KR20170061226A - 반도체 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 개시는, 반도체 발광소자에 있어서, 복수의 전극 및 활성층을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩;으로서 활성층 아래에 반사막을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩; 그리고, 제1 반도체 발광소자 칩 위에 위치하는 복수의 전극을 포함하는 제2 반도체 발광소자 칩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자에 대한 것이다.

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 복수의 반도체 발광소자 칩을 효율적으로 배치한 반도체 발광소자에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자 칩의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자 칩은 성장기판(10; 예: 사파이어 기판), 성장기판(10) 위에, 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: n형 GaN층), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예; INGaN/(In)GaN MQWs), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: p형 GaN층)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 전류 확산을 위한 투광성 전도막(60)과, 본딩 패드로 역할하는 전극(70)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 본딩 패드로 역할하는 전극(80: 예: Cr/Ni/Au 적층 금속 패드)이 형성되어 있다. 도 1과 같은 형태의 반도체 발광소자 칩을 특히 레터럴 칩(Lateral Chip)이라 한다. 여기서, 기판(10) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면으로 기능한다.
도 2는 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 제시된 반도체 발광소자 칩의 다른 예를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호를 변경하였다.
반도체 발광소자 칩은 성장기판(10), 성장기판(10) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 성장기판(10) 측으로 빛을 반사시키기 위한 3층으로 된 전극막(90, 91, 92)이 형성되어 있다. 제1 전극막(90)은 Ag 반사막, 제2 전극막(91)은 Ni 확산 방지막, 제3 전극막(92)은 Au 본딩층일 수 있다. 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 본딩 패드로 기능하는 전극(80)이 형성되어 있다. 여기서, 전극막(92) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면으로 기능한다. 도 2와 같이 전극이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면으로 기능하고, 활성층에서 생성된 빛을 성장기판 측으로 반사하는 구조를 갖는 반도체 발광소자를 특히 플립 칩(Flip Chip)이라 한다. 도 2에 도시된 플립 칩의 경우 제1 반도체층(30) 위에 형성된 전극(80)이 제2 반도체층 위에 형성된 전극막(90, 91, 92)보다 낮은 높이에 있지만, 동일한 높이에 형성될 수 있도록 할 수도 있다. 여기서 높이의 기준은 성장기판(10)으로부터의 높이 일 수 있다.
도 3은 미국 등록특허공보 제8,008,683호에 제시된 반도체 발광소자 칩의 또 다른 예를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호를 변경하였다.
반도체 발광소자 칩은 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50)이 순차로 형성되어 있으며, 성장 기판이 제거된 측에 형성된 전극(120), 제2 반도체층(50)에 전류를 공급하는 한편 반도체층(30, 40, 50)을 지지하는 지지 기판(100), 그리고 지지 기판(100)에 형성된 전극(110)을 포함한다. 전극(120)은 와이어 본딩을 이용하여 외부와 전기적으로 연결된다. 전극(110)측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면으로 기능한다. 도 3과 같이 전극(110, 120)이 활성층(40)의 위 및 아래에 1개씩 있는 구조의 반도체 발광소자 칩을 수직 칩(Vertical Chip)이라 한다.
도 4는 한국 공개특허공보 제10-2010-0030805호에 기재된 반도체 발광 구조물의 일 예를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면 기호를 수정하였다.
반도체 발광 구조물(200)은 기판(210), 캐비티(221, 222)를 포함하는 분리대(220), 복수의 반도체 발광소자 칩(230, 231), 및 캐비티(221, 222)를 채우는 투광성 봉지재(240) 및 렌즈(250)를 포함한다. 기판(210)은 반도체 발광소자 칩(230, 231)이 실장되는 기판(210)이다. 복수의 반도체 발광소자 칩(230, 231)은 청색, 적색, 또는 녹색을 발광하는 반도체 발광소자 칩일 수 있다. 투광성 봉지재(240)는 서로 다른 특성의 파장 변환재(241, 242)를 포함한다. 예를 들어 복수의 반도체 발광소자 칩(230, 231)은 청색을 발광하고, 파장 변환재(241)는 황색 형광체이고, 파장 변환재(242)는 적색 형광체의 조합으로서, 백색광을 발광할 수 있다. 그러나 도 4와 같은 형태의 반도체 발광 구조물(200)은 구조가 복잡하고, 크기도 크며, 사용되는 부품 수가 많아 제조경비가 높다.
