 확산을 구비할 수 있다. 그러나, 제2 전극(22)은 P형 GaN(18)과 기판(12) 사이에 매립되므로 용이하게 액세스가능하지 않다. 나아가, 제1 전극(20)은 (화살표 15a로 표시된 바와 같이) 생성된 광을 부분적으로 차단하여 (화살표 15b로 표시된 바와 같이) 생성된 광의 일부만을 추출할 수 있게 한다. 따라서, 발광 다이(10')의 광 추출 효율이 제한될 수 있다.
수직 전극을 갖는 발광 다이의 광 추출 효율을 개선시키는 하나의 접근법은 "매립된" 전극을 병합하는 것에 의한 것이다. 도 1c에 도시된 바와 같이 발광 다이(10")는 기판(12)으로부터 N형 GaN(14)으로 연장되는 개구(21)를 포함한다. 절연 물질(25)은 개구(21)의 측벽(23)을 라이닝(line)한다. 전도성 물질이 개구(21)에 배치되어 제1 전극(20)을 형성한다. 매립된 제1 전극(20)을 가진 발광 다이(10")는 N형 GaN(14)의 어떤 부분도 커버하지 않으므로 광 추출 효율을 개선시킬 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 전극(20, 22) 중 어느 것도 이 설계에서는 용이하게 액세스가능하지 않고 전극 미스매치(mismatch)를 피하는데 외부 전도체와 정밀한 정렬을 요구한다. 따라서, 발광 다이의 전극 구성에 여러 개선이 요구될 수 있다.
도 1a는 종래 기술에 따라 측방향 전극을 가진 발광 다이의 개략 단면도;
도 1b는 종래 기술에 따라 수직 전극을 가진 발광 다이의 개략 단면도;
도 1c는 종래 기술에 따라 매립된 전극을 가진 발광 다이의 개략 단면도;
도 2a는 본 기술의 실시예에 따라 수직 전극을 가진 발광 다이의 개략 단면도;
도 2b는 도 2a에 도시된 발광 다이의 개략 평면도;
도 3a는 본 기술의 실시예에 따라 매립된 전극을 가진 발광 다이의 개략 단면도;
도 3b는 도 3a에 도시된 발광 다이의 개략 평면도;
도 4는 본 기술의 실시예에 따라 도 2a 내지 도 3b의 발광 다이를 병합하는 SSL 디바이스의 개략도;
도 5a는 본 기술의 실시예에 따라 매립된 전극을 가진 발광 다이의 개략 단면도;
도 5b는 도 5a에 도시된 발광 다이의 개략 평면도;
도 5c는 본 기술의 실시예에 따라 매립된 전극을 가진 발광 다이의 개략 단면도;
도 6a는 본 기술의 추가적인 실시예에 따라 매립된 전극을 가진 발광 다이의 개략 단면도;
도 6b는 도 6a에 도시된 발광 다이의 개략 평면도.
발광 다이, 발광 다이를 가진 SSL, 및 제조 방법에 대한 여러 실시예가 아래에 설명된다. 이후 사용된 바와 같이, "SSL 디바이스"라는 용어는 일반적으로 LED, 레이저 다이오드("LD"), 및/또는 전기 필라멘트, 플라즈마 또는 가스와는 다른 적절란 조명 소스와 같은 하나 이상의 고체 상태 발광 다이를 가진 디바이스를 말한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술이 추가적인 실시예를 구비할 수 있고 본 기술이 도 2a 내지 도 6b를 참조하여 아래에 설명된 실시예의 상세 중 일부 없이 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 2a는 발광 다이(100)의 개략 단면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 발광 다이(100)의 평면도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 발광 다이(100)는 SSL 구조체(111), 제1 전극(120), 제2 전극(122), 및 그 사이에 절연 물질(103)을 구비하는 SSL 구조체(111)를 지지하는 기판(102)을 포함할 수 있다. 발광 다이(100)의 특정 성분만이 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있으나, 발광 다이(100)는 다른 실시예에서 렌즈, 미러, 및/또는 다른 적절한 광학적 및/또는 전기적 성분을 더 포함할 수 있는 것으로 이해된다.
일 실시예에서, 기판(102)은 금속, 금속 합금, 도핑된 실리콘, 및/또는 다른 전기적으로 전도성인 기판 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 기판(102)은 구리, 알루미늄, 및/또는 다른 적절한 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 기판(102)은 세라믹 물질, 실리콘, 폴리실리콘, 및/또는 다른 일반적으로 비전도성인 기판 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(102)은 진성 실리콘 및/또는 폴리실리콘 물질을 포함할 수 있다. 단 하나의 SSL 구조체(111)만이 기판(102) 위에 도시되어 있으나, 2개, 3개, 또는 임의의 다른 원하는 개수의 SSL 구조체(111)가 실제로 기판(102) 위에 형성될 수 있다.
