WO2014129688A1 - 복수의 발광요소를 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법 - Google Patents

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김예슬
김경완
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting diode having a plurality of light emitting elements on a single substrate and a method of manufacturing the same.
  • LED is an environmentally friendly, light emitting device that has many advantages such as energy saving effect and long life.
  • the LED is a DC drive element
  • a converter is required for use in an AC power source such as a home power source.
  • Converters have a shorter lifetime than LEDs, resulting in shorter product lifetimes.
  • efficiency reduction of 20 to 30% occurs due to AC / DC conversion, and there are many problems such as reduced reliability, environmental pollution, product space, and design constraints.
  • LEDs that can be driven without using a conventional converter have been developed.
  • Such LEDs typically include a plurality of light emitting elements on a substrate, and various circuits can be configured by electrically connecting these light emitting elements through wiring.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a light emitting diode having a plurality of light emitting elements according to the prior art.
  • the light emitting diode includes a substrate 21, a plurality of light emitting elements 30, a transparent electrode 29, an insulating layer 31, and a wiring 33.
  • the n type semiconductor layer 23, the active layer 25, and the p type semiconductor layer 27 are included.
  • the plurality of light emitting elements 30 are electrically separated by the separating grooves 30h on the substrate 21.
  • an upper surface of the n-type semiconductor layer 23 is exposed by an etching groove 27a formed by removing the p-type semiconductor layer 17 and the active layer 25.
  • the wiring 33 electrically connects the n-type semiconductor layer 23 of one (first) light emitting element 30 and the p-type semiconductor layer 27 of the other (second) light emitting element 30. . As illustrated, the wiring 33 may connect the exposed upper surface of the n-type semiconductor layer 23 to the transparent electrode 29.
  • the insulating layer 31 is positioned between the wiring 33 and the light emitting elements 30 to insulate the wiring 33 from the side of the light emitting elements 30.
  • the light emitting elements 30 connected in series by the wiring 33, and the light emitting diodes which can be driven by a high voltage AC power source using the plurality of light emitting elements 30 are provided. Can provide.
  • the light emitting diode according to the prior art needs to form a separation groove 30h that reaches up to the top surface of the substrate 21 in order to ensure electrical separation between the light emitting elements 30.
  • a portion of the wiring 33 is formed on the side of the light emitting elements 30 in the separation groove 30h. Since the light emitting element 30 generally has a height of about 5 ⁇ m or more, when the side surface of the light emitting element 30 is inclined rapidly, it is difficult to form the wiring 33 on the side surface of the light emitting element 30. It is easy to occur.
  • the side surface of the light emitting element 30 is generally formed to have a gently inclined slope.
  • the inlet of the separation groove 30h is relatively widened so as to have a width of about 30 ⁇ m for the electrical separation between the light emitting elements 30.
  • the light emitting area is reduced.
  • the present invention has been made in an effort to provide a light emitting diode having a plurality of light emitting elements, and in particular, guarantees electrical separation between light emitting elements, and prevents disconnection of wires, while increasing light emission area. It is to provide a diode and a method of manufacturing the same.
  • a light emitting diode the substrate; A plurality of light emitting elements arranged on the substrate; Separating grooves separating adjacent light emitting elements from each other; An insulating material filling at least a portion of the separation groove; Wiring for electrically connecting two adjacent light emitting elements; And an insulating layer that insulates the wiring from the side of the light emitting element.
  • Each light emitting element includes a first conductive semiconductor layer, an active layer and a second conductive semiconductor layer. Further, the first conductivity type semiconductor layer has an upper surface exposed by removing the second conductivity type semiconductor layer and the active layer, the upper surface is adjacent to the separation groove, the wiring is located above the insulating material. do.
  • the isolation grooves are filled with insulating material, there is no need to form wiring in the isolation grooves. Therefore, since the sidewall of the separation groove does not need to be formed to have a gentle inclination, the width of the inlet of the separation groove can be reduced, thereby increasing the light emitting area as compared with the prior art.
  • An upper surface of the insulating material may be located at the same height as the exposed upper surface of the first conductive semiconductor layer or below the upper surface.
  • the wiring may electrically connect the upper surface of the first conductive semiconductor layer of the first light emitting element and the second conductive semiconductor layer of the second light emitting element, and by the wiring among the side surfaces of the second light emitting element.
  • the covered portion may be gently inclined relative to the side wall of the separation groove.
  • the separation groove may be formed using a dry or wet etching technique, or may be formed by laser processing. When formed by laser processing, the separation groove may extend to the inside of the substrate.
  • the insulating material may include polyimide or nanoparticles.
  • the width of the separation groove inlet may be 5 ⁇ m or less, and the lower limit thereof is not particularly limited as long as it electrically separates the light emitting elements, and may be, for example, 1 ⁇ m or more.
  • the sidewall of the separation groove may be reverse inclined.
  • a portion of the insulating layer may cover the upper surface of the insulating material.
  • a method of manufacturing a light emitting diode wherein a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer are grown on a substrate, and the second conductive semiconductor layer and the active layer are etched.
  • Forming the separation groove may include removing the first conductive semiconductor layer using an etching process or a laser processing technique, and may further include performing sulfur phosphate treatment.
  • the separation grooves by filling the separation grooves with an insulating material, it is possible to reduce the step difference of the light emitting element on which the wiring is to be formed. Accordingly, disconnection of the wiring can be prevented, and the width of the inlet of the separating groove can be reduced by forming the sidewall of the separating groove to be steeply inclined. Therefore, it is possible to prevent the emission area decrease due to the formation of the separation groove. Furthermore, light extraction efficiency may be improved by using an insulating material filling the separation groove.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode according to the prior art.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • 4 through 11 are cross-sectional views illustrating light emitting diodes according to various embodiments of the present disclosure.