본 개시는 반도체 발광 구조물에 사용되는 반도체 발광소자로서, 복수의 반도체 발광소자 칩을 효율적으로 배치하여 반도체 발광 구조물의 크기를 획기적으로 줄일 수 있으며, 복수의 반도체 발광소자 칩을 각각 온(On)/오프(Off)할 수 있는 반도체 발광소자를 제공하고자 한다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 복수의 전극 및 활성층을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩;으로서 활성층 아래에 반사막을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩; 그리고, 제1 반도체 발광소자 칩 위에 위치하는 복수의 전극을 포함하는 제2 반도체 발광소자 칩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자 칩의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 제시된 반도체 발광소자 칩의 다른 예를 나타내는 도면,
도 3은 미국 등록특허공보 제8,008,683호에 제시된 반도체 발광소자 칩의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 4는 한국 공개특허공보 제10-2010-0030805호에 기재된 반도체 발광 구조물의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 나타내는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물의 일 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물의 다른 일 예를 나타내는 도면,
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물의 또 다른 일 예를 나타내는 도면,
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물을 제조하는 방법의 다른 일 예를 나타내는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5(a)는 평면도이며, 도 5(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이다.
반도체 발광소자(300)는 제1 반도체 발광소자 칩(310)과 제1 반도체 발광소자 칩(310) 위에 위치하는 제2 반도체 발광소자 칩(320)을 포함한다. 제1 반도체 발광소자 칩(310)은 활성층(311), 활성층(311) 아래에 위치하는 반사막(312) 및 복수의 전극(313)을 포함한다. 활성층(311)에서 발광하는 빛은 반사막(312)에 반사되어 제2 반도체 발광소자 칩(320) 방향으로 나갈 수 있다. 예를 들어 점선(340)처럼 활성층(311)에서 발광하는 빛이 반사막(312)에 반사되어 제2 반도체 발광소자 칩(320)을 관통하여 위로 나갈 수 있다. 특히 제1 반도체 발광소자 칩(310)과 제2 반도체 발광소자 칩(320)이 서로 다른 색의 빛을 발광하는 경우, 제1 반도체 발광소자 칩(310)에서 나오는 빛이 제2 반도체 발광소자 칩(320)을 관통하여 지나가면서 색의 혼합이 잘 이루어질 수 있다. 제2 반도체 발광소자 칩(320)은 활성층(321), 활성층(321) 위에 위치하는 복수의 전극(322)을 포함한다. 즉 제1 반도체 발광소자 칩(310)과 제2 반도체 발광소자 칩(320)의 전극(313, 322)은 서로 반대 방향에 위치하고 있다. 제1 반도체 발광소자 칩(310)과 제2 반도체 발광소자 칩(320) 사이에는 두 개의 칩(310, 320)을 접합하는 투광성 접착층(330)을 포함한다. 투광성 접착층(330)을 형성하는 물질로는 예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 수지 등일 수 있다. 제1 반도체 발광소자 칩(310)은 플립 칩일 수 있으며, 제2 반도체 발광소자 칩(320)은 래터럴 칩일 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 나타내는 도면이다. 도 6(a)는 평면도이며, 도 6(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이다.
반도체 발광소자(400)는 제1 반도체 발광소자 칩(410)과 제1 반도체 발광소자 칩(410) 위에 위치하는 제2 반도체 발광소자 칩(420)을 포함한다. 제1 반도체 발광소자 칩(410)은 활성층(411), 활성층(411) 아래에 위치하는 반사막(412) 및 복수의 전극(413)을 포함한다. 제2 반도체 발광소자 칩(420)은 활성층(421), 활성층(421) 위에 위치하는 반사막(422) 및 복수의 전극(423)을 포함한다. 활성층(411, 421)에서 발광하는 빛은 반사막(412, 422)에 반사되어 제1 반도체 발광소자 칩(410) 및 제2 반도체 발광소자 칩(420)의 측면으로 나갈 수 있다. 예를 들어 점선(440)처럼 활성층(411)에서 발광하는 빛이 반사막(412) 및 반사막(422)에 반사되어 제1 반도체 발광소자 칩(410) 및 제2 반도체 발광소자 칩(420)의 측면으로 나갈 수 있으며, 점선(441)처럼 활성층(421)에서 발광하는 빛이 반사막(412) 및 반사막(422)에 반사되어 제1 반도체 발광소자 칩(410) 및 제2 반도체 발광소자 칩(420)의 측면으로 나갈 수 있다. 특히 제1 반도체 발광소자 칩(410)과 제2 반도체 발광소자 칩(420)이 서로 다른 색의 빛을 발광하는 경우, 제1 반도체 발광소자 칩(410)에서 나오는 빛 및 제2 반도체 발광소자 칩(420)에서 나오는 빛이 반사막(412, 422) 사이에서 반사되면서 색의 혼합이 잘 이루어질 수 있다. 제1 반도체 발광소자 칩(410)과 제2 반도체 발광소자 칩(420)의 전극(413, 423)은 서로 반대 방향에 위치하고 있다. 제2 반도체 발광소자 칩(410)과 제2 반도체 발광소자 칩(420) 사이에는 두 개의 칩(410, 420)을 접합하는 투광성 접착층(430)을 포함한다. 투광성 접착층(430)을 형성하는 물질로는 예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 수지 등일 수 있다. 제1 반도체 발광소자 칩(410) 및 제2 반도체 발광소자 칩(420)은 플립 칩일 수 있다.