특정 실시예에서, 절연 물질(103)은 열적 산화(thermal oxidation), 화학적 증기 증착("CVD": chemical vapor deposition), 원자층 증착("ALD": atomic layer deposition) 및/또는 다른 적절한 기술을 통해 기판(102) 위에 형성된 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4) 및/또는 다른 적절한 비전도성 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 절연 물질(103)은 폴리머(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및/또는 테트라플루오로에틸렌의 다른 플루오로폴리머), 에폭시 및/또는 다른 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 일례에서, 폴리머 물질은 고체-고체 접합, 접착제, 및/또는 다른 적절한 기술을 통해 기판(102)에 부착될 수 있는 예비 성형 시트 또는 테이프로 구성될 수 있다. 다른 예에서, 폴리머 물질은 기판(102)에 부착되어 경화될 수 있는 페이스트 또는 액체로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 절연 물질(103)은 기판(102)이 전기적으로 절연성인 경우에는 생략될 수 있다.
SSL 구조체(111)는 인가된 전기 전압에 응답하여 광 및/또는 다른 유형의 전자기 복사선을 방출하도록 구성된다. 예시된 실시예에서, SSL 구조체(111)는 발광 다이(100)의 제1 측면(111a)에 인접한 제1 면(113a)을 구비하는 제1 반도체 물질(104), 활성 영역(106), 및 발광 다이(100)의 제2 측면(111b)에 인접한 제2 면(113b)을 구비하는 제2 반도체 물질(108)을 포함한다. SSL 구조체(111)는 제1 반도체 물질(104), 활성 영역(106) 및 제2 반도체 물질(108)의 두께의 합과 같은 적층 두께를 구비한다. 예를 들어 도 2a에 도시된 SSL 구조체(111)의 적층 두께는 제1 면(113a)과 제2 면(113b) 사이의 거리이다. 다른 실시예에서, SSL 구조체(111)는 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물(AlN), 및/또는 다른 적절한 중간 물질을 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 제1 반도체 물질(104)은 N형 GaN(예를 들어, 실리콘(Si)으로 도핑됨)을 포함할 수 있고, 제2 반도체 물질(108)은 P형 GaN(예를 들어, 마그네슘(Mg)으로 도핑됨)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 반도체 물질(104)은 P형 GaN을 포함할 수 있고, 제2 반도체 물질(108)은 N형 GaN을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 반도체 물질(104, 108)은 갈륨 비화물(GaAs), 알루미늄 갈륨 비화물(AlGaAs), 갈륨 비소 인화물(GaAsP), 갈륨(III) 인화물(GaP), 아연 셀렌화물(ZnSe), 붕소 질화물(BN), AlGaN 및/또는 다른 적절한 반도체 물질 중 적어도 하나를 개별적으로 포함할 수 있다.
활성 영역(106)은 단일 양자 우물("SQW": single quantum well), MQW 및/또는 벌크 반도체 물질을 포함할 수 있다. 이후 사용되는 바와 같이, "벌크 반도체 물질"이라는 것은 일반적으로 약 10나노미터 초과 약 500나노미터 이하의 두께를 가진 단입자(single grain) 반도체 물질(예를 들어, InGaN)을 말한다. 특정 실시예에서, 활성 영역(106)은 InGaN SQW, GaN/InGaN MQW 및/또는 InGaN 벌크 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 활성 영역(106)은 알루미늄 갈륨 인듐 인화물(AlGaInP), 알루미늄 갈륨 인듐 질화물(AlGaInN) 및/또는 다른 적절한 물질 또는 구성을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 제1 반도체 물질(104), 활성 영역(106), 및 제2 반도체 물질(108) 중 적어도 하나는 금속 유기 화학적 증기 증착("MOCVD": metal organic chemical vapor deposition), 분자 빔 에피택시("MBE": molecular beam epitaxy), 액체 위상 에피택시("LPE": liquid phase epitaxy) 및 하이브리드 증기 위상 에피택시("HVPE": hydride vapor phase epitaxy)를 통해 기판 물질(102) 위에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, SSL 구조체(111)의 전술된 성분 및/또는 다른 적절한 성분(미도시) 중 적어도 하나는 다른 적절한 에피택시얼 성장 기술을 통해 형성될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 전극(120)은 전체 SSL 구조체(111)의 수직 두께만큼 제2 전극(122)으로부터 이격 배치된다. 