  • 12 to 16 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode includes a substrate 51, a plurality of light emitting elements 60, a separation groove 60h, an insulating material 60i, a transparent electrode 59, an insulating layer 61, and a wiring. (63).
  • the light emitting element 60 includes a first conductivity type semiconductor layer 53, an active layer 55, and a second conductivity type semiconductor layer 57.
  • the substrate 51 may be a growth substrate capable of growing a gallium nitride-based semiconductor layer, such as a sapphire substrate, a SiC substrate, a spinel substrate, or the like.
  • the first conductive semiconductor layer 53, the active layer 55, and the second conductive semiconductor layer 57 may be grown on the substrate 51 through a growth technology such as MOCVD.
  • the first conductivity type semiconductor layer 53 is relatively thicker than the second conductivity type semiconductor layer 57.
  • the first conductivity type semiconductor layer 53 has a thickness of about 3 ⁇ m or more
  • the second conductivity type semiconductor layer 57 has a thickness of less than about 1 ⁇ m.
  • the first conductivity-type semiconductor layer 53 is an n-type semiconductor layer and the second conductivity-type semiconductor layer 57 is a p-type semiconductor layer.
  • the plurality of light emitting elements 60 is formed by patterning the first conductive semiconductor layer 53, the active layer 55, and the second conductive semiconductor layer 57.
  • the light emitting elements 60 are electrically separated from each other by the separation groove 60h, and the top surface of the first conductive semiconductor layer 53 of each light emitting element 60 is exposed by the etching groove 57a.
  • the etching groove 57a may be continuously formed along the circumference of the light emitting element 60, but may be limited to a partial region where the wiring 63 is formed.
  • the separation groove 60h is formed along the circumference of the light emitting element 60 and at least a portion thereof is formed in the etching groove 57a. As shown in FIG.
  • the sidewalls of the etching grooves 57a are formed to have a gentle slope relative to the sidewalls of the separation grooves 60h.
  • the side wall of the separation groove 60h may have a relatively steep slope, and the width of the inlet may be less than 5 ⁇ m.
  • the separation groove 60h is formed using a dry or wet etching technique.
  • the transparent electrode 59 is positioned on the second conductivity-type semiconductor layer 59 of each light emitting element 60 to make ohmic contact with the second conductivity-type semiconductor layer 59.
  • the transparent electrode 59 may be formed of a transparent oxide such as ITO or a transparent metal layer such as Ni / Au.
  • the insulating material 60i fills the separation groove 60h.
  • the insulating material 60i may be polyimide.
  • Polyimide has excellent heat resistance, low thermal deformation, and excellent impact resistance, dimensional stability, and insulation ability. Furthermore, the polyimide is suitable for total reflection of the light traveling through the first conductivity type semiconductor layer 53 because the refractive index (about 1.7) is relatively small compared to the refractive index (about 2.45) of gallium nitride.
  • the insulating material 60i may be located in the separation groove 60h, and an upper surface thereof may be positioned at the same height as or below the exposed upper surface of the first conductivity type semiconductor layer 53.
  • the insulating layer 61 covers side surfaces of the light emitting elements 60 and has an opening that exposes an upper surface of the first conductive semiconductor layer 53 and an upper surface of the transparent electrode 59.
  • the insulating layer 61 may be formed of silicon oxide or silicon nitride, and a portion of the insulating layer 61 may cover the upper surface of the insulating material 60i.
  • the wiring 63 electrically connects the first conductive semiconductor layer 53 of one (first) light emitting element and the second conductive semiconductor layer 57 of the other (second) light emitting element. . As illustrated, the wiring 63 may connect the exposed upper surface of the first conductivity-type semiconductor layer 53 and the transparent electrode 59.
  • the wiring 63 is positioned above the insulating material 60i and is insulated from the side of the second light emitting element 60 by the insulating layer 61.
  • the side surface of the light emitting element 60 covered by the wiring 63 has a relatively gentle slope.
  • the height of the portion of the light emitting element 60 where the wiring 63 is formed is relatively small compared to the overall height of the light emitting element 60 or the height of the separation groove 60h. Therefore, the length of the wiring 63 can be made relatively short compared to the conventional light emitting diode, so that the light absorption by the wiring 63 can be reduced, and the wiring 63 can be formed more easily and the disconnection can be prevented. can do.
  • the width of the separation groove 60h can be narrowed. Therefore, it is possible to alleviate the decrease in the light emitting area due to the separation groove 60h.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 2, except that the separation groove 70h is formed by using a laser processing technique.
  • the separation groove 70h is formed by irradiating a laser, and thus the separation groove 70h may extend into the substrate 51. Since it is formed by laser irradiation, the closer the substrate 51 is, the smaller the width of the separation groove 70h can be.
  • phosphoric acid treatment (90 to 120 ° C., 5 to 12 minutes) is performed to remove the damage of the gallium nitride layer by the laser.
  • the separation groove 70h is formed by using a laser processing technique, the width of the separation groove 70h can be further reduced.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 2, except that the insulating material 70i is nanoparticles.
  • the insulating material 70i includes nanoparticles, and the nanoparticles may be, for example, nanoscale spherical silicas.
  • the nanoparticles may be, for example, nanoscale spherical silicas.
  • the nanoparticles having a relatively small refractive index particularly nanoscale silica having a refractive index of about 1.46
  • light traveling through the first conductive semiconductor layer 53 may be reflected by the nanoparticles to improve light extraction efficiency.
