KR100463957B1 - Method for manufacturing a light-emitting diode device - Google Patents
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Abstract
청색, 녹색, 청녹색 발광 다이오드와 같이 1선 결합(one wire bonding) 특성을 지닌 발광 다이오드 장치 및 그 동일물을 제조하는 방법은 공개되어 있다. 발광 다이오드 장치는 절연 기판 위에 형성되어 GaN-계 반도체가 라미네이트된 구조를 구비한다. GaN-계 반도체가 라미네이트된 구조는 그 저면에는 n형층, 그 상면에는 p형층, 그리고 n형과 p형층 사이에 삽입되어 광을 발생시키는 활성층을 구비한다. 이온 주입에 의해 형성된 트렌치(trench) 또는 고저항부와 같은 환형의 격리부는 p형층을 중심부 p형층과 주변부 p형층으로 분리하며, 활성층을 중심부 활성층과 주변부 활성층으로 분리하도록 GaN-계 반도체가 라미네이트된 구조에 형성된다. p형 전극은 주변부의 p형층에 전기적으로 연결되지 않고 중심부 p형층에 형성된다. 전도층은 절연 기판의 측벽과 저면을 커버하고 n형층과 옴 접촉하도록 코팅된다. 바람직하게, 접착층은 접착 특성을 증가시키도록 절연 기판의 측벽 및 저면과 전도층 사이에 삽입된다. 본 발명에 따르면, 상기 전도층은 미러형 반사경 또는 광-전송층으로 형성될 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION Light emitting diode devices having one wire bonding properties such as blue, green, and blue green light emitting diodes and methods of manufacturing the same are disclosed. The light emitting diode device has a structure in which a GaN-based semiconductor is laminated on an insulating substrate. The laminated structure of the GaN-based semiconductor has an n-type layer on its bottom surface, a p-type layer on its top surface, and an active layer interposed between the n-type and p-type layers to generate light. An annular isolation, such as a trench or high resistance portion formed by ion implantation, separates the p-type layer into the central p-type layer and the peripheral p-type layer, and the GaN-based semiconductor is laminated to separate the active layer into the central active layer and the peripheral active layer. Is formed in the structure. The p-type electrode is formed in the central p-type layer without being electrically connected to the p-type layer at the periphery. The conductive layer covers the sidewalls and the bottom of the insulated substrate and is coated in ohmic contact with the n-type layer. Preferably, the adhesive layer is inserted between the sidewalls and the bottom of the insulating substrate and the conductive layer to increase the adhesive properties. According to the present invention, the conductive layer may be formed as a mirror reflector or a light-transmitting layer.
Description
본 발명은 발광 다이오드(LED) 장치 및 그 동일물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 측벽과 저면이 전도층으로 커버된 GaN-계 화합물 반도체 물질로 이루어진 LED 장치 및 그 동일물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting diode (LED) device and the same. More specifically, the present invention relates to a LED device and a method of manufacturing the same, which are made of a GaN-based compound semiconductor material whose sidewalls and bottom surface are covered with a conductive layer.
최근들어서, GaN-계 화합물 반도체는 청색 LEDs 또는 청색 레이저 다이오드(LDs)와 같은 청색, 녹색, 청녹색 발광 장치를 제조하는 물질의 용도로서 더욱더 관심을 받고 있다. 예를 들어, 청색 LED는 일반적으로 적어도 하나의 n형 GaN-계 화합물 반도체층, 진성 또는 도핑된 GaN-계 화합물 반도체 물질로 이루어진 활성층, 그리고 적어도 하나의 p형 GaN-계 화합물 반도체층을 포함하는 구조를 가지며, 기판에 순차적으로 라미네이트된다.In recent years, GaN-based compound semiconductors have been receiving more and more attention as the use of materials for manufacturing blue, green and blue green light emitting devices such as blue LEDs or blue laser diodes (LDs). For example, blue LEDs generally include at least one n-type GaN-based compound semiconductor layer, an active layer made of an intrinsic or doped GaN-based compound semiconductor material, and at least one p-type GaN-based compound semiconductor layer. Have a structure and are sequentially laminated to the substrate.
일반적인 청색 LED를 제조시, 투명한 사파이어는 일반적으로 청색 LED 기판의 물질로서 사용된다. 다른 반도체 발광 장치용으로 사용된 반도체 기판과의 차이점으로서, 사파이어는 전기적으로 절연 물질이다. 결국, 사파이어 기판에 n형 전극을 직접 형성하는 것이 불가능하다. 이 문제에 대한 해결책으로서, n형 GaN-계 화합물 반도체층은 n형 전극이 유효하게 형성된 전도 표면을 제공하기 위해 상기 청색 LED를 에칭하므로써 부분적으로 노출된다.In manufacturing a typical blue LED, transparent sapphire is generally used as the material of the blue LED substrate. As a difference from semiconductor substrates used for other semiconductor light emitting devices, sapphire is an electrically insulating material. As a result, it is impossible to form the n-type electrode directly on the sapphire substrate. As a solution to this problem, the n-type GaN-based compound semiconductor layer is partially exposed by etching the blue LED to provide a conductive surface on which the n-type electrode is effectively formed.
