KR20150029920A - 발광 소자 및 발광 소자 패키지 - Google Patents

발광 소자 및 발광 소자 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR20150029920A
KR20150029920A KR20130108964A KR20130108964A KR20150029920A KR 20150029920 A KR20150029920 A KR 20150029920A KR 20130108964 A KR20130108964 A KR 20130108964A KR 20130108964 A KR20130108964 A KR 20130108964A KR 20150029920 A KR20150029920 A KR 20150029920A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
light emitting
emitting device
disposed
semiconductor layer
Prior art date
Application number
KR20130108964A
Other languages
English (en)
Inventor
홍은주
오정훈
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR20130108964A priority Critical patent/KR20150029920A/ko
Publication of KR20150029920A publication Critical patent/KR20150029920A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81909—Post-treatment of the bump connector or bonding area
    • H01L2224/8192—Applying permanent coating, e.g. protective coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

실시예의 발광 소자는 제1 도전형 반도체층, 제1 도전형 반도체층의 아래에 배치된 활성층, 및 활성층의 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 갖는 발광 구조물과, 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 제1 반사층과, 제1 반사층을 감싸면서 제1 도전형 반도체층의 아래에 배치되며 전기적 전도성을 갖는 제1 보호층과, 제1 보호층 아래에 배치된 제2 반사층과, 수평 방향으로 서로 이격된 제1 및 제2 금속 패드가 상부에 배치된 서브 마운트와, 제1 금속 패드와 제1 보호층 사이에서 제2 반사층을 관통하여 배치된 제1 범프부 및 제2 금속 패드와 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 제2 범프부를 포함한다.

Description

발광 소자 및 발광 소자 패키지{Light Emitting Device and Light Emitting Device Package}
실시예는 발광 소자 및 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다.
한편, 기존의 발광 소자는 활성층에서 방출된 광의 추출 효율을 높이기 위해, n형 전극 근처에 배치되어 광을 반사하는 반사층을 가질 수 있다. 반사층은 광을 효율적으로 방출하기 위해 경면(mirror-surface)을 가져야 하지만, 반사층을 형성한 이후의 후속 공정에 의해 영향을 받은 반사층은 러프니스를 갖기 때문에, 광 추출 효율의 개선이 요망되고 있다.
실시예는 광 추출 효율이 개선되고 전류가 균일하게 흐르며 신뢰성이 개선된 발광 소자 및 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시예의 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층의 아래에 배치된 활성층, 및 상기 활성층의 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 갖는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 제1 반사층; 상기 제1 반사층을 감싸면서 상기 제1 도전형 반도체층의 아래에 배치되며, 전기적 전도성을 갖는 제1 보호층; 상기 제1 보호층 아래에 배치된 제2 반사층; 수평 방향으로 서로 이격된 제1 및 제2 금속 패드가 상부에 배치된 서브 마운트; 상기 제1 금속 패드와 상기 제1 보호층 사이에서 상기 제2 반사층을 관통하여 배치된 제1 범프부; 및 상기 제2 금속 패드와 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 제2 범프부를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 반사층과 접하며 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 제1 전극; 상기 제2 범프부와 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 제2 전극; 및 상기 제1 및 제2 금속 패드의 노출면을 감싸며 배치된 제3 반사층을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 범프부는 상기 제3 반사층을 관통하여 상기 제1 및 제2 금속 패드와 각각 연결될 수 있다.
상기 제1 보호층은 금속 물질을 포함하고, Au를 포함하고, 50 ㎚ 내지 2 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제1 보호층과 상기 제1 반사층 사이에 배치된 접착층을 더 포함할 수 있다. 상기 접착층은 Ti, Cr 또는 Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제1 및 제2 범프부의 노출된 외측면을 감싸는 제4 반사층을 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 활성층의 노출된 측부를 감싸는 제2 보호층을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예의 발광 소자 패키지는, 캐비티를 정의하는 패키지 몸체; 상기 캐비티 내의 상기 패키지 몸체 위에 배치된 발광 소자; 및 상기 캐비티에 채워져 상기 발광 소자를 포위하는 몰딩 부재를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 및 발광 소자 패키지는 제1 보호층에 의해 제1 반사층을 감싸기 때문에 제1 반사층을 형성한 이후의 후속 공정에서 제1 반사층이 현상액 등으로부터 보호될 수 있어 경면을 갖기 때문에 광 추출 효율을 개선시킬 수 있고, 제1 보호층이 배치됨으로 인해 전자가 활성층을 향해 넓게 스프레딩되어 제공될 수 있어 전류 스프레딩이 개선되어 균일하게 흐름으로써 구동 전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 내부 양자 효율이 향상되고 국소가열에 의한 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예에 의한 발광 소자의 평면도를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 'A' 부분의 실시예를 확대 도시한 도면들이다.
도 4a 내지 도 4k는 실시예에 의한 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 6은 실시예에 의한 공기 살균 장치의 사시도를 나타낸다.
도 7은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 헤드 램프를 나타낸다.
도 8은 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도 1은 실시예에 의한 발광 소자(100)의 단면도를 나타내고, 도 2a 내지 도 2c는 실시예에 의한 발광 소자(100)의 평면도를 나타낸다.