  • the air having a refractive index of 1 remains between the nanoparticles, it is possible to reflect light better.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 3, except that the insulating material 70i is nanoparticles as described with reference to FIG. 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 3, but there is a difference in that an air gap 70v remains between the insulating material 60i and the substrate 51. have. That is, the air gap 70v is formed in the lower portion of the separation groove 70h without the insulating material 60i completely filling the separation groove 70h.
  • the air gap 70v has a refractive index of 1, the air gap 70v is more advantageous for total internal reflection than the polyimide 60i, and thus the light extraction efficiency can be further improved.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 6, but there is a difference in that the nanoparticles 70i are positioned instead of the air gap 70v.
  • the nanoparticles 70i may be positioned below the separation groove 70h, and the polyimide 60i may be positioned thereon.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 2, except that the sidewall of the separation groove 80h is inclined inversely.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 3, except that the sidewall of the separation groove 90h is inclined inversely.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 8, except that the insulating material 70i is nanoparticles as described with reference to FIG. 4.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 10, but the nanoparticles 70i are disposed under the separation groove 90h and the polyimide 60i is separated. There is a difference in being located at the top of the groove 90h.
  • FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • a first conductive semiconductor layer 53, an active layer 55, and a second conductive semiconductor layer 57 are grown on a substrate 51.
  • These semiconductor layers may be grown using gallium nitride-based compound semiconductors using growth techniques such as MOCVD or MBE.
  • the buffer layer may be grown before the first conductivity-type semiconductor layer 53 is grown.
  • an etching groove 57a is formed to etch the second conductive semiconductor layer 57 and the active layer 55 to expose the first conductive semiconductor layer 53.
  • An upper surface of the first conductive semiconductor layer 53 is exposed by the etching groove 57a.
  • Sidewalls of the etch groove 57a are relatively gently inclined as shown.
  • a separation groove 60h is formed to electrically separate the plurality of light emitting elements 60.
  • a mask pattern 58 may be formed to cover an area other than the separation groove 60h.
  • the mask pattern 58 may be formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film.
  • the separation groove 60h may be formed by dry or wet etching the region exposed by the mask pattern 58.
  • the mask pattern 58 may be removed after the separation groove 60h is formed, and then an insulating material (60i of FIG. 2) filling the separation groove 60h is formed, and the transparent electrode 59 and the insulating layer 61 are formed. ) And the wiring 63 may be formed to manufacture the light emitting diode of FIG. 2.
  • the insulating material 60i may be formed by spin coating the photosensitive polyimide, and then exposing and developing the polyimide to remove the polyimide of the remaining region except for the polyimide in the separation groove 60h.
  • the transparent electrode 59 may be formed in advance before forming the etching groove 57a, or may be formed before forming the mask pattern 58 or before forming the insulating material 60i.
  • the light emitting diode of FIG. 4 may be manufactured by filling the separation groove 60h using nanoparticles, that is, the insulating material (70i of FIG. 4) instead of the insulating material 60i.
  • the insulating material 70i may be formed by dispersing nanoparticles in water or another solvent and then spin coating the nanoparticles.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the mask pattern 58 is removed, an insulating material (60i of FIG. 8) filling the separation groove 60h is formed, and a transparent electrode 59, an insulating layer 61, and a wiring 63 are formed.
  • the light emitting diode of FIG. 8 can be manufactured.
  • 15 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode manufacturing method according to the present embodiment is generally similar to the light emitting diode manufacturing method described with reference to FIGS. 12 and 13, but the separation groove 70h is formed by using a laser processing technique. There is a difference.
  • the separation groove 70h separating the light emitting elements 60 is formed by laser irradiation, and phosphoric acid treatment may be performed to remove gallium nitride damaged by the laser. Separation grooves 70h extending into the substrate 51 may be formed by the laser processing.
  • the mask pattern 58 may be formed in advance to define the entrance of the separation groove 70h before the laser irradiation, but is not limited thereto.
  • the mask material may be removed by a laser
  • the semiconductor layers in which the etching grooves 57a are formed may be covered with the mask material layer and the laser may be directly irradiated to form the separation grooves 70h.
  • the mask pattern 58 is removed, and an insulating material (60i of FIG. 3) filling the separation groove 70h is formed, and the transparent electrode 59, the insulating layer 61, and The wiring 63 may be formed to manufacture the light emitting diode of FIG. 3.
  • the light emitting diode of FIG. 6 may be manufactured by forming the insulating material 60i such that the air gap (70v of FIG. 6) remains, and nanoparticles (70i of FIG. 5) are separated instead of the insulating material 60i.
  • the light emitting diode of FIG. 5 may be manufactured by filling the groove 70h, or the light emitting diode of FIG. 7 may be manufactured by combining nanoparticles and polyimide.
  • 16 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
  • sulfuric acid (H 2 SO 4) may be used.
  • H 3 PO 4 3: 1, 280 ° C., for about 5 minutes), wherein the sidewalls form an inclined separation groove 90h.
  • the mask pattern 58 is removed, and the separation groove 90h is filled with the insulating material 60i, the insulating material 70i, or a combination of these insulating materials 60i and 70i.
  • the same light emitting diode can be manufactured.

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Abstract

복수의 발광요소를 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법이 개시된다. 이 발광 다이오드는, 기판상에 배열된 복수의 발광 요소들과, 인접한 발광 요소들을 서로 분리시키는 분리 홈과, 분리 홈의 적어도 일부를 채우는 절연물질과, 인접한 두개의 발광 요소들을 전기적으로 연결하는 배선과, 이 배선을 발광 요소의 측면으로부터 절연시키는 절연층을 포함한다. 각 발광 요소는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 제1 도전형 반도체층은 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 제거하여 노출된 상부면을 갖고, 이 상부면은 분리홈에 인접하며, 배선은 상기 절연물질 상부에 위치한다. 분리홈을 절연물질로 채움으로써 배선 단선을 방지할 수 있으며 발광 면적을 증대시킬 수 있다.