상술된 일반적인 청색 LED의 더 상세한 이해를 위해 도 1을 참조하면, 일반적인 청색 LED는 주로 사파이어 기판(101), n형 GaN-계 화합물 반도체층(102), 진성 또는 도핑된 GaN-계 화합물 반도체 물질로 이루어진 활성층(103), 그리고 p형 GaN-계 화합물 반도체층(104)를 포함한다. 상술된 바와 같이, n형 전극(105)은 n형GaN-계 반도체층(102)의 노출된 표면에 형성되지만, p형 전극(106)은 p형 GaN-계 화합물 반도체층(104)에 형성된다.Referring to FIG. 1 for a more detailed understanding of the general blue LED described above, the general blue LED is mainly composed of a sapphire substrate 101, an n-type GaN-based compound semiconductor layer 102, an intrinsic or doped GaN-based compound semiconductor material. And an p-type GaN-based compound semiconductor layer 104. As described above, the n-type electrode 105 is formed on the exposed surface of the n-type GaN-based semiconductor layer 102, while the p-type electrode 106 is formed on the p-type GaN-based compound semiconductor layer 104. do.
그러나, 도 1에 도시된 일반적인 청색 LED는 아래에 기술된 바와 같이 몇가지 단점을 가지고 있다. 우선, 청색 LED의 절연 사파이어 기판(101)은 컵형 리드 프레임(107)의 표면에 장착될 때 컵형 리드 프레임(107)과 전기적 연결을 형성하지 못한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 청색 LED를 상기 컵형 리드 프레임(107)과 전기적 연결을 형성하기 위해서, n형 전극(105)을 컵형 리드 프레임(107)의 표면에 전기적으로 결합시키는 금속 결선(108)을 사용하는 것이 필요하다. 다른 금속 결선(109)은 상기 n형 전극(106)을 개개의 리드 프레임(110)에 전기적 결합을 할 필요가 있으므로, 상기 선 결합 공정은 일반적인 청색 LED를 완전히 결합시키기 위해 두번 실행되어야 한다. 또한, 상기 금속 결선(109)은 결합 패드(pad)(111)를 통하여 상기 p형 전극(106)에서 바람직하게 결합된다. 2선 결합 특성의 결과, 상기 청색 LED 제조하는 일반적인 공정의 복잡성과 상기 청색 LED의 다이(die) 사이즈는 둘다 매우 증가되어 높은 제조 비용으로 이어진다.However, the general blue LED shown in FIG. 1 has some disadvantages as described below. First, the insulated sapphire substrate 101 of the blue LED does not form an electrical connection with the cup lead frame 107 when mounted on the surface of the cup lead frame 107. As shown in FIG. 2, in order to form an electrical connection between the blue LED and the cup lead frame 107, a metal connection for electrically coupling the n-type electrode 105 to the surface of the cup lead frame 107 ( 108) is necessary. Since the other metal connection 109 needs to electrically couple the n-type electrode 106 to the individual lead frames 110, the line joining process must be performed twice to fully couple the general blue LED. In addition, the metal connection 109 is preferably coupled to the p-type electrode 106 through a bonding pad (111). As a result of the two-wire coupling characteristics, both the complexity of the general process of manufacturing the blue LED and the die size of the blue LED are both greatly increased, leading to high manufacturing costs.
또한, 일반적인 청색 LED 전극(105,106)의 구조와 배열은 도 3에 도시된 바와 같이 비대칭이며, 도 3은 도 1에 도시된 청색 LED의 평면도이다. 결국, 일반적인 청색 LED의 전기 전류는 대칭 및 상-하 방향으로 흐르지 않는다. 그러므로, 일반적인 청색 LED는 균일한 전류 확산 특성을 달성하기 매우 어렵다. 상기 전류 확산 특성은 비균일하므로, 몇몇의 고전류 밀도 포인트는 일반적인 청색 LED에 존재하므로, 작동중 쉽게 손상된다.In addition, the structure and arrangement of the general blue LED electrodes 105 and 106 are asymmetric as shown in FIG. 3, and FIG. 3 is a plan view of the blue LED shown in FIG. 1. As a result, the electric current of a typical blue LED does not flow in the symmetrical and up-down directions. Therefore, typical blue LEDs are very difficult to achieve uniform current spreading characteristics. Since the current spreading characteristics are non-uniform, some high current density points are present in typical blue LEDs and are therefore easily damaged during operation.
따라서, 제조 공정의 복잡성과 제조 비용을 감소시키며 1선 결합 특성을 달성하는 청색 LED를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 균일한 전류 확산 특성을 달성하며 ESD 문제가 없는 청색 LED를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 그 저면에 형성되어 미러형 반사경으로 제공된 청색 LED를 제공하는 것이 바람직하므로, 상기 청색 LED의 발광 효율을 증가시킨다.Therefore, it is desirable to provide a blue LED that reduces the complexity and manufacturing cost of the manufacturing process and achieves one-line coupling characteristics. It is also desirable to provide a blue LED that achieves uniform current spreading characteristics and is free of ESD issues. In addition, it is desirable to provide a blue LED formed on the bottom thereof and provided as a mirror reflector, thereby increasing the luminous efficiency of the blue LED.
본 발명의 목적은 1선 결합 특성을 달성하는 발광 다이오드 장치를 제공하는 것이다. 제조 공정의 복잡성은 간략화 되고 제조 비용은 감소된다.It is an object of the present invention to provide a light emitting diode device which achieves a one-line coupling characteristic. The complexity of the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced.
본 발명의 다른 목적은 균일한 전류 확산 특성을 지닌 발광 다이오드 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode device having uniform current spreading characteristics.
본 발명의 또 다른 목적은 정전 방전(ESD) 문제가 없는 발광 다이오드 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a light emitting diode device having no electrostatic discharge (ESD) problem.