도 1은 도 2a 내지 도 2c 중 어느 하나의 도면에 도시된 A-A'선을 따라 절취한 단면도를 나타내지만, 실시예는이에 국한되지 않는다. 즉, 도 1에 예시된 발광 소자(100)의 단면도는 도 2a 내지 도 2c에 예시된 평면도에 국한되지 않는다. 즉, 도 1에 예시된 발광 소자(100)의 평면도는 다양한 모습을 취할 수 있다. 본 실시예의 이해를 돕기 위해, 도 2a 내지 도 2c에서 도 1에 예시된 발광 소자(100)의 기판(110)과, 버퍼층(112)과, 발광 구조물(120)과, 제1 전극(132A), 제1 반사층(152), 제1 및 제2 보호층(162, 164), 제3 반사층(156A, 156B) 및 제4 반사층(146A, 146B)은 생략되었다.
도 1, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 실시예에 의한 발광 소자(100)는 기판(110), 버퍼층(112), 발광 구조물(120), 제1 전극(132A), 제2 전극(132B), 서브 마운트(140), 비전도층(142), 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B), 제1 및 제2 범프(bump)부(146A, 146B), 제1 반사층(152), 제2 반사층(154), 제3 반사층(156A, 156B), 제4 반사층(158A, 158B), 제1 및 제2 보호층(162, 164)을 포함한다.
활성층(124)에서 방출된 광이 기판(110)을 통해 출사될 수 있도록, 기판(110)은 투광성을 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 기판(110)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가질 수 있다.
또한, 기판(110)과 발광 구조물(120) 사이에 버퍼층(112)이 더 배치될 수도 있다. 버퍼층(112)은 기판(110)과 발광 구조물(120) 사이의 격자 정합을 개선시키는 역할을 한다. 예를 들어, 버퍼층(112)은 AlN을 포함하거나 언도프드 질화물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 버퍼층(112)은 기판(110)의 종류와 발광 구조물(120)의 종류에 따라 생략될 수도 있다.
발광 구조물(120)은 서브 마운트(140) 위에 배치된다. 구체적으로, 발광 구조물(120)은 기판(110)의 아래에 순차적으로 배치되는 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함한다.
제1 도전형 반도체층(122)은 버퍼층(112)의 아래에 배치되며, 반도체 화합물로 형성될 수 있다. Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 만일, 도 1에 예시된 발광 소자(100)가 자외선(UV:UltraViolet) 특히, 심자외선(DUV:Deep UV) 발광 소자일 경우, 제1 도전형 반도체층(122)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 활성층(124)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs),/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 특히, 실시예에 의한 활성층(124)은 자외선 파장 대역 특히 심자외선 파장 대역의 빛을 생성할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(126)은 활성층(124)의 아래에 배치되며, 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 만일, 발광 소자(100)가 자외선(UV)(특히, DUV) 발광 소자일 경우, 제2 도전형 반도체층(126)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(126)은 제2 도전형 제1 반도체층(미도시)과 제2 도전형 제2 반도체층(미도시)를 포함할 수 있다. 제2 도전형 제1 반도체층은 활성층(124)과 제2 도전형 제2 반도체층 사이에 배치되고 AlGaN을 포함할 수 있고, 제2 도전형 제2 반도체층은 제2 도전형 제1 반도체층과 제2 전극(132B)의 사이에 배치되고 GaN을 포함할 수 있다.
제1 전극(132A)은 제1 반사층(152)과 접하며 제1 도전형 반도체층(122) 아래에 배치된다. 제1 전극(132A)은 예를 들어 AlN 및 BN 중 적어도 하나 또는 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Cr 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 즉, 활성층(124)에서 방출된 광을 흡수하지 않고 반사시키거나 투과시킬 수 있고, 제1 도전형 반도체층(122) 위에 양질로 성장될 수 있는 어느 물질이든지 제1 전극(132A)을 형성할 수 있다.
또한, 제1 전극(132A)은 오믹 접촉하는 물질을 포함하여 오믹 역할을 수행하여 별도의 오믹층(미도시)이 배치될 필요가 없을 수도 있고, 별도의 오믹층이 제1 전극(132A)의 아래에 배치될 수도 있다.
제2 전극(132B)은 제2 범프부(146B)와 제2 도전형 반도체층(126) 사이에 배치된다. 제2 도전형 반도체층(126) 아래에 배치되는 제2 전극(132B)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(132B)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Cr 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(132B)은 투명 전도성 산화막(TCO:Tranparent Conductive Oxide)일 수도 있다. 예를 들어, 제2 전극(132B)은 전술한 금속 물질과 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다. 제2 전극(132B)은 제2 도전형 반도체층(126)과 오믹 접촉하는 물질을 포함할 수 있다.
또한, 제2 전극(132B)은 오믹 특성을 갖는 반사 전극 재료로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 만일, 제2 전극(132B)이 오믹 역할을 수행할 경우, 별도의 오믹층(미도시)은 형성되지 않을 수 있다.
서브 마운트(140)는 예를 들어 AlN, BN, 탄화규소(SiC), GaN, GaAs, Si 등의 반도체 기판으로 이루어질 수 있으며, 이에 국한되지 않고 열전도도가 우수한 반도체 물질로 이루어질 수도 있다.