Description

복수의 발광요소를 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
본 발명은 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 단일 기판 상에 복수의 발광요소를 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
LED는 환경 친화적이며, 에너지 절감 효과 및 장수명 등의 많은 장점을 가지고 있는 발광 소자이다. 하지만, LED는 직류 구동 소자이기 때문에, 가정용 전원과 같은 AC 전원에서 사용하기 위해서는 컨버터를 필요로 한다. 컨버터는 LED에 비해 수명이 짧아 컨버터의 수명에 의해 제품 수명이 짧아지게 된다. 또한, AC/DC 변환에 따른 20~30%의 효율 감소가 발생하며, 컨버터 사용에 따른 신뢰성 하락, 환경오염, 제품의 공간 확보 및 설계 제약 등 많은 문제점을 갖게 된다. 이를 해결하기 위해 종래의 컨버터를 사용하지 않고 구동할 수 있는 LED가 개발되고 있다.
이러한 LED는 통상 기판 상에 복수의 발광 요소를 포함하며, 이들 발광 요소를 배선을 통해 전기적으로 연결함으로써 다양한 회로를 구성할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 복수의 발광 요소를 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(21), 복수의 발광 요소(30), 투명전극(29), 절연층(31) 및 배선(33)을 포함하고, 상기 발광 요소(30)는 n형 반도체층(23), 활성층(25) 및 p형 반도체층(27)을 포함한다.
복수의 발광 요소(30)는 기판(21) 상에서 분리 홈(30h)에 의해 전기적으로 분리되어 있다. 또한, 상기 n형 반도체층(23)의 상부면은 p형 반도체층(17) 및 활성층(25)을 제거하여 형성된 식각홈(27a)에 의해 노출된다.
배선(33)은 하나(제1)의 발광 요소(30)의 n형 반도체층(23)과 다른 하나(제2)의 발광 요소(30)의 p형 반도체층(27)을 전기적으로 연결한다. 상기 배선(33)은 도시한 바와 같이 n형 반도체층(23)의 노출된 상부면과 투명 전극(29)을 접속할 수 있다. 절연층(31)은 배선(33)과 발광 요소들(30) 사이에 위치하여 발광 요소들(30)의 측면으로부터 배선(33)을 절연시킨다.
종래 기술에 따르면, 상기 배선(33)에 의해 직렬 연결된 발광 요소들(30)을 제공할 수 있으며, 이러한 다수의 발광 요소들(30)을 이용하여 고전압 교류 전원에의해 구동할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
종래 기술에 따른 발광 다이오드는 발광 요소들(30) 사이의 전기적인 분리를 확실하게 하기 위해 기판(21)의 상부면까지 도달하는 분리홈(30h)을 형성할 필요가 있다. 상기 배선(33)의 일부는 상기 분리홈(30h) 내의 발광 요소들(30)의 측면 상에 형성된다. 상기 발광 요소(30)는 통상 약 5um 이상의 높이를 갖기 때문에, 상기 발광 요소(30)의 측면이 급격하게 경사진 경우, 발광 요소(30)의 측면에 배선(33)을 형성하기 어려우며, 단선이 발생되기 쉽다. 배선(33)의 단선을 방지하기 위해, 일반적으로 발광 요소(30)의 측면은 완만하게 경사진 기울기를 갖도록 형성된다.
그러나 발광 요소(30)의 측면을 완만하게 형성할 경우, 발광 요소들(30) 사이의 전기적 분리를 위해 분리홈(30h)의 입구는 보통 약 30㎛의 폭을 갖도록 상대적으로 넓어지며, 그에 따라 발광 면적이 감소된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 복수의 발광 요소들을 갖는 발광 다이오드를 제공하기 위한 것으로, 특히 발광 요소들 간의 전기적인 분리를 보증함과 아울러 배선의 단선을 방지하면서도 발광 면적을 증대시킬 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드는, 기판; 상기 기판상에 배열된 복수의 발광 요소들; 인접한 발광 요소들을 서로 분리시키는 분리 홈; 상기 분리 홈의 적어도 일부를 채우는 절연물질; 인접한 두개의 발광 요소들을 전기적으로 연결하는 배선; 및 상기 배선을 발광 요소의 측면으로부터 절연시키는 절연층을 포함한다. 상기 각 발광 요소는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함한다. 나아가, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 제거하여 노출된 상부면을 갖고, 상기 상부면은 상기 분리홈에 인접하며, 상기 배선은 상기 절연물질 상부에 위치한다.
분리 홈을 절연물질로 채우기 때문에 분리 홈 내에 배선을 형성할 필요가 없다. 따라서 분리 홈의 측벽을 완만한 경사를 갖도록 형성할 필요가 없으므로 분리 홈의 입구의 폭을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 종래기술에 비해 발광 면적을 증대시킬 수 있다.
상기 절연물질의 상부면은 상기 제1 도전형 반도체층의 노출된 상부면과 동일 높이 또는 상기 상부면보다 아래에 위치할 수 있다.
한편, 상기 배선은 제1 발광 요소의 제1 도전형 반도체층의 상부면과 제2 발광 요소의 제2 도전형 반도체층을 전기적으로 연결할 수 있으며, 상기 제2 발광 요소의 측면 중 상기 배선에 의해 덮이는 부분은 상기 분리 홈의 측벽에 비해 완만하게 경사질 수 있다.