본 발명의 또 다른 목적은 저면에 형성된 미러 같은 반사경을 지닌 발광 다이오드 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode device having a mirror-like reflector formed on the bottom surface.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 발광 다이오드 장치는: 절연 기판; 상기 절연 기판의 상부면에 형성된 제 1 GaN-계 반도체층을 구비하는 라미네이트된 반도체 구조; 광을 발생하도록 상기 제 1 GaN-계 반도체층 위에 형성된 활성층; 그리고 상기 활성층 위에 형성된 제 2 GaN-계 반도체층(원형 트렌치는 상기 제 2 GaN-계 반도체층을 중심부의 제 2 GaN-계 반도체층과 주변부의 제 2 GaN-계 반도체층으로 분리하며, 상기 활성층을 중심부의 활성층과 주변부의 활성층으로 분리하도록 형성됨); 주변부의 제 2 GaN-계 반도체층에 전기적으로 연결되지 않고 중심부의 제 2 GaN-계 반도체층에 형성된 제 1 전극; 그리고 상기 절연 기판의 측면과 저면을 커버하고 제 1 GaN-계 반도체층과 옴 접촉하도록 코팅된 전도층;을 포함한다.According to a first aspect of the invention, a light emitting diode device comprises: an insulating substrate; A laminated semiconductor structure having a first GaN-based semiconductor layer formed on an upper surface of the insulating substrate; An active layer formed on the first GaN-based semiconductor layer to generate light; And a second GaN-based semiconductor layer formed on the active layer (circular trench separates the second GaN-based semiconductor layer into a second GaN-based semiconductor layer at the center and a second GaN-based semiconductor layer at the periphery, and the active layer Is formed to separate the active layer in the center and the active layer in the periphery); A first electrode formed in the second GaN-based semiconductor layer at the center thereof without being electrically connected to the second GaN-based semiconductor layer at the periphery; And a conductive layer covering side and bottom surfaces of the insulating substrate and coated to be ohmic contact with the first GaN-based semiconductor layer.
본 발명의 제 1 양상에 따른 발광 다이오드 장치를 제조하는 방법은: 절연 기판을 제조하는 단계; 상기 절연 기판에 제 1 GaN-계 반도체층을 형성하는 단계; 광을 발생하도록 제 1 GaN을-계 반도체층 위에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 위에 제 2 GaN-계 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제 2 GaN-계 반도체층을 중심부의 제 2 GaN-계 반도체층과 주변부의 제 2 GaN-계 반도체층을 분리하고 상기 활성층을 중심부와 주변부의 활성층으로 분리하도록 원형 트렌치를 형성하는 단계; 주변부의 제 2 GaN-계 반도체층에 전기적으로 연결하지 않고 중심부의 제 2 GaN-계 반도체층에 제 1 전극을 형성하는 단계; 그리고 상기 절연 기판의 측벽과 저면을 커버하고 제 1 GaN-계 반도체층과 옴 접촉하도록 전도층을 코팅하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a light emitting diode device according to the first aspect of the present invention comprises the steps of: manufacturing an insulating substrate; Forming a first GaN-based semiconductor layer on the insulating substrate; Forming an active layer over the first GaN-based semiconductor layer to generate light; Forming a second GaN-based semiconductor layer on the active layer; Forming a circular trench to separate the second GaN-based semiconductor layer from a central portion of the second GaN-based semiconductor layer and a peripheral portion of the second GaN-based semiconductor layer, and to separate the active layer into a central portion and a peripheral active layer; Forming a first electrode on the second GaN-based semiconductor layer at the center without electrically connecting to the second GaN-based semiconductor layer at the periphery; And coating a conductive layer to cover sidewalls and bottom surfaces of the insulating substrate and to be in ohmic contact with the first GaN-based semiconductor layer.
본 발명의 제 2 양상에 따르면, 접착층은 절연 기판의 측면과 저면에 형성되며, 뒤어어서 상기 접착층 위에 전도층이 형성된다. 상기 접착층은 상기 절연 기판과 전도층 사이에 접착 특성을 증가시키도록 사용된다.According to a second aspect of the invention, an adhesive layer is formed on the side and bottom of the insulating substrate, followed by a conductive layer on the adhesive layer. The adhesive layer is used to increase the adhesive property between the insulating substrate and the conductive layer.
본 발명의 제 3 양상에 따르면, 전도층은 광-전송층이다. 0.001μm 내지 1μm 범위의 두께를 지닌 금, 니켈, 백금, 알루미늄, 주석, 인, 크롬, 티탄, 또는 그들의 합금으로 이루어진 광-전송 전도층, 인듐-주석-산화층, 카드뮴-주석-산화층, 아연 산화층, 또는 얇은 금속층이 사용될 수 있다.According to a third aspect of the invention, the conductive layer is a light-transmitting layer. Light-transmitting conductive layer, indium-tin-oxide layer, cadmium-tin-oxide layer, zinc oxide layer made of gold, nickel, platinum, aluminum, tin, phosphorus, chromium, titanium, or alloys thereof in a thickness ranging from 0.001 μm to 1 μm. Or a thin metal layer can be used.
본 발명의 제 4 양상에 따르면, 고저항률을 지닌 원형부는 본 발명의 제 1 양상에 사용된 원형부를 대체하기 위해 이온 주입에 의해 형성된다. 이온 주입에 의해 형성된 고저항률를 지닌 원형부는 본 발명에 필요한 전기 절연을 제공한다.According to a fourth aspect of the present invention, the circular portion with high resistivity is formed by ion implantation to replace the circular portion used in the first aspect of the present invention. The high resistivity circular portion formed by ion implantation provides the electrical insulation necessary for the present invention.