제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B)는 서브 마운트(140) 상부에 수평 방향으로 서로 이격되어 배치되며, 금속성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B) 각각은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 또는 Hf 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 조합을 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B) 각각은 금속 또는 합금과 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 구체적으로는, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni, Ag/Cu, Ag/Pd/Cu 등으로 적층될 수 있다
만일, 서브 마운트(140)가 Si과 같이 전기적 전도성을 갖는 물질로 구현된 경우, 도 1에 예시된 바와 같이 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B)와 서브 마운트(140) 사이에 비전도층(142)이 더 배치될 수도 있다. 여기서, 비전도층(142)은 절연 물질로 이루어질 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 'A' 부분의 실시예(A1 ~ A4)를 확대 도시한 도면들이다.
도 1과 도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 제1 반사층(152)은 제1 도전형 반도체층(122) 아래에 배치된다. 제1 반사층(152)은 활성층(124)으로부터 방출된 광을 반사시켜 광 추출 효율을 증가시키는 역할을 한다. 제1 반사층(152)은 다양한 형태로 제1 전극(132A)와 접할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 예시된 실시예(A1, A2)에 의하면, 제1 반사층(152)은 제1 도전형 반도체층(122) 아래에서 동일한 평면상에 제1 전극(132A)과 접하면서 나란히 배치될 수 있다. 이때, 도 3a에 예시된 바와 같이 제1 전극(132A)이 제1 반사층(152)보다 활성층(124)에 가깝게 배치될 수도 있고, 도 3b에 예시된 바와 같이 제1 반사층(152)이 제1 전극(132A)보다 활성층(124)에 가깝게 배치될 수도 있다.
또는, 도 3c에 예시된 바와 같이, 제1 반사층(152)은 제1 전극(132A)을 감싸도록 배치될 수도 있다. 또는, 도 3d에 예시된 바와 같이, 제1 반사층(152)은 제1 전극(132A)을 부분적으로 감싸도록 배치될 수도 있다.
제1 반사층(152)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(124)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광 소자(100)의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
후술되는 바와 같이, 발광 소자(100)가 제조될 때, 제1 반사층(152)을 형성한 이후의 후속 제조 공정에서 사용되는 염산 등과 같은 현상액에 의해 Al등으로 이루어진 제1 반사층(152)이 영향을 받아, 제1 반사층(152)은 경면(mirror-surface)을 갖는 대신에 러프니스(roughness)를 가질 수 있다. 만일, 제1 반사층(152)이 러프니스를 갖는 경우, 제1 반사층(152)의 반사도가 감소되어 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 이와 같이, 제1 반사층(152)의 후속 공정으로부터 제1 반사층(152)을 보호하기 위해, 실시예에 의하면, 제1 보호층(162)이 더 배치될 수 있다.
제1 보호층(162)은 제1 반사층(152)을 감싸면서 제1 도전형 반도체층(122) 아래에 배치된다. 예를 들어, 도 3a 내지 도 3d에 예시된 바와 같이, 제1 반사층(152)이 제1 전극(132A)과 어떠한 형태로 접하든지 상관없이 제1 보호층(162)은 제1 반사층(152)을 감싸도록 배치된다. 이와 같이, 제1 보호층(162)이 제1 반사층(152)을 감싸도록 배치될 경우, 제1 반사층(152)을 형성한 이후의 후속 공정에서 제1 반사층(152)은 현상액으로부터 보호되어, 경면을 유지할 수 있다. 따라서, 제1 반사층(152)에서 보다 많은 광이 반사되어, 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
또한, 제1 보호층(162)은 제1 범프부(146A)와 제1 전극(132A)을 전기적으로 연결시킬 수 있어야 하므로, 전기적 전도성을 갖는 물질인 금속 예를 들어, 금(Au)을 포함할 수 있다.
만일, 제1 보호층(162)의 두께(t)가 50 ㎚보다 적으면 후속 공정에서 현상액에 의해 식각되어 제1 반사층(152)을 보호하는 역할을 수행하지 못할 수도 있다. 또한, 노출된 제1 도전형 반도체층(122)의 제1 폭(W1)은 제한되어 있으므로, 2 ㎛보다 큰 두께(t)를 갖는 제1 보호층(162)을 제조하기 어려울 수도 있다. 따라서, 제1 보호층(162)의 상부 및/또는 측부 각각의 두께(t)는 50 ㎚ 내지 2 ㎛일 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 도 3c에 예시된 바와 같이, 발광 소자(100)는 접착층(170)을 더 포함할 수 있다. 접착층(170)은 제1 보호층(162)과 제1 반사층(152) 사이에 배치된다. 접착층(170)은 Ti, Cr 또는 Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 보호층(164)은 활성층(124)의 노출된 측부(124A)를 덮도록 배치되어, 활성층(124)을 외부의 물리적 또는/및 화학적 오염으로부터 보호한다. 또한, 제2 보호층(164)이 활성층(124)의 노출된 측부(124A)를 덮도록 배치됨으로 인해 누설 전류의 발생이 저지될 뿐만 아니라 금속 확산(metal diffusion)에 의한 활성층(124)의 손상이 방지될 수도 있다. 제2 보호층(164)은 SiO2 같은 산화물(Oxide) 등의 절연 물질을 포함할 수 있다.
제2 반사층(154)은 제1 보호층(162) 아래의 노출된 표면 위에 배치된다. 예를 들어, 도 3a 내지 도 3c에 예시된 바와 같이 제2 반사층(154)은 제1 보호층(162)의 노출된 전체 표면 위에 배치될 수도 있지만 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시예에 의하면, 도 3d에 예시된 바와 같이, 제2 반사층(154)은 제1 보호층(162)의 노출된 전체 표면 중 일부에만 배치될 수도 있다.
