KR20230048948A - 반도체 발광 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치, 및 반도체 발광 소자를 제조하는 방법 - Google Patents

반도체 발광 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치, 및 반도체 발광 소자를 제조하는 방법 Download PDF

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김동호
박준용
황경욱
황준식
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Abstract

반도체 발광 소자는, 제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층을 구비하는 반도체 구조물; 상기 반도체 구조물의 측벽을 둘러싸는 측면 연장 구조물; 상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하여 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제1 전극; 및 상기 제2 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제2 전극;을 포함할 수 있다.

Description

반도체 발광 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치, 및 반도체 발광 소자를 제조하는 방법 {Semiconductor light emitting device, display apparatus including the same, and method of manufacturaing the same}
개시된 실시예들은 반도체 발광 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치, 및 반도체 발광 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light emitting diode; LED)는 저전력 사용과 친환경적이라는 장점 때문에 산업적인 수요가 증대되고 있으며, 조명 장치나 LCD 백라이트용으로 사용될 뿐 아니라, 디스플레이 장치의 화소로도 적용되고 있다. 최근에는 마이크로 단위의 LED 칩을 화소로서 사용하는 마이크로 LED 디스플레이 장치가 개발되고 있다.
그런데, 마이크로 LED 칩의 크기가 작아질수록 전극 사이의 간격이 좁아지기 때문에 마이크로 LED 칩을 구동 기판 상에 전사할 때 정렬 오차로 인한 불량 가능성이 높아진다. 이러한 정렬 오차에 의한 불량을 방지하기 위하여 칩 크기 감소에 제한이 발생할 수 있다.
반도체 발광 소자를 구동 기판 상에 전사할 때 정렬 오차로 인한 불량 가능성을 낮출 수 있는 반도체 발광 소자를 제공한다.
반도체 발광 소자의 반도체 칩 크기를 작게 만들면서도 전극 사이의 간격이 충분히 넓은 반도체 발광 소자를 제공한다.
반도체 발광 소자의 반도체 칩 크기를 작게 만들면서도 전극 사이의 간격이 충분히 넓은 반도체 발광 소자를 제조하는 방법을 제공한다.
반도체 발광 소자를 포함하는 마이크로 LED 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 반도체 발광 소자는, 제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층을 구비하는 반도체 구조물; 상기 반도체 구조물의 측벽을 둘러싸는 측면 연장 구조물; 상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하여 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제1 전극; 및 상기 제2 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제2 전극;을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극의 제2 부분의 일부 및 상기 제2 전극의 제2 부분의 일부는 측면 방향으로 상기 반도체 구조물의 측벽을 지나 상기 측면 연장 구조물 위에 지지될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 상기 제2 반도체층의 표면 및 상기 측면 연장 구조물의 표면 위에 배치된 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 절연층은 상기 제1 전극이 상기 제2 반도체층과 상기 발광층에 접촉하지 않도록 상기 제2 반도체층과 상기 발광층의 내부에서 상기 제1 전극의 제1 부분의 측벽을 둘러싸도록 배치되고, 상기 제2 전극의 제1 부분은 상기 절연층을 관통하여 상기 제2 반도체층에 접촉할 수 있다.
상기 제1 전극의 제2 부분 및 상기 제2 전극의 제2 부분은 상기 절연층의 표면 위에 배치될 수 있다.
상기 측면 연장 구조물은: 상기 반도체 구조물의 측벽과 이격되어 상기 반도체 구조물의 측벽을 둘러싸는 제1 측면 연장 구조물; 및 상기 반도체 구조물의 측벽과 상기 제1 측면 연장 구조물 사이에 배치된 제2 측면 연장 구조물;을 포함할 수 있다.
상기 제2 측면 연장 구조물은 상기 제1 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는, 상기 제1 전극 위에 배치된 제1 범프; 및 상기 제2 전극 위에 배치된 제2 범프;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 범프의 적어도 일부 및 상기 제2 범프의 적어도 일부는 상기 반도체 구조물의 측벽을 지나 상기 측면 연장 구조물의 표면과 마주할 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 상기 제2 반도체층의 표면 위에 배치되며 금속 또는 투명 도전체를 포함하는 기능층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 구조물의 폭 또는 직경은 1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자의 폭 또는 직경은 상기 반도체 구조물의 폭 또는 직경의 1.5배 내지 2.5배일 수 있다.
다른 실시예에 따른 디스플레이 패널은, 구동 기판; 및 상기 구동 기판에 배열된 복수의 반도체 발광 소자;를 포함하며, 각각의 반도체 발광 소자는: 제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층을 구비하는 반도체 구조물; 상기 반도체 구조물의 측벽을 둘러싸는 측면 연장 구조물; 상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하여 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제1 전극; 및 상기 제2 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제2 전극;을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 반도체 발광 소자의 제조 방법은, 성장 기판 위에 제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층을 구비하는 반도체 구조물을 형성하는 단계; 홈이 형성된 격벽을 포함하는 전사 기판의 홈 내에 상기 반도체 구조물을 전사하는 단계; 상기 전사 기판의 홈 내에 고정층을 채워 상기 반도체 구조물을 고정시키는 단계; 및 상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하여 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 고정층의 표면과 상기 격벽의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제1 전극, 및 상기 제2 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 고정층의 표면과 상기 격벽의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 제2 전극을 형성하는 단계는: 상기 제1 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하는 제1 비아홀을 형성하는 단계; 상기 고정층의 표면, 상기 제2 반도체층의 표면, 및 상기 제1 비아홀을 덮는 절연층을 형성하는 단계; 상기 제2 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 절연층을 관통하는 제2 비아홀을 형성하는 단계; 및 상기 제1 비아홀 내부 및 상기 고정층의 표면과 상기 격벽의 표면에 도전성 재료를 적층하고 상기 제2 비아홀 내부 및 상기 고정층의 표면과 상기 격벽의 표면에 도전성 재료를 적층하여 상기 제1 전극과 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 반도체 구조물을 형성하는 단계는 상기 제2 반도체층의 표면 위에 금속 또는 투명 도전체를 포함하는 기능층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반도체 발광 소자의 제조 방법은 상기 제1 전극 위에 배치된 제1 범프 및 상기 제2 전극 위에 배치된 제2 범프를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
개시된 반도체 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 성장 기판 상에서 반도체 구조물을 형성한 후에, 반도체 구조물을 별도의 전사 기판에 전사하고, 전사 기판 상에서 전극을 형성한다. 따라서, 성장 기판 상에서 전극을 형성하는 경우에 비하여, 전극의 위치를 비교적 자유롭게 조절할 수 있으며 반도체 발광 소자의 형태와 크기도 비교적 자유롭게 선택할 수 있다.
이러한 방법으로 제조된 반도체 발광 소자는 반도체 구조물의 측벽보다 측면으로 더 연장되어 배치된 전극 구조를 가질 수 있다. 반도체 발광 소자의 반도체 구조물 크기가 작으면서 전극 사이의 간격은 충분히 넓기 때문에, 반도체 발광 소자를 구동 기판 상에 전사할 때 정렬 오차로 인한 불량 가능성을 낮출 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치의 제조 시에 불량률을 낮출 수 있다.
또한, 성장 기판 상에서 전극을 형성할 필요가 없기 때문에 반도제 구조물의 크기를 더욱 작게 만드는 것이 가능하며, 하나의 성장 기판 상에서 더욱 많은 개수의 반도체 구조물을 생산할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 성장 기판 상에서 복수의 반도체 구조물을 형성하고 분리하는 과정을 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 2는 유체 자가 조립 방식을 이용하여 반도체 구조물을 정렬시키기는 방법을 예시적으로 보이는 사시도이다.
도 3은 반도체 구조물을 정렬시키기 위한 스캐닝 과정을 개략적으로 보인다.
도 4a 내지 도 4e는 전사 기판 상에서 반도체 구조물 위에 전극을 형성하는 과정을 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 5a는 도 4c에 도시된 단계를 수행한 후의 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이고, 도 5b는 도 4d에 도시된 단계를 수행한 후의 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이고, 도 5c는 도 4e에 도시된 단계를 수행한 후의 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이다.
도 6은 도 4e에 도시된 단계 이후에 범프를 형성하고 개별적으로 분리된 반도체 발광 소자를 형성한 상태를 보이는 단면도이다.
도 7a는 일 실시예에 따른 반도체 발광 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이고, 도 7b는 다른 실시예에 따른 반도체 발광 소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 반도체 발광 소자의 다양한 형태를 보이는 평면도이다.
도9a 및 도 9b는 개별적으로 분리된 반도체 발광 소자를 캐리어 기판 위에 전사한 후에 분리하는 과정을 보이는 단면도이다.