상기 분리홈은 건식 또는 습식 식각 기술을 이용하여 형성될 수 있으며, 또는 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다. 레이저 가공에 의해 형성될 경우, 상기 분리홈은 상기 기판 내부까지 연장할 수 있다.
상기 절연물질은 폴리이미드 또는 나노 입자들을 포함할 수 있다.
상기 분리홈 입구의 폭은 5㎛ 이하일 수 있으며, 그 하한은 발광 요소들을 전기적으로 분리하는 한 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 1㎛ 이상일 수 있다. 또한, 상기 분리홈의 측벽은 역경사질 수도 있다.
상기 절연층의 일부는 상기 절연물질의 상부면을 덮을 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 성장시키고, 상기 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 식각하여 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 식각홈을 형성하고, 복수의 발광 요소들이 전기적으로 분리되도록 분리 홈을 형성하되, 상기 분리홈의 적어도 일부는 상기 식각홈 내에 형성되고, 상기 분리 홈의 적어도 일부를 절연물질로 채우고, 상기 복수의 발광 요소들의 측면을 덮는 절연층을 형성하고, 인접한 발광 요소들을 전기적으로 연결하는 배선을 형성하는 것을 포함한다.
상기 분리홈을 형성하는 것은 식각 공정 또는 레이저 가공 기술을 이용하여 제1 도전형 반도체층을 제거하는 것을 포함할 수 있으며, 나아가, 황인산 처리를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 분리홈을 절연물질로 채움으로써 배선이 형성될 발광 요소의 단차를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 배선의 단선을 방지할 수 있으며, 나아가 분리홈의 측벽을 급격하게 경사지도록 형성하여 분리홈 입구의 폭을 감소시킬 수 있다. 따라서, 분리홈 형성에 따른 발광 면적 감소를 방지할 수 있다. 나아가, 상기 분리홈을 채우는 절연물질을 이용하여 광 추출 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 내지 도 11은 각각 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12 내지 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 발광 다이오드는, 기판(51), 복수의 발광 요소들(60), 분리홈(60h), 절연물질(60i), 투명 전극(59), 절연층(61) 및 배선(63)을 포함한다. 상기 발광 요소(60)는 제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55) 및 제2 도전형 반도체층(57)을 포함한다.
상기 기판(51)은 질화갈륨 계열의 반도체층을 성장시킬 수 있는 성장기판, 예컨대 사파이어 기판, SiC 기판, 스피넬 기판 등일 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55) 및 제2 도전형 반도체층(57)은 상기 기판(51) 상에서 MOCVD 등의 성장기술을 통해 성장될 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전형 반도체층(53)은 제2 도전형 반도체층(57)에 비해 상대적으로 두껍다. 예컨대, 제1 도전형 반도체층(53)은 약 3㎛ 이상의 두께를 가지며, 제2 도전형 반도체층(57)은 약 1㎛ 미만의 두께를 갖는다. 통상 제1 도전형 반도체층(53)이 n형 반도체층이고 제2 도전형 반도체층(57)은 p형 반도체층이다.
상기 복수의 발광 요소들(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55) 및 제2 도전형 반도체층(57)을 패터닝하여 형성된다. 상기 발광 요소들(60)은 분리홈(60h)에 의해 서로 전기적으로 분리되며, 각 발광 요소(60)의 제1 도전형 반도체층(53)은 식각 홈(57a)에 의해 상부면이 노출된다. 상기 식각 홈(57a)은 발광 요소(60)의 둘레를 따라 연속적으로 형성될 수도 있으나, 배선(63)이 형성되는 일부 영역에 한정될 수도 있다. 상기 분리홈(60h)은 발광 요소(60)의 둘레를 따라 형성되며 적어도 일부는 식각 홈(57a) 내에 형성된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 식각 홈(57a)의 측벽은 분리홈(60h)의 측벽에 비해 완만한 경사를 갖도록 형성된다. 상기 분리홈(60h)의 측벽은 상대적으로 급격한 경사를 가질 수 있으며, 입구의 폭은 5um 미만일 수 있다. 여기서, 상기 분리홈(60h)은 건식 또는 습식 식각 기술을 이용하여 형성된다.
투명 전극(59)은 각 발광 요소(60)의 제2 도전형 반도체층(59) 상에 위치하여 제2 도전형 반도체층(59)에 오믹 콘택한다. 투명 전극(59)은 ITO와 같은 투명 산화물 또는 Ni/Au와 같은 투명 금속층으로 형성될 수 있다.
한편, 절연물질(60i)이 분리홈(60h)을 채운다. 절연물질(60i)은 폴리이미드일 수 있다. 폴리이미드는 내열성이 우수하여 열 변형이 적으며, 내충격성과 치수 안정성 및 절연 능력이 뛰어나다. 나아가, 폴리이미드는 굴절률(약 1.7)이 질화갈륨의 굴절률(약 2.45)에 비해 상대적으로 작기 때문에 제1 도전형 반도체층(53)을 진행하는 광을 전반사하기에 적합하다.
상기 절연물질(60i)은 분리홈(60h) 내에 위치하며, 상부면이 제1 도전형 반도체층(53)의 노출된 상부면과 동일 높이 또는 그보다 아래에 위치할 수 있다.
절연층(61)은 발광 요소들(60)의 측면을 덮으며, 제1 도전형 반도체층(53)의 상부면 및 투명 전극(59)의 상부면을 노출시키는 개구부를 갖는다. 절연층(61)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 형성될 수 있으며, 절연층(61)의 일부는 상기 절연물질(60i)의 상부면을 덮을 수 있다.