제1 범프부(146A)는 제1 보호층(162)과 제1 금속 패드(144A) 사이에서 제2 반사층(154)을 관통하는 형태로 배치된다. 제1 전극(132A)은 제1 보호층(162)을 경유하여 제1 범프(146A)를 통해 제1 금속 패드(144A)에 전기적으로 연결된다.
제2 범프부(146B)는 제2 도전형 반도체층(126)과 제2 금속 패드(144B) 사이에 배치된다. 제2 전극(132B)은 제2 범프(146B)를 통해 제2 금속 패드(144B)에 전기적으로 연결된다.
비록 도시되지는 않았지만, 제1 보호층(162)과 제1 범프(146A) 사이에 제1 상부 범프 금속층(미도시)이 더 배치되고, 제1 금속 패드(144A)와 제1 범프(146A) 사이에 제1 하부 범프 금속층(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 여기서, 제1 상부 범프 금속층과 제1 하부 범프 금속층은 제1 범프(146A)가 위치할 자리를 표시하는 역할을 수행한다. 이와 비슷하게 제2 전극(132B)과 제2 범프(146B) 사이에 제2 상부 범프 금속층(미도시)이 더 배치되고, 제2 금속 패드(144B)와 제2 범프(146B) 사이에 제2 하부 범프 금속층(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 여기서, 제2 상부 범프 금속층과 제2 하부 범프 금속층은 제2 범프(146B)가 위치할 자리를 표시하는 역할을 수행한다.
또한, 제3 반사층(156A)은 제1 금속 패드(144A)의 노출면을 감싸면서 배치되고, 제3 반사층(156B)은 제2 금속 패드(144B)의 노출면을 감싸면서 배치될 수 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시예에 의하면, 도 1에 도시된 바와 달리, 제3 반사층(156A, 156B)은 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B)의 노출된 전체 면 중에서 일부에만 배치될 수도 있다.
또한, 제4 반사층(158A, 158B)은 제1 및 제2 범프부(146A, 146B)의 노출된 외측면(146-1)을 감싸면서 배치될 수 있다.
전술한 제2 반사층(154), 제3 반사층(156A, 156B) 및 제4 반사층(158A, 158B) 각각은 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다.
실시예에 의한 발광 소자(100)가 제2 반사층(154), 제3 반사층(156A, 156B) 및 제4 반사층(158A, 158B)을 포함할 경우, 활성층(124)에서 방출된 빛이 제2 반사층(154), 제3 반사층(156A, 156B) 및 제4 반사층(158A, 158B)에서 반사됨으로써, 광 추출 효율이 더욱 개선될 수 있다.
제1 반사층(152)은 반사성뿐만 아니라 전기적 전도성을 갖는 물질로 이루어진다. 이 경우, 제1 도전형이 'n'형이고 제2 도전형이 'p'형이라고 가정한다면, 발광 소자(100)가 제1 보호층(162)을 포함하지 않을 때, 전자는 제1 전극(132A)과 제1 반사층(152)을 통해 주입될 수 있다.
그러나, 실시예에 의하면, 발광 소자(100)가 제1 보호층(162)을 포함할 때, 전자는 제1 전극(132A)과 제1 반사층(152)과 제1 보호층(162)을 통해 주입될 수 있다. 이는, 제1 보호층(162)이 전기적인 전도성을 갖기 때문에 가능하다. 도 3a를 참조하면, 제1 보호층(162)이 제1 반사층(152)을 감싸도록 배치됨으로 인해, 제1 전극(132A)과 제1 반사층(152)이 이루는 제2 폭(W2)보다 큰 제3 폭(W3)을 갖는 영역을 통해 훨씬 더 많은 전자가 활성층(124)을 향해 넓게 스프레딩되어 제공될 수 있다. 이와 같은 전자의 스프레딩에 의해 전류가 균일하게 흐를 수 있어, 구동 전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 발광 소자(100)의 내부 양자 효율(IQE:Internal Quantum Efficiency)이 향상되고, 발광소자(100)의 국소가열에 의한 신뢰성 저하가 개선될 수 있다.
또한, 제1 보호층(162)이 제1 전극(132A) 및/또는 제1 반사층(152)과 제1 범프부(146A) 사이에 배치될 경우, 제1 전극(132A) 및/또는 제1 반사층(152)과 제1 범프부(146A)의 결합력이 개선될 수 있다. 게다가, 도 3c에 예시된 바와 같이 접착층(170)이 제1 보호층(162)과 제1 반사층(152) 사이에 배치됨으로 인해, 결합력이 더욱 개선될 수 있다.
이하, 도 1에 예시된 발광 소자(100)의 제조 방법에 대해 첨부된 도 4a 내지 도 4k를 참조하여 설명하지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 도 1에 예시된 발광 소자(100)는 다른 제조 방법에 의해서도 제조될 수 있음은 물론이다.
도 4a 내지 도 4k는 실시예에 의한 발광 소자(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 기판(110)을 준비한다. 기판(110)은 예를 들어, 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
계속해서 도 4a를 참조하면, 기판(110) 위에 버퍼층(112)을 형성한다. 버퍼층(112)은 예를 들어, AlN이나 언도프드 질화물을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 버퍼층(112)은 기판(110)의 종류와 발광 구조물(120)의 종류에 따라 형성되지 않을 수도 있다.