본 발명에 따른 이것들과 다른 목적들, 특징들, 그리고 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조함으로써 명백해질 것이다.These and other objects, features, and advantages according to the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 청색 LED를 도시하는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a general blue LED.
도 2는 도 1의 일반적인 청색 LED가 컵형 리드 프레임(cup-type lead frame)에 장착된 것을 도시하는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the typical blue LED of FIG. 1 mounted to a cup-type lead frame. FIG.
도 3은 도 1의 일반적인 청색 LED 전극의 배열을 도시하는 평면도.3 is a plan view showing the arrangement of the typical blue LED electrode of FIG.
도 4(a) 내지 4(e)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 청색 LED를 제조하는 단계를 도시하는 단면도.4 (a) to 4 (e) are cross-sectional views showing steps of manufacturing a blue LED according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 도 4(e)의 청색 LED 전극의 배열을 도시하는 평면도.Fig. 5 is a plan view showing the arrangement of the blue LED electrode of Fig. 4E.
도 6은 도 4(e)의 청색 LED가 컵형 리드 프레임에 장착된 것을 도시하는 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view showing that the blue LED of FIG. 4 (e) is mounted on a cup lead frame. FIG.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 청색 LED를 도시하는 단면도.7 is a sectional view showing a blue LED according to a second embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 청색 LED가 컵형 리드 프레임에 장착된 것을 도시하는 단면도.Fig. 8 is a sectional view showing that a blue LED according to a third embodiment of the present invention is mounted on a cup-shaped lead frame.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 청색 LED를 도시하는 단면도.9 is a sectional view showing a blue LED according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 바람직한 실시예는 도면을 참조하여 상세히 기술될 것이다.Preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[제 1 실시예][First Embodiment]
도 4(a) 내지 4(e)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 청색 LED(400)를 제조하는 단계를 도시하는 단면도이다.4 (a) to 4 (e) are cross-sectional views showing steps of manufacturing the blue LED 400 according to the first embodiment of the present invention.
도 4(a)를 참조하면, 먼저 3μm 내지 5μm의 두께를 지닌 n형층(402)은 절연 기판(401)에 형성된다. 상기 절연 기판(401)은 일반적으로 사파이어로 이루어진다. 상기 n형층(402)에 있어서, 0.1μm 내지 0.3μm의 두께를 지닌 n형 제한층(403), 광을 발생하도록 500Å 내지 2000Å의 두께를 지닌 활성층(404), 0.1μm 내지 0.3μm의 두께를 지닌 p형 제한층(405), 그리고 0.2μm 내지 1μm의 두께를 지닌 p형층(06)이 순차적으로 형성된다. 각각의 이들 층(402 내지 406)은 GaN-계 화합물 반도체 물질로 이루어진다. 예를 들면, InxAlyGa1-x-yN의 네요소로된 화합물 반도체 물질은 상이한 전도형과 도판트의 농도로 상기 층들(402 내지 406)을 형성하도록 적용될 수 있으며, 몰 비율 x, y는 0≤x＜1, 0≤y＜1 그리고 x+y=1을 만족시킨다. 본발명에 따른 청색 LED(400)의 구조는 임의의 바람직한 형상일 수 있다, 즉, 상기 청색 LED(400)의 부분 구조는 제 1 실시예에 기술된 구조에 제한되지 않음을 유의해야 한다.Referring to FIG. 4A, first, an n-type layer 402 having a thickness of 3 μm to 5 μm is formed on an insulating substrate 401. The insulating substrate 401 is generally made of sapphire. In the n-type layer 402, an n-type limiting layer 403 having a thickness of 0.1 μm to 0.3 μm, an active layer 404 having a thickness of 500 μm to 2000 μm to generate light, and a thickness of 0.1 μm to 0.3 μm P-type limiting layer 405 having a thickness, and p-type layer 06 having a thickness of 0.2 μm to 1 μm are sequentially formed. Each of these layers 402-406 is made of a GaN-based compound semiconductor material. For example, a four-element compound semiconductor material of In x Al y Ga 1-xy N may be applied to form the layers 402 to 406 at different conductivity types and concentrations of dopants, where the molar ratios x, y are 0≤x <1, 0≤y <1 and x + y = 1 are satisfied. It should be noted that the structure of the blue LED 400 according to the present invention may be any desired shape, that is, the partial structure of the blue LED 400 is not limited to the structure described in the first embodiment.
도 4(b)를 참조하면, 원형 트렌치(40)는 일반적인 포토 석판술 및 에칭에 의해 상기 청색 LED(400)에 형성된다. 에칭 시간의 정확한 제어를 통하여, 원형 트렌치(40)의 깊이는 p형층(406)을 중심부의 p형층(406a)과 주변부의 p형층(406b)로 분리하고, p형 제한층(405)을 중심부의 p형 제한층(405a)과 주변부의 p형 제한층(405b)으로 분리하며, 활성층(404)을 중심부의 활성층(404a)과 주변부의 활성층(404b)으로 분리하며, n형 제한층(403)을 중심부의 n형 제한층(403a)과 주변부의 n형 제한층(403b)으로 분리하고, n형층(402)을 노출시키기에 충분한 깊이이다. 바람직하게, 상기 n형층(402)은 n형층(402)의 커버된 표면(402b), 즉 n형층(402)과 중심부의 n형 제한층(403a) 사이의 인터페이스보다 더 낮다. 이 실시예에 있어서, 바람직한 에칭 공정은 건식 에칭 공정이다.Referring to FIG. 4B, a circular trench 40 is formed in the blue LED 400 by general photolithography and etching. Through accurate control of the etching time, the depth of the circular trench 40 separates the p-type layer 406 into the p-type layer 406a at the center and the p-type layer 406b at the periphery and the p-type limiting layer 405 at the center. The active layer 404 is separated into an active layer 404a and a peripheral active layer 404b, and an n-type limited layer 403 ) Is separated into an n-type limiting layer 403a at the center and an n-type limiting layer 403b at the periphery, and is deep enough to expose the n-type layer 402. Preferably, the n-type layer 402 is lower than the interface between the covered surface 402b of the n-type layer 402, that is, the n-type layer 402 and the n-type limiting layer 403a at the center. In this embodiment, the preferred etching process is a dry etching process.
