KR20170071305A - 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 서브 마운트와 발광 구조물이 열적으로 안정적으로 본딩되며, 동시에 광 추출 효율이 극대화된 발광 소자에 관한 것으로, 기판; 상기 기판의 일면에 배치되며, 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 제 1, 제 2 전극을 포함하며, 본딩층을 통해 상기 발광 구조물과 유테틱 본딩되는 서브 마운트; 및 상기 발광 구조물과 상기 제 1, 제 2 전극 사이에 차례로 배치되는 제 1 배리어층, 반사층 및 제 2 배리어층을 포함하며, 상기 제 2 배리어층은 상기 제 1 전극과 상기 반사층 사이에서 서로 다른 제 1 금속층과 제 2 금속층이 한 번 이상 교대로 적층된 구조이다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명 실시 예는 광 추출 효율이 향상된 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다. 최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 액정 표시 장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다.
발광 다이오드는 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층으로 구성된 발광 구조물의 일 측에 제 1 전극과 제 2 전극이 배치된 구조일 수 있다.
도 1은 일반적인 발광 소자의 단면도이다.
도 1과 같이, 일반적인 플립 칩 구조의 발광 소자는 기판(1), 기판(1) 상에 차례로 적층된 제 1 반도체층(5), 활성층(6) 및 제 2 반도체층(7)을 포함하는 발광 구조물을 포함하며, 발광 소자는 별도의 서브 마운트(2)에 실장될 수 있다. 이 때, 서브 마운트(2)에는 제 1 전극(3)과 제 2 전극(4)이 각각 배치되며, 제 1 범프(8)를 통해 제 1 반도체층(5)과 제 1 전극(3)이 전기적으로 접속되고, 제 2 범프(9)를 통해 제 2 반도체층(7)이 제 2 전극(4)과 전기적으로 접속될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서브 마운트와 발광 구조물이 열적으로 안정적으로 본딩되며, 동시에 광 추출 효율이 극대화된 발광 소자를 제공하는데 있다.
본 발명 실시 예의 발광 소자는 기판; 상기 기판의 일면에 배치되며, 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 제 1, 제 2 전극을 포함하며, 본딩층을 통해 상기 발광 구조물과 유테틱 본딩되는 서브 마운트; 및 상기 발광 구조물과 상기 제 1, 제 2 전극 사이에 차례로 배치되는 제 1 배리어층, 반사층 및 제 2 배리어층을 포함하며, 상기 제 2 배리어층은 상기 제 1 전극과 상기 반사층 사이에서 서로 다른 제 1 금속층과 제 2 금속층이 한 번 이상 교대로 적층된 구조이다.
본 발명의 발광 소자는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 발광 구조물과 서브 마운트를 유테틱 본딩하여, 발광 구조물과 서브 마운트를 열적으로 안정하도록 결합시킬 수 있다.
둘째, 반사층의 상, 하부에 각각 제 1, 제 2 배리어를 배치하여, 유테틱 본딩에 의해 반사층의 반사율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 제 1 배리어 상에 제 2 절연층을 더 배치하여, 정전기 방전 또는 외부의 이물에 의해 배리어층, 반사층 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.
도 3은 도 2의 a 영역의 확대도이다.
도 4는 일반적인 발광 소자와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 도시한 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 일반적인 발광 소자의 반사와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 도시한 사진이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명 다른 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예의 발광 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이며, 도 3은 도 2의 a 영역의 확대도이다.
도 2 및 도 3과 같이, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 기판(10), 기판(10)의 일면에 배치된 발광 구조물(10a), 서브 마운트(30) 및 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)를 본딩시키는 본딩층(20a, 20b)을 포함한다. 발광 구조물(10a)은 기판(10)에 배치될 수 있으며, 도시하지는 않았으나, 발광 구조물(10a)은 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함할 수 있다.
기판(10)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(10)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이거나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(10)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 기판(10)은 제거되어도 무방하다.