계속해서 도 4a를 참조하면, 버퍼층(112) 위에 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 순차적으로 적층하여 발광 구조물(120)을 형성한다.
즉, 버퍼층(112) 위에 제1 도전형 반도체층(122)을 형성한다. 제1 도전형 반도체층(122)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 만일, 도 1에 예시된 발광 소자(100)가 자외선(UV) 특히, 심자외선(DUV) 발광 소자일 경우, 제1 도전형 반도체층(122)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122) 위에 활성층(124)을 형성한다. 활성층(124)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 활성층(124)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs),/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124) 위에 제2 도전형 반도체층(126)을 형성한다. 제2 도전형 반도체층(126)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 만일, 발광 소자(100)가 자외선(UV)(특히, DUV) 발광 소자일 경우, 제2 도전형 반도체층(126)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
이후, 도 4b를 참조하면, 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 메사(Mesa) 식각하여, 제1 도전형 반도체층(122)의 일부를 노출시킨다.
이후, 도 4c를 참조하면, 메사 식각에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(122) 위에 제1 전극(132A)을 형성한다. 제1 전극(132A)은 예를 들어 AlN 및 BN 또는 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합 중 적어도 하나로 형성될 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 즉, 활성층(124)에서 방출된 광을 흡수하지 않고 반사시키거나 투과시킬 수 있고, 제1 도전형 반도체층(122) 위에 양질로 성장될 수 있는 어느 물질이든지 제1 전극(132A)을 형성할 수 있다.
이후, 도 4d를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(126) 위에 제2 전극(132B)을 형성한다. 제2 전극(132B)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(132B)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 형성될 수 있다.
제2 전극(132B)은 투명 전도성 산화막(TCO)으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제2 전극(132B)은 전술한 금속 물질과 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다.
또한, 제2 전극(132B)은 오믹 특성을 갖는 반사 전극 재료로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
이후, 도 4e를 참조하면, 노출된 제1 도전형 반도체층(122) 위에서 제1 전극(132A)과 접하도록 제1 반사층(152)을 형성한다. 실시예에 따라서, 도 3b 내지 도 3d에 예시된 바와 같이, 제1 반사층(152)은 다양한 모습으로 제1 전극(132A)과 접하도록 제1 도전형 반도체층(122) 위에 형성될 수 있다. 제1 반사층(152)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 형성될 수 있다.
이후, 도 4f를 참조하면, 제1 반사층(152)을 감싸도록 제1 보호층(162)을 형성한다. 이때, 제1 보호층(162)을 50 ㎚ 내지 2 ㎛의 두께(t)로 형성한다. 제1 보호층(162)은 전기적 전도성을 갖는 금속 물질 예를 들어 금(Au)으로 형성될 수 있으나 실시예는 이에 국한되지 않는다.
이후, 도 4g를 참조하면, 활성층(124)의 측부를 덮도록 제2 보호층(164)을 형성한다. 제2 보호층(164)의 재질은 SiO2 같은 산화물(Oxide) 등의 절연 물질로 형성될 수 있다.
만일, 도 4f에 도시된 바와 같이 제1 반사층(152)을 감싸는 제1 보호층(162)을 형성하지 않을 경우, 도 4g에 도시된 바와 같이 제2 보호층(164)을 형성하기 위한 후속 공정에서 사용되는 현상액에 의해 제1 반사층(152)이 어택(attack)을 받아, 제1 반사층(152)은 러프니스를 가질 수 있다. 그러나, 실시예에 의하면, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제1 반사층(152)을 감싸도록 제1 보호층(162)을 형성하기 때문에, 후속 공정으로서 제2 보호층(164)을 형성할 때 사용되는 현상액에 의해 제1 반사층(152)이 보호될 수 있다. 따라서, 제1 반사층(152)은 러프니스가 없는 경면을 가질 수 있어, 높은 반사성을 유지할 수 있다.
도 4a 내지 도 4g에 도시된 바와 같이, 발광 소자(100)의 상부 구조물(110, 112, 120, 132A, 132B, 152, 162, 164)이 형성되는 동안, 발광 소자(100)의 하부 구조물(140, 142, 144A, 144B, 146A, 146B)이 도 4h 및 도 4i에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.
도 4h를 참조하면, 서브 마운트(140)를 준비한다. 서브 마운트(140)는 예를 들어 AlN, BN, 탄화규소(SiC), GaN, GaAs, Si 등의 반도체 기판으로 이루어질 수 있으며, 이에 국한되지 않고 열전도도가 우수한 반도체 물질에 의해 형성될 수 있다.
계속해서, 도 4h를 참조하면, 서브 마운트(140) 위에 비전도층(142)을 형성하고, 비전도층(142) 위에 수평 방향으로 서로 이격된 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B)를 형성한다. 비전도층(142)은 절연 물질에 의해 형성될 수 있다. 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B) 각각은 금속성 물질 예를 들어, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 또는 Hf 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적인 조합을 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 및 제2 금속층(144A, 144B) 각각은 금속 또는 합금과 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 구체적으로는, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni, Ag/Cu, Ag/Pd/Cu 등으로 적층될 수 있다.