그리하여 이 실시예에서 제1 및 제2 전극 사이에 최단 거리는 제1 면(113a)으로부터 제2 면(113b)까지의 거리이다. 도시된 실시예에서, 제1 전극(120)은 크로스 부재(cross member)(123)만큼 서로 연결된 복수의 전극 핑거(finger)(121)(예시를 위하여 3개만이 도시)를 포함한다. 전극 핑거(121)는 SSL 구조체(111)의 축(105)(도 2b)에 일반적으로 평행하게 연장되고, 크로스 부재(123)는 일반적으로 전극 핑거(121)에 수직하다. 특정 실시예에서, 전극 핑거(121) 및/또는 크로스 부재(123)는 인듐 주석 산화물("ITO": indium tin oxide), 알루미늄 아연 산화물("AZO": aluminum zinc oxide), 불소 도핑된 주석 산화물("FTO": fluorine-doped tin oxide) 및/또는 다른 적절한 투명한 전도성 산화물("TCO": transparent conductive oxides)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 전극 핑거(121) 및/또는 크로스 부재(123)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 실버(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 및/또는 다른 적절한 금속을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 전극 핑거(121) 및/또는 크로스 부재(123)는 TCO 및 하나 이상의 금속의 조합을 포함할 수 있다. 전극 핑거(121) 및/또는 크로스 부재(123)를 형성하는 기술은 MOCVD, MBE, 스프레이 열분해, 펄스 레이저 증착, 스퍼터링, 전기도금 및/또는 다른 적절한 증착 기술을 포함할 수 있다.
제2 전극(122)은 반사성 및 전도성 물질(예를 들어, 실버 또는 알루미늄)을 포함할 수 있으며, 그 적어도 일부는 SSL 구조체(111)를 통해 노출될 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 전극(122)은 SSL 구조체(111)를 넘어 측방향으로 연장되는 커버된 제1 부분(122a)과 노출된 제2 부분(122b)을 포함한다. 그 결과, 노출된 제2 부분(122b)은 와이어본드 및/또는 다른 적절한 커플러를 통해 외부 성분(미도시)과 상호연결하는 연결 사이트(126)를 형성할 수 있다.
제조 동안, 특정 실시예에서, 기판(102)은 SSL 구조체(111)의 제2 측방향 치수(LD)를 초과하는 제1 측방향 치수(LS)를 가지도록 선택될 수 있다. 절연 물질(103)과 제2 전극(122)(예를 들어, 알루미늄, 실버, 또는 다른 반사성 및 전도성 물질)은 이후 순차적으로 기판(102) 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, SSL 구조체(111)는 제2 전극(122)과 제2 반도체 물질(108) 사이에 고체-고체 접합(예를 들어, 구리-구리 접합, 니켈-주석 접합 및 금-주석 접합)을 통해 기판(102) 위에 제2 전극(122)에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 접합 물질(예를 들어, 금-주석, 미도시)은 제2 반도체 물질(108) 위에 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 반사성 물질(예를 들어, 실버, 미도시)은 접합 물질을 형성하기 전에 제2 반도체 물질(108) 위에 형성될 수 있다. SSL 구조체(111)는 제2 전극(122)과 접합 물질 사이에 고체-고체 접합을 통해 기판(102)에 접합될 수 있다. 추가적인 실시예에서, SSL 구조체(111)는 다른 적절한 메커니즘을 통해 기판(102)에 부착될 수 있다.
다른 실시예에서, 기판(102)은 SSL 구조체(111)의 측방향 치수(LD)와 일반적으로 동일한 제1 측방향 치수(LS)를 가지도록 선택될 수 있다. SSL 구조체(111)를 기판(102)에 부착한 후에, SSL 구조체(111)의 일부는 제2 전극(122)의 노출된 제2 부분(122b)을 형성하도록 제거될 수 있다. SSL 구조체(111)의 일부를 제거하는 기술은 부분 다이싱(예를 들어, 다이 쏘(die saw)를 통해), 레이저 식각, 습식 에칭, 건식 에칭 및/또는 다른 적절한 기술을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 부분적으로 노출된 제2 전극(122)이 다른 적절한 기술을 통해 형성될 수 있다.