이 때, 기판(10)의 두께는 150㎛ 내지 270㎛이며, 기판(10)의 일면에 배치된 발광 구조물(10a)의 두께는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
도시하지는 않았으나, 발광 구조물(10a)과 기판(10) 사이에는 버퍼층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 버퍼층은 발광 구조물(10a)과 기판(10)의 격자 부정합을 완화할 수 있다. 버퍼층은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층에는 도펀트가 도핑될 수도 있으며, 이에 한정하지 않는다. 버퍼층은 기판(10) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층은 발광 구조물(10a)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
특히, 발광 구조물(10a)과 기판(10)의 계면에는 발광 구조물(10a)에서 발생한 광이 기판(10)을 통해 외부로 방출될 때, 광을 확산 및 분산시키기 위해 요철이 형성될 수 있다. 요철은 규칙적인 형태이거나 비규칙적인 형태일 수 있으며, 모양은 용이하게 변경 가능하다.
제 1 반도체층은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 1 반도체층에 제 1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 1 반도체층은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제 1 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제 1 도펀트가 n형 도펀트인경우, 제 1 도펀트가 도핑된 제 1 반도체층은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층은 제 1 반도체층을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제 2 반도체층을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층의 구조는 이에 한정하지 않는다.
제 2 반도체층은 활성층 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 반도체층에 제 2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 2 반도체층은 Inx2Aly2Ga1 -x2- y2N (0≤x2≤1, 0≤y2≤1, 0≤x2+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제 2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 반도체층은 p형 반도체층일 수 있다.
상기와 같은 발광 구조물(10a)은 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)을 통해 서브 마운트(30)의 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 전기적으로 접속될 수 있다.
발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)는 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)을 통해 유테틱 본딩(Eutectic bonding)될 수 있다. 따라서, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 페이스트 또는 투명 에폭시를 리플로우(reflow)시켜, 이를 통해 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)를 본딩하는 일반적인 발광 소자보다 열적으로 안정화되며, 이에 따라 누설 전류가 감소하여 신뢰성이 향상될 수 있다.
서브 마운트(30)는 두께가 너무 두꺼우면 발광 소자의 소형화 및 박형화가 어려우며, 두께가 너무 얇은 경우 충분한 지지력을 갖지 못한다. 따라서, 서브 마운트(30)의 두께는 250㎛ 내지 350㎛일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 서브 마운트(30)의 반사도가 발광 소자의 특성에 영향을 주는 것을 방지하기 위해, 반사 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 Sn, Ag, Au, Cu, Ni 중 선택된 하나 이상의 물질로 이루어진 합금을 포함할 수 있다.
발광 구조물(10a)은 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)을 통해 서브 마운트(30)의 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 직접 접속될 수 있으며, 도면에서는 발광 구조물(10a)이 제 2 배리어층(33)을 통해 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 접속되는 것을 도시하였다.
서브 마운트(30)는 전기 전도성 및 열전도성을 갖는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 서브 마운트(30)는 SiC, Si, Ge, SiGe, AlN, 금속 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 서브 마운트(30)의 두께는 200㎚ 내지 400㎚ 일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
서브 마운트(30)가 금속으로 이루어진 경우, 서브 마운트(30)와 제 1, 제 2 전극(32a, 32b) 사이에 제 1 절연층(31)이 배치되어, 서브 마운트(30)와 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)이 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 제 1 절연층(31)은 SiO2, MgO, SiN 등과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 절연층(31)은 다층 구조로도 이루어질 수 있으나, 도면에서는 단층 구조를 도시하였다. 제 1 절연층(31)의 두께는 300㎚ 내지 700㎚일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
또한, 서브 마운트(30)가 전도성을 갖지 않는 물질로 이루어지는 경우, 서브 마운트(30)의 배면에는 서브 마운트를 리드 프레임과 부착하기 위한 금속층이 더 배치될 수 있다. 금속층은 Ti, Ni, Au에서 선택되거나, 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 금속층은 Ti/Ni/Au이 차례로 적층된 구조로도 형성될 수 있다. 이 경우, Ti의 두께는 45㎚ 내지 55㎚이며, Ni의 두께는 90㎚ 내지 110㎚이며, Au의 두께는 600㎚ 내지 800㎚일 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 그리고, 서브 마운트(30)가 상술한 금속으로 이루어진 경우, 금속층은 제거될 수 있다.