이후, 도 4i를 참조하면, 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B) 위에 제1 및 제2 범프부(146A, 146B)를 각각 형성한다.
이후, 도 4j를 참조하면, 도 4g에 도시된 발광 소자(100)의 상부 구조물이 탑 측으로 배치되도록 회전시킨 후 도 4i에 도시된 발광 소자(100)의 하부 구조물과 결합시킨다. 이때, 제1 범프부(146A)에 의해 제1 보호층(162)과 제1 금속 패드(144A)가 결합되고, 제2 범프부(146B)에 의해 제2 전극(132B)과 제2 금속 패드(144B)가 결합된다.
이후, 도 4k를 참조하면, 제2 반사층(154)을 형성한다. 제2 반사층(154)을 형성할 때, 도 1에 도시된 제3 반사층(156A, 156B)과 제4 반사층(158A, 158B)이 함께 형성될 수 있다. 이와 같이, 제2 반사층(154), 제3 반사층(156A, 156B) 및 제4 반사층(158A, 158B)은 최종적으로 형성되며 후속 공정이 없기 때문에, 이들을 보호하는 보호층이 없다고 하더라도 러프니스가 없는 경면을 가질 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)의 단면도이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 발광 소자(100), 패키지 몸체(210), 절연물(220), 몰딩 부재(230) 및 제1 및 제2 와이어(240A, 240B)를 포함한다. 발광 소자(100)는 도 1에 예시된 발광 소자로서, 동일한 참조부호를 사용하여 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
패키지 몸체(210)는 캐비티를 정의하며 제1 및 제2 몸체부(210A, 210B)를 포함한다. 발광 소자(100)가 자외선 광을 방출할 경우 방열 특성을 향상시키기 위해, 제1 및 제2 몸체부(210A, 210B)는 알루미늄 재질로 구현될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
전술한 발광 소자(100)는 캐비티 내에서 패키지 몸체(210) 위에 배치된다. 발광 소자(100)의 서브 마운트(140)는 제2 몸체부(210B) 위에 배치되지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 서브 마운트(140)는 제1 몸체부(210A) 위에 배치될 수도 있다. 발광 소자(100)의 제1 및 제2 금속 패드(144A, 144B)는 제1 및 제2 와이어(240A, 240B)에 의해 제1 및 제2 몸체부(210A, 210B)에 각각 연결된다. 제1 및 제2 몸체부(210A, 210B)가 전기적 전도성을 갖는 알루미늄 재질로 구현될 경우, 절연물(220)은 제1 몸체부(210A)와 제2 몸체부(210B)를 전기적으로 서로 분리시키는 역할을 한다.
제1 도전형 반도체층(122)은 제1 전극(132A), 제1 반사층(152), 제1 보호층(162), 제1 범프부(146A), 제1 금속 패드(144A), 제3 반사층(156A) 및 제1 와이어(240A)를 통해 제1 몸체부(210A)와 연결된다. 또한, 제2 도전형 반도체층(126)은 제2 전극(132B), 제2 범프부(146B), 제2 금속 패드(144B) 및 제2 와이어(240B)를 통해 제2 몸체부(210B)와 연결된다.
몰딩 부재(230)는 제1 및 제2 몸체부(210A, 210B)에 의해 형성된 캐비티에 채워져 발광 소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(230)는 형광체를 포함하여, 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능하거나 공기 살균 장치 등과 같은 각종 전자 제품에 적용될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 6은 실시예에 의한 공기 살균 장치(500)의 사시도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 공기 살균 장치(500)는, 케이싱(501)의 일면에 실장된 발광 모듈부(510)와, 방출된 심자외선 파장 대역의 광을 난반사시키는 난반사 반사 부재(530a, 530b)와, 발광 모듈부(510)에서 필요한 가용전력을 공급하는 전원 공급부(520)를 포함한다.
먼저 케이싱(501)은 장방형 구조로 이루어지며 발광 모듈부(510)와 난반사 반사부재(530a, 530b) 및 전원 공급부(520)를 모두 내장하는 일체형 즉 콤팩트한 구조로 형성될 수 있다. 또한, 케이싱(501)은 공기 살균 장치(500) 내부에서 발생된 열을 외부로 방출시키기에 효과적인 재질 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 케이싱(501)의 재질은 Al, Cu 및 이들의 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어 질 수 있다. 따라서, 케이싱(501)의 외기와의 열전달 효율이 향상되어, 방열 특성이 개선될 수 있다.
또는, 케이싱(501)은 특유한 외부 표면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 케이싱(501)은 예를 들어 코러게이션(corrugation) 또는 메쉬(mesh) 또는 불특정 요철 무늬 형상으로 돌출 형성되는 외부 표면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 케이싱(501)의 외기와의 열전달 효율이 더욱 향상되어 방열 특성이 개선될 수 있다.
한편, 이러한 케이싱(501)의 양단에는 부착판(550)이 더 배치될 수 있다. 부착판(550)은 도 6에 예시된 바와 같이 케이싱(501)을 전체 설비 장치에 구속시켜 고정하는데 사용되는 브라켓 기능의 부재를 의미한다. 이러한 부착판(550)은 케이싱(501)의 양단에서 일측 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 여기서, 일측 방향은 심자외선이 방출되고 난반사가 일어나는 케이싱(501)의 내측 방향일 수 있다.