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 도면이다. 도 7(a)는 평면도이며, 도 7(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이다.
반도체 발광소자(500)는 제1 반도체 발광소자 칩(510), 제1 반도체 발광소자 칩(510) 위에 위치하는 제2 반도체 발광소자 칩(520), 및 제2 반도체 발광소자 칩(520) 위에 위치하는 제3 반도체 발광소자 칩(530)을 포함한다. 제3 반도체 발광소자 칩(530)은 활성층(531), 활성층(531) 위에 위치하는 전극(532), 활성층(531) 아래에 위치하는 전극(533)을 포함한다. 제3 반도체 발광소자 칩(530)의 전극(532, 533) 중 활성층(531) 아래에 위치하는 전극(533)은 제2 반도체 발광소자 칩(520)의 복수의 전극(521) 중 하나와 전기적으로 연결된다. 예를 들어 제3 반도체 발광소자 칩(530)의 활성층(531) 아래에 위치하는 전극(533)이 제2 반도체 발광소자 칩(520)의 복수의 전극(521) 중 하나의 전극(521) 바로 위에서 전기적으로 연결되거나(미도시), 도 7(a)에 도시된 것처럼 제2 반도체 발광소자 칩(520)이 제3 반도체 발광소자 칩 형성부(540)를 포함하고, 제3 반도체 발광소자 칩(530)의 활성층(531) 아래에 위치하는 전극(533)이 제3 반도체 발광소자 칩 형성부(540) 위에 위치하여 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 반도체 발광소자 칩(520)의 복수의 전극(521)의 면적이 충분히 크지 않은 경우, 제3 반도체 발광소자 칩 형성부(540) 위에 제3 반도체 발광소자 칩(530)이 위치하는 것이 바람직하다. 제3 반도체 발광소자 칩 형성부(540) 또는 제2 반도체 발광소자 칩(520)의 복수의 전극(521) 중 하나의 전극(521) 바로 위에 제3 반도체 발광소자 칩(530)은 예를 들어 솔더링에 의해 전기적으로 연결되어 고정될 수 있다. 제3 반도체 발광소자 칩(530) 형성부(540)는 제2 반도체 발광소자 칩(520)의 복수의 전극(521) 중 하나와 전기적 연결부(550)에 의해 전기적으로 연결된다. 도 7에 기재된 반도체 발광소자(500)는 도 5에 기재된 반도체 발광소자(300)에 제3 반도체 발광소자 칩(530)을 추가한 것으로 도 7에서 설명한 것을 제외하고는 도 5에 도시된 반도체 발광소자(500)와 동일하다. 제1 반도체 발광소자 칩(510), 제2 반도체 발광소자 칩(520) 및 제3 반도체 발광소자 칩(530)은 서로 다른 색을 발광할 수 있다. 예를 들어 제1 반도체 발광소자 칩(510)은 청색을 발광하고, 제2 반도체 발광소자 칩(520)은 녹색을 발광하고, 제3 반도체 발광소자 칩(530)은 적색을 발광할 수 있다. 특히 제1 반도체 발광소자 칩(510)의 활성층(511) 아래에 위치하는 반사막(512)에 의해 제1 반도체 발광소자 칩(510)에서 나오는 빛이 제2 반도체 발광소자 칩(520)을 관통하여 위로 나가기 때문에, 색이 잘 혼합될 수 있다. 제3 반도체 발광소자 칩(530)은 수직 칩일 수 있다. 또한 도 7(a)와 같이 제1 반도체 발광소자 칩(510), 제2 반도체 발광소자 칩(520) 및 제3 반도체 발광소자 칩(530)이 적층되는 구조이기 때문에, 평면도에서의 면적의 크기가 제1 반도체 발광소자 칩(510) > 제2 반도체 발광소자 칩(520) > 제3 반도체 발광소자 칩(530)인 것이 구조적으로 안정적이며 밑에 있는 반도체 발광소자 칩에서 발광하는 빛이 덜 가리게 되어 바람직하다. 동일한 면적일 수도 있다.