도 10a는 도 4e에 도시된 단계 이후에 범프를 형성하고 복수의 반도체 발광 소자를 포함하는 반도체 발광 소자 모듈을 형성한 상태를 보이는 단면도이고, 도 10b는 복수의 반도체 발광 소자를 포함하는 모듈을 캐리어 기판 위에 전사하는 과정을 보이는 단면도이고, 도 10c는 반도체 발광 소자 모듈의 형태를 예시적으로 보이는 평면도이다.
도 11a는 도 4e에 도시된 단계 이후에 범프를 형성하고 복수의 반도체 발광 소자를 포함하는 반도체 발광 소자 패널을 형성한 상태를 보이는 단면도이고, 도 11b 및 도 11c는 반도체 발광 소자 패널을 구동 기판 위에 전사하는 과정을 보이는 단면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 전자 장치의 개략적인 블록도이다.
도 15는 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한다.
도 16은 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 차량용 디스플레이 장치에 적용된 예를 도시한다.
도 17은 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경 또는 가상 현실 안경에 적용된 예를 도시한다.
도 18은 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 사이니지에 적용된 예를 도시한다.
도 19는 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 반도체 발광 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치, 및 반도체 발광 소자를 제조하는 방법에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 다수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 다수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 이러한 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있으며, 반드시 기재된 순서에 한정되는 것은 아니다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
모든 예들 또는 예시적인 용어의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 이런 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1c는 성장 기판 상에서 복수의 반도체 구조물을 형성하고 분리하는 과정을 개략적으로 보이는 단면도이다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 성장 기판(101) 상에 반도체 발광 소자의 제조를 위한 에피택시층(110')을 형성할 수 있다. 예컨대, 반도체 발광 소자가 LED(light emitting diode)인 경우에 에피택시층(110')은 n형 반도체층, 발광층, 및 p형 반도체층이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다. 반도체 발광 소자가 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)인 경우에, 에피택시층(110')은 n형 반사층, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층, p형 반사층이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이러한 에피택시층(110')의 상세한 구조 및 제조 방법은 공지된 기술을 이용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한 도 1a를 참조하면, 에피택시층(110') 위에 추가적으로 금속 또는 투명 도전체를 포함하는 기능층(120)을 더 형성할 수 있다. 기능층(120)은 후술하는 전사 과정에서 전사 기판의 바닥면과의 표면 에너지 차이를 제공하며, 반도체 발광 소자가 완성된 후에는 반사층 또는 전류 확산층의 역할을 할 수 있다. 이러한 기능층(120)은 에피택시층(110')의 상부 표면 전체를 덮는 평탄한 박막 형태일 수도 있으며 또는 패터닝될 수도 있다.
도 1b를 참조하면, 에피택시층(110')을 식각하여 복수의 반도체 구조물(110)을 형성할 수 있다. 그런 후, 도 1c를 참조하면, 예컨대 CLO(chemical lift-off) 방식으로 복수의 반도체 구조물(110)을 성장 기판(101)으로부터 떼어낼 수 있다. 각각의 반도체 구조물(110)의 크기는 용도에 따라 달라질 수 있으며, 다이싱 과정에서 원하는 크기로 반도체 구조물(110)을 분리할 수 있다. 예를 들어, 성장 기판(101)으로부터 분리된 복수의 반도체 구조물(110)은 얇은 디스크 또는 조각의 형태를 가질 수 있다. 반도체 구조물(110)이 디스플레이 장치에 장착되는 마이크로 LED로서 사용되는 경우, 반도체 구조물(110)의 폭 또는 직경은, 예를 들어, 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위 내에 있을 수 있다.
도 1c에 도시된 단계에서 각각의 반도체 구조물(110)에는 전극이 형성되지 않은 상태이다. 각각의 반도체 구조물(110)에 전극을 형성하여 반도체 발광 소자를 완성하기 위하여, 복수의 반도체 구조물(110)을 별도의 전사 기판 위에 전사할 수 있다. 복수의 반도체 구조물(110)을 별도의 전사 기판 위에 전사하기 위하여, 예를 들어, 유체 자가 조립(fluidic self assembly) 방식을 이용할 수 있다.
도 2는 유체 자가 조립 방식을 이용하여 반도체 구조물(110)을 정렬시키기는 방법을 예시적으로 보이는 사시도이다. 도 2를 참조하면, 2차원 배열된 복수의 홈(135)을 구비한 전사 기판(130)의 상부 표면 위에 복수의 반도체 구조물(110)을 공급할 수 있다. 복수의 반도체 구조물(110)은, 전사 기판(130)의 홈(135)에 액체를 공급한 후, 전사 기판(130) 상에 직접 뿌려지거나 또는 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 전사 기판(130) 상에 공급될 수 있다.
홈(135)에 공급되는 액체는, 반도체 구조물(110)을 부식시키거나 손상을 입히지 않는 한 어떠한 종류의 액체라도 가능하며, 스프레이 방법, 디스펜싱 방법, 잉크젯 도트 방법, 액체를 전사 기판(130)에 흘려 보내는 방법 등 다양한 방법으로 홈(135)에 공급될 수 있다. 액체는 예를 들어, 물, 에탄올, 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본, 아세톤, 플럭스(flux), 및 유기 솔벤트(solvent)를 포함하는 그룹 중 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다. 유기 솔벤트는, 예를 들어, 이소프로필알콜(IPA, isopropyl alcohol)을 포함할 수 있다. 액체는 홈(135)에 맞게 또는 홈(135)에서 넘치도록 공급량이 다양하게 조절될 수 있다.
복수의 반도체 구조물(110)은 전사 기판(130)에 다른 액체 없이 직접 뿌려지거나, 현탁액(suspension)에 포함된 상태로 전사 기판(130) 상에 공급될 수 있다. 현탁액에 포함된 반도체 구조물(110)의 공급 방법으로 스프레이 방법, 액체를 방울방울 떨어뜨리는 디스펜싱 방법, 프린팅 방식처럼 액체를 토출하는 잉크젯 도트 방법, 현탁액을 전사 기판(130)에 흘려 보내는 방법 등이 다양하게 사용될 수 있다.
도 3은 반도체 구조물(110)을 정렬시키기 위한 스캐닝 과정을 개략적으로 보인다. 도 3을 참조하면, 흡수재(10)는 전사 기판(130)을 스캐닝할 수 있다. 스캐닝에 따라 흡수재(10)가 전사 기판(130)과 접촉하며 복수의 홈(135)을 지나가면서 반도체 구조물(110)을 홈(135) 내부로 이동시킬 수 있고, 또한 홈(135)에 있는 액체(L)를 흡수할 수 있다. 흡수재(10)는 액체(L)를 흡수할 수 있는 재질이면 족하고, 그 형태나 구조는 한정되지 않는다. 흡수재(10)는 예를 들어, 직물, 티슈, 폴리에스테르 섬유, 종이 또는 와이퍼 등을 포함할 수 있다.
흡수재(10)는 다른 보조 기구 없이 단독으로 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 전사 기판(130)을 스캐닝하기 편리하도록 지지대(20)에 결합될 수 있다. 지지대(20)는 전사 기판(130)을 스캐닝하기 적합한 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 지지대(20)는 봉(load), 블레이드(blade), 플레이트(plate), 와이퍼(wiper) 등의 형태를 가질 수 있다. 흡수재(10)는 지지대(20)의 어느 한 면에 구비되거나, 지지대(20)의 둘레를 감쌀 수 있다. 지지대(20)와 흡수재(10)의 형상은 도시된 사각형 단면 형상에 한정되지 않고, 원형 단면 형상을 가질 수도 있다.
흡수재(10)는 전사 기판(130)을 적절한 압력으로 가압하면서 스캐닝할 수 있다. 전사 기판(130)의 격벽층(120)은 유연성을 갖는 폴리머 재료를 포함하기 때문에 전사 기판(130)에 압력이 가해져도 스캐닝 후 원래의 두께로 복원될 수 있다. 스캐닝은 예를 들어, 흡수재(10)의 슬라이딩(sliding) 방식, 회전(rotating) 방식, 병진(translating) 운동 방식, 왕복(reciprocating) 운동 방식, 롤링(rolling) 방식, 스피닝(spinning) 방식 및/또는 러빙(rubbing) 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 규칙적인 방식 또는 불규칙적인 방식 모두 포함할 수 있다. 스캐닝은 흡수재(10)를 이동시키는 대신에, 전사 기판(130)을 이동시켜 수행될 수도 있으며, 전사 기판(130)의 스캐닝 또한 슬라이딩, 회전, 병진 왕복, 롤링, 스피닝, 및 또는 러빙 등의 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 흡수재(10)와 전사 기판(130)의 협동에 의해 스캐닝이 수행되는 것도 가능하다.