발광 다이(100)의 여러 실시예는 도 1b의 발광 다이(10')의 것과 일반적으로 유사한 전류 확산 특성을 가진 도 1a의 발광 다이(10)의 연결 액세스가능성을 구비할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 전극(122)의 노출된 제2 부분(122b)은 외부 연결에 준비된 액세스를 제공한다. 그 결과, 제1 전극(120)과 제2 전극(122)은 SSL 구조체(111)의 동일한 측면(즉, 제1 측면(111a))으로부터 액세스될 수 있다. 한편, 제2 전극(122)의 커버된 제1 부분(122a)은 제1 전극(120)에 대해 SSL 구조체(111)에 걸쳐 수직으로 배열되어 도 1a에 있는 측방향 디바이스에 비해 SSL 구조체(111)를 통해 더 우수한 전류 분배를 제공한다. 그 결과, 발광 다이(100)의 여러 실시예는 도 1a의 발광 다이(10)의 연결 액세스가능성을 제공하면서 높은 효율로 동작될 수 있다.
제2 전극(122)의 노출된 제2 부분(122b)이 축(105)을 따라 SSL 구조체(111)의 실질적으로 전체 깊이(D)(도 2b)를 연장되는 것으로 도 2b에 도시되어 있으나, 다른 실시예에서, 제2 부분(122b)은 SSL 구조체(111)의 축(105)을 따라 단지 부분적으로만 연장할 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 부분(122b)은 절연 물질(103)을 가진 기판(102) 위에 형성된 SSL 구조체(111) 내 노치(128)를 통해 노출될 수 있다. 노치(128)는 SSL 구조체(111)의 깊이(D)(도 2b) 미만의 깊이(d)(도 3b)를 구비한다. 다른 실시예에서, 제2 부분(122b)은 서로 이격 배치된 복수의 개별 섹션을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 3개의 섹션(제1, 제2 및 제 3 섹션(122b, 122b' 및 122b")으로 개별적으로 식별됨)이 예시를 위하여 도 3b에 도시되어 있다. 이들 3개의 섹션(122b, 122b' 및 122b") 각각은 외부 성분(미도시)에 연결하기 위한 연결 사이트(126)를 형성할 수 있다. 그 결과, 발광 다이(100)는 하나를 초과하는 성분으로/으로부터 신호 및/또는 전력을 송수신하기 위해 복수의 연결 사이트(126)를 제공할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 절연 물질(103)은 발광 다이(100)로부터 생략될 수 있다.
발광 다이(100)의 여러 실시예는 종래 디바이스에 비해 개선된 열발산 특성을 가진 SSL 디바이스로 패키징될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 본 기술의 실시예에 따라 도 2a 내지 도 3b의 발광 다이(100)를 포함하는 SSL 디바이스(150)의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, SSL 디바이스(150)는 복수의 발광 다이(100)를 지지하는 지지체(152)를 포함할 수 있다. 4개의 발광 다이(100)가 예시를 위하여 도 4에 도시되어 있다. 다른 실시예에서, SSL 디바이스(150)는 임의의 다른 원하는 개수의 발광 다이오드(100)를 포함할 수 있다.
지지체(152)는 금속, 금속 합금, 및/또는 다른 유형의 열 전도성 기판을 포함할 수 있다. SSL 조립체(150)는 지지체(152) 위에 제2 단자(156)로부터 측방향으로 이격 배치된 제1 단자(154)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 단자(154, 156)는 절연 패드(155, 157) 위에 각각 형성된다. 절연 패드(155, 157)는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및/또는 다른 적절한 유형의 전기 절연성 물질을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 단자(154), 복수의 발광 다이(100), 및 제2 단자(156)는 제1 및 제2 전극(120, 122)이 개별 발광 다이(100)의 전방측에 있으므로 와이어 본드(158)로 직렬로 전기적으로 연결된다. 그 결과, 발광 다이(100)의 후방 측면은 지지체(152)의 면(152a)과 직접 접촉할 수 있다. 동작시, 이 직접 접촉은 발광 다이(100)를 열 전도성 지지체(152)로 용이하게 열을 전달할 수 있게 하여 발광 다이(100)로부터 열을 효과적으로 발산할 수 있다.
도 5a는 본 기술의 다른 실시예에 따라 매립된 전극을 가진 발광 다이(200)의 개략 단면도이고, 도 5b는 도 5a의 발광 다이(200)의 평면도이다. 발광 다이(200)는 도 2a 내지 도 3b의 발광 다이(100)의 것과 구조와 기능이 일반적으로 유사한 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이(200)는 도 2a 내지 도 3b를 참조하여 전술된 것과 일반적으로 유사한 SSL 구조체(111)와 노출된 제2 전극(122)을 지지하는 기판(102)을 포함할 수 있다. 그리하여, 공통적인 동작과 구조는 동일한 참조 부호로 식별되고, 동작과 구조에서 상당한 차이점만이 아래에 설명된다.