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다. 도 8(a)는 평면도이며, 도 8(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이다.
반도체 발광소자(600)는 제1 반도체 발광소자 칩(610), 제1 반도체 발광소자 칩(610) 위에 위치하는 제2 반도체 발광소자 칩(620), 및 제2 반도체 발광소자 칩(620) 위에 위치하는 제3 반도체 발광소자 칩(630)을 포함한다. 제3 반도체 발광소자 칩(630)은 활성층(631), 활성층(631) 위에 위치하는 전극(632) 및 활성층(631) 아래에 위치하는 전극(633)을 포함한다. 제3 반도체 발광소자 칩(630)의 전극(632, 633) 중 활성층(631) 아래에 위치하는 전극(633)은 제2 반도체 발광소자 칩(620)의 복수의 전극(623) 중 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 도 8(a)에 도시된 것처럼 제3 반도체 발광소자 칩(630)의 전극(633)이 제2 반도체 발광소자 칩(620)의 복수의 전극(623) 중 하나의 전극(623) 위에 전기적으로 연결되거나, 제2 반도체 발광소자 칩(620)에 제3 반도체 발광소자 칩(630)이 위치하는 제3 반도체 발광소자 칩 형성부(미도시)를 포함할 수 있다. 도 7과 비교하여 제3 반도체 발광소자 칩(530, 630)의 전극(533, 633)을 제3 반도체 발광소자 칩 형성부(540) 위에 위치시킬 것인지, 아니면 제2 반도체 발광소자 칩(520, 620)의 복수의 전극 중 하나의 전극(521, 623) 위에 위치시킬 것인지는 제2 반도체 발광소자 칩(530, 630)의 전극(521, 623)의 면적 크기에 따를 수 있다. 즉 제2 반도체 발광소자 칩의 전극 면적이 큰 경우에는 도 8(a)와 같이 제2 반도체 발광소자 칩(630)의 전극(623) 위에 직접 제3 반도체 발광소자 칩(630)의 전극(633)을 위치시킬 수 있지만 제2 반도체 발광소자 칩의 전극 면적이 작은 경우에는 도 7(a)와 같이 제3 반도체 발광소자 형성부(540) 위에 제3 반도체 발광소자 칩(530)의 전극(533)을 위치시킬 수 있다. 도 8에 기재된 반도체 발광소자(600)는 도 6에 기재된 반도체 발광소자(400)에 제3 반도체 발광소자 칩(630)을 추가한 것으로 도 8에서 설명한 것을 제외하고는 도 6에 도시된 반도체 발광소자(600)와 동일하다. 제1 반도체 발광소자 칩(610), 제2 반도체 발광소자 칩(620) 및 제3 반도체 발광소자 칩(630)은 서로 다른 색을 발광할 수 있다. 예를 들어 제1 반도체 발광소자 칩(610)은 청색을 발광하고, 제2 반도체 발광소자 칩(620)은 녹색을 발광하고, 제3 반도체 발광소자 칩(630)은 적색을 발광할 수 있다. 특히 제1 반도체 발광소자 칩(610)에서 나오는 빛 및 제2 반도체 발광소자 칩(620)에서 나오는 빛이 반사막(612, 622) 사이에서 반사되면서 색의 혼합이 잘 이루어질 수 있다. 제3 반도체 발광소자 칩(630)은 수직 칩일 수 있다. 도 8(a)와 같이 제1 반도체 발광소자 칩(610), 제2 반도체 발광소자 칩(620) 및 제3 반도체 발광소자 칩(630)이 적층되는 구조이기 때문에, 평면도에서의 면적의 크기가 제1 반도체 발광소자 칩(610) > 제2 반도체 발광소자 칩(620) > 제3 반도체 발광소자 칩(630)인 것이 구조적으로 안정적이며 밑에 있는 반도체 발광소자 칩에서 발광하는 빛이 덜 가리게 되어 바람직하다. 동일한 면적일 수도 있다. 도 1 내지 도 3에 의해 반도체 발광소자 칩의 구조는 통상의 기술자가 용이하게 알 수 있는 구조이기 때문에, 도 5 내지 도 8에 있어서 반도체 발광소자 칩에서 활성층 및 반사막 이외의 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층 등 다른 구조는 도시하지 않았다. 또한 도 5 내지 도 8에서 활성층 및 반사막의 위치는 반사막과 활성층 사이의 상대적 위치를 설명하기 위한 것이며 활성층 및 반사막의 반도체 발광소자 칩에서 정확한 위치를 도시하고 있는 것은 아니다. 또한 도 5 내지 도 8에 있어서 반사막은 예를 들어 알루미늄(Al), 은(Ag), 분포 브래그 리플렉터(DBR : Distributed Bragg Reflector), 고반사 백색 반사물질 등이 될 수 있다. 반도체 발광소자 칩이 반사막을 포함하는 구조는 통상의 기술자에게 알려져 있으며, 예를 들어 한국 공개특허공보 제10-2014-0016516호에는 반사막으로 DBR을 사용한 구조가 제시되어 있다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9(a)는 평면도이며, 도 9(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이다.
