JP2022505883A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
発光素子を提供する。発光素子は、第１発光部と、前記第１発光部上に配置された第２発光部と、前記第２発光部上に配置された第３発光部と、前記第１～第３発光部のそれぞれの外壁を囲むパッシベーション膜と、前記第１～第３発光部の少なくとも一部を貫通し、前記第１～第３発光部の少なくとも１つと電気的に接続されるビアパターンと、前記ビアパターンと電気的に接続され、前記第３発光部の一面上で前記パッシベーション膜まで延びるパッドと、を備える。
【選択図】図１ａ
【選択図】図１ａ
Description
本発明は、発光素子に関するもので、より詳細には、複数の発光部が積層された発光素子に関するものである。
発光ダイオードは、無機光源としては、表示装置、車両用ランプ、一般照明のような様々な分野に多様に利用されている。発光ダイオードは、寿命が長く、消費電力が低く、応答速度が速いという長所があり、既存の光源から急速に置き換わりつつある。
特に、表示装置は、一般的に青、緑、および赤の混色を利用して、様々な色を実現する。表示装置の各画素は、青色、緑色および赤色のサブ画素を備え、これらのサブ画素の色を使用して、特定の画素の色が定められ、これらの画素の組み合わせによって画像が表示される。
発光ダイオードは、主に表示装置のバックライト光源として使用されてきた。しかし、最近、発光ダイオードを利用して画像を直接表示する次世代ディスプレイとしてマイクロＬＥＤ（ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ）が開発されている。
本願発明が解決しようとする課題は、光効率と光取り出しが改善された発光素子を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に限定されず、言及されていないもう一つの課題は、以下の記載から当業者に明確に理解することができるだろう。
解決しようとする課題を達成するために、本発明の実施形態に係る発光素子は、第１発光部と、前記第１発光部上に配置される第２発光部と、前記第２発光部上に配置される第３発光部と、前記第１発光部、前記第２発光部、及び前記第３発光部それぞれの外側の側壁を囲むパッシベーション膜と、前記第１発光部、前記第２発光部、及び前記第３発光部のうちの少なくとも一部を貫通して、前記第１発光部、前記第２発光部、及び前記第３発光部のうち少なくとも一つと電気的に接続されているビアパターンと、前記ビアパターンと電気的に接続され、前記第３発光部の一面上で前記パッシベーション膜に延びるパッドと、を含む。
実施形態によれば、前記発光素子は、上記ビアパターンと電気的に接続され、前記第３発光部の一面から前記第１乃至第３発光部の側面に沿って前記第１発光部の側面に延びる延長パターンと、前記延長パターンと前記パッドとを電気的に接続するピラーパターンと、をさらに含むことができる。
実施形態によれば、前記発光素子は、前記ビアパターンと前記延長パターンとの間に、前記ビアパターンと前記延長パターンとを電気的に接続する導電パターンをさらに含むことができる。
実施形態によれば、前記発光素子は、前記第１発光部の一面の一部を覆って光取り出し面を定義する遮光膜をさらに含むことができる。
実施形態によれば、前記発光素子は、前記遮光膜によって定義される光取り出し面上に配置される透明接着部をさらに含むことができる。
実施形態によれば、前記第１発光部は、第１－１型半導体層、第１活性層、及び第１－２型半導体層を含み、前記第２発光部は、第２－１型半導体層、第２活性層、及び第２－２型半導体層を含み、前記第３発光部は、第３－１型半導体層、第３活性層、及び第３－２型半導体層を含むことができる。
実施形態によれば、前記ビアパターンは、前記第２及び第３発光部を貫通して前記第１－１型半導体層と電気的に接続される第１ビアパターンと、前記第３発光部を貫通して前記第２－１型半導体層と電気的に接続される第２ビアパターンと、前記第３－１型半導体層と電気的に接続される第３ビアパターンと、前記第２及び第３発光部を貫通して前記第１－２型半導体層と電気的に接続される第４ビアパターンと、前記第３発光部を貫通して前記第２－２型半導体層と電気的に接続される第５ビアパターンと、前記第３－２型半導体層と電気的に接続される第６ビアパターンと、を含むことができる。
実施形態によれば、前記パッドは、前記第１ビアパターンと電気的に接続される第１パッド、前記第２ビアパターンと電気的に接続される第２パッド、前記第３ビアパターンと電気的に接続される第３パッド、及び前記第４～第６ビアパターンと共通に電気的に接続される共通パッドを含むことができる。
実施形態によれば、前記パッシベーション膜は、隣接する発光素子間を充填することができる。
実施形態によれば、前記パッシベーション膜は、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、またはシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）を含むことができる。
その他の実施形態の詳細は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の実施形態に係る発光素子によると、臨界寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が小さい発光素子にパッドをより柔軟に配置することができる。