따라서, 케이싱(501)으로부터 양단 상에 구비된 부착판(550)은 전체 설비 장치와의 고정 영역을 제공하여, 케이싱(501)이 보다 효과적으로 고정 설치될 수 있도록 한다.
부착판(550)은 나사 체결 수단, 리벳 체결 수단, 접착 수단 및 탈착 수단 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있으며, 이들 다양한 결합 수단의 방식은 당업자의 수준에서 자명하므로, 여기서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 발광 모듈부(510)는 전술한 케이싱(501)의 일면 상에 실장 되는 형태로 배치된다. 발광 모듈부(510)는 공기 중의 미생물을 살균 처리하도록 심자외선을 방출하는 역할을 한다. 이를 위해, 발광 모듈부(510)는 기판(512)과, 기판(512)에 탑재된 다수의 발광 소자 패키지(200)를 포함한다. 여기서, 발광 소자 패키지(200)는 도 5에 예시된 발광 소자 패키지(200)에 해당한다.
기판(512)은 케이싱(501)의 내면을 따라 단일 열로 배치되어 있으며, 회로 패턴(미도시)을 포함하는 PCB일 수 있다. 다만, 기판(512)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성(flexible) PCB 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다음으로, 난반사 반사부재(530a, 530b)는 전술한 발광 모듈부(510)에서 방출된 심자외선을 강제로 난반사시키도록 형성되는 반사판 형태의 부재를 의미한다. 이러한 난반사 반사부재(530a, 530b)의 전면 형상 및 배치 형상은 다양한 형상을 가질 수 있다. 난반사 반사부재(530a, 530b)의 면상 구조(예: 곡률반경 등)를 조금씩 변경하여 설계함에 따라, 난반사된 심자외선이 중첩되게 조사되어 조사 강도가 강해지거나, 또는 조사 영역되는 영역의 폭이 확장될 수 있다.
전원 공급부(520)는 전원을 도입 받아 전술된 발광 모듈부(510)에서 필요한 가용전력을 공급하는 역할을 한다. 이러한 전원 공급부(520)는 전술한 케이싱(501) 내에 배치될 수 있다. 도 6에 예시된 바와 같이, 전원 공급부(520)는 난반사 반사부재(530a, 530b)와 발광 모듈부(510) 사이의 이격 공간의 내벽 쪽에 배치될 수 있다. 외부 전원을 전원 공급부(520) 측으로 도입시키기 위해 상호 간을 전기적으로 연결하는 전원 연결부(540)가 더 배치될 수 있다.
도 6에 예시된 바와 같이, 전원 연결부(540)의 형태는 면상일 수 있으나, 외부의 전원 케이블(미도시)이 전기적으로 접속될 수 있는 소켓 또는 케이블 슬롯의 형태를 가질 수 있다. 그리고 전원 케이블은 플렉시블한 연장 구조를 가져, 외부 전원과의 연결이 용이한 형태로 이루어질 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 헤드 램프(head lamp, 900)를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 헤드 램프(900)는 발광 모듈(901), 리플렉터(reflector, 902), 쉐이드(903) 및 렌즈(904)를 포함한다.
발광 모듈(901)은 기판(미도시) 상에 배치되는 복수의 발광 소자 패키지들(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 발광 모듈(901)은 도 5에 예시된 발광 소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.
리플렉터(902)는 발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛(911)을 일정 방향, 예컨대, 전방(912)으로 반사시킨다.
쉐이드(903)는 리플렉터(902)와 렌즈(904) 사이에 배치되며, 리플렉터(902)에 의하여 반사되어 렌즈(904)로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 부재로서, 쉐이드(903)의 일측부(903-1)와 타측부(903-2)는 서로 높이가 다를 수 있다.
발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛은 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후 렌즈(904)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다. 렌즈(904)는 리플렉터(902)에 의하여 반사된 빛을 전방으로 굴절시킬 수 있다.
도 8은 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치(1000)를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 조명 장치(1000)는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700) 및 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치(1000)는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
광원 모듈(1200)은 도 1에 예시된 발광 소자(100) 또는 도 5에 예시된 발광 소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상일 수 있으며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상일 수 있다. 커버(1100)는 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(1100)는 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 커버(1100)는 외부에서 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 불투명할 수 있다. 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있으며, 광원 모듈(1200)로부터 발생한 열은 방열체(1400)로 전도될 수 있다. 광원 모듈(1200)은 광원부(1210), 연결 플레이트(1230) 및 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.
부재(1300)는 방열체(1400)의 상면 위에 배치될 수 있고, 복수의 광원부(1210)와 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)을 갖는다. 가이드홈(1310)은 광원부(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응 또는 정렬될 수 있다.
부재(1300)의 표면은 광 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다.