전사 기판(130)의 홈(135)에 액체(L)를 공급하는 단계와 전사 기판(130)에 반도체 구조물(110)을 공급하는 단계는 앞서 설명한 순서와 반대로 진행될 수도 있다. 또한, 전사 기판(130)의 홈(135)에 액체(L)를 공급하는 단계와 전사 기판(130)에 반도체 구조물(110)을 공급하는 단계가 하나의 단계로 동시에 수행되는 것도 가능하다. 예를 들어, 전사 기판(130)에 반도체 구조물(110)이 들어 있는 현탁액을 공급함으로써 전사 기판(130)에 액체(L)와 반도체 구조물(110)을 동시에 공급할 수 있다. 흡수재(10)가 전사 기판(130)을 스캐닝한 후, 홈(135)에 들어가지 않고 전사 기판(130)에 남아 있는 반도체 구조물(110)은 제거될 수 있다. 모든 홈(135)들 내에 반도체 구조물(110)이 안착될 때까지 위에서 설명한 과정들이 반복될 수 있다. 상술한 바와 같이, 유체 자가 조립 방식을 이용하여 대면적의 전사 기판(130)에 많은 수의 반도체 구조물(110)을 정렬시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 전사 기판(130) 상에서 반도체 구조물(110) 위에 전극을 형성하는 과정을 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 전사 기판(130)은 전사 기판(130)의 상부 표면 위에 배치되며 복수의 홈(135)을 구비하는 격벽(131)을 포함할 수 있다. 격벽(131)은 절연성 유전체 재료로 이루어질 수 있다. 도시되지는 않았지만, 후술하는 반도체 발광 소자의 분리 단계에서 전사 기판(130)으로부터 쉽게 떨어질 수 있도록, 격벽(131)과 전사 기판(130) 사이에는 희생층이 더 배치될 수도 있으며, 또는 전사 기판(130)을 얇은 필름 형태로 형성할 수도 있다. 격벽(131)의 두께는 반도체 구조물(110)의 두께보다 약간 크거나 또는 그보다 약간 작을 수 있다. 예를 들어, 격벽(131)의 두께는 반도체 구조물(110)의 두께의 0.8배 내지 1.2배일 수 있다.
상술한 유체 자가 조립 방식을 이용하여 각각의 홈(135) 내에는 반도체 구조물(110)이 하나씩 배치되며, 격벽(131)이 반도체 구조물(110)의 주변을 둘러쌀 수 있다. 반도체 구조물(110)은 금속 또는 투명 도전체를 포함하는 기능층(120)이 위쪽, 다시 말해 홈(135)의 바깥쪽을 향하고 반도체 구조물(110)의 하부 표면이 홈(135)의 바닥면(132)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이를 위해, 반도체 구조물(110)의 하부 표면과 접촉하게 되는 홈(135)의 바닥면(132)은 높은 친수성을 갖도록 매우 매끄러운 표면을 갖는 유전체 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 홈(135)의 바닥면(132)의 RMS(root mean square) 거칠기(roughness)는 약 50 nm 이하일 수 있다. 또한, 홈(135)의 바닥면(132)에 접하는 반도체 구조물(110)의 하부 표면도 친수성을 가지며 약 50 nm 이하의 RMS 거칠기를 가질 수 있다.
반면, 금속 또는 투명 도전체를 포함하는 기능층(120)은 바닥면(132)과의 표면 에너지 차이가 크다. 따라서, 유체 자가 조립 과정에서 바닥면(132)과 표면 에너지 차이가 큰 기능층(120)은 자연스럽게 홈(135)의 바깥쪽을 향하게 되고 반도체 구조물(110)의 하부 표면이 바닥면(132)과 쉽게 접촉하게 된다. 또한, 기능층(120)은 홈(135) 내에 전사되지 않고 남아 있는 반도체 구조물(110)이 세척 단계에서 전사 기판(130)으로부터 쉽게 떨어지게 하는 역할을 할 수 있다.
반도체 구조물(110)이 홈(135) 내에 쉽게 배치될 수 있도록, 홈(135)의 폭 또는 직경(W2)은 반도체 구조물(110)의 폭 또는 직경(W1)보다 충분히 클 수 있다. 예를 들어, 홈(135)의 폭 또는 직경(W2)은 반도체 구조물(110)의 폭 또는 직경(W1)의 1.2배 내지 2배일 수 있다. 또한, 인접한 두 격벽(131)의 중심 사이의 거리, 또는 복수의 격벽(131)의 피치(P)는 이후의 과정에서 형성되는 전극의 위치 및 반도체 발광 소자의 폭 또는 직경에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 복수의 격벽(131)의 피치(P)는 반도체 구조물(110)의 폭 또는 직경(W1)의 1.5배 내지 3배일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 반도체 구조물(110)이 홈(135) 내에 고정될 수 있도록 반도체 구조물(110)과 격벽(131) 사이의 틈을 고정층(141)으로 메울 수 있다. 예를 들어, 전사 기판(130)의 상부 표면 전체를 고정층(141)의 재료로 도포한 후에, 반도체 구조물(110)의 상부 표면이 노출되도록 고정층(141)의 재료를 부분적으로 제거할 수 있다. 고정층(141)의 재료는, 예를 들어, 광경화성 폴리머일 수 있다. 그러면, 반도체 구조물(110)과 격벽(131) 사이의 틈에 고정층(141)의 재료를 채운 후, 예컨대, 자외선을 조사함으로써 고정층(141)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 반도체 구조물(110)이 홈(135) 내에 단단히 고정될 수 있다. 도 4b에는 고정층(141)이 격벽(131)의 상부 표면에도 고정층(141)이 남아 있는 것으로 도시되었지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체 구조물(110)과 격벽(131) 사이에만 고정층(141)이 배치되고 격벽(131)의 상부 표면에는 고정층(141)이 존재하지 않을 수도 있다.
도 4c를 참조하면, 반도체 구조물(110) 내에 제1 비아홀(142)을 형성할 수 있다. 제1 비아홀(142)은 반도체 구조물(110)의 제1 반도체층이 노출되도록 형성될 수 있다. 도 5a는 도 4c에 도시된 단계를 수행한 후의 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이다. 도 5a를 참조하면, 반도체 구조물(110)은 순차적으로 적층된 제1 반도체층(111), 발광층(112), 및 제2 반도체층(113)을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(111)과 제2 반도체층(113)은 전기적으로 서로 상반되는 타입으로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체층(111)이 n형으로 도핑되고 제2 반도체층(113)이 p형으로 도핑되거나, 제1 반도체층(111)이 p형으로 도핑되고 제2 반도체층(113)이 n형으로 도핑될 수 있다. 발광층(112)은, 예를 들어, 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다. 에칭을 통해 기능층(120), 제2 반도체층(113), 및 발광층(112)을 관통함으로써 제1 비아홀(142)이 형성될 수 있다. 이 과정에서, 제1 반도체층(111)의 일부분도 약간 에칭될 수 있으며, 제1 반도체층(111)의 상부 부분이 노출될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 제1 비아홀(142)의 내벽 및 반도체 구조물(110)의 상부 표면을 덮는 절연층(143)을 형성할 수 있다. 그리고, 절연층(143)을 에칭하여 반도체 구조물(110)의 상부 표면의 일부가 노출되도록 제2 비아홀(144)을 형성할 수 있다. 도 5b는 도 4d에 도시된 단계를 수행한 후의 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이다. 도 5b를 참조하면, 절연층(143)은 제1 비아홀(142) 내부의 측벽을 완전히 덮을 수 있다. 이에 따라, 제1 비아홀(142) 내부에서 발광층(112)의 측벽과 제2 반도체층(113)의 측벽이 절연층(143)에 의해 외부로 노출되지 않게 되며, 제1 반도체층(111)의 상부 표면만이 절연층(143)에 의해 덮이지 않고 외부로 노출될 수 있다. 절연층(143)은 또한, 반도체 구조물(110)의 상부 표면과 고정층(141)의 상부 표면도 덮도록 배치될 수 있다. 격벽(131)의 상부 표면에 고정층(141)이 존재하지 않는 경우, 절연층(143)은 격벽(131)의 상부 표면을 덮을 수도 있다. 제2 비아홀(144)은 에칭을 통해 절연층(143)과 기능층(120)을 관통하여 제2 반도체층(113)의 상부 표면의 일부가 노출되도록 형성될 수 있다.