도 4(c)를 참조하면, p형 전극(409)은 중심부의 p형층(406a)의 표면에 형성된다. 상기 p형 전극(409)은 p형 GaN-계 화합물 반도체 물질과 p형 옴 접촉을 형성하는 능력을 지닌 임의의 금속들로 이루어 질수 있다. 예를 들면, 상기 p형 전극(409)은 이 실시예에서 니켈, 티탄, 알루미늄, 금, 또는 그들의 합금으로 이루어진다. p형 전극(409)의 형성중, 50Å 내지 250Å의 두께를 지닌 투형 접촉층(TCL)(407)은 중심부의 p형층(406a)의 전체 표면을 실질적으로 커버하도록 중심부의 p형층(406a)과 p형 전극(409) 사이에 바람직하게 삽입되므로, 동시에 상기 청색 LED(400)의 발광 효율성과 전류 확산 균일성을 증가시킨다. 상기 TCL(407)은 금, 니켈, 백금, 알루미늄, 주석, 인, 크롬, 티탄 또는 그들의 합금과 같은 전도성 물질로 이루어진 광-전송, 옴 접촉층이다.Referring to FIG. 4C, the p-type electrode 409 is formed on the surface of the p-type layer 406a at the center. The p-type electrode 409 may be made of any metals having the ability to form a p-type ohmic contact with a p-type GaN-based compound semiconductor material. For example, the p-type electrode 409 is made of nickel, titanium, aluminum, gold, or an alloy thereof in this embodiment. During formation of the p-type electrode 409, the transparent contact layer (TCL) 407 having a thickness of 50 μs to 250 μs is formed with the p-type layer 406a at the center so as to substantially cover the entire surface of the p-type layer 406a at the center. Since it is preferably inserted between the p-type electrode 409, at the same time increases the luminous efficiency and current spreading uniformity of the blue LED 400. The TCL 407 is a light-transmitting, ohmic contact layer made of a conductive material such as gold, nickel, platinum, aluminum, tin, phosphorus, chromium, titanium or their alloys.
도 4(d)를 참조하면, 폴리비닐 클로라이드(PVC)로 이루어진 탄성 테이프(410)는 상기 청색 LED(400)의 상면을 커버하기 위해 청색 LED(400) 상에 배치된다. 결국, 상기 청색 LED(400)의 측벽(400a)과 저면(400b)은 노출된다.Referring to FIG. 4D, an elastic tape 410 made of polyvinyl chloride (PVC) is disposed on the blue LED 400 to cover the top surface of the blue LED 400. As a result, the side wall 400a and the bottom surface 400b of the blue LED 400 are exposed.
도 4(e)를 참조하면, 전도층(411)은 n형 전극을 제공하기 위해 상기 청색 LED(400)의 측벽(400a)과 저면(400b)을 직접 커버하도록 코팅된다. 이때, 상기 청색 LED(400)의 상부면은 탄성 테이프(410)에 의해 전도층(411)과 접촉하는 것으로부터 보호된다. 전도층(411)의 물질에 관해서, n형층(402)과 n형 옴 접촉을 형성하는 능력을 지닌 임의의 금속들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 전도층(411)은 이 실시예에서 금, 알루미늄, 티탄, 크롬, 또는 그들의 합금으로 이루어진다. 전도층(411)의 형성후, 상기 탄성 테이프(410)는 상기 청색 LED(400)의 상부면을 노출시키도록 제거된다. 전도층(411)은 측벽에서 n형층(402)과 전기적으로 연결되므로, 상기 전도층(411)은 n형 전극으로 유효하게 사용된다. 그러므로, 본 발명에 따른 제 1 실시예의 청색 LED(400)는 달성된다.Referring to FIG. 4E, the conductive layer 411 is coated to directly cover the sidewalls 400a and bottom 400b of the blue LED 400 to provide an n-type electrode. At this time, the upper surface of the blue LED 400 is protected from contact with the conductive layer 411 by the elastic tape 410. As for the material of the conductive layer 411, any metals with the ability to form n-type ohmic contact with the n-type layer 402 can be used. For example, the conductive layer 411 is made of gold, aluminum, titanium, chromium, or alloys thereof in this embodiment. After formation of the conductive layer 411, the elastic tape 410 is removed to expose the top surface of the blue LED 400. Since the conductive layer 411 is electrically connected to the n-type layer 402 at the side wall, the conductive layer 411 is effectively used as the n-type electrode. Therefore, the blue LED 400 of the first embodiment according to the present invention is achieved.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 도 4(e)에 도시된 청색 LED(400)의 평면도이다. 명백히, 청색 LED(400)의 p형 전극(409)과, n형 전극으로서 역할하는 전도층(411)의 구조와 배열은 둘다 대칭이다. 결국, 청색 LED(400)에서 전기 전류는 상-하 방향을 따라 p형 전극(409)으로부터 전도층(411)으로 흐르고, 도 5의 화살표에 의해 지시된 바와 같이, 외측의 방사 방향으로 확산된다. 그러므로, 본 발명에 따른 청색 LED(400)는 매우 효율적으로 균일한 전류 확산 특성을 달성할 수 있다. 상기 전류 확산 특성이 균일하므로, 고전류 밀도 포인트는 상기 청색 LED(400)에 존재하지 않는다. 