예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 부재(1300)는 커버(1100)의 내면에 반사되어 광원 모듈(1200)을 향하여 되돌아오는 빛을 다시 커버(1100) 방향으로 반사할 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 방열체(1400)와 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 연결 플레이트(1230)와 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 방열체(1400)는 광원 모듈(1200)로부터의 열과 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열할 수 있다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)에 수납되는 전원 제공부(1600)는 밀폐될 수 있다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 가질 수 있으며, 가이드 돌출부(1510)는 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 가질 수 있다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납될 수 있고, 홀더(1500)에 의해 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐될 수 있다. 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650) 및 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
가이드부(1630)는 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 가이드부(1630)는 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 베이스(1650)의 일 면 위에는 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
연장부(1670)는 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입될 수 있고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받을 수 있다. 예컨대, 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)와 폭이 같거나 작을 수 있다. 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결될 수 있고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 전원 제공부(1600)가 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광 소자 110: 기판
112: 버퍼층 120: 발광 구조물
122: 제1 도전형 반도체층 124: 활성층
126: 제2 도전형 반도체층 132A, 132B: 전극
140: 서브 마운트 142: 비전도층
144A, 144B: 금속 패드 146A, 146B: 범프부
152: 제1 반사층 154: 제2 반사층
156A, 156B: 제3 반사층 158A, 158B: 제4 반사층
162: 제1 보호층 164: 제2 보호층
170: 접착층 200: 발광 소자 패키지
210: 패키지 몸체 210A, 210B: 몸체부
220: 절연부 230: 몰딩 부재
240A, 240B: 와이어 500: 공기 살균 장치
501: 케이싱 510: 발광 모듈부
530a, 530b: 난반사 반사 부재 520: 전원 공급부
900: 헤드 램프 902: 리플렉터
903: 쉐이드 904: 렌즈
1000: 조명 장치 1100: 커버
1200: 광원 모듈 1400: 방열체
1600: 전원 제공부 1700: 내부 케이스
1800: 소켓

Claims (9)

  1. 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층의 아래에 배치된 활성층, 및 상기 활성층의 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 갖는 발광 구조물;
    상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 제1 반사층;
    상기 제1 반사층을 감싸면서 상기 제1 도전형 반도체층의 아래에 배치되며, 전기적 전도성을 갖는 제1 보호층;
    상기 제1 보호층 아래에 배치된 제2 반사층;
    수평 방향으로 서로 이격된 제1 및 제2 금속 패드가 상부에 배치된 서브 마운트;
    상기 제1 금속 패드와 상기 제1 보호층 사이에서 상기 제2 반사층을 관통하여 배치된 제1 범프부; 및
    상기 제2 금속 패드와 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 제2 범프부를 포함하는 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 발광 소자는
    상기 제1 반사층과 접하며 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 제1 전극;
    상기 제2 범프부와 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제1 및 제2 금속 패드 위에 배치된 제3 반사층을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 범프부는 상기 제3 반사층을 관통하여 상기 제1 및 제2 금속 패드와 각각 연결되는 발광 소자.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 보호층은 금속 물질을 포함하는 발광 소자.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 보호층의 두께는 50 ㎚ 내지 2 ㎛인 발광 소자.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 보호층과 상기 제1 반사층 사이에 배치된 접착층을 더 포함하는 발광 소자.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 접착층은 Ti, Cr 또는 Ni 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 범프부의 노출된 외측면을 감싸는 제4 반사층을 더 포함하는 발광 소자.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 활성층의 노출된 측부를 감싸는 제2 보호층을 더 포함하는 발광 소자.
  9. 캐비티를 정의하는 패키지 몸체;
    상기 캐비티 내의 상기 패키지 몸체 위에 배치된 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자; 및
    상기 캐비티에 채워져 상기 발광 소자를 포위하는 몰딩 부재를 포함하는 발광 소자 패키지.
KR20130108964A 2013-09-11 2013-09-11 발광 소자 및 발광 소자 패키지 KR20150029920A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130108964A KR20150029920A (ko) 2013-09-11 2013-09-11 발광 소자 및 발광 소자 패키지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130108964A KR20150029920A (ko) 2013-09-11 2013-09-11 발광 소자 및 발광 소자 패키지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150029920A true KR20150029920A (ko) 2015-03-19

Family

ID=53024141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130108964A KR20150029920A (ko) 2013-09-11 2013-09-11 발광 소자 및 발광 소자 패키지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150029920A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10056527B2 (en) 2016-09-01 2018-08-21 Lumens Co., Ltd. UV LED package
KR20180100287A (ko) * 2018-08-24 2018-09-10 주식회사 루멘스 Uv led 패키지

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10056527B2 (en) 2016-09-01 2018-08-21 Lumens Co., Ltd. UV LED package
US10553757B2 (en) 2016-09-01 2020-02-04 Lumens Co., Ltd. UV LED package
KR20180100287A (ko) * 2018-08-24 2018-09-10 주식회사 루멘스 Uv led 패키지

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102080778B1 (ko) 발광 소자 패키지
US9627596B2 (en) Light emitting device, light emitting device package including the device and lighting apparatus including the package
US9887324B2 (en) Light emitting device package
KR20160115309A (ko) 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지
KR20150001268A (ko) 발광 소자 패키지
US9897298B2 (en) Light emitting module and light unit having the same
KR20150017543A (ko) 자외선 발광 소자
KR20150029163A (ko) 발광 소자
KR102127445B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR102170216B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR20150029920A (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR102114932B1 (ko) 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지
KR20150082806A (ko) 발광 소자 패키지
KR102220501B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR20190035648A (ko) 발광 소자 패키지
KR102119817B1 (ko) 발광소자
KR102050057B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR102080777B1 (ko) 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 발광 모듈
KR20150091923A (ko) 발광 소자 패키지
KR102107523B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR20160001997A (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR20160001998A (ko) 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지
KR20150031719A (ko) 발광소자 패키지
KR20150025600A (ko) 발광 소자
KR20150031717A (ko) 발광소자 패키지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application