반도체 발광 구조물(700)은 반도체 발광소자(710), 복수의 도전부(720, 721), 봉지재(730) 및 벽(740)을 포함한다. 다만 벽(740)은 없거나, 벽(740)의 높이가 반도체 발광소자(710)보다 낮을 수 있다. 반도체 발광소자(710)는 도 5 내지 도 6에 도시된 반도체 발광소자이다. 다만 제1 반도체 발광소자 칩(711)은 반사막을 포함하지 않을 수 있다. 또한 제1 반도체 발광소자 칩(711)의 복수의 전극(713, 714)은 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극(713) 및 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극(714)이다. 제2 반도체 발광소자 칩(712)의 복수의 전극(715, 716)은 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층에 전기적으로 연결된 제3 전극(715) 및 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층에 전기적으로 연결된 제4 전극(716)이다. 복수의 도전부(720, 721)는 금속 재질이 바람직하며, 예를 들어 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 중 하나일 수 있다. 제1 도전부(720)는 제2 반도체 발광소자 칩(712)의 제3 전극(715)과 전기적으로 연결되고 제2 도전부(721)는 제2 반도체 발광소자 칩(712)의 제4 전극(716)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어 복수의 도전부(720, 721)와 제2 반도체 발광소자 칩(712)의 복수의 전극(715, 716)은 와이어(750) 본딩에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 봉지재(730)는 반도체 발광소자(710) 및 복수의 도전부(720, 721)를 덮어 반도체 발광소자(710)와 복수의 도전부(720, 721)를 결합시키는 것으로, 예를 들어 투광성 재질의 에폭시 수지, 실리콘 수지일 수 있다. 다만 제1 반도체 발광소자 칩(711)의 복수의 전극(713, 714) 및 복수의 도전부(720, 721)가 외부(예 : PCB, 서브마운트 등)와 전기적으로 연결될 수 있도록 제1 반도체 발광소자 칩(711)의 복수의 전극(713, 714) 및 복수의 도전부(720, 721)의 적어도 일부는 봉지재(730)로부터 노출되는 것이 바람직하다.
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물의 다른 일 예를 나타내는 도면이다. 도 10(a)는 평면도이며, 도 10(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이다.