延長パターンが発光素子の側面に沿って延長されて、金属を含むことにより、隣接する発光素子間の光を反射・遮蔽して発光素子の色再現性を向上させることができる。
遮光膜を配置し、光取り出し面を定義して発光素子のコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を高め、光取り出し効果を向上させることができる。
本発明の構成と効果を十分に理解するために、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明は、以下に開示されている実施形態に限定されるものではなく、様々な形態で実施することができ、様々な変更を加えることができる。
また、本発明の実施形態で使用される用語は、特に定義されていない限り、当該技術分野における通常の知識を有する者に一般的に知られている意味で解釈されることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る発光素子について詳細に説明する。
図１ａは、本発明の一実施形態に係る発光素子を説明するための平面図であり、図１ｂは、図１ａの発光素子をＡ－Ａ’とＢ－Ｂ’で切断した断面図である。図２ａは、本発明の他の実施形態に係る発光素子を説明するための平面図であり、図２ｂは、図２ａの発光素子をＡ－Ａ’とＢ－Ｂ’で切断した断面図である。図３ａは、本発明の他の実施形態に係る発光素子を説明するための平面図であり、図３ｂは、図３ａの発光素子をＡ－Ａ’とＢ－Ｂ’で切断した断面図である。
図１ａ、図１ｂ、図２ａ、図２ｂ、図３ａ、及び図３ｂを参照すると、発光素子は、基板１００と、基板１００上に垂直に積層された第１発光部ＬＥ１、第２発光部ＬＥ２、及び第３発光部ＬＥ３と、を含むことができる。
基板１００は、窒化ガリウム系半導体層を成長させることができる基板であればよく、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ガリウム酸化物（Ｇａ２Ｏ３）、またはシリコンを含むことができる。また、基板１００は、パターニングされたサファイア基板であることができる。一実施形態によると、基板１００は、可視光を透過する物質を含むことができる。一方、必要に応じて基板１００は省略されることができる。
基板１００が光取り出し面である場合には、第１発光部ＬＥ１から出射される光の波長が最も短く、第２発光部ＬＥ２から出射される光の波長が第１発光部ＬＥ１から出射される光の波長よりも長く、第３発光部ＬＥ３から出射される光の波長よりも短く、第３発光部ＬＥ３から出射される光の波長が最も長くなるようにしてもよい。例えば、第１発光部ＬＥ１は、青色光を発し、第２発光部ＬＥ２は、緑色光を発し、第３発光部ＬＥ３は、赤色光を発してもよい。しかし、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、第２発光部ＬＥ２が第１発光部ＬＥ１より短波長の光を出射してもよい。
第１発光部ＬＥ１は、第１ｎ型半導体層１０２、第１活性層１０４、第１ｐ型半導体層１０６、及び第１オーミック層１０８を含み、第２発光部ＬＥ２は、第２ｎ型半導体層２０２、第２活性層２０４、第２ｐ型半導体層２０６、及び第２オーミック層２０８を含み、第３発光部ＬＥ３は、第３ｎ型半導体層３０２、第３活性層３０４、第３ｐ型半導体層３０６、及び第３オーミック層３０８を含むことができる。
第１ｎ型半導体層１０２、第２ｎ型半導体層２０２、及び第３ｎ型半導体層３０２のそれぞれは、Ｓｉがドープされた窒化ガリウム系半導体層であることができる。第１ｐ型半導体層１０６、第２ｐ型半導体層２０６、及び第３ｐ型半導体層３０６のそれぞれは、Ｍｇがドープされた窒化ガリウム系半導体層であることができる。第１活性層１０４、第２活性層２０４、及び第３活性層３０４のそれぞれは、多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）を含むことができ、所望のピーク波長の光を放出するように、その組成比が決定されている。第１オーミック層１０８、第２オーミック層２０８、及び第３オーミック層３０８のそれぞれは、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化インジウム（ＩｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、及び酸化インジウムスズ亜鉛（ＩＴＺＯ）のような透明導電性酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ：ＴＣＯ）が使用されることができる。
第１発光部ＬＥ１は、第１接着部ＡＤ１を間に挟んで、第２発光部ＬＥ２と離隔されて配置されることができる。一例として、第１発光部ＬＥ１の第１オーミック層１０８と第２発光部ＬＥ２の第２ｎ型半導体層２０２とは、第１接着部ＡＤ１を介在して対向してもよい。他の例としては、第１発光部ＬＥ１の第１オーミック層１０８と第２発光部ＬＥ２の第２オーミック層２０８とが、第１接着部ＡＤ１を介在して対向してもよい。
第２発光部ＬＥ２は、第２接着部ＡＤ２を間に挟んで、第３発光部ＬＥ３と離隔されて配置されることができる。一例として、第２発光部ＬＥ２の第２オーミック層２０８と第３発光部ＬＥ３の第３オーミック層３０８とは、第２接着部ＡＤ２を介在して対向してもよい。他の例として、第２発光部ＬＥ２の第２オーミック層２０８と第３発光部ＬＥ３の第３ｎ型半導体層３０２とが、第２接着部ＡＤ２を介在して対向してもよい。