도 4e를 참조하면, 제1 바아홀(142)과 제2 비아홀(144)을 각각 채워 제1 전극(145)과 제2 전극(146)을 형성할 수 있다. 도 5c는 도 4e에 도시된 단계를 수행한 후의 구조를 보다 상세히 보이는 단면도이다. 도 5c를 참조하면, 제1 전극(145)은 제1 바아홀(142)을 채워 제1 반도체층(111)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(145)은 또한 반도체 구조물(110)의 상부 표면 위에서 측면 방향으로 연장되어 반도체 구조물(110)의 측벽에 대해 측면 방향으로 돌출되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(145)은 고정층(141) 및 격벽(131)과 연직 방향으로 마주하도록 측면 방향으로 연장될 수 있다. 제2 전극(146)은 제2 비아홀(144)을 채워 제2 반도체층(113)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(146)은 또한 제1 전극(145)과 반대쪽을 향해 측면 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(146)은 제1 전극(145) 반대쪽의 고정층(141) 및 격벽(131)과 연직 방향으로 마주하도록 반도체 구조물(110)의 상부 표면 위에서 측면 방향으로 연장되어 반도체 구조물(110)의 측벽에 대해 측면 방향으로 돌출될 수 있다.
상술한 방식으로 전사 기판(130) 위에서 제1 전극(145) 및 제2 전극(146)을 형성함으로써 반도체 발광 소자(100)를 완성할 수 있다. 전사 기판(130) 위에 형성된 복수의 반도체 발광 소자(100)는 하나씩 개별적으로 분리되어 구동 기판에 전사되거나, 복수의 반도체 발광 소자(100)의 묶음인 모듈 단위로 분리되어 구동 기판에 전사되거나, 도는 2차원 배열된 복수의 반도체 발광 소자(100)를 포함하는 패널 단위로 구동 기판에 전사될 수도 있다.
도 6은 도 4e에 도시된 단계 이후에 범프를 형성하고 개별적으로 분리된 반도체 발광 소자(100)를 형성한 상태를 보이는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 제1 전극(145)과 제2 전극(146) 위에 각각 제1 범프(147)와 제2 범프(148)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 범프(147)와 제2 범프(148)는 솔더범프, 골드범프(Au bump), 또는 UBM(under bump metallurgy)을 포함할 수 있다. 그리고, 에칭을 통해 고정층(141)과 격벽(131)의 일부를 제거하여 각각의 반도체 발광 소자(100)의 주변을 둘러싸는 트렌치(149)를 형성할 수 있다. 그러나 트렌치(149)를 먼저 형성한 후에 제1 범프(147)와 제2 범프(148)를 형성할 수도 있다. 또한 제1 범프(147)와 제2 범프(148)는 생략될 수도 있으며, 반도체 발광 소자(100)의 이후의 용도에 따라 선택적으로 제1 범프(147)와 제2 범프(148)를 형성할 수도 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 실시예에 따르면, 성장 기판(101) 상에서 반도체 구조물(110)을 형성한 후에, 반도체 구조물(110)을 별도의 전사 기판(130)에 전사하고, 전사 기판(130) 상에서 제1 전극(145)과 제2 전극(146)을 형성한다. 따라서, 성장 기판(101) 상에서 직접 제1 전극(145)과 제2 전극(146)을 형성하는 경우에 비하여, 제1 전극(145)과 제2 전극(146)의 위치를 비교적 자유롭게 조절할 수 있으며, 제1 전극(145)과 제2 전극(146)을 보다 쉽게 형성할 수 있다. 예를 들어, 전사 기판(130) 상에서 형성되는 복수의 반도체 발광 소자(100)의 제1 전극(145)과 제2 전극(146)의 위치를, 예컨대 디스플레이 장치의 구동 기판 상의 전극 패드의 위치에 대응하여 설계하는 경우, 전사 기판(130)으로부터 직접 구동 기판으로 복수의 반도체 발광 소자(100)를 장착할 수 있다.
이러한 방법으로 제조된 반도체 발광 소자(100)는 반도체 구조물(110)의 측벽보다 측면으로 더 돌출하여 연장된 제1 전극(145)과 제2 전극(146)을 가질 수 있다. 따라서, 반도체 구조물(110)의 크기가 작아도 제1 전극(145)과 제2 전극(146) 사이의 간격은 충분히 넓기 때문에, 반도체 발광 소자(100)를 구동 기판 상에 전사할 때 정렬 오차로 인한 불량 가능성을 낮출 수 있다. 따라서, 예컨대 디스플레이 장치의 제조 시에 불량률을 낮출 수 있다. 또한, 성장 기판(101) 상에서 직접 제1 전극(145)과 제2 전극(146)을 형성할 필요가 없기 때문에, 제1 전극(145)과 제2 전극(146) 사이의 간격 한계에 의해 제한되지 않고 반도제 구조물(110)의 크기를 더욱 작게 만드는 것이 가능하며, 하나의 성장 기판(101) 상에서 더욱 많은 개수의 반도체 구조물(110)을 생산할 수 있다.
도 7a는 일 실시예에 따른 반도체 발광 소자(100)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 7a를 참조하면, 반도체 발광 소자(100)는 제1 반도체층(111), 발광층(112), 및 제2 반도체층(113)을 구비하는 반도체 구조물(110), 반도체 구조물(110)의 측벽을 둘러싸는 측면 연장 구조물(114), 제2 반도체층(113)과 발광층(112)을 관통하여 제1 반도체층(111)에 전기적으로 연결되는 제1 전극(145), 및 제2 반도체층(113)에 전기적으로 연결되는 제2 전극(146)을 포함할 수 있다. 제1 전극(145)은 제1 반도체층(111)에 전기적으로 연결되는 제1 부분(145a) 및 측면 방향을 따라 측면 연장 구조물(114)의 상부 표면 위로 연장되는 제2 부분(145b)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 전극(146)은 제2 반도체층(113)에 전기적으로 연결되는 제1 부분(146a) 및 측면 방향을 따라 측면 연장 구조물(114)의 상부 표면 위로 연장되는 제2 부분(146b)을 포함할 수 있다. 제1 전극(145)의 제2 부분(145b)의 일부와 제2 전극(146)의 제2 부분(146b)의 일부는 서로 반대쪽 측면 방향으로 반도체 구조물(110)의 측벽을 지나 서로 반대쪽 측면 연장 구조물(114) 위에 지지될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자(100)는 제2 반도체층(113)의 상부 표면 및 측면 연장 구조물(114)의 상부 표면 위에 배치된 절연층(143)을 더 포함할 수 있다. 절연층(143)은 제1 전극(145)이 제2 반도체층(113)과 발광층(112)에 접촉하지 않도록 제2 반도체층(113)과 발광층(112)의 내부에서 제1 전극(145)의 제1 부분(145a)의 측벽을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극(146)의 제1 부분(146a)은 절연층(143)을 관통하여 제2 반도체층(113)에 접촉할 수 있다. 제1 전극(145)의 제2 부분(145b)과 제2 전극(146)의 제2 부분(146a)은 절연층(143)을 관통해 절연층(143)의 상부 표면 위에 배치될 수 있다. 절연층(143)은 측면 연장 구조물(114)의 상부 표면과 제1 전극(145)의 제2 부분(145b) 사이 및 측면 연장 구조물(114)의 상부 표면과 제2 전극(146)의 제2 부분(146a) 사이로 연장될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자(100)는 제2 반도체층(113)의 표면 위에 배치된 기능층(120)을 더 포함할 수 있다. 기능층(120)은 금속 또는 투명 도전체를 포함할 수 있다. 기능층(120)이 금속을 포함하는 경우, 기능층(120)은 발광층(112)에서 발생한 빛을 반사하는 반사층의 역할을 할 수 있다. 또한, 기능층(120)이 투명 도전체를 포함하는 경우, 기능층(120)은 제2 전극(146)으로부터 인가되는 전류를 제2 반도체층(113)의 전체 영역으로 확산시켜 주는 전류 확산층의 역할을 할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 기능층(120)은 반도체 구조물(110)을 전사 기판(130) 위에 정렬시킬 때 반도체 구조물(110)의 상하 정렬을 돕는 기능을 수행할 수도 있다. 기능층(120)은 제2 반도체층(113)과 절연층(143) 사이에 위치할 수 있다. 특히, 기능층(120)은 제2 반도체층(113)의 상부 표면과 직접 접촉하도록 배치될 수 있다.