반도체 발광 구조물(800)은 반도체 발광소자(810), 복수의 도전부(820, 821, 822), 봉지재(830) 및 벽(840)을 포함한다. 다만 벽(840)은 없거나, 벽(840)의 높이가 반도체 발광소자(810)보다 낮을 수 있다. 반도체 발광소자(810)는 도 7 내지 도 8에 도시된 반도체 발광소자이다. 다만 제1 반도체 발광소자 칩(811)은 반사막을 포함하지 않을 수 있다. 제1 반도체 발광소자 칩(811)의 복수의 전극(814, 815)은 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극(814) 및 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극(815)이다. 제2 반도체 발광소자 칩(812)의 복수의 전극(816, 817)은 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제3 전극(816) 및 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제4 전극(817)이다. 제3 반도체 발광소자 칩(813)의 복수의 전극(818, 819)은 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제5 전극(819) 및 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제6 전극(818)이다. 복수의 도전부(820, 821, 822)는 금속 재질이 바람직하며, 예를 들어 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 중 하나일 수 있다. 제1 도전부(820)는 제2 반도체 발광소자 칩(812)의 제3 전극(816)과 전기적으로 연결되고 제2 도전부(821)는 제2 반도체 발광소자 칩(812)의 제4 전극(817)과 전기적으로 연결된다. 또한 제3 도전부(822)는 제3 반도체 발광소자 칩(813)의 제5 전극(819)과 전기적으로 연결된다. 복수의 도전부(820, 821, 822)와 제2 반도체 발광소자 칩(812) 및 제3 반도체 발광소자 칩(813)의 복수의 전극(816, 817, 819)은 와이어(850) 본딩에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 봉지재(830)는 반도체 발광소자(810) 및 복수의 도전부(820, 821, 822)를 덮어 반도체 발광소자(810)와 복수의 도전부(820, 821, 822)를 결합시키는 것으로, 예를 들어 투광성 재질의 에폭시 수지, 실리콘 수지일 수 있다. 다만 제1 반도체 발광소자 칩(811)의 복수의 전극(814, 815) 및 복수의 도전부(820, 821, 822)가 외부(예 : PCB, 서브마운트 등)와 전기적으로 연결될 수 있도록 제1 반도체 발광소자 칩(811)의 복수의 전극(814, 815) 및 복수의 도전부(820, 821, 822)의 적어도 일부는 봉지재(830)로부터 노출되는 것이 바람직하다.
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물의 또 다른 일 예를 나타내는 도면이다. 도 11(a)는 평면도이며, 도 11(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이다.
반도체 발광 구조물(900)은 제1 반도체 발광소자 칩(911)의 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극(912)이 제1 도전부(920) 위에 전기적으로 연결되어, 제2 반도체 발광소자 칩(930)의 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제3 전극(931)과 공통으로 제1 도전부(920)에 전기적으로 연결된다. 또한 제1 반도체 발광소자 칩(911)의 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극(913)이 제4 도전부(921) 위에 전기적으로 연결된다. 따라서 반도체 발광 구조물(900)은 외부(예 : PCB, 서브마운트 등)와 전기적으로 연결되는 경우, 제1 반도체 발광소자 칩(911)의 복수의 전극(912, 913)이 아니라 복수의 전극(912, 913)이 전기적으로 연결된 제1 도전부(920) 및 제4 도전부(921)가 외부와 전기적으로 연결된다. 도 11에 기재된 반도체 발광 구조물(900)은 도 11에서 설명하고 있는 것을 제외하고는 도 10에 기재된 반도체 발광 구조물(800)과 동일하다.
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물을 제조하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
먼저 홀(1100)을 포함하는 몸체(1000)를 준비한다(S1). 이후 몸체(1000)의 홀(1100)에 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩(1210)과 제1 반도체 발광소자 칩 위에 위치하는 제3 전극 및 제4 전극을 포함하는 제2 반도체 발광소자 칩(1220)을 포함하는 반도체 발광소자(1200)를 위치시킨다(S2). 홀(1100)에 반도체 발광소자(1200)를 임시 고정시키기 위해 임시고정판(1600)을 사용할 수 있다. 임시고정판(1600)은 일반 접착력있는 테이프이면 가능하다. 예를 들어 블루 테이프일 수 있다. 또는 S2 단계에서 도시하지는 않았지만 도 10에 기재된 반도체 발광 소자 구조물(800)을 제조하기 위해 몸체의 홀에 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩, 제1 반도체 발광소자 칩 위에 위치하는 제3 전극 및 제4 전극을 포함하는 제2 반도체 발광소자 칩 및 제2 반도체 발광소자 칩 위에 제5 전극 및 제6 전극을 포함하는 제3 반도체 발광소자 칩을 포함하고 제6 전극이 제4 전극과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자를 위치시킬 수 있다. 이후 몸체(1000)의 홀(1100)에 제1 도전부(1300) 및 제2 도전부(1310)를 위치시킨다(S3). 도시하지는 않았지만 필요에 따라 2개 이상의 도전부를 추가할 수도 있다. 예를 들어 도 10에 기재된 반도체 발광 소자 구조물(800)을 제조하기 위해 제3 도전부를 위치시킬 수 있다. 설명의 편의를 위해 S3 단계부터는 평면도로서 설명한다. 이후 제1 도전부(1300)에 제2 반도체 발광소자 칩(1220)의 제3 전극(1221)을 전기적으로 연결하고, 제2 도전부(1310)에 제2 반도체 발광소자 칩(1220)의 제4 전극(1222)을 전기적으로 연결한다(S4). 전기적 연결은 와이어(1400) 본딩을 이용할 수 있다. 이후 복수의 도전부(1300, 1310)와 반도체 발광소자(1200)를 봉지재(1500)로 덮어 복수의 도전부(1300, 1310)와 반도체 발광소자(1200)를 고정시킨다(S5). 이후 절단선(1700)을 따라 절단하여 각각의 반도체 발광 구조물을 얻을 수 있다(S6). 절단선(1700)의 위치에 따라 반도체 발광 구조물이 벽을 갖지 않을 수도 있다. 또는 홀을 가진 몸체를 사용하지 않고, 임시고정판(1600) 위에 직접 S2 단계 내지 S6 단계를 거쳐 벽이 없는 반도체 발광 구조물을 제조할 수 있다. 예를 들어 도 13과 같이 임시고정판(1600) 위에 적당한 간격을 두고 복수의 도전부(1300, 1310) 및 반도체 발광소자(1200)를 위치시킨 후(S2 단계 및 S3 단계), 와이어 본딩(S4 단계) 및 봉지재를 덮어(S5 단계) 반도체 발광 소자 구조물을 제조할 수 있다. 벽이 필요한 경우에는 임시고정판(1600) 위에 벽(1800)을 형성한 후 S2 단계 내지 S6 단계를 거쳐 반도체 발광 구조물을 제조할 수 있다. 반도체 발광 구조물을 제조하는 순서는 통상의 기술자가 용이하게 변경할 수 있는 범위에서 본 개시의 범위에 포함될 수 있다.