第１接着部ＡＤ１及び第２接着部ＡＤ２のそれぞれは、可視光を透過させ、絶縁性を有する物質を含むことができる。第１接着部ＡＤ１及び第２接着部ＡＤ２のそれぞれは、ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）、レジスト（ｒｅｓｉｓｔ）またはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）を含んでもよい。例えば、第１接着部ＡＤ１及び第２接着部ＡＤ２のそれぞれは、ＳＯＧ（スピン－オン－グラス）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブタジエン）、ＨＳＱ（水素シルセスキオキサン）、ＳＵ－８フォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）、エポキシ樹脂、ＰＡＥ（ポリアリーレンエーテル）系列のＦｌａｒｅ（登録商標）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、フッ素樹脂、ポリイミド、ＭＳＳＱ（メチルシルセスキオキサン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＡＴＳＰ（芳香族熱硬化性ポリエステル）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、およびワックス（ｗａｘ）などからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。
発光素子は、第１発光部ＬＥ１及び第２発光部ＬＥ２の間に配置される第１カラーフィルタＣＦ１と、第２発光部ＬＥ２及び第３発光部ＬＥ３の間に配置される第２カラーフィルタＣＦ２をさらに含むことができる。第１カラーフィルタＣＦ１は、第１発光部ＬＥ１の第１オーミック層１０８、または第２発光部ＬＥ２の第２オーミック層２０８上に配置されることができる。第２カラーフィルタＣＦ２は、第２発光部ＬＥ２の第２オーミック層２０８、または第３発光部ＬＥ３の第３オーミック層３０８上に配置されることができる。第１カラーフィルタＣＦ１は、第１発光部ＬＥ１から発生した光が第２発光部ＬＥ２及び第３発光部ＬＥ３それぞれに影響を及ぼさないように、第１発光部ＬＥ１から発生した光を反射し、第２発光部ＬＥ２及び第３発光部ＬＥ３それぞれから発生した光を通過させることができる。第２カラーフィルタＣＦ２は、第１発光部ＬＥ１及び第２発光部ＬＥ２それぞれから発生した光が第３発光部ＬＥ３に影響を及ぼさないように、第１発光部ＬＥ１及び第２発光部ＬＥ２から発生した光を反射し、第３発光部ＬＥ３から発生した光を通過させることができる。第１カラーフィルタＣＦ１及び第２カラーフィルタＣＦ２それぞれは、ＴｉＯ２とＳｉＯ２とが交互に積層された構造を有する分布ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ、ＤＢＲ）を含むことができる。第１カラーフィルタＣＦ１は、第２カラーフィルタＣＦ２とはＴｉＯ２とＳｉＯ２とが交互に積層された回数と厚さが異なっていてもよい。一実施形態によると、第１カラーフィルタＣＦ１及び第２カラーフィルタＣＦ２は選択的に省略されてもよい。
発光素子は、第１ｎ型半導体層１０２と電気的に接続される第１延長パターンＥＬ１と、第２ｎ型半導体層２０２と電気的に接続される第２延長パターンＥＬ２と、第３ｎ型半導体層３０２と電気的に接続される第３延長パターンＥＬ３と、第１オーミック層１０８、第２オーミック層２０８、及び第３オーミック層３０８と共通に電気的に接続される共通延長パターンＣＥＬと、をさらに含むことができる。一実施形態によると、第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、および共通延長パターンＣＥＬのそれぞれは、第３発光部ＬＥ３上で互いに離隔された配置されてもよい。一例として、発光素子が平面的視で四角形の構造を有する場合、第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、および共通延長パターンＣＥＬのそれぞれは、四角形の発光素子の各コーナー部分に配置されてもよい。第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、および共通延長パターンＣＥＬのそれぞれは、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｕからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。また、前記列挙された物質の合金を含むことができる。
本実施形態では、共通延長パターンＣＥＬが第１オーミック層１０８、第２オーミック層２０８、及び第３オーミック層３０８を共通に電気的に接続することを説明するが、共通延長パターンＣＥＬは、第１ｎ型半導体層１０２、第２ｎ型半導体層２０２、及び第３ｎ型半導体層３０２を共通に電気的に接続してもよい。
発光素子は、第３発光部ＬＥ３、第２接着部ＡＤ２、第２カラーフィルタＣＦ２、第２発光部ＬＥ２、第１接着部ＡＤ１、第１カラーフィルタＣＦ１、第１オーミック層１０８、第１ｐ型半導体層１０６、及び第１活性層１０４を貫通し、第１ｎ型半導体層１０２と第１延長パターンＥＬ１とを接続する第１ビアパターン（ＶＡ１）と、第３発光部ＬＥ３、第２接着部ＡＤ２、第２カラーフィルタＣＦ２、第２オーミック層２０８、第２ｐ型半導体層２０６、及び第２活性層２０４を貫通し、第２ｎ型半導体層２０２と第２延長パターンＥＬ２とを接続する第２ビアパターンＶＡ２と、第３ｎ型半導体層３０２と第３延長パターンＥＬ３とを接続する第３ビアパターンＶＡ３をさらに含むことができる。一実施形態によると、第３ビアパターンＶＡ３は省略されてもよい。