측면 연장 구조물(114)은 반도체 구조물(110)의 측벽과 이격되어 반도체 구조물(110)의 측벽을 둘러싸는 제1 측면 연장 구조물(114a) 및 반도체 구조물(110)의 측벽과 제1 측면 연장 구조물(114a) 사이에 배치된 제2 측면 연장 구조물(114b)을 포함할 수 있다. 제1 측면 연장 구조물(114a)은 전사 기판(130) 상에 반도체 발광 소자(100)를 형성하는 과정에서 전사 기판(130)의 상부 표면에 배치되어 있던 격벽(131)의 일부일 수 있다. 또한, 제2 측면 연장 구조물(114b)은 전사 기판(130) 상에 반도체 발광 소자(100)를 형성하는 과정에서 반도체 구조물(110)과 격벽(131) 사이의 틈에 채워진 고정층(141)의 일부일 수 있다. 제2 측면 연장 구조물(114b)의 일부는 제1 측면 연장 구조물(114a)의 상부 표면 위로 연장될 수 있다. 그러면, 절연층(143)은 제2 측면 연장 구조물(114b)의 상부 표면과 직접 접촉할 수 있다.
반도체 발광 소자(100)는 제1 전극(145) 위에 배치된 제1 범프(147) 및 제2 전극(146) 위에 배치된 제2 범프(148)를 더 포함할 수 있다. 제1 범프(147)는 적어도 일부분이 반도체 구조물(110)의 측벽을 지나 측면 연장 구조물(114)의 상부 표면과 연직 방향으로 마주하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 범프(147)는 제1 전극(145)의 제2 부분(145b) 위에 배치될 수 있다. 또한, 제2 범프(148)는 적어도 일부분이 제1 범프(147)와 반대쪽으로 반도체 구조물(110)의 측벽을 지나 측면 연장 구조물(114)의 상부 표면과 연직 방향으로 마주하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 범프(148)는 제2 전극(146)의 제2 부분(146b) 위에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 반도체 발광 소자(100)는 반도체 구조물(110)의 측벽보다 측면으로 더 돌출하여 연장된 제1 전극(145)과 제2 전극(146) 및 반도체 구조물(110)의 측벽을 둘러싸는 측면 연장 구조물(114)을 포함하기 때문에, 반도체 발광 소자(100)의 폭 또는 직경(W3)은 반도체 구조물(110)의 폭 또는 직경(W1)보다 더 클 수 있다. 반도체 발광 소자(100)의 폭 또는 직경(W3)은 반도체 구조물(110)의 폭 또는 직경(W1)의 1.5배 내지 2.5배일 수 있다. 예컨대, 반도체 구조물(110)의 폭 또는 직경(W1)은 1 ㎛ 내지 100 ㎛이고, 반도체 발광 소자(100)의 폭 또는 직경(W3)은 1.5 ㎛ 내지 250 ㎛일 수 있다.
도 7b는 다른 실시예에 따른 반도체 발광 소자(100)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 4b에서 설명한 바와 같이, 반도체 구조물(110)과 격벽(131) 사이에만 고정층(141)이 배치되고 격벽(131)의 상부 표면에는 고정층(141)이 존재하지 않을 수 있다. 그러면, 반도체 발광 소자(100)의 제2 측면 연장 구조물(114b)은 반도체 구조물(110)의 측벽과 제1 측면 연장 구조물(114a) 사이에만 배치될 수도 있다. 이 경우, 절연층(143)은 제1 측면 연장 구조물(114a)의 상부 표면 및 제2 측면 연장 구조물(114b)의 상부 표면에 직접 접촉할 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 격벽(131)의 크기와 형태 또는 트렌치(149)의 위치에 따라 반도체 발광 소자(100)의 형태와 크기도 비교적 자유롭게 선택할 수 있다. 도 8a 내지 도 8d는 반도체 발광 소자(100)의 다양한 형태를 보이는 평면도이다. 도 8a를 참조하면, 반도체 발광 소자(100)는 정사각형 형태를 가질 수 있다. 제1 전극(145)과 제2 전극(146)은 반도체 구조물(110)의 양측으로 돌출하여 연장될 수 있다. 또한 도 8b를 참조하면, 반도체 발광 소자(100)는 직사각형 형태를 가질 수도 있다. 도 8c를 참조하면, 반도체 발광 소자(100)는 정사각형 형태를 가지며, 제1 전극(145)과 제2 전극(146)은 반도체 발광 소자(100)의 양쪽 대각선 방향으로 더 연장될 수 있다. 그리고, 제1 범프(147)와 제2 범프(148)는 대각선 방향으로 반도체 발광 소자(100)의 서로 반대쪽에 배치될 수 있다. 도 8d를 참조하면, 반도체 발광 소자(100)는 원 또는 타원 형태를 가질 수도 있다. 반도체 발광 소자(100)의 형태는 도 8a 내지 도 8d에 예시된 형태들에 한정되는 것은 아니며, 다른 다양한 형태를 갖도록 분리될 수 있다.
상술한 방법을 통해 전사 기판(130) 상에서 완성된 반도체 발광 소자(100)는 필요에 따라 캐리어 기판 상에 전사되어 보관될 수도 있으며, 또는 구동 기판 상에 직접 장착될 수도 있다.
도9a 및 도 9b는 개별적으로 분리된 반도체 발광 소자(100)를 캐리어 기판 위에 전사한 후에 분리하는 과정을 보이는 단면도이다. 도 9a를 참조하면, 복수의 반도체 발광 소자(100)가 형성되어 있는 전사 기판(130)을 캐리어 기판(200) 위에 배치할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 범프(147, 148)가 캐리어 기판(200)의 상부 표면을 향하도록 전사 기판(130)을 배치시킬 수 있다. 캐리어 기판(200)의 상부 표면 위에는 광감응성 접착제(210)가 도포되어 있어서, 반도체 발광 소자(100)가 캐리어 기판(200) 상에 고정될 수 있다. 그런 후에는 전사 기판(130)을 반도체 발광 소자(100)로부터 떼어낼 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 격벽(131)과 전사 기판(130) 사이에 희생층이 더 배치되어 있는 경우, 전사 기판(130)을 쉽게 떼어낼 수 있다. 또는 전사 기판(130)이 얇은 필름 형태인 경우에도 전사 기판(130)을 쉽게 떼어낼 수 있다. 그러면, 개별적으로 분리된 복수의 반도체 발광 소자(100)가 캐리어 기판(200) 상에 배열될 수 있다. 그런 후, 반도체 발광 소자(100)의 사용 시에, 도 9b에 도시된 바와 같이, 예컨대 자외선을 광감응성 접착제(210)에 조사하면 광감응성 접착제(210)의 접착력이 약화되어 반도체 발광 소자(100)를 캐리어 기판(200)으로부터 떼어낼 수 있다.
반도체 발광 소자(100)는 복수의 반도체 발광 소자(100)의 묶음인 모듈 단위로 사용될 수도 있다. 도 10a는 도 4e에 도시된 단계 이후에 범프를 형성하고 복수의 반도체 발광 소자(100)를 포함하는 모듈을 형성한 상태를 보이는 단면도이고, 도 10b는 복수의 반도체 발광 소자(100)를 포함하는 반도체 발광 소자 모듈을 캐리어 기판 위에 전사하는 과정을 보이는 단면도이고, 도 10c는 반도체 발광 소자 모듈의 형태를 예시적으로 보이는 평면도이다.
도 10a를 참조하면, 복수의 반도체 발광 소자(100)의 주변을 둘러싸는 트렌치(149)를 형성할 수 있다. 함께 배치된 복수의 반도체 발광 소자(100)의 묶음은 반도체 발광 소자 모듈(100m)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 10a에는 반도체 발광 소자 모듈(100m)이 3개의 반도체 발광 소자(100)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체 발광 소자 모듈(100m)이 포함하는 반도체 발광 소자(100)의 개수는 디스플레이 장치의 하나의 화소 내에 배치되는 반도체 발광 소자(100)의 개수와 같을 수 있다. 이 경우, 하나의 반도체 발광 소자 모듈(100m)은 디스플레이 장치의 하나의 화소 크기를 가질 수 있으며, 구동 장치에 장착되어 디스플레이 장치의 하나의 화소 역할을 할 수 있다.
복수의 반도체 발광 소자(100)는 모듈 단위로 구동 기판에 전사되거나 또는 캐리어 기판(200) 상에 전사되어 보관될 수 있다. 도 10b를 참조하면, 반도체 발광 소자 모듈(100m)을 캐리어 기판(200) 상에 전사한 후에, 전사 기판(130)을 분리할 수 있다. 도 10c를 참조하면, 반도체 발광 소자 모듈(100m)은 일렬로 연결된 복수의 반도체 발광 소자(100)를 포함하는 형태를 가질 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자(100)는 2차원 배열된 복수의 반도체 발광 소자(100)의 묶음인 패널 단위로 사용될 수도 있다. 도 11a는 도 4e에 도시된 단계 이후에 범프를 형성하고 복수의 반도체 발광 소자(100)를 포함하는 반도체 발광 소자 패널을 형성한 상태를 보이는 단면도이고, 도 11b 및 도 11c는 반도체 발광 소자 패널을 구동 기판 위에 전사하는 과정을 보이는 단면도이다.