청색 LED(400)의 신뢰성 및 존속기간은 매우 증가된다. p형 전극(409)과 전도층(411)의 형상은 도 5에 도시된 특정 형상에 제한되지 않으며, 임의의 바람직한 형상이라는 것을 유의하여야 한다.5 is a plan view of the blue LED 400 shown in FIG. 4E according to the first embodiment of the present invention. Clearly, the structure and arrangement of the p-type electrode 409 of the blue LED 400 and the conductive layer 411 serving as the n-type electrode are both symmetrical. As a result, the electric current in the blue LED 400 flows from the p-type electrode 409 to the conductive layer 411 along the up-down direction, and diffuses in the outward radial direction, as indicated by the arrow of FIG. 5. . Therefore, the blue LED 400 according to the present invention can achieve uniform current spreading characteristics very efficiently. Since the current spreading characteristic is uniform, no high current density point is present in the blue LED 400. The reliability and duration of the blue LED 400 is greatly increased. It should be noted that the shapes of the p-type electrode 409 and the conductive layer 411 are not limited to the specific shapes shown in FIG. 5 and are any desirable shapes.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 청색 LED(400)를 컵형 리드 프레임(107)과 개개의 리드 프레임(110)에 결속하는 방법을 도시하는 단면도이다. 전도층(411)은 n형층(402)과 옴 접촉을 하며 청색 LED(400)의 저면을 커버하므로, 상기 청색 LED(400)가 컵형 리드 프레임(107)에 장착될 때, 상기 n형층(402)은 상기 전도층을 경유하여 컵형 리드 프레임(107)의 표면에 전기적으로 연결된다. 다시 말해서, 임의의 결속선을 사용하여 n형층(402)과 컵형 리드 프레임(107)을 전기적으로 연결할 필요가 없다. 결국, p형 전극(409)과 개개의 리드 프레임(110) 사이의 유일한 전기적 연결이 결속선(109)의 사용을 필요로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 청색 LED(400)는 1선 결속 특성을 달성하므로, 상기 공정의 복잡성을 간략화하고 제조 비용을 감소시킨다.6 is a cross-sectional view showing a method of binding the blue LED 400 to the cup-shaped lead frame 107 and the individual lead frames 110 according to the first embodiment of the present invention. The conductive layer 411 is in ohmic contact with the n-type layer 402 and covers the bottom of the blue LED 400, so when the blue LED 400 is mounted to the cup-shaped lead frame 107, the n-type layer 402 ) Is electrically connected to the surface of the cup-shaped lead frame 107 via the conductive layer. In other words, there is no need to electrically connect the n-type layer 402 and the cup-shaped lead frame 107 using any ties. As a result, the only electrical connection between the p-type electrode 409 and the individual lead frames 110 requires the use of a tie line 109. Thus, the blue LED 400 according to the present invention achieves the one-line binding characteristic, thus simplifying the complexity of the process and reducing the manufacturing cost.
또한, 상기 청색 LED(400)의 측벽(400a)과 저면(400b)을 커버하는 전도층(411)은 ESD 보호 패스를 제공하며 중심부의 활성층(404a)으로부터 후면의 발광을 반사시키는 미러형 반사경으로 역할을 한다.In addition, the conductive layer 411 covering the sidewalls 400a and the bottom 400b of the blue LED 400 may be provided as a mirror reflector that provides ESD protection paths and reflects light emitted from the rear surface from the active layer 404a at the center. Play a role.
[제 2 실시예]Second Embodiment
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 청색 LED(400)를 도시하는 단면도이다. 도 7에 있어서, 도 4(a) 내지 4(e)에 도시된 청색 LED(400)의 요소와 유사한 청색 LED(400)의 요소들은 유사한 참조 번호들로서 인용된다. 간략화를 위해서, 제 1 실시예로부터 제 2 실시예의 유일한 차이점은 본문에 후술된다.7 is a sectional view showing a blue LED 400 according to the second embodiment of the present invention. In Fig. 7, elements of the blue LED 400 similar to those of the blue LED 400 shown in Figs. 4A to 4E are referred to by like reference numerals. For simplicity, the only differences from the first embodiment to the second embodiment are described later in the text.
청색 LED(700)의 제조중, 모든 단계들은 전도층(411)의 형성전에 접착층(701)이 LED 구조(700)의 측벽(400a)과 저면(400b)을 커버하도록 형성되는 것을 제외하고 도 4(a) 내지 4(e)에 도시된 청색 LED(400)를 제조하는 단계와 동일하다. 상기 접착층(701)은 절연 기판(401)과 전도층(411)의 측벽과 저면 사이의 접착 특성을 증가시키도록 사용된다. 상기 접착층(701)의 물질은 절연 기판(401)과 전도층(411)의 측벽과 저면 사이의 접착특성을 증가시킬 수 있는 티탄, 니켈, 알루미늄, 크롬, 백금, 또는 임의의 금속일 수 있다.During fabrication of the blue LED 700, all steps are performed except that the adhesive layer 701 is formed to cover the sidewalls 400a and bottom 400b of the LED structure 700 prior to the formation of the conductive layer 411. It is the same as the step of manufacturing the blue LED 400 shown in (a) to 4 (e). The adhesive layer 701 is used to increase the adhesive property between the insulating substrate 401 and the side walls and the bottom surface of the conductive layer 411. The material of the adhesive layer 701 may be titanium, nickel, aluminum, chromium, platinum, or any metal that can increase the adhesion between the insulating substrate 401 and the sidewalls and bottom of the conductive layer 411.