発光素子は、第３発光部ＬＥ３、第２接着部ＡＤ２、第２カラーフィルタＣＦ２、第２発光部ＬＥ２、第１接着部ＡＤ１、及び第１カラーフィルタＣＦ１を貫通し、第１オーミック層１０８と共通延長パターンＣＥＬとを接続する第４ビアパターンＶＡ４と、第３発光部ＬＥ３、第２接着部ＡＤ２、及び第２カラーフィルタＣＦ２を貫通し、第２オーミック層２０８と共通延長パターンＣＥＬとを接続する第５ビアパターンＶＡ５と、第３ｎ型半導体層３０２、第３活性層３０４、及び第３ｐ型半導体層３０６を貫通し、第３オーミック層３０８を接続する第６ビアパターンＶＡ６をさらに含むことができる。
第１ビアパターンＶＡ１、第２ビアパターンＶＡ２、第３ビアパターンＶＡ３、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６それぞれは、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＣｕからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。また、前記列挙された物質の合金を含むことができる。
一実施形態によると、第１ビアパターンＶＡ１及び第１延長パターンＥＬ１と、第２ビアパターンＶＡ２及び第２延長パターンＥＬ２と、第３ビアパターンＶＡ３及び第３延長パターンＥＬ３と、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、第６ビアパターンＶＡ６及び共通延長パターン（ＣＥＬ）とは、一体であってもよい。
発光素子は、第１ビアパターンＶＡ１、第２ビアパターンＶＡ２、第３ビアパターンＶＡ３、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６それぞれの外側の側壁を取り囲み、第３発光部ＬＥ３の上部に延長されて、第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、および共通延長パターンＣＥＬと第３発光部ＬＥ３とを絶縁する第１パッシベーション膜ＰＶＴ１をさらに含むことができる。第１パッシベーション膜ＰＶＴ１は、ＳｉＮｘ、ＴｉＮｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｒＯｘ、ＨｆＯｘ、ＡｌｘＯｙ及びＳｉＯｘからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。
発光素子は、第１延長パターンＥＬ１と第１パッドＰＤ１とを電気的に接続する第１ピラーパターンＰＬ１、第２延長パターンＥＬ２と第２パッドＰＤ２とを電気的に接続する第２ピラーパターンＰＬ２、第３延長パターンＥＬ３と第３パッドＰＤ３とを電気的に接続する第３のピラーパターンＰＬ３、及び共通延長パターンＣＥＬと共通パッドＣＰＤとを電気的に接続する共通ピラーパターンＣＰＬをさらに含むことができる。第１ピラーパターンＰＬ１、第２ピラーパターンＰＬ２、第３ピラーパターンＰＬ３、及び共通ピラーパターンＣＰＬのそれぞれは、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、及びＣｕからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。また、前記列挙された物質の合金を含むことができる。
また、発光素子は、第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、及び共通延長パターンＣＥＬ上で第１ピラーパターンＰＬ１、第２ピラーパターンＰＬ２、第３ピラーパターンＰＬ３、及び共通ピラーパターンＣＰＬの間を充填する第２パッシベーション膜ＰＶＴ２をさらに含むことができる。第２パッシベーション膜ＰＶＴ２は、ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、フォトレジスト、ＢＣＢ、Ｆｌａｒｅ（登録商標）、ＭＳＳＱ、ＰＭＭＡ、ＰＤＭＳ、フッ素樹脂、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＡＴＳＰ、ＰＶＤＣ、ＬＣＰ、およびワックス（ｗａｘ）などのような有機物質、または無機物質であるＳｉＮｘ、ＴｉＮｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｒＯｘ、ＨｆＯｘ、ＡｌｘＯｙ及びＳｉＯｘからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。また、有機物質を用いる場合、黒色または透明など、さまざまな色で形成することができる。