도 11a를 참조하면, 전사 기판(130) 상에서 형성된 복수의 반도체 발광 소자(100) 전체가 하나의 반도체 발광 소자 패널(100p)을 형성할 수 있다. 또는, 전사 기판(130) 상에서 형성된 복수의 반도체 발광 소자(100)를 2차원 구역으로 분할하여 복수의 반도체 발광 소자 패널(100p)을 형성할 수도 있다. 도 11b를 참조하면, 반도체 발광 소자 패널(100p)을 구동 기판(300) 상에 직접 전사할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 범프(147, 148)가 구동 기판(300)의 상부 표면의 대응하는 전극 패드와 접촉하도록 전사 기판(130)을 구동 기판(300) 위에 배치시킬 수 있다. 반도체 발광 소자 패널(100p)이 구동 기판(300) 상에 장착된 후에는, 도 11c에 도시된 바와 같이, 전사 기판(130)을 제거함으로써 디스플레이 장치의 디스플레이 패널(1000)을 제조할 수 있다. 반도체 발광 소자 패널(100p)은, 예를 들어, 디스플레이 장치의 전체 디스플레이 패널(1000)과 동일한 크기일 수 있다. 또는, 복수의 반도체 발광 소자 패널(100p)을 구동 기판(300) 상에 2차원 배열함으로써 디스플레이 패널(1000)을 제조할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 12를 참조하면, 디스플레이 장치(1100)는 구동 기판(300), 구동 기판(300) 위에 장착된 반도체 발광 소자 패널(100p), 반도체 발광 소자 패널(100p) 위에 배치된 파장 변환층(400)을 포함할 수 있다. 또한 디스플레이 장치(1100)는 파장 변환층(400) 위에 배치된 상부 기판(420)을 더 포함할 수도 있다. 도 12에는 반도체 발광 소자 패널(100p)이 사용된 것으로 도시되었으나, 반도체 발광 소자 모듈(100m) 또는 낱개의 개별적인 반도체 발광 소자(100)가 사용될 수도 있다.
파장 변환층(400)은 반도체 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 제1 파장 대역의 광으로 변환하는 제1 파장 변환층(400R), 제1 파장 대역과 상이한 제2 파장 대역의 광으로 변환하는 제2 파장 변환층(400G), 및 제1 및 제2 파장 대역과 상이한 제3 파장 대역의 광으로 변환하는 제3 파장 변환층(400B)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 대역의 광의 적색광일 수 있고, 제2 파장 대역의 광은 녹색광일 수 있고, 제3 파장 대역의 광은 청색광일 수 있다. 제1 파장 변환층(400R), 제2 파장 변환층(400G), 제3 파장 변환층(400B)은 격막(410)을 사이에 두고 이격 배치되며, 각각 대응하는 반도체 발광 소자(100)와 마주하여 배치될 수 있다.
반도체 발광 소자(100)가 청색광을 발광하는 경우 제3 파장 변환층(400B)은 청색광을 투과시키는 레진을 포함할 수 있다. 제2 파장 변환층(400G)은 반도체 발광 소자(100)로부터 방출되는 청색광을 변환해 녹색광을 방출할 수 있다. 제2 파장 변환층(400G)은 청색광에 의해 여기되어 녹색광을 방출하는 양자점들(quantum dots) 또는 형광체(phosphor)를 포함할 수 있다. 제1 파장 변환층(400R)은 반도체 발광 소자(100)로부터 방출되는 청색광을 적색광으로 변화시켜 방출할 수 있다. 제1 파장 변환층(400R)은 청색광에 의해 여기되어 적색광을 방출하는 양자점들 또는 형광체를 포함할 수 있다.
제1 파장 변환층(400R) 또는 제2 파장 변환층(400G)에 포함되는 양자점은 코어부와 껍질부를 갖는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가지거나, 쉘(shell)이 없는 입자 구조를 가질 수 있다. 코어-쉘(core-shell) 구조는 싱글-쉘(single-shell) 또는 멀티-쉘(multi-shell), 예컨대, 더블-쉘(double-shell) 구조일 수 있다. 양자점은 Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅳ족 계열 반도체 및/또는 그래핀 양자점을 포함할 수 있다. 양자점은 예를 들어, Cd, Se, Zn, S 및/또는 InP 을 포함할 수 있으며, 각각의 양자점은 수십 nm 이하의 지름, 예컨대, 약 10 nm 이하의 지름을 가질 수 있다. 제1 파장 변환층(400R)과 제2 파장 변환층(400G)에 포함되는 양자점은 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 13을 참조하면, 디스플레이 장치(1200)는 파장 변환층(400) 위에 배치된 캡핑층(430) 및 캡핑층(430) 위에 배치된 컬러 필터층(500)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층(430)과 컬러 필터층(500)은 도 12에 도시된 디스플레이 장치(1100)의 파장 변환층(400)과 상부 기판(420) 사이에 배치될 수 있다. 컬러 필터층(500)은 블랙 매트릭스(510)를 사이에 두고 이격된 제1 필터(500R), 제2 필터(500G), 및 제3 필터(500B)를 포함한다. 제1 필터(500R), 제2 필터(500G), 및 제3 필터(500B)는 각각 제1 파장 변환층(400R), 제2 파장 변환층(400G), 및 제3 파장 변환층(400B)과 마주하여 배치된다. 제1 필터(500R), 제2 필터(500G), 및 제3 필터(500B)는 각각 적색광, 녹색광, 및 청색광을 투과시키고 다른 색의 광을 흡수한다. 컬러 필터층(500)이 구비되는 경우, 제1 파장 변환층(400R)에서 파장 변환되지 않고 출사되는 적색광 이외의 광, 또는 제2 파장 변환층(400G)에서 파장 변환되지 않고 출사되는 녹색광 이외의 광이 각각 제1 필터(500R)와 제2 필터(500G)에 의해 제거될 수 있어 디스플레이 장치(1200)의 색 순도가 높아질 수 있다.
상술한 디스플레이 장치들은 화면 표시 기능을 갖는 다양한 전자 장치들에 적용이 가능하다. 도 14는 일 실시예에 따른 전자 장치의 개략적인 블록도이다. 도 14를 참조하면, 네트워크 환경(8200) 내에 전자 장치(8201)가 구비될 수 있다. 네트워크 환경(8200)에서 전자 장치(8201)는 제1 네트워크(8298)(근거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 다른 전자 장치(8202)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(8299)(원거리 무선 통신 네트워크 등)를 통하여 또 다른 전자 장치(8204) 및/또는 서버(8208)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 서버(8208)를 통하여 전자 장치(8204)와 통신할 수 있다. 전자 장치(8201)는 프로세서(8220), 메모리(8230), 입력 장치(8250), 음향 출력 장치(8255), 디스플레이 장치(8260), 오디오 모듈(8270), 센서 모듈(8276), 인터페이스(8277), 햅틱 모듈(8279), 카메라 모듈(8280), 전력 관리 모듈(8288), 배터리(8289), 통신 모듈(8290), 가입자 식별 모듈(8296), 및/또는 안테나 모듈(8297)을 포함할 수 있다. 전자 장치(8201)에는, 이 구성요소들 중 일부가 생략되거나, 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 이 구성요소들 중 일부는 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(8276)(지문 센서, 홍채 센서, 조도 센서 등)은 디스플레이 장치(8260)(디스플레이 등)에 임베디드되어 구현될 수 있다.
프로세서(8220)는, 소프트웨어(프로그램(8240) 등)를 실행하여 프로세서(8220)에 연결된 전자 장치(8201) 중 하나 또는 복수개의 다른 구성요소들(하드웨어, 소프트웨어 구성요소 등)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 데이터 처리 또는 연산의 일부로, 프로세서(8220)는 다른 구성요소(센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)로부터 수신된 명령 및/또는 데이터를 휘발성 메모리(8232)에 로드하고, 휘발성 메모리(8232)에 저장된 명령 및/또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(8234)에 저장할 수 있다. 비휘발성 메모리(8234)는 전자 장치(8201) 내에 장착된 내장 메모리(8236)와 착탈 가능한 외장 메모리(8238)를 포함할 수 있다. 프로세서(8220)는 메인 프로세서(8221)(중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서 등) 및 이와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(8223)(그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서(8223)는 메인 프로세서(8221)보다 전력을 작게 사용하고, 특화된 기능을 수행할 수 있다.