한편, 배선(63)은 하나(제1)의 발광 요소의 제1 도전형 반도체층(53)과 다른 하나(제2)의 발광 요소의 제2 도전형 반도체층(57)을 전기적으로 연결한다. 도시한 바와 같이, 상기 배선(63)은 제1 도전형 반도체층(53)의 노출된 상부면과 투명 전극(59)을 연결할 수 있다.
상기 배선(63)은 절연물질(60i) 상부에 위치하며, 또한 절연층(61)에 의해 제2 발광 요소(60)의 측면으로부터 절연된다. 또한, 상기 배선(63)에 의해 덮이는 상기 발광 요소(60)의 측면은 상대적으로 완만한 경사를 갖는다. 더욱이, 발광 요소(60)의 측면 중 상기 배선(63)이 형성되는 부분의 높이는 발광 요소(60)의 전체 높이 또는 분리홈(60h)의 높이에 비해 상대적으로 작다. 따라서, 종래의 발광 다이오드에 비해 배선(63)의 길이를 상대적으로 짧게 할 수 있어 배선(63)에 의한 광 흡수를 줄일 수 있으며, 나아가 배선(63)을 더 쉽게 형성할 수 있고 또한 단선을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 분리홈(60h) 내에 배선(63)을 형성할 필요가 없으므로, 분리홈(60h)의 폭을 좁게할 수 있다. 따라서 분리홈(60h) 형성에 따른 발광 면적 감소를 완화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 분리홈(70h)이 레이저 가공 기술을 이용하여 형성된 것에 차이가 있다.
즉, 분리홈(70h)은 레이저를 조사하여 형성되며 따라서 분리홈(70h)은 기판(51) 내부로 연장될 수 있다. 레이저 조사에 의해 형성되므로 기판(51)에 가까울수록 분리홈(70h)의 폭이 작아질 수 있다. 레이저 조사에 의해 분리홈(70h)을 형성할 경우, 레이저에 의한 질화갈륨층의 손상을 제거하기 위해 인산처리(90~120℃, 5~12분)가 수행된다.
본 실시예에 따르면, 레이저 가공 기술을 이용하여 분리홈(70h)을 형성하기 때문에, 분리홈(70h)의 폭을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 절연물질(70i)이 나노 입자들인 것에 차이가 있다.
즉, 본 실시예에 있어서, 상기 절연물질(70i)은 나노 입자들을 포함하며, 상기 나노 입자들은 예컨대 나노 스케일의 구형 실리카들일 수 있다. 굴절률이 상대적으로 작은 나노 입자들, 특히 굴절률이 약 1.46인 나노 스케일의 실리카를 사용함으로써, 제1 도전형 반도체층(53)을 진행하는 광을 나노 입자들에 의해 반사시켜 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 더욱이, 나노 입자들 사이에 굴절률이 1인 에어가 잔류하므로, 광을 더 잘 반사시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 3을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 절연물질(70i)이 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 나노 입자들인 것에 차이가 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 3을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 절연물질(60i)과 기판(51) 사이에 에어갭(70v)이 잔류하는 것에 차이가 있다. 즉, 절연물질(60i)이 분리홈(70h)을 완전히 채우지 않고 분리홈(70h)의 하부에 에어갭(70v)이 형성된다.
에어갭(70v)은 굴절률이 1이기 때문에 폴리이미드(60i)에 비해 내부 전반사에 더욱 유리하며, 따라서 광 추출 효율을 더욱 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 6을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 에어갭(70v) 대신 나노 입자들(70i)이 위치하는 것에 차이가 있다.
즉, 분리홈(70h)의 하부에 나노 입자들(70i)이 위치하고, 그 위에 폴리이미드(60i)가 위치할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 분리홈(80h)의 측벽이 역 경사진 것에 차이가 있다.
분리홈(80h) 측벽의 경사면을 조절함으로써 제1 도전형 반도체층(53) 내에서 진행하는 광을 외부로 쉽게 방출할 수 있어 광 추출 효율을 더욱 개선할 수 있다.
상기 분리홈(80h)은 도 2의 분리홈(60h)을 형성한 후, 황인산(H2SO4:H3PO4=3:1, 280℃, 약 5분) 처리를 함으로써 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 3를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 분리홈(90h)의 측벽이 역 경사진 것에 차이가 있다.
상기 분리홈(90h)은 도 3의 분리홈(70h)을 형성한 후, 황인산(H2SO4:H3PO4=3:1, 280℃, 약 5분) 처리를 함으로써 형성할 수 있다. 따라서, 기판(51) 내부로 연장된 분리홈(70h) 부분이 잔류한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 8을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 절연물질(70i)이 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 나노입자들인 것에 차이가 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 10을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 나노입자들(70i)이 분리홈(90h)의 하부에 위치하고 폴리이미드(60i)가 분리홈(90h)의 상부에 위치하는 것에 차이가 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12를 참조하면, 우선, 기판(51) 상에 제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55) 및 제2 도전형 반도체층(57)이 성장된다. 이들 반도체층들은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체로 MOCVD 또는 MBE 등의 성장 기술을 사용하여 성장될 수 있다. 도시하지 않았지만, 제1 도전형 반도체층(53)을 성장하기 전에 버퍼층이 성장될 수 있다.
그 후, 상기 제2 도전형 반도체층(57) 및 활성층(55)을 식각하여 상기 제1 도전형 반도체층(53)을 노출시키는 식각홈(57a)이 형성된다. 식각홈(57a)에 의해 제1 도전형 반도체층(53)의 상부면이 노출된다. 상기 식각홈(57a)의 측벽은 도시한 바와 같이 상대적으로 완만하게 경사진다.