本発明の実施形態によると、第１発光部ＬＥ１、第２発光部ＬＥ２、及び第３発光部ＬＥ３それぞれの臨界寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：ＣＤ）は、５０～８０μｍの小さいサイズを有し、第１発光部ＬＥ１、第２発光部ＬＥ２、及び第３発光部ＬＥ３それぞれと電気的に接続される第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤを直接接続する場合は、第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤとの間の離隔距離があまりにも小さくなりすぎる場合がある。これを解消するために、第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、及び共通延長パターンＣＥＬと、第１ピラーパターンＰＬ１、第２ピラーパターンＰＬ２、第３ピラーパターンＰＬ３、及び共通ピラーパターンＣＰＬとを利用して、第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤの間の離隔距離を大きくすることができる。また、第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、及び共通延長パターンＣＥＬと、第１ピラーパターンＰＬ１、第２ピラーパターンＰＬ２、第３ピラーパターンＰＬ３、及び共通ピラーパターンＣＰＬとのそれぞれが、金属を含むことにより、隣接する発光素子間の光を反射して遮蔽する機能を実行することができる。
図２ａ及び図２ｂに示される他の実施形態によると、発光素子は、第１ビアパターンＶＡ１と第１延長パターンＥＬ１とを電気的に接続する第１導電パターンＣＰ１、第２ビアパターンＶＡ２と第２延長パターンＥＬ２とを電気的に接続する第２導電パターンＣＰ２、第３ビアパターンＶＡ３と第３延長パターンＥＬ３とを電気的に接続する第３導電パターンＣＰ３、及び共通ビアパターンと共通延長パターンＣＥＬとを電気的に接続する共通導電パターンＣＣＰをさらに含むことができる。第１導電パターンＣＰ１、第２導電パターンＣＰ２、第３導電パターンＣＰ３、及び共通導電パターンＣＣＰそれぞれは、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｔｉ、及びＣｕからなる群から選択された少なくとも一つを含むことができる。また、前記列挙された物質の合金を含むことができる。第１導電パターンＣＰ１、第２導電パターンＣＰ２、第３導電パターンＣＰ３、及び共通導電パターンＣＣＰの位置と幅を調節することにより、第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤの離隔距離をより柔軟に調整することができる。
図１ａ、図３ａ及び図３ｂにおいて、図１ａは、第３発光部ＬＥ３から見た平面図であり、図３ａは、第１発光部ＬＥ１から見た平面図である。図１ａ、図３ａ及び図３ｂに示される別の実施形態によると、発光素子は、第１発光部ＬＥ１の一面上に、発光素子の光取り出し面の一部を覆うように配置される遮光膜ＬＳをさらに含むことができる。遮光膜ＬＳは、フォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）またはブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）を含むことができる。このように遮光膜ＬＳが光取り出し面の一部を覆うことにより、光取り出し面の面積を減少させ、発光素子のコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を増大させることができる。したがって、発光素子の光取り出し効果を向上させることができる。
図３ａ及び図３ｂの発光素子では、一実施形態によると、遮光膜ＬＳは、光取り出し面の一部を覆い、遮光膜ＬＳが配置されていない第１発光部ＬＥ１の一方の面の一部ＳＰは、空気にさらされてもよい。他の実施形態によると、遮光膜ＬＳが配置されていない第１発光部ＬＥ１の一面の一部ＳＰに可視光透過特性を有する第３接着部が配置されてもよい。第３接着部の上面は、遮光膜ＬＳの上面と同一平面であることができる。また、第３接着部は、ＳＯＧ、ＢＣＢ、ＨＳＱまたはＳＵ－８フォトレジストを含むことができる。
図４ａは、本発明の他の実施形態に係る発光素子を説明するための平面図であり、図４ｂは、図４ａの発光素子をＡ－Ａ’とＢ－Ｂ’で切断した断面図である。
図４ａ及び図４ｂを参照すると、発光素子は、基板１００と、基板１００上に垂直に積層された第１発光部ＬＥ１、第２発光部ＬＥ２、及び第３発光部ＬＥ３を含むことができる。
第１発光部ＬＥ１は、第１ｎ型半導体層１０２、第１活性層１０４、第１ｐ型半導体層１０６、及び第１オーミック層１０８を含み、第２発光部ＬＥ２は、第２ｎ型半導体層２０２、第２活性層２０４、第２ｐ型半導体層２０６、及び第２オーミック層２０８を含み、第３発光部ＬＥ３は、第３ｎ型半導体層３０２、第３活性層３０４、第３ｐ型半導体層３０６、及び第３オーミック層３０８を含むことができる。
発光素子は、第１ビアパターンＶＡ１、第２ビアパターンＶＡ２、第３ビアパターンＶＡ３、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６と、第１ビアパターンＶＡ１、第２ビアパターンＶＡ２、第３ビアパターンＶＡ３、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６それぞれの外側の側壁を取り囲み、第３発光部ＬＥ３の一面に延長する第１パッシベーション膜ＰＶＴ１と、第１発光部ＬＥ１、第２発光部ＬＥ２、及び第３発光部ＬＥ３それぞれの外側の側壁を取り囲む第２パッシベーション膜ＰＶＴ２と、をさらに含むことができる。一実施形態によると、第２パッシベーション膜ＰＶＴ２の上面は、第１パッシベーション膜ＰＶＴ１の上面と同一平面であってもよい。
発光素子は、第１パッシベーション膜ＰＶＴ１及び第２パッシベーション膜ＰＶＴ２上に配置され、第１ビアパターンＶＡ１と電気的に接続される第１パッドＰＤ１、第１パッシベーション膜ＰＶＴ１及び第２パッシベーション膜ＰＶＴ２上に配置され、第２ビアパターンＶＡ２と電気的に接続される第２パッドＰＤ２、第１パッシベーション膜ＰＶＴ１及び第２パッシベーション膜ＰＶＴ２上に配置され、第３ビアパターンＶＡ３と電気的に接続される第３パッドＰＤ３、及び第１パッシベーション膜ＰＶＴ１及び第２パッシベーション膜ＰＶＴ２上に配置され、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６と電気的に接続される共通パッドＣＰＤをさらに含むことができる。
本実施形態によると、第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤのそれぞれが、第１パッシベーション膜ＰＶＴ１だけでなく、第２パッシベーション膜ＰＶＴ２に重なるように延在されて、拡張して配置されることにより、第１パッドＰＤ１、第２パッドＰＤ２、第３パッドＰＤ３、及び共通パッドＣＰＤのそれぞれをより広い面積に配置することができる。
本実施形態で説明された発光素子は、図１ａ及び図１ｂで説明された発光素子と実質的に同じであり、その詳細な説明を省略する。
以下、発光素子の製造方法を説明する。本実施形態では、図１ａおよび図１ｂに示された発光素子の製造方法を例示的に説明する。
図５ａ、図６ａ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図１０ａ及び図１１ａは、本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法を説明するための平面図であり、図５ｂ、図６ｂ、図７ｂ、図８ｂ、図９ｂ、図１０ｂ及び図１１ｂは、図５ａ、図６ａ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図１０ａ及び図１１ａの発光素子のＡ－Ａ’とＢ－Ｂ’で切断した断面図である。
図５ａ及び図５ｂを参照すると、第１基板１００上に第１ｎ型半導体層１０２、第１活性層１０４、第１ｐ型半導体層１０６、及び第１オーミック層１０８を順次形成してもよい。第１基板１００上に第１ｎ型半導体層１０２、第１活性層１０４、及び第１ｐ型半導体層１０６をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）、ＭＯＣ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）などの成長法を用いて順次形成することができる。第１オーミック層１０８は、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）、物理蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程などを通じて、第１ｐ型半導体層１０６上に形成することができる。
第２基板（図示せず）上に第２ｎ型半導体層２０２、第２活性層２０４、第２ｐ型半導体層２０６、及び第２オーミック層２０８を順次形成して、第２発光部ＬＥ２を形成することができる。ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ＨＶＰＥ、ＭＯＣなどの成長法を用いて、第２ｎ型半導体層２０２、第２活性層２０４、及び第２ｐ型半導体層２０６を第２基板上に順次形成することができる。第２オーミック層２０８は、ＣＶＤ、ＰＶＤ工程などを通じて、第２ｐ型半導体層２０６上に形成することができる。
第２基板を裏返し、第２オーミック層２０８を支持基板（図示せず）と対向するように配置し、着脱可能な接着部を利用して、第２発光部ＬＥ２を支持基板（図示せず）上に接着することができる。第２発光部ＬＥ２を支持基板（図示せず）上に接着した後、第２基板をレーザリフトオフ（Ｌａｓｅｒ Ｌｉｆｔ－Ｏｆｆ：ＬＬＯ）工程またはケミカルリフトオフ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｌｉｆｔ－Ｏｆｆ、ＣＬＯ）工程を通じて除去することができる。
支持基板を裏返し、第２ｎ型半導体層２０２を第１オーミック層１０８と対向するように配置し、第１接着部ＡＤ１を介して第２発光部ＬＥ２を第１発光部ＬＥ１に接着することができる。第１発光部ＬＥ１及び第２発光部ＬＥ２を接着した後、着脱可能な接着部を介して支持基板（図示せず）を除去することができる。
第３基板（図示せず）上に第３ｎ型半導体層３０２、第３活性層３０４、第３ｐ型半導体層３０６、及び第３オーミック層３０８を順次形成して、第３発光部ＬＥ３を形成することができる。第３ｎ型半導体層３０２、第３活性層３０４、及び第３ｐ型半導体層（３０６）は、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ＨＶＰＥ、ＭＯＣなどの成長法を用いて第３基板上に順次形成することができる。第３オーミック層３０８は、第３ｐ型半導体層３０６上にＣＶＤ、ＰＶＤ工程などを通じて形成することができる。
第３基板を裏返し、第２発光部ＬＥ２の第２ｎ型半導体層２０２と第３発光部ＬＥ３の第３オーミック層３０８とが対向するように配置して、第２接着部ＡＤ２を介して第２発光部ＬＥ２及び第３発光部ＬＥ３を接着することができる。第２発光部ＬＥ２及び第３発光部ＬＥ３を第２接着部ＡＤ２によって接着した後、第３基板を、ＬＬＯまたはＣＬＯ工程を経て除去することができる。
図６ａ及び図６ｂを参照すると、第３発光部ＬＥ３、第２発光部ＬＥ２、及び第１発光部ＬＥ１をエッチングして、第１ｎ型半導体層１０２を露出させる第１ビアホール（ＶＨ１）、第２ｎ型半導体層２０２を露出させる第２ビアホールＶＨ２、第３ｎ型半導体層３０２を露出させる第３ビアホール（ＶＨ３）、第１オーミック層１０８を露出させる第４ビアホールＶＨ４、第２オーミック層２０８を露出させる第５ビアホールＶＨ５、及び第３オーミック層３０８を露出させる第６ビアホールＶＨ６を形成することができる。
一実施形態によると、第１ビアホールＶＨ１、第２ビアホールＶＨ２、第３ビアホールＶＨ３、第４ビアホールＶＨ４、第５ビアホールＶＨ５、及び第６ビアホールＶＨ６を形成する間、第１発光部ＬＥ１、第２発光部ＬＥ２、及び第３発光部ＬＥ３の側面をエッチングして基板１００を露出させることにより、発光素子のそれぞれを素子分離することができる。詳細に図示されていないが、第１発光部ＬＥ１、第２発光部ＬＥ２、及び第３発光部ＬＥ３のそれぞれは、傾斜した側壁を有してもよい。また、第１ビアホールＶＨ１、第２ビアホールＶＨ２、第３ビアホールＶＨ３、第４ビアホールＶＨ４、第５ビアホールＶＨ５、及び第６ビアホールＶＨ６それぞれは、傾斜した側壁を有してもよい。
図７ａ及び図７ｂを参照すると、第１ビアホールＶＨ１、第２ビアホールＶＨ２、第３ビアホールＶＨ３、第４ビアホールＶＨ４、第５ビアホールＶＨ５、及び第６ビアホールＶＨ６それぞれを完全に充填しないように、第１発光部ＬＥ１、第２発光部ＬＥ２、及び第３発光部ＬＥ３に沿ってコンフォーマルに第１パッシベーション膜ＰＶＴ１を形成することができる。
第１パッシベーション膜ＰＶＴ１をエッチングして、第１ビアホールＶＨ１の底面に第１ｎ型半導体層１０２を露出させ、第２ビアホールＶＨ２の底面に第２ｎ型半導体層２０２を露出させ、第３ビアホールＶＨ３の底面に第３ｎ型半導体層３０２を露出させ、第４ビアホールＶＨ４の底面に第１オーミック層１０８を露出させ、第５ビアホールＶＨ５の底面に第２オーミック層２０８を露出させ、第３オーミック層３０８の底面に第６ビアホールＶＨ６を露出することができる。
図８ａ及び図８ｂを参照すると、第１パッシベーション膜ＰＶＴ１が形成された第１ビアホールＶＨ１、第２ビアホールＶＨ２、第３ビアホールＶＨ３、第４ビアホールＶＨ４、第５ビアホールＶＨ５、及び第６ビアホールＶＨ６をそれぞれ充填する第１ビアパターンＶＡ１、第２ビアパターンＶＡ２、第３ビアパターンＶＡ３、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６をそれぞれ形成することができる。
第１ビアパターンＶＡ１は、第１ビアホールＶＨ１を充填して第１ｎ型半導体層１０２と電気的に接続、第２ビアパターンＶＡ２は、第２ビアホールＶＨ２を充填して第２ｎ型半導体層と電気的に接続し、第３ビアパターンＶＡ３は、第３ビアホールＶＨ３を充填して第３ｎ型半導体層３０２と電気的に接続し、第４ビアパターンＶＡ４は、第４ビアホールＶＨ４を充填して第１オーミック層１０８と電気的に接続し、第５ビアパターンＶＡ５は、第５ビアホールＶＨ５を充填して第２オーミック層２０８と電気的に接続し、第６ビアパターンＶＡ６は、第６ビアホールＶＨ６を充填して第３オーミック層３０８と電気的に接続することができる。
一実施形態によると、第１ビアパターンＶＡ１、第２ビアパターンＶＡ２、第３ビアパターンＶＡ３、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６のそれぞれの上面は、第１パッシベーション膜ＰＶＴ１の上面と同一平面上であることができる。
図９ａ及び図９ｂを参照すると、第１ビアパターンＶＡ１と電気的に接続され、基板１００に延長される第１延長パターンＥＬ１と、第２ビアパターンＶＡ２と電気的に接続され、基板１００に延長される第２延長パターンＥＬ２と、第３ビアパターンＶＡ３と電気的に接続され、基板１００に延長される第３延長パターンＥＬ３と、第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６と電気的に接続され、基板１００に延長される共通延長パターン（ＣＥＬ）を形成することができる。
第１延長パターンＥＬ１は、第３発光部ＬＥ３上に形成された第１パッシベーション膜ＰＶＴ１上で第１ビアパターンＶＡ１と電気的に接続し、第３発光部ＬＥ３、第２発光部ＬＥ２、及び第１発光部ＬＥ１の側面に沿って基板１００の上面まで延長することができる。第２延長パターンＥＬ２は、第３発光部ＬＥ３上に形成された第１パッシベーション膜ＰＶＴ１上で第２ビアパターンＶＡ２と電気的に接続し、第３発光部ＬＥ３、第２発光部ＬＥ２、及び第１発光部ＬＥ１の側面に沿って基板１００の上面まで延長することができる。第３延長パターンＥＬ３は、第３発光部ＬＥ３上に形成された第１パッシベーション膜ＰＶＴ１上で第３ビアパターンＶＡ３と電気的に接続し、第３発光部ＬＥ３、第２発光部ＬＥ２、及び第１発光部ＬＥ１の側面に沿って基板１００の上面まで延長することができる。共通延長パターンＣＥＬは、第３発光部ＬＥ３上に形成された第１パッシベーション膜ＰＶＴ１上で第４ビアパターンＶＡ４、第５ビアパターンＶＡ５、及び第６ビアパターンＶＡ６と電気的に接続し、第３発光部ＬＥ３、第２発光部ＬＥ２、及び第１発光部ＬＥ１の側面に沿って基板１００の上面まで延長することができる。
図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、及び共通延長パターンＣＥＬが形成された基板１００上に第２パッシベーション膜ＰＶＴ２を形成することができる。第２パッシベーション膜ＰＶＴ２は素子分離された発光素子の間を埋めることができる。
第２パッシベーション膜ＰＶＴ２をエッチングして、第１延長パターンＥＬ１、第２延長パターンＥＬ２、第３延長パターンＥＬ３、及び共通延長パターンＣＥＬのそれぞれの一部を露出させる第１ホールＨＬ１、第２ホールＨＬ２、第３ホールＨＬ３、及び第４ホールＨＬ４をそれぞれ形成することができる。
第１ホールＨＬ１は、基板１００上に延長された第１延長パターンＥＬ１の一部を露出させ、第２ホールＨＬ２は、基板１００上に延長された第２延長パターンＥＬ２の一部を露出させ、第３ホールＨＬ３は、基板１００上に延長された第３延長パターンＥＬ３の一部を露出させ、第４ホールＨＬ４は、基板１００上に延長された共通延長パターンＣＥＬの一部を露出させることができる。
一実施形態によると、第１ホールＨＬ１、第２ホールＨＬ２、第３ホールＨＬ３、及び第４ホールＨＬ４それぞれは、基板１００に向かうほどその幅が狭くなる構造を有してもよい。
図１１ａ及び図１１ｂを参照すると、第１ホールＨＬ１、第２ホールＨＬ２、第３ホールＨＬ３、及び第４ホールＨＬ４をそれぞれ充填する第１ピラーパターンＰＬ１、第２ピラーパターンＰＬ２、第３ピラーパターンＰＬ３、及び共通ピラーパターンＣＰＬをそれぞれ形成することができる。
一実施形態によると、第１ピラーパターンＰＬ１、第２ピラーパターンＰＬ２、第３ピラーパターンＰＬ３、及び共通ピラーパターンＣＰＬそれぞれの上面は、第２パッシベーション膜ＰＶＴ２の上面と同一平面上であることができる。
再び、図１ａ及び図１ｂを参照すると、第１ピラーパターンＰＬ１と電気的に接続される第１パッドＰＤ１、第２ピラーパターンＰＬ２と電気的に接続される第２パッドＰＤ２、第３ピラーパターンＰＬ３と電気的に接続される第３パッドＰＤ３、及び共通ピラーパターンＣＰＬと電気的に接続される共通パッドＣＰＤを形成することができる。
以上、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施することができることを理解できるだろう。したがって、以上で記述した実施形態では、全ての面で例示的なものであり限定的ではないと理解しなければならない。
Claims (10)
- 第１発光部と、
前記第１発光部上に配置される第２発光部と、
前記第２発光部上に配置される第３発光部と、
前記第１発光部、前記第２発光部、及び前記第３発光部それぞれの外側の側壁を取り囲むパッシベーション膜と、
前記第１発光部、前記第２発光部、及び前記第３発光部のうちの少なくとも一部を貫通して、前記第１発光部、前記第２発光部、及び前記第３発光部のうち少なくとも一つと電気的に接続されているビアパターンと、
前記ビアパターンと電気的に接続され、前記第３発光部の一面上で前記パッシベーション膜に延びるパッドと、
を含む発光素子。 - 前記ビアパターンと電気的に接続され、前記第３発光部の一面から前記第１乃至第３発光部の側面に沿って前記第１発光部の側面に延びる延長パターンと、
前記延長パターンと前記パッドとを電気的に接続するピラーパターンと、をさらに含む、請求項１に記載の発光素子。 - 前記ビアパターンと前記延長パターンとの間に、前記ビアパターンと前記延長パターンとを電気的に接続する導電パターンをさらに含む、請求項２に記載の発光素子。
- 前記第１発光部の一面の一部を覆って光取り出し面を定義する遮光膜をさらに含む、請求項１に記載の発光素子。
- 前記遮光膜によって定義される光取り出し面上に配置される透明接着部をさらに含む、請求項４に記載の発光素子。
- 前記第１発光部は、第１－１型半導体層、第１活性層、及び第１－２型半導体層を含み、
前記第２発光部は、第２－１型半導体層、第２活性層、及び第２－２型半導体層を含み、
前記第３発光部は、第３－１型半導体層、第３活性層、及び第３－２型半導体層を含む、請求項１に記載の発光素子。 - 前記ビアパターンは、
前記第２及び第３発光部を貫通して前記第１－１型半導体層と電気的に接続される第１ビアパターンと、
前記第３発光部を貫通して前記第２－１型半導体層と電気的に接続される第２ビアパターンと、
前記第３－１型半導体層と電気的に接続される第３ビアパターンと、
前記第２及び第３発光部を貫通して前記第１－２型半導体層と電気的に接続される第４ビアパターンと、
前記第３発光部を貫通して前記第２－２型半導体層と電気的に接続される第５ビアパターンと、
前記第３－２型半導体層と電気的に接続される第６ビアパターンと、を含む、請求項６に記載の発光素子。 - 前記パッドは、
前記第１ビアパターンと電気的に接続される第１パッドと、
前記第２ビアパターンと電気的に接続される第２パッドと、
前記第３ビアパターンと電気的に接続される第３パッドと、
前記第４～第６ビアパターンと共通に電気的に接続される共通パッドと、を含む、請求項７に記載の発光素子。 - 前記パッシベーション膜は、隣接する発光素子間を充填する、請求項１に記載の発光素子。
- 前記パッシベーション膜は、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、ＥＭＣ（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、またはシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）を含むからなる、請求項１に記載の発光素子。
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