도 5a에 도시된 바와 같이, SSL 구조(111)는 제2 전극(122)으로부터 SSL 구조체(111)의 제1 반도체 물질(104)로 연장되는 복수의 개구(130)(명료함을 위해 충진된 후에 도 5a에는 하나만이 도시됨)를 포함한다. 패시베이션 물질(125)(예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물)은 개구(130) 내에 제1 부분(125a)과, 개구(130)의 외부에 제2 부분(125b)을 구비한다. 제1 부분(125a)은 일반적으로 개구(130)의 측벽(131)에 순응하며 유전체 라이너(liner)를 형성한다. 제2 부분(125b)은 제2 전극(122)과 접촉하는 제1 면(127a)과, 기판(102)과 접촉하는 제2 면(127b)을 구비한다.
제1 전극(120)은 개구(130) 내에 패시베이션 물질(125)에 인접하여 전도성 물질(132)을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 전도성 물질(132)은 전도성 물질(132)의 제1 단부(132a)가 기판(102)과 직접 접촉하도록 패시베이션 물질(125)과 일반적으로 동일 평면에 있는 제1 단부(132a)를 구비한다. 전도성 물질(132)은 제1 반도체 물질(104)과 접촉하는 제2 단부(132b)를 더 포함한다. 그 결과, 전도성 물질(132)은 제1 반도체 물질(104)을 기판(102)에 전기적으로 연결한다.
발광 다이(200)의 여러 실시예는 종래의 매립된 전극 디바이스보다 더 액세스가능한 전기적 연결을 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 전극(120)은 기판(102)에 전기적으로 연결된다. 그 결과, 특정 실시예에서, 기판(102)은 전기적으로 전도성이어서, 외부 성분(미도시)을 전기적으로 연결하는 연결 사이트/경로로 사용될 수 있다. 따라서, 외부 전도체와 정밀한 정렬이 회피되어 제조의 복잡성과 비용을 감소시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 기판(102)은 전기적으로 절연성이어서, 도 5c에 도시된 바와 같이 개별 제1 전극(120)을 각 전기 커플러(136)(예를 들어, 솔더 범프(solder), 솔더 볼(solder ball) 및/또는 필러 범프(pillar bump))로 라우팅하는 신호 라우팅 성분(예를 들어, 금속 라우팅 층(134))을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 기판(102)은 부분적으로 전기 전도성이고 부분적으로 전기적으로 절연성일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 발광 다이(200)는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 보다 상세히 아래에 설명된 바와 같이 다른 적절한 구성을 포함할 수 있다.
도 6a는 매립된 전극을 가진 발광 다이(300)의 개략 단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 발광 다이(300)의 개략 평면도이다. 도 6a에 도시된 바와 같이 발광 다이(300)는 기판(102), 기판(102) 위 절연 물질(103), 및 노출된 제1 및 제2 전극(120, 122)을 구비하는 SSL 구조체(111)를 포함한다. 제2 전극(122)은 도 5a를 참조하여 전술된 것과 일반적으로 유사할 수 있다. 다른 실시예에서, 절연 물질(103)은 생략될 수 있다.
제1 전극(120)은 전도성 물질(132)을 포함한다. 전도성 물질(132)의 제1 부분(133a)은 개구(130) 내에 패시베이션 물질(125)에 인접하다. 전도성 물질(132)의 제2 부분(133b)은 개구(130)의 외부에 있다. 도시된 실시예에서, 제2 부분(133b)의 일부는 패시베이션 물질(125)의 제2 부분(125b)과, 제2 전극(122)의 제2 부분(122b)을 넘어 측방향으로 연장된다. 그 결과, 전도성 물질(132)의 제2 부분(133b)(일반적으로 연결 영역(135)으로 지정됨)은 SSL 구조체(111)를 통해 적어도 부분적으로 노출된다. 다른 실시예에서, 제2 전극(122)의 제2 부분(122b)은 연결 영역(135)과 측방향으로 대향하거나 및/또는 이와는 다른 배열을 구비할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 전도성 물질(132)은 복수의 전도성 물질(미도시)의 스택을 포함할 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전극(120, 122)은 SSL 구조체(111)의 동일한 측면으로부터 액세스가능하다.
도 5b 및 도 6b에 도시된 발광 다이(200, 300)가 기판(102)의 전체 깊이(D)를 연장되는 제1 및/또는 제2 전극(120, 122)을 포함하고 있지만, 다른 실시예에서, 제1 및/또는 제2 전극(120, 122)은 도 3b를 참조하여 전술된 발광 다이(100)와 일반적으로 유사한 기판(102)의 부분적인 깊이(D)를 더 연장할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 제1 및/또는 제2 전극(120, 122)은 복수의 전극 요소(미도시)를 포함할 수 있다.