도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광 구조물을 제조하는 방법의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 반도체 발광소자에 있어서, 복수의 전극 및 활성층을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩;으로서 활성층 아래에 반사막을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩; 그리고, 제1 반도체 발광소자 칩 위에 위치하는 복수의 전극을 포함하는 제2 반도체 발광소자 칩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(2) 제1 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 제1 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하고, 제2 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 제2 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하여, 제1 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극과 제2 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 서로 반대 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(3) 제1 반도체 발광소자 칩과 제2 반도체 발광소자 칩 사이에 위치하는 투광성 접착층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(4) 제2 반도체 발광소자 칩 위에 위치하는 복수의 전극 및 활성층을 포함하는 제3 반도체 발광소자 칩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(5) 제3 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극 중 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하고, 복수의 전극 중 다른 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(6) 제3 반도체 발광소자 칩의 전극 중 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하는 전극은 제2 반도체 발광소자 칩의 전극 중 하나와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(7) 제1 반도체 발광소자 칩, 제2 반도체 발광소자 칩, 및 제3 반도체 발광소자 칩은 서로 다른 색을 발광하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(8) 제1 반도체 발광소자 칩은 청색 또는 녹색 중 하나의 빛을 발광하고, 제2 반도체 발광소자 칩은 청색 또는 녹색 중 하나의 빛을 발광하고, 제3 반도체 발광소자 칩은 적색 빛을 발광하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(9) 평면도 상에서 면적의 크기가 제1 반도체 발광소자 칩 > 제2 반도체 발광소자 칩 > 제3 반도체 발광소자 칩인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(10) 제2 반도체 발광소자 칩은 제2 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극이 제1 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극과 서로 반대 방향에 위치하도록 제1 반도체 발광소자 칩 위에 위치하고, 제3 반도체 발광소자 칩은 제3 반도체 발광소자 칩의 전극 중 제3 반도체 발광소자의 활성층 아래에 위치하는 전극이 제2 반도체 발광소자 칩의 전극 중 하나와 전기적으로 연결되도록 제2 반도체 발광소자 칩의 위에 위치하고, 제1 반도체 발광소자 칩은 청색 또는 녹색 중 하나의 빛을 발광하고, 제2 반도체 발광소자 칩은 청색 또는 녹색 중 하나의 빛을 발광하고, 제3 반도체 발광소자 칩은 적색 빛을 발광하여 서로 다른 색을 발광하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(11) 제2 반도체 발광소자 칩은 제2 반도체 발광소자 칩의 전극 중 하나와 전기적으로 연결된 제3 반도체 발광소자 칩 형성부;를 포함하고, 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하는 전극이 제3 반도체 발광소자 칩 형성부 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(12) 제1 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 제1 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하고, 제2 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 제2 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하고, 제3 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극 중 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하고, 다른 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(13) 제1 반도체 발광소자 칩은 플립 칩이고, 제2 반도체 발광소자 칩은 래터럴 칩이고, 제3 반도체 발광소자 칩은 수직 칩인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
본 개시에 따른 반도체 발광소자에 따르면, 반도체 발광소자의 제1 반도체 발광소자 칩, 제2 반도체 발광소자 칩 및 제3 반도체 발광소자 칩을 개별적으로 온(On)/오프(off) 할 수 있다.