보조 프로세서(8223)는, 메인 프로세서(8221)가 인액티브 상태(슬립 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(8221)가 액티브 상태(어플리케이션 실행 상태)에 있는 동안 메인 프로세서(8221)와 함께, 전자 장치(8201)의 구성요소들 중 일부 구성요소(디스플레이 장치(8260), 센서 모듈(8276), 통신 모듈(8290) 등)와 관련된 기능 및/또는 상태를 제어할 수 있다. 보조 프로세서(8223)(이미지 시그널 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(카메라 모듈(8280), 통신 모듈(8290) 등)의 일부로서 구현될 수도 있다.
메모리(2230)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220), 센서모듈(8276) 등)가 필요로 하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(프로그램(8240) 등) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(8230)는, 휘발성 메모리(8232) 및/또는 비휘발성 메모리(8234)를 포함할 수 있다.
프로그램(8240)은 메모리(8230)에 소프트웨어로 저장될 수 있으며, 운영 체제(8242), 미들 웨어(8244) 및/또는 어플리케이션(8246)을 포함할 수 있다.
입력 장치(8250)는, 전자 장치(8201)의 구성요소(프로세서(8220) 등)에 사용될 명령 및/또는 데이터를 전자 장치(8201)의 외부(사용자 등)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(8250)는, 리모트 컨트롤러, 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(8255)는 음향 신호를 전자 장치(8201)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(8255)는, 스피커 및/또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 리시버는 스피커의 일부로 결합되어 있거나 또는 독립된 별도의 장치로 구현될 수 있다.
디스플레이 장치(8260)는 전자 장치(8201)의 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 전술한 구동 회로, 마이크로 반도체 발광 소자, 측면 반사 구조, 하부 반사 구조 등을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(8260)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(Touch Circuitry), 및/또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(압력 센서 등)를 더 포함할 수 있다.
오디오 모듈(8270)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(8270)은, 입력 장치(8250)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(8255), 및/또는 전자 장치(8201)와 직접 또는 무선으로 연결된 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)의 스피커 및/또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(8276)은 전자 장치(8201)의 작동 상태(전력, 온도 등), 또는 외부의 환경 상태(사용자 상태 등)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 및/또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(8276)은, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(Infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및/또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(8277)는 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 인터페이스(8277)는, HDMI(High Definition Multimedia Interface), USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(8278)는, 전자 장치(8201)가 다른 전자 장치(전자 장치(8102) 등)와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 연결 단자(8278)는, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 및/또는 오디오 커넥터(헤드폰 커넥터 등)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(8279)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(진동, 움직임 등) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(8279)은, 모터, 압전 소자, 및/또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(8280)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(8280)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(8280)에 포함된 렌즈 어셈블리는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다.
전력 관리 모듈(8288)은 전자 장치(8201)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈(8388)은, PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(8289)는 전자 장치(8201)의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 배터리(8289)는, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(8290)은 전자 장치(8201)와 다른 전자 장치(전자 장치(8102), 전자 장치(8104), 서버(8108) 등)간의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 프로세서(8220)(어플리케이션 프로세서 등)와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 통신 모듈(8290)은 무선 통신 모듈(8292)(셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, GNSS(Global Navigation Satellite System 등) 통신 모듈) 및/또는 유선 통신 모듈(8294)(LAN(Local Area Network) 통신 모듈, 전력선 통신 모듈 등)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(8298)(블루투스, WiFi Direct 또는 IrDA(Infrared Data Association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(8299)(셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(LAN, WAN 등)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 다른 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(단일 칩 등)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(8292)은 가입자 식별 모듈(8296)에 저장된 가입자 정보(국제 모바일 가입자 식별자(IMSI) 등)를 이용하여 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(8201)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(8297)은 신호 및/또는 전력을 외부(다른 전자 장치 등)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 안테나는 기판(PCB 등) 위에 형성된 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(8297)은 하나 또는 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 복수의 안테나가 포함된 경우, 통신 모듈(8290)에 의해 복수의 안테나들 중에서 제1 네트워크(8298) 및/또는 제2 네트워크(8299)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 안테나가 선택될 수 있다. 선택된 안테나를 통하여 통신 모듈(8290)과 다른 전자 장치 간에 신호 및/또는 전력이 송신되거나 수신될 수 있다. 안테나 외에 다른 부품(RFIC 등)이 안테나 모듈(8297)의 일부로 포함될 수 있다.
구성요소들 중 일부는 주변 기기들간 통신 방식(버스, GPIO(General Purpose Input and Output), SPI(Serial Peripheral Interface), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등)을 통해 서로 연결되고 신호(명령, 데이터 등)를 상호 교환할 수 있다.
명령 또는 데이터는 제2 네트워크(8299)에 연결된 서버(8108)를 통해서 전자 장치(8201)와 외부의 전자 장치(8204)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 다른 전자 장치들(8202, 8204)은 전자 장치(8201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 전자 장치(8201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 전자 장치들(8202, 8204, 8208) 중 하나 이상의 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(8201)가 어떤 기능이나 서비스를 수행해야 할 때, 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 하나 이상의 다른 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 일부 또는 전체를 수행하라고 요청할 수 있다. 요청을 수신한 하나 이상의 다른 전자 장치들은 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(8201)로 전달할 수 있다. 이를 위하여, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 및/또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 15는 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 모바일 장치에 적용된 예를 도시한다. 모바일 장치(9100)는 디스플레이 장치(9110)를 포함할 수 있으며, 디스플레이 장치(9110)는 전술한 구동 회로, 마이크로 반도체 발광 소자, 측면 반사 구조, 하부 반사 구조 등을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(9110)는 접힐 수 있는 구조 예를 들어, 다중 폴더블 구조를 가질 수 있다.
도 16은 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 차량용 디스플레이 장치에 적용된 예를 도시한다. 디스플레이 장치는 자동차용 헤드업 디스플레이 장치(9200)일 수 있으며, 자동차의 일 영역에 구비된 디스플레이(9210)와, 디스플레이(9210)에서 생성된 영상을 운전자가 볼 수 있도록 광 경로를 변환하는 광경로 변경 부재(9220)를 포함할 수 있다.
도 17은 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 증강 현실 안경 또는 가상 현실 안경에 적용된 예를 도시한다. 증강 현실 안경(9300)은 영상을 형성하는 투영 시스템(9310)과, 투영 시스템(9310)으로부터의 영상을 사용자의 눈에 들어가도록 안내하는 요소(9320)를 포함할 수 있다. 투영 시스템(9310)은 전술한 구동 회로, 마이크로 반도체 발광 소자, 측면 반사 구조, 하부 반사 구조 등을 포함할 수 있다.
도 18은 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 사이니지(signage)에 적용된 예를 도시한다. 사이니지(9400)는 디지털 정보 디스플레이를 이용한 옥외 광고에 이용될 수 있으며, 통신망을 통해 광고 내용 등을 제어할 수 있다. 사이니지(9400)는 예를 들어, 도 14를 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
도 19는 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 웨어러블 디스플레이에 적용된 예를 도시한다. 웨어러블 디스플레이(9500)는 전술한 구동 회로, 마이크로 반도체 발광 소자, 측면 반사 구조, 하부 반사 구조 등을 포함할 수 있고, 도 14를 참조하여 설명한 전자 장치를 통해 구현될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 이 밖에도 롤러블(rollable) TV, 스트레처블(stretchable) 디스플레이 등 다양한 제품에 적용될 수 있다.