전술된 바로부터, 본 기술의 특정 실시예들이 예시를 위하여 본 명세서에 설명되었으나, 본 발명을 벗어남이 없이 여러 변형이 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 나아가, 일 실시예의 요소 중 많은 것은 다른 실시예의 요소에 더하여 또는 이 대신에 다른 실시예와 조합될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의한 것을 제외하고는 제한되어서는 안 된다.

Claims (28)

  1. 발광 다이로서,
    제1 면을 가진 제1 반도체 물질;
    상기 제1 반도체 물질의 상기 제1 면과 반대쪽을 향하는 제2 면을 갖는 제2 반도체 물질;
    상기 제1 및 제2 반도체 물질 사이에 있는 활성 영역;
    상기 제1 반도체 물질의 상기 제1 면과 접촉하는 제1 전극; 및
    상기 제2 반도체 물질의 상기 제2 면과 접촉하는 제2 전극을 포함하되,
    상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질이 상기 제1 및 제2 면 사이의 거리와 같은 적층 두께를 지니고,
    상기 제2 전극은 적어도 상기 적층 두께만큼 상기 제1 전극으로부터 이격 배치되며,
    상기 제2 전극의 일부는 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 물질 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 노출되는 것인 발광 다이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 발광 다이의 동일한 측면으로부터 액세스가능한 것인 발광 다이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 제1 부분과, 상기 제1 부분으로부터 연장되는 제2 부분을 포함하며;
    상기 제2 전극의 상기 제1 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질에 의해 커버되고;
    상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 노출되는 것인 발광 다이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 부분과, 상기 제1 부분으로부터 연장되는 제2 부분을 포함하며;
    상기 제2 전극의 상기 제1 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질에 의해 커버되고;
    상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 제2 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제1 반도체 물질을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 발광 다이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 제1 부분과, 상기 제1 부분으로부터 연장되는 제2 부분을 포함하며;
    상기 제2 전극의 상기 제1 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질에 의해 커버되고;
    상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 서로 이격 배치된 복수의 개별 섹션을 포함하며;
    상기 제2 부분의 상기 개별 섹션은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 발광 다이.
  6. 발광 디바이스로서,
    제1 반도체 물질;
    상기 제1 반도체 물질로부터 이격 배치된 제2 반도체 물질;
    상기 제1 및 제2 반도체 물질 사이에 있는 활성 영역;
    상기 제2 반도체 물질과 상기 활성 영역을 완전히 관통하고 상기 제1 반도체 물질을 일부만 관통하여 연장되는 개구;
    상기 개구의 측벽을 라이닝하는 제1 패시베이션 부분과, 상기 개구의 외부에 제1 패시베이션 부분에 대해 측방향으로 연장되는 제2 패시베이션 부분을 구비하는 패시베이션 물질;
    상기 개구에 있고 상기 제1 패시베이션 부분에 인접한 제1 전극; 및
    상기 제2 반도체 물질과 상기 패시베이션 물질의 상기 제2 패시베이션 부분 사이에 상기 개구의 외부에 있는 제2 전극을 포함하되,
    상기 제2 전극의 일부는 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 노출되는 것인 발광 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 상기 제2 반도체 물질에 근접하여 전도성 기판을 더 포함하며;
    상기 제1 전극은 상기 전도성 기판과 직접 접촉하는 것인 발광 디바이스.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 상기 제2 반도체 물질에 근접한 전도성 기판을 더 포함하며;
    상기 제1 전극은 상기 전도성 기판과 직접 접촉하고;
    상기 제2 패시베이션 부분은 상기 전도성 기판으로부터 상기 제2 전극을 전기적으로 분리시키는 것인 발광 디바이스.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 상기 제2 반도체 물질에 근접한 전도성 기판을 더 포함하고;
    상기 제1 전극은 상기 제1 반도체 물질에 근접한 제1 단부와 상기 제2 반도체 물질에 근접한 제2 단부를 구비하며;
    상기 제2 패시베이션 부분은 제1 면과, 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 갖고, 상기 제1 면은 상기 제2 전극과 접촉하며;
    상기 제2 패시베이션 부분의 상기 제2 면은 상기 제1 전극의 상기 제2 단부와 일반적으로 동일 평면에 있는 것인 발광 디바이스.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 상기 제2 반도체 물질에 근접하여 전도성 기판을 더 포함하고;
    상기 제1 전극은 상기 제1 반도체 물질에 근접한 제1 단부와 상기 제2 반도체 물질에 근접한 제2 단부를 구비하며;
    상기 패시베이션 물질의 상기 제2 패시베이션 부분은 제1 면과, 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 갖고, 상기 제1 면은 상기 제2 전극과 접촉하며;
    상기 제2 패시베이션 부분의 상기 제2 면은 상기 제1 전극의 상기 제2 단부와 일반적으로 동일 평면에 있고;
    상기 제2 패시베이션 부분의 상기 제2 면과 상기 제1 전극의 상기 제2 단부는 상기 전도성 기판과 접촉하는 것인 발광 디바이스.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 개구 내에 제1 전도성 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 전도성 부분을 구비하며;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 제2 전극을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 발광 디바이스.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전극은 개구 내에 제1 전도성 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 전도성 부분을 구비하며;