도 13을 참조하면, 복수의 발광 요소들(60)을 전기적으로 분리하는 분리홈(60h)이 형성된다. 상기 분리홈(60h)을 형성하기 전에, 분리홈(60h) 영역 이외의 다른 영역을 덮는 마스크 패턴(58)이 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴(58)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다.
그 후, 상기 마스크 패턴(58)에 의해 노출된 영역을 건식 또는 습식 식각하여 분리홈(60h)이 형성될 수 있다.
상기 마스크 패턴(58)은 분리홈(60h)이 형성된 후 제거될 수 있으며, 이어서 분리홈(60h)을 채우는 절연물질(도 2의 60i)이 형성되고, 투명전극(59), 절연층(61) 및 배선(63)이 형성되어 도 2의 발광 다이오드가 제조될 수 있다. 상기 절연물질(60i)은 감광성 폴리이미드를 스핀 코팅한 후, 노광 및 현상하여 분리홈(60h) 내에 폴리이미드를 제외한 나머지 영역의 폴리이미드를 제거함으로써 형성될 수 있다.
상기 투명 전극(59)은 식각홈(57a)을 형성하기 전에 미리 형성될 수도 있고, 마스크 패턴(58)을 형성하기 전 또는 절연물질(60i)을 형성하기 전에 형성될 수도 있다.
한편, 절연물질(60i) 대신에 나노입자들, 즉 절연물질(도 4의 70i)을 이용하여 분리홈(60h)을 채움으로써 도 4의 발광 다이오드가 제조될 수 있다. 상기 절연물질(70i)은 나노입자들을 물이나 다른 용매에 분산시킨 후, 이를 스핀코팅하여 형성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 14를 참조하면, 앞서 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이 분리홈(60h)을 형성한 후, 마스크 패턴(58)을 제거하기 전에, 황인산((H2SO4:H3PO4=3:1, 280℃, 약 5분) 처리를 함으로써 측벽이 역경사진 분리홈(80h)을 형성할 수 있다.
이어서, 상기 마스크 패턴(58)이 제거되고, 분리홈(60h)을 채우는 절연물질(도 8의 60i)이 형성되고, 투명전극(59), 절연층(61) 및 배선(63)이 형성되어 도 8의 발광 다이오드가 제조될 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법은 앞서 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한 발광 다이오드 제조방법과 대체로 유사하나, 분리홈(70h)이 레이저 가공 기술을 이용하여 형성되는 것에 차이가 있다.
즉, 발광 요소들(60)을 분리하는 분리홈(70h)이 레이저 조사에 의해 형성되며, 레이저에 의해 손상된 질화갈륨을 제거하기 위해 인산처리가 수행될 수 있다. 상기 레이저 가공에 의해 기판(51) 내부로 연장되는 분리홈(70h)이 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 마스크 패턴(58)은 레이저를 조사하기 전에 분리홈(70h)의 입구를 정의하도록 미리 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 마스크 재료가 레이저에 의해 제거될 수 있으므로, 식각홈(57a)이 형성된 반도체층들을 마스크 재료층으로 덮고 직접 레이저를 조사하여 분리홈(70h)을 형성할 수도 있다.
상기 분리홈(70h)이 형성된 후, 마스크 패턴(58)은 제거되며, 분리홈(70h)을 채우는 절연물질(도 3의 60i)이 형성되고, 투명전극(59), 절연층(61) 및 배선(63)이 형성되어 도 3의 발광 다이오드가 제조될 수 있다. 상기 절연물질(60i)을 에어갭(도 6의 70v)이 잔류하도록 형성함으로써 도 6의 발광 다이오드가 제조될 수 있으며, 상기 절연물질(60i) 대신에 나노입자들(도 5의 70i)이 분리홈(70h)을 채워 도 5의 발광 다이오드가 제조될 수도 있고, 나노입자들과 폴리이미드를 조합하여 도 7의 발광 다이오드가 제조될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법은 앞서 도 15를 참조하여 설명한 바와 같이 분리홈(70h)을 형성한 후, 마스크 패턴(58)을 제거하기 전에, 황인산((H2SO4:H3PO4=3:1, 280℃, 약 5분) 처리를 함으로써 측벽이 역경사진 분리홈(90h)을 형성하는 것을 더 포함한다.
이어서 마스크 패턴(58)을 제거하고, 절연물질(60i), 절연물질(70i) 또는 이들 절연물질(60i, 70i)의 조합으로 분리홈(90h)을 채움으로서 도 9, 도 10 또는 도 11과 같은 발광 다이오드를 제조할 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판상에 배열된 복수의 발광 요소들;
    인접한 발광 요소들을 서로 분리시키는 분리 홈;
    상기 분리 홈의 적어도 일부를 채우는 절연물질;
    인접한 두개의 발광 요소들을 전기적으로 연결하는 배선; 및
    상기 배선을 발광 요소의 측면으로부터 절연시키는 절연층을 포함하되,
    상기 각 발광 요소는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 제거하여 노출된 상부면을 갖되, 상기 상부면은 상기 분리홈에 인접하며,
    상기 배선은 상기 절연물질 상부에 위치하는 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연물질의 상부면은 상기 제1 도전형 반도체층의 노출된 상부면과 동일 높이 또는 상기 상부면보다 아래에 위치하는 발광 다이오드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배선은 제1 발광 요소의 제1 도전형 반도체층의 상부면과 제2 발광 요소의 제2 도전형 반도체층을 전기적으로 연결하는 발광 다이오드.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 발광 요소의 측면 중 상기 배선에 의해 덮이는 부분은 상기 분리 홈의 측벽에 비해 완만하게 경사진 발광 다이오드.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리홈은 상기 기판 내부까지 연장하는 발광 다이오드.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 분리홈은 레이저 가공에 의해 형성되어 기판에 가까울수록 좁은 폭을 갖는 발광 다이오드.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연물질은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연물질은 나노 스케일의 실리카들인 발광 다이오드.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연물질과 상기 기판 사이에 에어 갭이 위치하는 발광 다이오드.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연물질은 나노 스케일의 실리카들과 상기 실리카들 상부에 위치하는 폴리이미드를 포함하는 발광 다이오드.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리홈의 측벽은 역경사진 발광 다이오드.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리홈 입구의 폭이 5um 이하인 발광 다이오드.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층의 일부는 상기 절연물질의 상부면을 덮는 발광 다이오드.