제 1, 제 2 전극(32a, 32b)은 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. 또한, 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)은 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)은 Ti/Ni/Ti/Ni/Au이 차례로 적층된 구조일 수 있다. 이 경우, Ti의 두께는 45㎚ 내지 55㎚이며, Ni의 두께는 90㎚ 내지 110㎚이며, Au의 두께는 1100㎚ 내지 1500㎚일 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
도시하지는 않았으나 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 제 1 절연층(31) 사이에 배리어층이 더 배치될 수 있다. 이 때, 배리어층은 열적으로 안정적인 금속인 Ti, Cr 또는 SnO2와 같은 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
그리고, 서브 마운트(30)에는 발광 구조물(10a)에서 방출되는 광을 상부로 진행시키기 위해 반사층(34)이 더 포함될 수 있다. 반사층(34)은 Al, Ag 또는 Al, Ag의 합금을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 반사층(34)의 두께는 100㎚ 내지 250㎚일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
그런데, 상기와 같이 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)을 통해 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)의 유테틱 본딩을 실시할 때 반사층(34)이 약 300℃ 내지 350℃에서 장시간 노출되므로, 반사층(34)의 Al, Ag 또는 Al, Ag의 합금 입자가 반사층(34)에서 외부 확산(out diffusion)될 수 있다. 즉, 유테틱 본딩 시, 열에 의해 반사층(34)이 손상을 받아 반사층(34)의 반사율이 저하되고, 이에 따라 발광 소자의 광속이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명 실시 예는 반사층(34)의 열적 신뢰성을 향상시켜 반사층(34) 입자의 확산을 방지하기 위해, 반사층(34)의 상, 하부에 각각 제 1 배리어층(35)과 제 2 배리어층(33)을 배치한다.
제 1 배리어층(35)은 열적으로 안정적인 금속인 Ti, Cr, Ni 또는 SnO2와 같은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 제 1 배리어층(35)은 유테틱 본딩 시, 반사층(34)으로 전달되는 열을 차단함으로써, 반사층(34)의 반사율의 감소를 최소화할 수 있다.
특히, 제 1 배리어층(35)의 두께가 너무 두꺼운 경우 반사층(34)에서 반사되는 광의 투과율이 저하될 수 있으며, 제 1 배리어층(35)의 두께가 너무 얇은 경우 제 1 배리어층(35)이 열을 차단하는 기능을 수행할 수 없다. 따라서, 제 1 배리어층(35)은 1㎚ 내지 2㎚의 두께를 가질 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 제 1 배리어층(35)이 Ti/Ni/Ti/Ni이 차례로 적층된 구조인 경우, Ti의 두께는 45㎚ 내지 55㎚이며, Ni의 두께는 90㎚ 내지 110㎚일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
도 4는 일반적인 발광 소자와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 도시한 그래프이다.
그리고, 하기 표 1은 종래 발광 소자와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 비교한 표이다.
도 4 및 표 1과 같이, Ag로 이루어진 반사층을 포함하는 일반적인 발광 소자는 유테틱 본딩 시, 반사층의 Ag 입자가 외부로 방출되어 반사층의 반사율이 저하될 수 있다. 특히, 발광 구조물이 420㎚의 파장대의 청색 광을 방출하는 경우, 반사율이 80% 이하이다.
반면에, 본 발명 실시 예는 반사층(34) 상에 Ti을 포함하는 제 1 배리어층(35)이 배치되어, 반사층(34)의 반사율의 저하 정도가 감소될 수 있다.
종래 본 발명 실시 예
반사층 Ag Ag
제 1 배리어 유무 제 1 배리어 없음 Ti으로 이루어진 제 1 배리어
열 처리 방법 Alloy Hot Plate Alloy Hot Plate
반사율(%) 80.2 63.7 92.4 93.3
다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 제 2 배리어층(33)은 반사층(34)의 하부에 배치되어, 반사층(34)에 포함된 입자가 열에 의해 확산되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해, 제 2 배리어층(33)은 제 1 금속층(33a)과 제 2 금속층(33b)이 한 번 이상 교대로 적층된 구조일 수 있으며, 도면에서는 은 제 1 금속층(33a)과 제 2 금속층(33b)이 두번 교대로 적층된 구조인 것을 도시하였다.