상술한 반도체 발광 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치, 및 반도체 발광 소자를 제조하는 방법은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 권리범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 권리범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10.....흡수재 20.....지지대
100.....반도체 발광 소자 100m.....반도체 발광 소자 모듈
100p.....반도체 발광 소자 패널 101.....성장 기판
110.....반도체 구조물 111, 113....반도체층
112.....발광층 114: 측면 연장 구조물
120.....기능층 130.....전사 기판
131.....격벽 135.....홈
141.....고정층 142, 144.....비아홀
143.....절연층 145, 146.....전극
147, 148.....범프 149.....트렌치
200.....캐리어 기판 210.....감광성 접착제
300.....구동 기판 400.....파장 변환층
500.....컬러 필터층 1100, 1200.....디스플레이 장치

Claims (36)

  1. 제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층을 구비하는 반도체 구조물;
    상기 반도체 구조물의 측벽을 둘러싸는 측면 연장 구조물;
    상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하여 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제1 전극; 및
    상기 제2 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제2 전극;을 포함하는, 반도체 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 제2 부분의 일부 및 상기 제2 전극의 제2 부분의 일부는 측면 방향으로 상기 반도체 구조물의 측벽을 지나 상기 측면 연장 구조물 위에 지지되는, 반도체 발광 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 반도체층의 표면 및 상기 측면 연장 구조물의 표면 위에 배치된 절연층을 더 포함하는, 반도체 발광 소자.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제1 전극이 상기 제2 반도체층과 상기 발광층에 접촉하지 않도록 상기 제2 반도체층과 상기 발광층의 내부에서 상기 제1 전극의 제1 부분의 측벽을 둘러싸도록 배치되고,
    상기 제2 전극의 제1 부분은 상기 절연층을 관통하여 상기 제2 반도체층에 접촉하는, 반도체 발광 소자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 제2 부분 및 상기 제2 전극의 제2 부분은 상기 절연층의 표면 위에 배치되는, 반도체 발광 소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 측면 연장 구조물은:
    상기 반도체 구조물의 측벽과 이격되어 상기 반도체 구조물의 측벽을 둘러싸는 제1 측면 연장 구조물; 및
    상기 반도체 구조물의 측벽과 상기 제1 측면 연장 구조물 사이에 배치된 제2 측면 연장 구조물;을 포함하는, 반도체 발광 소자.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 측면 연장 구조물은 상기 제1 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장된, 반도체 발광 소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 위에 배치된 제1 범프; 및
    상기 제2 전극 위에 배치된 제2 범프;를 더 포함하는, 반도체 발광 소자.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 범프의 적어도 일부 및 상기 제2 범프의 적어도 일부는 상기 반도체 구조물의 측벽을 지나 상기 측면 연장 구조물의 표면과 마주하는, 반도체 발광 소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 반도체층의 표면 위에 배치되며 금속 또는 투명 도전체를 포함하는 기능층을 더 포함하는, 반도체 발광 소자.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 구조물의 폭 또는 직경은 1 ㎛ 내지 100 ㎛인, 반도체 발광 소자.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자의 폭 또는 직경은 상기 반도체 구조물의 폭 또는 직경의 1.5배 내지 2.5배인, 반도체 발광 소자.
  13. 구동 기판; 및
    상기 구동 기판에 배열된 복수의 반도체 발광 소자;를 포함하며,
    각각의 반도체 발광 소자는:
    제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층을 구비하는 반도체 구조물;
    상기 반도체 구조물의 측벽을 둘러싸는 측면 연장 구조물;
    상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하여 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제1 전극; 및
    상기 제2 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제2 전극;을 포함하는, 디스플레이 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광 소자는 서로 인접하여 배치된 제1 반도체 발광 소자 및 제2 반도체 발광 소자를 포함하며,
    상기 제1 반도체 발광 소자와 제2 반도체 발광 소자는 상기 제1 반도체 발광 소자와 제2 반도체 발광 소자 사이에 위치하는 하나의 측면 연장 구조물을 공유하는, 디스플레이 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광 소자가 하나의 모듈 또는 하나의 패널 형태로 결합되어 있는, 디스플레이 장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 반도체 발광 소자로부터 방출된 광의 파장을 변환하는 파장 변환층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 파장 변환층은 상기 복수의 반도체 발광 소자로부터 방출된 광을 제1 파장 대역의 광으로 변환하는 제1 파장 변환층, 및 상기 복수의 반도체 발광 소자로부터 방출된 광을 제1 파장 대역과 상이한 제2 파장 대역의 광으로 변환하는 제2 파장 변환층을 포함하는, 디스플레이 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환층과 마주하여 배치되며 상기 제1 파장 대역의 광을 투과시키는 제1 필터 및 상기 제2 파장 변환층과 마주하여 배치되며 상기 제2 파장 대역의 광을 투과시키는 제2 필터를 구비한 컬러 필터층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 제2 부분의 일부 및 상기 제2 전극의 제2 부분의 일부는 측면 방향으로 상기 반도체 구조물의 측벽을 지나 상기 측면 연장 구조물 위에 지지되는, 디스플레이 장치.
  20. 제13 항에 있어서,
    각각의 반도체 발광 소자는 상기 제2 반도체층의 표면 및 상기 측면 연장 구조물의 표면 위에 배치된 절연층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 제1 전극이 상기 제2 반도체층과 상기 발광층에 접촉하지 않도록 상기 제2 반도체층과 상기 발광층의 내부에서 상기 제1 전극의 제1 부분의 측벽을 둘러싸도록 배치되고,
    상기 제2 전극의 제1 부분은 상기 절연층을 관통하여 상기 제2 반도체층에 접촉하는, 디스플레이 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 제2 부분 및 상기 제2 전극의 제2 부분은 상기 절연층의 표면 위에 배치되는, 디스플레이 장치.
  23. 제13 항에 있어서,
    상기 측면 연장 구조물은:
    상기 반도체 구조물의 측벽과 이격되어 상기 반도체 구조물의 측벽을 둘러싸는 제1 측면 연장 구조물; 및
    상기 반도체 구조물의 측벽과 상기 제1 측면 연장 구조물 사이에 배치된 제2 측면 연장 구조물;을 포함하는, 디스플레이 장치.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 제2 측면 연장 구조물은 상기 제1 측면 연장 구조물의 표면 위로 연장된, 디스플레이 장치.
  25. 제13 항에 있어서,
    각각의 반도체 발광 소자는:
    상기 제1 전극 위에 배치된 제1 범프; 및
    상기 제2 전극 위에 배치된 제2 범프;를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 제1 범프의 적어도 일부 및 상기 제2 범프의 적어도 일부는 상기 반도체 구조물의 측벽을 지나 상기 측면 연장 구조물의 표면과 마주하는, 디스플레이 장치.
  27. 제13 항에 있어서,
    각각의 반도체 발광 소자는 상기 제2 반도체층의 표면 위에 배치되며 금속 또는 투명 도전체를 포함하는 기능층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  28. 제13 항에 있어서,
    상기 반도체 구조물의 폭 또는 직경은 1 ㎛ 내지 100 ㎛인, 디스플레이 장치.
  29. 제28 항에 있어서,
    각각의 반도체 발광 소자의 폭 또는 직경은 상기 반도체 구조물의 폭 또는 직경의 1.5배 내지 2.5배인, 디스플레이 장치.
  30. 성장 기판 위에 제1 반도체층, 발광층, 및 제2 반도체층을 구비하는 반도체 구조물을 형성하는 단계;
    홈이 형성된 격벽을 포함하는 전사 기판의 홈 내에 상기 반도체 구조물을 전사하는 단계;
    상기 전사 기판의 홈 내에 고정층을 채워 상기 반도체 구조물을 고정시키는 단계; 및
    상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하여 상기 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 고정층의 표면과 상기 격벽의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제1 전극, 및 상기 제2 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 부분 및 측면 방향을 따라 상기 고정층의 표면과 상기 격벽의 표면 위로 연장되는 제2 부분을 갖는 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는, 반도체 발광 소자의 제조 방법.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 제2 전극을 형성하는 단계는:
    상기 제1 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 제2 반도체층과 상기 발광층을 관통하는 제1 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 고정층의 표면, 상기 제2 반도체층의 표면, 및 상기 제1 비아홀을 덮는 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제2 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 절연층을 관통하는 제2 비아홀을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 비아홀 내부 및 상기 고정층의 표면과 상기 격벽의 표면에 도전성 재료를 적층하고 상기 제2 비아홀 내부 및 상기 고정층의 표면과 상기 격벽의 표면에 도전성 재료를 적층하여 상기 제1 전극과 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는, 반도체 발광 소자의 제조 방법.
  32. 제30 항에 있어서,
    상기 반도체 구조물을 형성하는 단계는 상기 제2 반도체층의 표면 위에 금속 또는 투명 도전체를 포함하는 기능층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 반도체 발광 소자의 제조 방법.
  33. 제30 항에 있어서,
    상기 제1 전극 위에 배치된 제1 범프 및 상기 제2 전극 위에 배치된 제2 범프를 형성하는 단계를 더 포함하는, 반도체 발광 소자의 제조 방법.
  34. 제30 항에 있어서,
    상기 제1 범프의 적어도 일부 및 상기 제2 범프의 적어도 일부는 상기 반도체 구조물의 측벽을 지나 상기 고정층의 표면 또는 상기 격벽의 표면과 마주하는, 반도체 발광 소자의 제조 방법.
  35. 제30 항에 있어서,
    상기 반도체 구조물의 폭 또는 직경은 1 ㎛ 내지 100 ㎛인, 반도체 발광 소자의 제조 방법.
  36. 제35 항에 있어서,
    상기 반도체 구조물 양측에 배치된 격벽의 중심 사이의 간격은 상기 반도체 구조물의 폭 또는 직경의 1.5배 내지 3.5배인, 반도체 발광 소자의 제조 방법.
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