  14. 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 성장시키고,
    상기 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 식각하여 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 식각홈을 형성하고,
    복수의 발광 요소들이 전기적으로 분리되도록 분리 홈을 형성하되, 상기 분리홈의 적어도 일부는 상기 식각홈 내에 형성되고,
    상기 분리 홈의 적어도 일부를 절연물질로 채우고,
    상기 복수의 발광 요소들의 측면을 덮는 절연층을 형성하고,
    인접한 발광 요소들을 전기적으로 연결하는 배선을 형성하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 절연물질의 상부면은 상기 식각홈의 바닥면과 동일 높이 또는 그보다 아래에 위치하는 발광 다이오드 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 절연층의 일부는 상기 절연물질의 상부면을 덮는 발광 다이오드 제조 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 식각홈의 측벽은 상기 분리홈의 측벽보다 더 완만하게 경사진 발광 다이오드 제조 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 분리홈을 형성하는 것은 식각 공정 또는 레이저 가공 기술을 이용하여 제1 도전형 반도체층을 제거하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 분리홈을 형성하는 것은, 상기 식각 공정 또는 레이저 가공 기술을 이용하여 제1 도전형 반도체층을 제거한 후, 황인산 처리를 수행하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.
  20. 청구항 14에 있어서,
    상기 절연물질은 폴리이미드 또는 나노 스케일의 실리카들을 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104269471A (zh) * 2014-09-28 2015-01-07 映瑞光电科技(上海)有限公司 全角度侧壁反射电极的led芯片及其制作方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9356212B2 (en) 2012-12-21 2016-05-31 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same
CN107768399B (zh) * 2012-12-21 2022-02-18 首尔伟傲世有限公司 发光二极管
TWI597863B (zh) * 2013-10-22 2017-09-01 晶元光電股份有限公司 發光元件及其製造方法
CN104091867B (zh) * 2014-07-25 2017-07-14 厦门市三安光电科技有限公司 高压发光二极管芯片及其制作方法
KR102921645B1 (ko) 2019-08-26 2026-02-03 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시 장치
CN111106058A (zh) * 2019-12-26 2020-05-05 晶能光电（江西）有限公司 高压led芯片及其制备方法
CN111146234A (zh) * 2020-02-21 2020-05-12 佛山市国星半导体技术有限公司 一种高压led芯片
KR102870599B1 (ko) * 2020-10-13 2025-10-16 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
CN112786762B (zh) * 2021-01-04 2022-05-17 华灿光电（浙江）有限公司 发光二极管外延片及其制备方法
CN113013300A (zh) * 2021-05-25 2021-06-22 北京芯海视界三维科技有限公司 发光器件及显示器件
CN116344722A (zh) * 2023-04-04 2023-06-27 厦门三安光电有限公司 发光装置
CN117471430A (zh) * 2023-09-18 2024-01-30 华为技术有限公司 一种发光器件、其制作方法、雷达及电子设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06338634A (ja) * 1993-05-28 1994-12-06 Victor Co Of Japan Ltd 半導体発光素子アレイ
JP2007081332A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Showa Denko Kk 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法
JP2008270616A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Rohm Co Ltd 半導体発光装置の製造方法および半導体発光装置
JP2010199603A (ja) * 2004-06-11 2010-09-09 Showa Denko Kk 化合物半導体素子ウェハーの製造方法
JP2012507134A (ja) * 2008-09-11 2012-03-22 ブリッジラックス・インク 直列接続されたセグメント化ｌｅｄ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7299797B2 (en) * 2004-12-29 2007-11-27 Chien Kai Huang Springless shooting dart
US8084775B2 (en) * 2010-03-16 2011-12-27 Bridgelux, Inc. Light sources with serially connected LED segments including current blocking diodes
US8193015B2 (en) * 2010-11-17 2012-06-05 Pinecone Energies, Inc. Method of forming a light-emitting-diode array with polymer between light emitting devices
TW201238043A (en) * 2011-03-11 2012-09-16 Chi Mei Lighting Tech Corp Light-emitting diode device and method for manufacturing the same
TW201336123A (zh) * 2012-02-17 2013-09-01 華新麗華股份有限公司 高壓發光二極體晶片及其製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06338634A (ja) * 1993-05-28 1994-12-06 Victor Co Of Japan Ltd 半導体発光素子アレイ
JP2010199603A (ja) * 2004-06-11 2010-09-09 Showa Denko Kk 化合物半導体素子ウェハーの製造方法
JP2007081332A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Showa Denko Kk 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法
JP2008270616A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Rohm Co Ltd 半導体発光装置の製造方法および半導体発光装置
JP2012507134A (ja) * 2008-09-11 2012-03-22 ブリッジラックス・インク 直列接続されたセグメント化ｌｅｄ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104269471A (zh) * 2014-09-28 2015-01-07 映瑞光电科技(上海)有限公司 全角度侧壁反射电极的led芯片及其制作方法

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