제 1, 제 2 금속층(33a, 33b)은 Ni, Pt, Cr, Ti, W로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 제 1 금속층(33a)이 Ti을 포함하며, 제 2 금속층(33b)이 Ni을 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 금속층(33a)의 두께는 20㎚ 내지 50㎚이며, 제 2 금속층(33b)의 두께는 40㎚ 내지 100㎚일 수 있으며, 두께는 이에 한정하지 않는다.
따라서, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 반사층(34)의 상부 및 하부에 각각 제 1, 제 2 배리어층(35, 33)이 배치되며, 제 2 배리어층(33)은 반사층(34) 입자의 확산을 용이하게 방지하기 위해, 제 1, 제 2 금속층(33a, 33b)이 적어도 한번 교번하도록 배치될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명 실시 예는 발광 구조물(10a)이 제 2 배리어층(33)을 통해 제 1, 제 2 전극(32a, 32b)과 접속되므로, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 1 배리어층(35)과 반사층(34)을 선택적으로 제거하여 노출된 제 2 배리어층(33)과 전기적으로 접속될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 일반적인 발광 소자의 반사와 본 발명 실시 예의 발광 소자의 반사율을 도시한 사진이다.
도 5a와 같이, Ag를 포함하는 반사층(34) 상에 제 1 배리어층(35)이 배치되지 않은 경우 열 처리를 실시하면, 반사층(34)의 Ag 입자가 확산되어 파티클 형태로 반사층(34) 표면에 존재하여, 반사층(34)의 반사율이 감소한다. 이에 따라 발광 소자의 광속이 저하된다.
반면에, 도 5b와 같이, Ag를 포함하는 반사층(34) 상에 Ti을 포함하는 제 1 배리어층(35)을 배치하는 경우, 열 처리를 실시하여도 제 1 배리어층(35)이 열 손상을 최소화하여, 반사층(34) 표면에 Ag 입자가 존재하지 않는다.
이하, 본 발명 다른 실시 예의 발광 소자를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명 다른 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.
도 6a와 같이, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)이 제 1 배리어층(35)과 직접 유테틱 본딩되어 서브 마운트(30)와 발광 구조물(10a)이 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제 1 배리어층(35)은 Ti, Cr 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
그리고, 도 6b와 같이, 제 1 배리어층(35)이 SnO2와 같은 산화물 반도체로 이루어진 경우, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 1 배리어층(35)을 선택적으로 제거하여 노출된 반사층(34)과 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 도 6c 내지 도 6e와 같이, 제 1 배리어층(35) 상에 제 2 절연층(36)이 더 배치될 수 있다. 제 2 절연층(36)은 제 1 절연층(31)과 같이 SiO2, MgO, SiN 등과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제 2 절연층(36)은 발광 소자가 물체에 접촉하여 수천 볼트 또는 그 이상의 정전기 방전(Electrostatic discharge; ESD)이 발생하거나, 외부의 이물에 의해 배리어층(33, 35), 반사층(34) 등이 손상되는 것을 방지하기 위한 보호층으로 기능할 수 있다. 제 2 절연층(36)의 두께는 300㎚ 내지 700㎚일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
따라서, 도 6c와 같이, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 2 절연층(36)을 선택적으로 제거하여 노출된 제 1 배리어층(35)과 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 도면에서는 제 2 절연층(36)이 제 1 배리어층(35) 상에만 배치된 것을 도시하였으나, 제 2 절연층(36)은 배리어층(33, 35), 반사층(34) 등의 측면을 감싸도록 더 연장될 수 있다.
또한, 도 6d과 같이, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 2 절연층(36)과 제 1 배리어층(35)을 선택적으로 제거하여 노출된 반사층(34)의 상부면과 직접 접촉하거나, 도 6e와 같이, 제 1, 제 2 본딩층(20a, 20b)은 제 2 절연층(36), 제 1 배리어층(35) 및 반사층(34)을 선택적으로 제거하여 노출된 제 2 배리어층(33)의 상부면에 직접 접촉될 수 있다.
상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광 소자는 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)를 유테틱 본딩하여, 발광 구조물(10a)과 서브 마운트(30)를 열적으로 안정하도록 결합시킬 수 있다. 특히, 반사층(34)의 상, 하부에 각각 제 1, 제 2 배리어(35, 33)를 배치하여, 유테틱 본딩에 의해 반사층(34)의 반사율이 저하되는 것을 방지하고, 제 1 배리어(35) 상에 제 2 절연층(36)을 더 배치하여, 정전기 방전 또는 외부의 이물에 의해 배리어층(33, 35), 반사층(34) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광 소자는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 이루어져 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광 소자는 표시 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.
이 때, 표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출한다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 소자에서 발산되는 광을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치된다.
그리고, 조명 장치는 기판과 실시 예의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 더욱이 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 기판 10a: 발광 구조물
20a: 제 1 본딩층 20b: 제 2 본딩층
30: 서브 마운트 31: 제 1 절연층
32a: 제 1 전극 32b: 제 2 전극
33: 제 2 배리어층 33a: 제 1 금속층
33b: 제 2 금속층 34: 반사층
35: 제 1 배리어층 36: 제 2 절연층

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면에 배치되며, 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    제 1, 제 2 전극을 포함하며, 본딩층을 통해 상기 발광 구조물과 유테틱 본딩되는 서브 마운트; 및
    상기 발광 구조물과 상기 제 1, 제 2 전극 사이에 차례로 배치되는 제 1 배리어층, 반사층 및 제 2 배리어층을 포함하며,
    상기 제 2 배리어층은 상기 제 1 전극과 상기 반사층 사이에서 서로 다른 제 1 금속층과 제 2 금속층이 한 번 이상 교대로 적층된 구조인 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배리어층의 두께가 상기 반사층의 두께보다 얇은 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배리어층의 두께는 1㎚ 내지 2㎚인 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배리어층은 Ti, Ni 중 선택된 금속 또는 산화물 반도체로 이루어진 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층의 두께는 100㎚ 내지 250㎚인 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층은 Al, Ag 또는 상기 Al 및 Ag의 합금을 포함하는 발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 배리어층의 상기 제 1 금속층은 Ti이며, 상기 제 2 금속층은 Ni 또는 W인 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 본딩층은 상기 제 1 배리어층의 상부면과 직접 접촉되는 발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 본딩층은 상기 제 1 배리어층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 반사층과 직접 접촉되거나,
    상기 제 1 배리어층 및 상기 반사층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 제 2 배리어층과 직접 접촉된 발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 배리어층 상에 절연층이 더 배치된 발광 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 본딩층은 상기 절연층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 제 1 배리어층의 상부면과 직접 접촉되는 발광 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 본딩층은 상기 절연층과 상기 제 1 배리어층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 반사층의 상면과 직접 접촉되거나,
    상기 절연층, 상기 제 1 배리어층 및 상기 반사층을 선택적으로 제거하여 노출된 상기 제 2 배리어층과 직접 접촉된 발광 소자.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023229194A1 (ko) * 2022-05-27 2023-11-30 삼성전자주식회사 마이크로 발광 다이오드를 포함하는 디스플레이 모듈

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100937879B1 (ko) * 1999-12-22 2010-01-21 필립스 루미리즈 라이팅 캄파니 엘엘씨 역전 발광 소자 제조 방법 및 역전 발광 다이오드
KR20120136814A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지
KR101403639B1 (ko) * 2012-09-05 2014-06-05 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자
JP2015130399A (ja) * 2014-01-07 2015-07-16 スタンレー電気株式会社 発光素子及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100937879B1 (ko) * 1999-12-22 2010-01-21 필립스 루미리즈 라이팅 캄파니 엘엘씨 역전 발광 소자 제조 방법 및 역전 발광 다이오드
KR20120136814A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지
KR101403639B1 (ko) * 2012-09-05 2014-06-05 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자
JP2015130399A (ja) * 2014-01-07 2015-07-16 スタンレー電気株式会社 発光素子及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023229194A1 (ko) * 2022-05-27 2023-11-30 삼성전자주식회사 마이크로 발광 다이오드를 포함하는 디스플레이 모듈

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