또한 본 개시에 따른 반도체 발광소자에 따르면, 복수의 반도체 발광소자 칩이 수직 구조로 적층되어 있어서 색의 혼합이 잘 이루어질 수 있으며, 본 개시에 따른 반도체 발광소자를 사용한 반도체 발광 구조물에서 반도체 발광소자가 차지하는 공간이 작아 반도체 발광 구조물의 크기를 획기적으로 줄일 수 있다.
반도체 발광소자 칩 : 230, 231, 310, 320, 410, 420, 510, 520, 530, 610, 620, 630, 711, 712, 811, 812, 813, 911, 930, 1210, 1220
반도체 발광소자 : 300, 400, 500, 600, 710, 810, 1200
반도체 발광 구조물 : 200, 700, 800, 900

Claims (13)

  1. 반도체 발광소자에 있어서,
    복수의 전극 및 활성층을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩;으로서 활성층 아래에 반사막을 포함하는 제1 반도체 발광소자 칩; 그리고,
    제1 반도체 발광소자 칩 위에 위치하는 복수의 전극을 포함하는 제2 반도체 발광소자 칩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 제1 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하고, 제2 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 제2 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하여, 제1 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극과 제2 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 서로 반대 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제1 반도체 발광소자 칩과 제2 반도체 발광소자 칩 사이에 위치하는 투광성 접착층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제2 반도체 발광소자 칩 위에 위치하는 복수의 전극 및 활성층을 포함하는 제3 반도체 발광소자 칩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제3 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극 중 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하고, 복수의 전극 중 다른 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제3 반도체 발광소자 칩의 전극 중 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하는 전극은 제2 반도체 발광소자 칩의 전극 중 하나와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 청구항 4에 있어서,
    제1 반도체 발광소자 칩, 제2 반도체 발광소자 칩, 및 제3 반도체 발광소자 칩은 서로 다른 색을 발광하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제1 반도체 발광소자 칩은 청색 또는 녹색 중 하나의 빛을 발광하고, 제2 반도체 발광소자 칩은 청색 또는 녹색 중 하나의 빛을 발광하고, 제3 반도체 발광소자 칩은 적색 빛을 발광하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 청구항 4에 있어서,
    평면도 상에서 면적의 크기가 제1 반도체 발광소자 칩 > 제2 반도체 발광소자 칩 > 제3 반도체 발광소자 칩인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 청구항 4에 있어서,
    제2 반도체 발광소자 칩은 제2 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극이 제1 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극과 서로 반대 방향에 위치하도록 제1 반도체 발광소자 칩 위에 위치하고,
    제3 반도체 발광소자 칩은 제3 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극 중 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하고, 복수의 전극 중 다른 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하며, 제3 반도체 발광소자의 활성층 아래에 위치하는 전극이 제2 반도체 발광소자 칩의 전극 중 하나와 전기적으로 연결되도록 제2 반도체 발광소자 칩의 위에 위치하고,
    제1 반도체 발광소자 칩은 청색 또는 녹색 중 하나의 빛을 발광하고, 제2 반도체 발광소자 칩은 청색 또는 녹색 중 하나의 빛을 발광하고, 제3 반도체 발광소자 칩은 적색 빛을 발광하여 서로 다른 색을 발광하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  11. 청구항 4에 있어서,
    제2 반도체 발광소자 칩은 제2 반도체 발광소자 칩의 전극 중 하나와 전기적으로 연결된 제3 반도체 발광소자 칩 형성부;를 포함하고, 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하는 전극이 제3 반도체 발광소자 칩 형성부 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  12. 청구항 4에 있어서,
    제1 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 제1 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하고,
    제2 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극은 제2 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하고,
    제3 반도체 발광소자 칩의 복수의 전극 중 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 아래에 위치하고, 다른 하나는 제3 반도체 발광소자 칩의 활성층 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  13. 청구항 4에 있어서,
    제1 반도체 발광소자 칩은 플립 칩이고, 제2 반도체 발광소자 칩은 래터럴 칩이고, 제3 반도체 발광소자 칩은 수직 칩인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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