[제 3 실시예]Third Embodiment
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 청색 LED(800)을 도시하는 단면도이다. 도 8에 있어서, 도 4(a) 내지 4(e)에 도시된 청색 LED(400)의 요소와 유사한 청색 LED(800)의 요소들은 유사한 참조 번호들로서 인용된다. 간략화를 위해서, 제 1 또는 2 실시예로부터 제 3 실시예의 유일한 차이점은 본문에 후술될 것이다.8 is a cross-sectional view showing a blue LED 800 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 8, elements of the blue LED 800 that are similar to the elements of the blue LED 400 shown in FIGS. 4A-4E are referred to by like reference numerals. For simplicity, the only differences from the first or second embodiment to the third embodiment will be described later in the text.
제 1 및 2 실시예에 기술된 바와 같이, 중심부의 활성층(404a)에서 발생된 광은 청색 LED(400)의 상부면, 즉 중심부의 p형층(406a)을 경유하여 청색 LED(400)에서 방출된다. 그러나, 제 3 실시예는 청색 LED(800)의 저면, 즉 절연 기판(401)을 통하여 중앙의 활성층(404a)에 발생된 광을 방출하는 청색 LED를 제공하는 것이다.As described in the first and second embodiments, the light generated in the active layer 404a at the center is emitted from the blue LED 400 via the top surface of the blue LED 400, ie the p-type layer 406a at the center. do. However, the third embodiment is to provide a blue LED that emits light generated in the central active layer 404a through the bottom of the blue LED 800, that is, through the insulating substrate 401.
제 3 실시예의 청색 LED(800)를 달성하기 위해서, 상기 전도층(801)은 중심부의 활성층(404a)에서 발생된 광을 전송하는 광-전도층으로 형성된다. 0.001μm 내지 1μm 범위의 두께를 지니며 금, 니켈, 백금, 알루미늄, 주석, 인, 크롬, 티탄, 또는 그들의 합금으로 이루어진 광-전송 전도층(801), 인듐-주석-산화(ITO)층, 카드뮴-주석-산화(CTO)층, 아연 산화(ZnO)층, 또는 얇은 금속층이 사용될 수 있다.In order to achieve the blue LED 800 of the third embodiment, the conductive layer 801 is formed of a light-conducting layer that transmits light generated in the active layer 404a in the center portion. A light-transmitting conductive layer 801, an indium-tin-oxide (ITO) layer, having a thickness ranging from 0.001 μm to 1 μm and consisting of gold, nickel, platinum, aluminum, tin, phosphorus, chromium, titanium, or alloys thereof; Cadmium-tin-oxide (CTO) layers, zinc oxide (ZnO) layers, or thin metal layers may be used.
또한, p형 전극(802)은 중앙의 p형층(406a)의 전체 표면을 실질적으로 커버하도록 형성된다. 제 3 실시예에 있어서, p형 전극(802)은 중앙의 활성층(404a)에서 발생된 후면의 광을 반사시키기 위한 미러형 반사경으로 사용되므로, 청색 LED(800)의 발광 효율성을 증가시킨다.Further, the p-type electrode 802 is formed to substantially cover the entire surface of the central p-type layer 406a. In the third embodiment, the p-type electrode 802 is used as a mirror reflector for reflecting light of the backside generated in the central active layer 404a, thereby increasing the luminous efficiency of the blue LED 800.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 청색 LED(800)가 컵형 리드 프레임(107)에 장착될 때, p형 전극(802)을 컵형 리드 프레임(107)의 표면과 전기적으로 연결되도록 뒤집어진다. 다음, 광-전송 전도층(801)은 결속선(109)을 경유하여 개개의 리드 프레임(110)에 전기적으로 연결된다. 상기 광-전송 전도층(801)과 결속선(109) 사이의 결속력을 강화시키기 위해서, 바람직하게 결속 패드(803)가 사용된다.As shown in FIG. 8, when the blue LED 800 of the present invention is mounted to the cup lead frame 107, the p-type electrode 802 is turned upside down to be electrically connected to the surface of the cup lead frame 107. . The light-transmitting conductive layer 801 is then electrically connected to the individual lead frames 110 via the tie lines 109. In order to strengthen the binding force between the light-transmitting conductive layer 801 and the binding line 109, a binding pad 803 is preferably used.
제 1 과 2 실시예와 유사하지만, 다른 장착 방향에도 불구하고 결속선(109)은 제 3 실시예의 청색 LED(800)에 필요하다. 따라서, 상기 청색 LED(800)는 1선 결합 특성을 달성하므로, 상기 공정의 복잡성을 간략화하며 제조 비용을 감소시킨다. 또한, 청색 LED(800) 절연 기판(401)의 측벽과 저면을 커버하는 광-전송 전도층(801)은 ESD 보호 패스를 제공한다.Similar to the first and second embodiments, but despite the other mounting orientations, the tie lines 109 are required for the blue LED 800 of the third embodiment. Thus, the blue LED 800 achieves one-line coupling characteristics, thus simplifying the process complexity and reducing manufacturing costs. In addition, the light-transmitting conductive layer 801 covering the sidewalls and bottom of the blue LED 800 insulating substrate 401 provides an ESD protection path.