    상기 패시베이션 물질의 상기 제1 패시베이션 부분은 상기 활성 영역과 상기 제2 반도체 물질로부터 상기 제1 전도성 부분을 전기적으로 분리시키고;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 제2 전극을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 발광 디바이스.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 개구 내에 제1 전도성 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 전도성 부분을 구비하며;
    상기 패시베이션 물질의 상기 제1 패시베이션 부분은 상기 활성 영역과 상기 제2 반도체 물질로부터 상기 제1 전도성 부분을 전기적으로 분리시키고;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 제2 패시베이션 부분과 접촉하며;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 제2 패시베이션 부분과 상기 제2 전극을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 발광 디바이스.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 기판과 상기 기판 위 절연 물질을 더 포함하며;
    상기 제1 전극은 상기 개구 내 제1 전도성 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 전도성 부분을 구비하고;
    상기 패시베이션 물질의 상기 제1 패시베이션 부분은 상기 활성 영역과 상기 제2 반도체 물질로부터 상기 제1 전도성 부분을 전기적으로 분리시키며;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 절연 물질과 상기 제2 패시베이션 부분 사이에 있고;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 제2 패시베이션 부분과 상기 제2 전극을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 발광 디바이스.
  15. 발광 다이오드(light emitting die: "LED") 다이로서,
    제1 반도체 물질;
    상기 제1 반도체 물질로부터 이격 배치된 제2 반도체 물질;
    상기 제1 및 제2 반도체 물질 사이에 있는 활성 영역;
    상기 제2 반도체 물질과 상기 활성 영역을 관통하고, 상기 제1 반도체 물질을 일부만 관통하여 연장되는 제1 전극; 및
    상기 제2 반도체 물질과 접촉하며 상기 제1 전극의 적어도 일부를 둘러싸는 제2 전극을 포함하되,
    상기 제1 전극은 상기 제1 반도체 물질에 전기적으로 연결되고 상기 제2 반도체 물질과 상기 활성 영역으로부터 전기적으로 분리되며,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극으로부터 전기적으로 분리되고, 상기 제2 전극의 일부는 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 노출되는 것인 LED 다이.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전극은 제1 부분과, 상기 제1 부분으로부터 연장되는 제2 부분을 포함하며;
    상기 제2 전극의 상기 제1 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질에 의해 커버되고;
    상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 노출되는 것인 LED 다이.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전극은 제1 부분과, 상기 제1 부분으로부터 연장되는 제2 부분을 포함하며;
    상기 제2 전극의 상기 제1 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질에 의해 커버되고;
    상기 LED 다이는 상기 제2 전극의 상기 제1 부분을 통해 연장되는 개구를 구비하며;
    상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 노출되고;
    상기 제1 전극은 상기 개구 내에 제1 전도성 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 전도성 부분을 구비하며;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 제2 전극의 상기 제2 부분을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 LED 다이.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전극은 제1 부분과, 상기 제1 부분으로부터 연장되는 제2 부분을 포함하며;
    상기 제2 전극의 상기 제1 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질에 의해 커버되고;
    상기 LED 다이는 상기 제2 전극의 상기 제1 부분을 통해 연장되는 개구를 구비하며;
    상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 노출되고;
    상기 제1 전극은 상기 개구 내에 제1 전도성 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 전도성 부분을 구비하며;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 제2 전극의 상기 제2 부분을 넘어 측방향으로 연장되고;
    상기 제2 전도성 부분과, 상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 LED 다이의 동일한 측면로부터 액세스가능한 것인 LED 다이.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전극은 제1 부분과, 상기 제1 부분으로부터 연장되는 제2 부분을 포함하며;
    상기 제2 전극의 상기 제1 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질에 의해 커버되고;
    상기 LED 다이는 상기 제2 전극의 상기 제1 부분을 통해 연장되는 개구를 구비하며;
    상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 노출되고;
    상기 제1 전극은 상기 개구 내에 제1 전도성 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 전도성 부분을 구비하며;
    상기 제2 전도성 부분은 상기 제2 전극의 상기 제2 부분을 넘어 측방향으로 연장되고,
    상기 LED 다이는 상기 전도성 물질의 상기 제2 전도성 부분과 상기 제2 전극 사이에 패시베이션 물질을 더 포함하는 것인 LED 다이.
  20. 고체 상태 조명("SSL": solid state lighting) 다이로서,
    제1 반도체 물질;
    상기 제1 반도체 물질로부터 이격 배치된 제2 반도체 물질;
    상기 제1 및 제2 반도체 물질 사이에 있는 활성 물질;
    상기 제2 반도체 물질로부터 상기 활성 영역을 통해 상기 제1 반도체 물질로 연장되는 개구;
    상기 개구 내에 제1 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 부분을 구비하는 제1 전극; 및
    상기 제2 반도체 물질에 의해 커버된 제1 부분과, 상기 제1 부분으로부터 측방향으로 연장되는 제2 부분을 구비하는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제1 전극의 상기 제1 부분과 상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 적어도 부분적으로 노출되는 것인 SSL 다이.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 전극의 상기 제2 부분은 상기 제2 전극의 상기 제2 부분을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 SSL 다이.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제2 전극의 상기 제2 부분은 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 넘어 측방향으로 연장되며;
    상기 제1 전극의 상기 제2 부분은 상기 제2 전극의 상기 제2 부분을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 SSL 다이.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 SSL 다이는 상기 개구 내에 제1 패시베이션 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 패시베이션 부분을 구비하는 패시베이션 물질을 더 포함하고;
    상기 제1 패시베이션 부분은 대체로 상기 개구의 측벽에 순응하며;
    상기 제2 패시베이션 부분은 상기 제1 전극의 상기 제2 부분과 상기 제2 전극의 상기 제2 부분 사이에 있는 것인 SSL 다이.
  24. 제20항에 있어서, 상기 SSL 다이는 상기 개구 내에 제1 패시베이션 부분과, 상기 개구의 외부에 제2 패시베이션 부분을 구비하는 패시베이션 물질을 더 포함하며;
    상기 제2 패시베이션 부분은 상기 제1 전극의 상기 제2 부분과 상기 제2 전극의 상기 제2 부분 사이에 있고;
    상기 제1 전극의 상기 제2 부분은 상기 제2 전극의 상기 제2 부분과 상기 제2 패시베이션 부분을 넘어 측방향으로 연장되는 것인 SSL 디바이스.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 제1 전극의 상기 제2 부분에 근접한 기판; 및
    상기 기판과, 상기 제2 전극의 상기 제2 부분 사이에 절연 물질을 더 포함하는 SSL 디바이스.
  26. 제1 반도체 물질, 상기 제1 반도체 물질로부터 이격 배치된 제2 반도체 물질, 및 상기 제1 및 제2 반도체 물질 사이에 있는 활성 영역을 구비하는 발광 디바이스를 형성하는 방법으로서,
    상기 제2 반도체 물질과 상기 활성 영역을 완전히 관통하고 상기 제1 반도체 물질을 일부만 관통하여 연장되는 개구를 형성하는 단계;
    상기 발광 디바이스에 패시베이션 물질을 증착하는 단계로서, 상기 패시베이션 물질은 상기 개구의 측벽을 라이닝하는 제1 패시베이션 부분과, 상기 개구의 외부에 상기 제1 패시베이션 부분에 대해 측방향으로 연장되는 제2 패시베이션 부분을 구비하는 것인, 증착하는 단계;
    상기 제1 패시베이션 부분에 인접하여 상기 개구 내에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제2 반도체 물질 위에 상기 개구의 외부에 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질을 통해 상기 제2 전극의 일부를 노출시키는 단계를 포함하는, 발광 디바이스의 제조방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제2 반도체 물질 위 상기 제2 패시베이션 부분에 전도성 기판을 부착하는 단계; 및
    상기 제1 전극과 상기 전도성 기판을 접촉시키는 단계를 더 포함하는, 발광 디바이스의 제조방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 제2 전극의 일부를 노출시키는 단계는 상기 제1 반도체 물질, 상기 활성 영역 및 상기 제2 반도체 물질의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 것인, 발광 디바이스의 제조방법.
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