[제 4 실시예][Example 4]
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 청색 LED(900)를 도시하는 단면도이다. 도 9에 있어서, 도 4(b)에 도시된 청색 LED(400)의 요소와 유사한 청색 LED(900)의 요소들은 유사한 참조 번호들로서 인용된다. 간략화를 위해서, 제 1 실시예로부터 제 4 실싱의 유일한 차이점은 본문에 후술된다.9 is a sectional view showing a blue LED 900 according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 9, elements of the blue LED 900 that are similar to the elements of the blue LED 400 shown in FIG. 4B are referred to by like reference numerals. For the sake of simplicity, the only difference between the fourth and fourth sinks from the first embodiment is described later in the text.
도 4(b)에 도시된 제 1 실시예에 있어서, 원형 트렌치(40)는 중심부의 p형층(406a)과 주변부의 p형층(406b)으로 분리하며, 중심부의 p형 제한층(405a)과 주변부의 p형 제한층(405b)으로 분리하고, 중심부의 n형 제한층(403a)과 주변부의 n형 제한층(403b)으로 분리하도록 형성된다. 실질적으로 상기 원형 트렌치(40)는 원형의 공기 갭으로 여겨질 수 있고 매우 높은 저항률을 가지므로 상기 트렌치(40)에 의해 제공된 분리는 일종의 전기적 격리이다. 이에 관해서, 전기적 격리를 제공하는 높은 저항률은 원형 트렌치(40)를 대체하고 효율적으로 본 발명을 달성하도록 사용될 수 있다.In the first embodiment shown in FIG. 4B, the circular trench 40 is divided into a p-type layer 406a at the center and a p-type layer 406b at the periphery, and a p-type limiting layer 405a at the center. It is formed so as to separate into the p-type limiting layer 405b of the peripheral part, and separate into the n-type limiting layer 403a of a center part, and the n-type limiting layer 403b of a peripheral part. In practice, the circular trench 40 can be considered a circular air gap and has a very high resistivity, so the separation provided by the trench 40 is a kind of electrical isolation. In this regard, a high resistivity providing electrical isolation can be used to replace the circular trench 40 and to efficiently achieve the present invention.
제 4 실시예는 효율적으로 전기적 격리를 형성하는 일 예이다. 도 9를 참조하면, 이온 주입(90)은 청색 LED(900)의 원형부에서 원형의 이온 주입부(91)를 형성하도록 실행된다. 원형의 이온 주입부(91)의 깊이는 이온 에너지의 정확한 제어로서 n형층으로 확장되도록 설정된다. 원형의 이온 주입부(91)로 주입된 이온들은 그 결정 구조를 파괴하므로, 전기적 저항률을 매우 증가시키며, 원형의 이온 주입부(91)는 각각 중심부의 p형층(406a)과 주변부의 p형층(406b), 중심부의 p형 제한층(405a)과 주변부의 p형 제한층(405b), 중심부의 활성층(404a)과 주변부의 활성층(404b), 그리고 중심부의 n형 제한층(403a)과 주변부의 n형 제한층(403b)에 대해 고저항률의 격리부를 효율적으로 제공한다.The fourth embodiment is an example of efficiently forming electrical isolation. Referring to FIG. 9, ion implantation 90 is performed to form a circular ion implant 91 in a circular portion of a blue LED 900. The depth of the circular ion implantation portion 91 is set to extend to the n-type layer as a precise control of the ion energy. Since the ions implanted into the circular ion implantation portion 91 destroy the crystal structure, the electrical resistivity is greatly increased, and the circular ion implantation portion 91 has a p-type layer 406a at the center and a p-type layer at the periphery, respectively. 406b), the p-type limiting layer 405a at the center and the p-type limiting layer 405b at the periphery, the active layer 404a at the center and the active layer 404b at the periphery, and the n-type limiting layer 403a and the peripheral part at the center. The high resistivity isolation portion is efficiently provided for the n-type limiting layer 403b.
따라서, 본 발명에 의하면 제조 공정의 복잡성과 제조 비용을 감소시키며 1선 결합 특성을 달성하는 청색 LED를 제공할 수 있다. 또한, 균일한 전류 확산 특성을 달성하며 ESD 문제가 없는 자유로운 청색 LED를 제공할 수 있으며, 그 저면에 형성되어 미러형 반사경으로 제공된 청색 LED를 제공하므로, 상기 청색 LED의 발광 효율을 증가시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a blue LED which reduces the complexity and manufacturing cost of the manufacturing process and achieves the one-line coupling characteristic. In addition, the present invention can provide a free blue LED that achieves a uniform current spreading characteristic and is free of ESD problems, and provides a blue LED formed on the bottom thereof and provided as a mirror reflector, thereby increasing luminous efficiency of the blue LED. .
상기 발명은 예시의 방법과 바람직한 실시예에 관하여 기술되었지만, 상기 발명은 첨부된 실시예에 제한되지 않음이 이해될 것이다. 그와 반대로, 상기 기술의 당업자에게 명백한 다양한 수정 및 유사한 배열을 포함하도록 의도된다. 따라서, 첨부된 청구항의 범위는 그러한 수정 및 유사한 배열을 포함하도록 폭 넓게 이해되어야 한다.While the invention has been described in terms of exemplary methods and preferred embodiments, it will be understood that the invention is not limited to the appended embodiments. On the contrary, it is intended to include various modifications and similar arrangements as will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the scope of the appended claims should be understood broadly to cover such modifications and similar arrangements.
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| AMND | Amendment | ||
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| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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Payment date: 20081218 Year of fee payment: 5 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |