KR100642522B1

KR100642522B1 - Light emitting diode employing a patterned transparent substrate

Info

Publication number: KR100642522B1
Application number: KR1020050091928A
Authority: KR
Inventors: 이재호; 윤여진
Original assignee: 서울옵토디바이스주식회사
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-11-03

Abstract

An LED(Light Emitting Diode) and a manufacturing method thereof are provided to improve a heat radiation capability and to enhance a light extraction efficiency by using a sub-mounted and patterned transparent substrate and with grooves. An LED includes a transparent substrate, a plurality of light emitting cells, metal lines, and a sub-mount. The substrate(21) has first and second main surfaces. A plurality of grooves is formed on the first main surface of the transparent substrate. The plurality of light emitting cells(30) are formed on the transparent substrate. The metal lines are used for electrically connecting the light emitting cells with each other. The sub-mount is used for loading the light emitting cells by using a flip bonding manner.

Description

패터닝된 투명기판을 채택하는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법{LIGHT EMITTING DIODE EMPLOYING A PATTERNED TRANSPARENT SUBSTRATE}LIGHT EMITTING DIODE EMPLOYING A PATTERNED TRANSPARENT SUBSTRATE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝된 투명기판을 채택한 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode employing a patterned transparent substrate according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3은 도 1의 패터닝된 투명기판을 설명하기 위한 사시도 및 단면도들이다.2 and 3 are perspective views and cross-sectional views illustrating the patterned transparent substrate of FIG. 1.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패터닝된 투명기판을 채택하여 광추출효율을 개선시킨 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting diode and a method of manufacturing the same by adopting a patterned transparent substrate to improve the light extraction efficiency.

질화갈륨(GaN) 계열의 발광 다이오드가 약 10년 동안 적용되고 개발되어 왔다. GaN 계열의 LED는 LED 기술을 상당히 변화시켰으며, 현재 천연색 LED 표시소자, LED 교통 신호기, 백색 LED 등 다양한 응용에 사용되고 있다.Gallium nitride (GaN) series light emitting diodes have been applied and developed for about 10 years. GaN-based LEDs have changed the LED technology considerably and are currently used in a variety of applications, including color LED displays, LED traffic signals and white LEDs.

최근, 고효율 백색 LED는 형광 램프를 대체할 것으로 기대되고 있으며, 특히 백색 LED의 효율(efficiency)은 통상의 형광램프의 효율에 유사한 수준에 도달하고 있다. 그러나, LED효율은 더욱 개선될 여지가 있으며, 따라서 지속적인 효율 개선이 더욱 요구되고 있다.Recently, high-efficiency white LEDs are expected to replace fluorescent lamps. In particular, the efficiency of white LEDs has reached a level similar to that of conventional fluorescent lamps. However, there is a possibility that the LED efficiency is further improved, and thus continuous efficiency improvement is further required.

LED 효율을 개선하기 위해 두 가지의 주요한 접근이 시도되고 있다. 첫째는 결정질(crystal quality) 및 에피층 구조에 의해 결정되는 내부 양자 효율(interna quantum efficiency)을 증가시키는 것이고, 둘째는 광추출 효율(light extraction efficiency)을 증가시키는 것이다.Two major approaches are being attempted to improve LED efficiency. The first is to increase the internal quantum efficiency, which is determined by the crystal quality and epilayer structure, and the second is to increase the light extraction efficiency.

내부 양자 효율은 현재 70~80%에 이르고 있어 개선의 여지가 많지 않으나, 광추출 효율은 개선의 여지가 많다. 광추출 효율 개선은, 열 방출 구조 및 거칠어진 표면을 채택하여 내부 광손실을 제거하는 것이 주요한 과제가 되고 있다.Internal quantum efficiency is currently 70-80%, so there is not much room for improvement, but light extraction efficiency has much room for improvement. Improving light extraction efficiency has been a major challenge to eliminate internal light loss by adopting a heat dissipation structure and a roughened surface.

한편, 발광 다이오드는 교류전원하에서 전류의 방향에 따라 온/오프를 반복한다. 따라서, 발광 다이오드를 교류전원에 직접 연결하여 사용할 경우, 발광 다이오드가 연속적으로 빛을 방출하지 못하며, 역방향 전류에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있다.On the other hand, the light emitting diode is repeatedly turned on and off in accordance with the direction of the current under AC power. Therefore, when the light emitting diode is directly connected to an AC power source, the light emitting diode does not emit light continuously and is easily damaged by reverse current.

이러한 발광 다이오드의 문제점을 해결하여, 고전압 교류전원에 직접 연결하여 사용할 수 있는 발광 다이오드가 국제공개번호 WO 2004/023568(Al)호에 "발광 성분들을 갖는 발광소자"(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS)라는 제목으로 사카이 등(SAKAI et. al.)에 의해 개시된 바 있다.In order to solve the problem of the light emitting diode, a light emitting diode that can be directly connected to a high voltage AC power source is disclosed in International Publication No. WO 2004/023568 (Al) "Light-Emitting Device Having Light-Emitting Components". EMITTING ELEMENTS, which was disclosed by SAKAI et. Al.

상기 WO 2004/023568(Al)호에 따르면, LED들(발광셀들)이 사파이어 기판과 같은 절연성 기판 상에 2차원적으로 직렬연결되어 LED 어레이를 형성한다. 이러한 두개의 LED 어레이들이 상기 사파이어 기판 상에서 역병렬로 연결된다. 그 결과, AC 파워 서플라이에 의해 구동될 수 있는 단일칩 발광소자가 제공된다.According to WO 2004/023568 (Al), LEDs (light emitting cells) are two-dimensionally connected in series on an insulating substrate such as a sapphire substrate to form an LED array. These two LED arrays are connected in anti-parallel on the sapphire substrate. As a result, a single chip light emitting device that can be driven by an AC power supply is provided.

이러한 발광소자는 LED 어레이들이 교류전원하에서 교대로 동작하므로, 발광셀들이 동시에 동작하는 경우에 비해 광출력이 상당히 제한적이다. 따라서, 최대 광출력을 증가시키기 위해 광추출 효율을 더욱 개선시킬 필요가 있다.In such a light emitting device, since the LED arrays alternately operate under an AC power source, the light output is considerably limited as compared with the case where the light emitting cells operate simultaneously. Therefore, there is a need to further improve the light extraction efficiency in order to increase the maximum light output.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 교류전원에 의해 구동가능하며, 열방출 성능 및 광추출 효율이 개선된 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a light emitting diode capable of being driven by an AC power source and having improved heat emission performance and light extraction efficiency.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 교류전원에 의해 구동가능하며, 열방출 성능 및 광추출 효율이 개선된 발광 다이오드를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a light emitting diode which can be driven by an AC power source and has improved heat emission performance and light extraction efficiency.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명은 패터닝된 투명기판을 채택한 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 발광 다이오드는 제1 주면 및 제2 주면을 갖는 투명기판을 포함한다. 상기 제1 주면은 일 방향으로 연장된 그루브들을 갖는다. 한편, 상기 투명기판의 일 주면 상에 복수개의 발광셀들이 형성된다. 상기 발광셀들은 금속배선들을 통해 서로 전기적으로 연결되며, 서브마운트에 플립 본딩된다. 상기 그루브들은 상기 발광셀과 상기 투명기판 사이의 주면 또는 상기 투명기판과 대기(외부) 사이의 주면에 형성되어, 상기 발광셀들과 상기 투명기판 또는 상기 투명기판과 대기의 굴절률 차이에 기인한 광손실을 감소시켜 광추출 효율을 개선시킨다. 또한, 서브마운트 상에 발광셀들을 플립본딩함으로써 열방출 성능을 개선하여 광추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a light emitting diode adopting a patterned transparent substrate and a method of manufacturing the same. The light emitting diode includes a transparent substrate having a first main surface and a second main surface. The first main surface has grooves extending in one direction. Meanwhile, a plurality of light emitting cells are formed on one main surface of the transparent substrate. The light emitting cells are electrically connected to each other through metal wires, and are flip bonded to a submount. The grooves are formed on the main surface between the light emitting cell and the transparent substrate or on the main surface between the transparent substrate and the atmosphere (outer), and are caused by a difference in refractive index between the light emitting cells and the transparent substrate or the transparent substrate and the atmosphere. Reduces losses to improve light extraction efficiency. In addition, by flip-bonding the light emitting cells on the submount it is possible to improve the heat emission performance to further improve the light extraction efficiency.

상기 제2 주면 또한 일 방향으로 연장된 그루브들을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 발광셀들과 상기 투명기판 및 상기 투명기판과 대기의 굴절률 차이에 기이한 광손실을 방지할 수 있다. 상기 제1 주면의 그루브들과 상기 제2 주면의 그루브들은 서로 평행하거나 직교할 수 있다.The second main surface may also have grooves extending in one direction. Accordingly, it is possible to prevent light loss that is strange due to the difference in refractive index between the light emitting cells, the transparent substrate, the transparent substrate, and the atmosphere. The grooves of the first main surface and the grooves of the second main surface may be parallel or orthogonal to each other.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention can be fully conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝된 투명기판을 채택하는 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2 및 도 3은 상기 패터닝된 투명기판(21)을 설명하기 위한 사시도 및 단면도들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode employing a patterned transparent substrate according to an embodiment of the present invention, Figures 2 and 3 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the patterned transparent substrate 21.

도 1을 참조하면, 패터닝된 투명기판(21)의 일 주면 상에 복수개의 발광셀들(30)이 위치한다. 상기 투명기판(21)은 예컨대, 사파이어 기판일 수 있다. 한편, 상기 발광셀들(30) 각각은 제1 도전형 반도체층(25a), 상기 제1 도전형 반도체층(25a)의 일 영역 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(29a) 및 상기 제1 및 제2 도 전형 반도체층들(25a, 29a) 사이에 개재된 활성층(27a)을 포함한다. 여기서, 제1 도전형 및 제2 도전형은 각각 N형 및 P형 또는 P형 및 N형 반도체를 의미한다.Referring to FIG. 1, a plurality of light emitting cells 30 are positioned on one main surface of the patterned transparent substrate 21. The transparent substrate 21 may be, for example, a sapphire substrate. Meanwhile, each of the light emitting cells 30 may include a first conductive semiconductor layer 25a, a second conductive semiconductor layer 29a and a second conductive layer on one region of the first conductive semiconductor layer 25a. The active layer 27a is interposed between the first and second conductive semiconductor layers 25a and 29a. Here, the first conductivity type and the second conductivity type mean N-type and P-type or P-type and N-type semiconductors, respectively.

상기 패터닝된 투명기판(21)과 상기 발광셀들(32) 사이에 버퍼층들(23a)이 개재될 수 있다. 상기 버퍼층들(23a)은, 도시한 바와 같이, 서로 이격될 수 있으나, 상기 버퍼층들(23a)이 절연 또는 반절연 물질로 형성된 경우, 서로 연속적일 수 있다.Buffer layers 23a may be interposed between the patterned transparent substrate 21 and the light emitting cells 32. The buffer layers 23a may be spaced apart from each other, as shown, but may be continuous when the buffer layers 23a are formed of an insulating or semi-insulating material.

상기 제1 도전형 반도체층(25a)의 다른 영역 상에 제1 전극(35)이 형성되어, 상기 제1 도전형 반도체층(25a)에 오믹접촉된다.A first electrode 35 is formed on another region of the first conductivity type semiconductor layer 25a to be in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer 25a.

한편, 상기 제2 도전형 반도체층(29a) 상에 제2 전극(32)이 형성되어, 상기 제2 도전형 반도체층(29a)에 오믹접촉된다. 상기 제2 전극(32)은 오믹금속층(31) 및 반사금속층(33)을 포함한다.On the other hand, a second electrode 32 is formed on the second conductive semiconductor layer 29a, and ohmic contact with the second conductive semiconductor layer 29a is performed. The second electrode 32 includes an ohmic metal layer 31 and a reflective metal layer 33.

금속배선들(37)이 인접한 발광셀들(30)을 전기적으로 연결한다. 예컨대, 상기 금속배선들(37) 각각은 인접한 두개의 발광셀들(30)의 제1 전극(35)과 제2 전극(32)을 연결한다. 이에 따라, 상기 발광셀들(30)은 직렬 어레이들을 구성하며, 이러한 직렬 어레이들을 역병렬로 연결함으로써 교류전원에 의해 구동가능한 발광 다이오드가 제공된다.Metal wires 37 electrically connect adjacent light emitting cells 30. For example, each of the metal wires 37 connects the first electrode 35 and the second electrode 32 of two adjacent light emitting cells 30. Accordingly, the light emitting cells 30 constitute a series array, and a light emitting diode which is driven by an AC power source by connecting the series arrays in parallel is provided.

발광셀들(30) 각각의 제2 전극(32) 상에 금속범프(39)가 위치한다. 상기 금속범프(39)는, 도시한 바와 같이, 제1 전극(35)과 제2 전극(32)을 연결하는 금속배선(37) 상에 형성될 수 있다.The metal bumps 39 are positioned on the second electrode 32 of each of the light emitting cells 30. As illustrated, the metal bumps 39 may be formed on the metal wires 37 connecting the first electrodes 35 and the second electrodes 32.

상기 금속범프들(39)을 통해 발광셀들(30)이 서브마운트에 플립 본딩된다. 상기 서브마운트는 서브마운트 기판(51)과 상기 서브마운트 기판 상에 형성된 본딩 패드들(53)을 가질 수 있다. 서브마운트 기판(51)은 열전도율이 높은 기판, 예컨대 실리콘(Si) 기판 또는 금속기판일 수 있다. 상기 서브마운트 기판(51)이 전도성 기판인 경우, 상기 본딩패드들(53)과 서브마운트 기판(51) 사이에 절연층이 개재된다.The light emitting cells 30 are flip-bonded to the submount through the metal bumps 39. The submount may have a submount substrate 51 and bonding pads 53 formed on the submount substrate. The submount substrate 51 may be a substrate having high thermal conductivity, such as a silicon (Si) substrate or a metal substrate. When the submount substrate 51 is a conductive substrate, an insulating layer is interposed between the bonding pads 53 and the submount substrate 51.

한편, 상기 본딩패드들(53)은 금속범프들(39)과 상기 서브마운트 기판(51)을 본딩하기 위한 것으로, 금속범프들(39)에 대응하여 서로 이격되어 형성된다.The bonding pads 53 are for bonding the metal bumps 39 and the submount substrate 51 to be spaced apart from each other to correspond to the metal bumps 39.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 패터닝된 투명기판(21)은 제1 주면 및 제2 주면을 가지며, 제1 주면 및/또는 제2 주면은 일 방향으로 연장된 그루브들(21a 및/또는 21b)을 갖는다. 제1 주면의 그루브들(21a)과 제2 주면의 그루브들(21b)은, 도시한 바와 같이, 서로 평행하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 직교하도록 형성될 수 있다.2 and 3, the patterned transparent substrate 21 has a first main surface and a second main surface, and the first main surface and / or the second main surface are grooves 21a and / or extending in one direction. 21b). The grooves 21a of the first main surface and the grooves 21b of the second main surface may be formed in parallel with each other, as illustrated, but are not limited thereto and may be formed to be perpendicular to each other.

상기 그루브들(21a, 21b)의 단면 형상은 다양하게 선택될 수 있으며, 예컨대, 도 3 (a)의 삼각형, 도 3 (b)의 사다리꼴, 도 3 (c)의 반원 또는 반타원형 등일 수 있다. 제1 주면의 그루브들(21a)과 제2 주면의 그루브들(21b)은 서로 동일한 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 형상들로 형성될 수 있다. 상기 제1 주면 및 제2 주면의 그루브들(21a, 21b)의 형상은 발광셀들(30)에서 방출된 광이 상기 제1 주면 및 제2 주면에서 전반사되는 것을 방지하기 위해 형성된다. 따라서, 상기 제1 주면의 그루브들(21a)은 돌출부의 단면이 삼각형 사다리꼴, 반원 또는 반타원형이 되도록 형성되고, 상기 제2 주면의 그루브들(21a) 은 그 단면이 삼각형, 사다리꼴, 반원 또는 반타원형이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.The cross-sectional shape of the grooves 21a and 21b may be variously selected, for example, a triangle of FIG. 3 (a), a trapezoid of FIG. 3 (b), a semicircle or semi-elliptic shape of FIG. 3 (c), and the like. . The grooves 21a of the first main surface and the grooves 21b of the second main surface may be formed in the same shape, but are not limited thereto and may be formed in different shapes. The shapes of the grooves 21a and 21b of the first main surface and the second main surface are formed to prevent total reflection of light emitted from the light emitting cells 30 on the first main surface and the second main surface. Accordingly, the grooves 21a of the first major surface are formed such that the cross section of the protrusion is triangular trapezoidal, semicircular or semi-elliptical, and the grooves 21a of the second main surface are triangular, trapezoidal, semicircle or semicircular. It is preferably formed to be elliptical.

본 실시예에 따르면, 금속배선들(37)을 통해 복수개의 발광셀들(30)을 전기적으로 연결하여 교류전원에 의해 구동가능한 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 또한, 열전도율이 높은 서브마운트 기판(51)에 발광셀들(30)을 플립본딩함으로써 열방출 성능이 개선되어 광추출 효율이 향상된다. 이에 더하여, 패터닝된 투명기판(21)을 채택함으로써, 제1 도전형 반도체층(25a)과 투명기판(21)의 계면 및/또는 투명기판(21)과 대기(외부)의 계면에서 전반사되어 손실되는 광량을 감소시켜 광추출 효율이 개선된다.According to the present exemplary embodiment, the plurality of light emitting cells 30 may be electrically connected through the metal wires 37 to provide a light emitting diode that can be driven by an AC power source. In addition, the heat dissipation performance is improved by flip-bonding the light emitting cells 30 to the submount substrate 51 having high thermal conductivity, thereby improving light extraction efficiency. In addition, by adopting the patterned transparent substrate 21, it is totally reflected at the interface between the first conductivity-type semiconductor layer 25a and the transparent substrate 21 and / or at the interface between the transparent substrate 21 and the atmosphere (external) and is lost. The light extraction efficiency is improved by reducing the amount of light to be made.

도 4를 참조하면, 제1 주면 및 제2 주면을 갖는 투명기판(21)을 준비한다. 상기 투명기판(21)은 예컨대 사파이어 기판일 수 있다.Referring to FIG. 4, a transparent substrate 21 having a first main surface and a second main surface is prepared. The transparent substrate 21 may be, for example, a sapphire substrate.

상기 투명기판(21)의 제1 주면 및/또는 제2 주면을 식각하여 그루브들(21a 및/또는 21b)을 형성한다. 상기 그루브들(21a, 21b)은 사진 및 식각 공정을 사용하여 상기 투명기판(21)의 표면을 부분식각함으로써 형성될 수 있다. 상기 그루브들(21a, 21b)의 단면 형상은, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 다양한 형상이 가능하다. 또한, 상기 제1 주면의 그루브들(21a)과 상기 제2 주면의 그루브들(21b)은 서로 평행하거나 직교할 수 있다.The first and / or second main surfaces of the transparent substrate 21 are etched to form grooves 21a and / or 21b. The grooves 21a and 21b may be formed by partially etching the surface of the transparent substrate 21 using a photolithography and an etching process. The cross-sectional shapes of the grooves 21a and 21b may be various shapes as described with reference to FIG. 3. In addition, the grooves 21a of the first main surface and the grooves 21b of the second main surface may be parallel or perpendicular to each other.

상기 투명기판(21)의 일 주면, 예컨대 제1 주면 상에 제1 도전형 반도체층 (25), 활성층(27) 및 제2 도전형 반도체층(29)을 형성한다. 상기 제1 도전형 반도체층(25), 활성층(27) 및 제2 도전형 반도체층(29)은 (B, Al, Ga, In)N로 형성된 GaN 계열의 반도체층들로 형성될 수 있다. 상기 반도체층들은 GaN 계열의 반도체층에 한정되는 것은 아니며, ZnO와 같은 다른 물질층들로 형성될 수도 있다.The first conductive semiconductor layer 25, the active layer 27, and the second conductive semiconductor layer 29 are formed on one main surface of the transparent substrate 21, for example, the first main surface. The first conductive semiconductor layer 25, the active layer 27, and the second conductive semiconductor layer 29 may be formed of GaN-based semiconductor layers formed of (B, Al, Ga, In) N. The semiconductor layers are not limited to GaN-based semiconductor layers, and may be formed of other material layers such as ZnO.

상기 반도체층들(25, 27, 29)은 각각 금속유기화학기상증착(metalorganic chemical vapor deposition; MOCVD), 수소화물 기상성장(hydride vapor phase epitaxy; HVPE), 분자선 성장(molecular beam epitaxy; MBE) 기술 등을 사용하여 형성될 수 있다.The semiconductor layers 25, 27, and 29 are each composed of metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor phase epitaxy (HVPE), and molecular beam epitaxy (MBE) technology. And the like can be formed.

상기 제1 도전형 반도체층(25)을 형성하기 전, 버퍼층(23)을 형성할 수 있다. 상기 버퍼층(23)은 예컨대 GaN 계열의 반도체층, AlN 또는 ZnO로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(23)은 제1 도전형 반도체층(25)과 상기 투명기판(21) 사이에 형성되어 그 위에 형성될 반도체층들(25, 27, 29)의 결정결함을 감소시킨다.Before forming the first conductive semiconductor layer 25, the buffer layer 23 may be formed. The buffer layer 23 may be formed of, for example, a GaN-based semiconductor layer, AlN or ZnO. The buffer layer 23 is formed between the first conductive semiconductor layer 25 and the transparent substrate 21 to reduce crystal defects of the semiconductor layers 25, 27, and 29 to be formed thereon.

도 5를 참조하면, 상기 제2 도전형 반도체층(29), 활성층(27) 및 상기 제1 도전형 반도체층(25)을 사진 및 식각 공정을 사용하여 서로 이격된 발광셀들(30)을 형성한다.Referring to FIG. 5, the light emitting cells 30 spaced apart from each other using a photolithography process and an etching process for the second conductive semiconductor layer 29, the active layer 27, and the first conductive semiconductor layer 25. Form.

예컨대, 상기 반도체층들(29, 27, 25)을 사진 및 식각 공정을 사용하여 차례로 패터닝하여 발광셀 영역을 분리한다. 그 결과, 서로 분리된 제1 도전형 반도체층들(25a)이 형성된다. 그 후, 상기 분리된 제1 도전형 반도체층들(25a) 상의 제2 도전형 반도체층들(29) 및 활성층(27)을 다시 패터닝하여 상기 제1 도전형 반도체층들(25a) 각각의 일 영역 상에 패터닝된 제2 도전형 반도체층(29a) 및 상기 제2 도전형 반도체층(29a)과 상기 제1 도전형 반도체층(25a) 사이에 개재된 활성층(27a)을 형성하고, 상기 제1 도전형 반도체층들(25a) 각각의 다른 영역을 노출시킨다. 그 결과, 상기 투명기판(21) 상에 상기 복수개의 발광셀들(30)이 형성된다.For example, the semiconductor layers 29, 27, and 25 are sequentially patterned using a photolithography and an etching process to separate light emitting cell regions. As a result, the first conductive semiconductor layers 25a separated from each other are formed. Thereafter, the second conductive semiconductor layers 29 and the active layer 27 on the separated first conductive semiconductor layers 25a are re-patterned so that one of each of the first conductive semiconductor layers 25a is formed. A patterned second conductive semiconductor layer 29a and an active layer 27a interposed between the second conductive semiconductor layer 29a and the first conductive semiconductor layer 25a are formed on the region. Another region of each of the first conductive semiconductor layers 25a is exposed. As a result, the plurality of light emitting cells 30 are formed on the transparent substrate 21.

상기 발광셀 영역들을 분리하는 동안, 상기 버퍼층(23)도 함께 식각하여 서로 이격된 버퍼층들(23a)이 형성될 수 있다. 특히, 상기 버퍼층(23)이 전도성 물질로 형성된 경우, 상기 버퍼층(23)을 식각하여 발광셀들(30)을 전기적으로 분리한다.During the separation of the light emitting cell regions, the buffer layer 23 may also be etched together to form buffer layers 23a spaced apart from each other. In particular, when the buffer layer 23 is formed of a conductive material, the buffer layer 23 is etched to electrically separate the light emitting cells 30.

본 실시예에서, 상기 발광셀 영역들을 분리한 후, 다시 제2 도전형 반도체층(29) 및 활성층(27)을 패터닝하여 제2 도전형 반도체층(29a) 및 활성층(27a)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 상기 발광셀 영역들을 분리하는 공정과 제2 도전형 반도체층(29a) 및 활성층(27a)을 형성하는 공정은 서로 순서를 달리하여 수행될 수 있다.In the present embodiment, after the light emitting cell regions are separated, the second conductive semiconductor layer 29 and the active layer 27 are patterned to form the second conductive semiconductor layer 29a and the active layer 27a. As described above, the process of separating the light emitting cell regions and the process of forming the second conductivity-type semiconductor layer 29a and the active layer 27a may be performed in different orders.

도 6을 참조하면, 각 발광셀(30)의 제1 도전형 반도체층(25a) 상에 제1 전극(35)을 형성하고, 상기 제2 도전형 반도체층(29a) 상에 제2 전극(32)을 형성한다. 상기 제1 전극(35) 및 제2 전극(32)은 리프트-오프(lift-off) 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(35) 및 제2 전극(32)은 각각 상기 제1 도전형 반도체층(25a) 및 제2 도전형 반도체층(29a)에 오믹접촉된다.Referring to FIG. 6, a first electrode 35 is formed on the first conductive semiconductor layer 25a of each light emitting cell 30, and a second electrode (2) is formed on the second conductive semiconductor layer 29a. 32). The first electrode 35 and the second electrode 32 may be formed using a lift-off technique. The first electrode 35 and the second electrode 32 are in ohmic contact with the first conductive semiconductor layer 25a and the second conductive semiconductor layer 29a, respectively.

한편, 상기 제2 전극(32)은 오믹금속층(31)과 반사금속층(33)을 포함할 수 있다. 상기 오믹금속층(31)은 상기 제2 도전형 반도체층(29a)에 오믹접촉되며, 반사금속층(33)은 상기 활성층(27a)에서 방출된 광을 투명기판(21) 방향으로 반사시 킨다.The second electrode 32 may include an ohmic metal layer 31 and a reflective metal layer 33. The ohmic metal layer 31 is in ohmic contact with the second conductive semiconductor layer 29a, and the reflective metal layer 33 reflects the light emitted from the active layer 27a toward the transparent substrate 21.

금속배선들(37)이 상기 발광셀들(30)을 연결하여 발광셀들의 직렬 어레이들을 구성한다. 예컨대, 상기 금속배선들(37)은 각각 인접한 발광셀들(30) 상에 형성된 제1 전극(35)과 제2 전극(32)을 연결하여 직렬 어레이들을 형성한다. 이러한 직렬 어레이들을 서로 역병렬로 연결함으로써 교류전원에 의해 구동가능한 발광 다이오드가 제공된다. 상기 금속배선들(37)은 에어브리지(air-bridge) 또는 스텝커버(step-cover) 공정을 사용하여 형성될 수 있다.Metal wires 37 connect the light emitting cells 30 to form a series array of light emitting cells. For example, the metal wires 37 connect the first electrode 35 and the second electrode 32 formed on the adjacent light emitting cells 30 to form series arrays. By connecting these series arrays in parallel with each other, a light emitting diode that can be driven by an AC power source is provided. The metal wires 37 may be formed using an air-bridge or step-cover process.

도 7을 참조하면, 상기 제2 전극들(32) 상에 금속범프들(39)을 형성한다. 상기 금속범프들(39)은 도금기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 금속범프들(39)은, 도시한 바와 같이, 제2 전극(32) 상에 형성된 금속배선들(37) 상에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, metal bumps 39 are formed on the second electrodes 32. The metal bumps 39 may be formed using a plating technique. As illustrated, the metal bumps 39 may be formed on the metal wires 37 formed on the second electrode 32.

도 8을 참조하면, 상기 발광셀들(30)은 서브마운트에 플립 본딩된다.Referring to FIG. 8, the light emitting cells 30 are flip bonded to a submount.

상기 서브마운트는 서브마운트 기판(51)과 그 위에 형성된 본딩패드들(53)을 가질 수 있다. 상기 서브마운트 기판(51)은 열전도율이 높은 기판으로, 예컨대 실리콘 기판 또는 금속기판일 수 있다. 상기 본딩패드들(53)은 상기 발광셀들(30)과 상기 서브마운트 기판(51)을 본딩하기 위한 것으로 열전도율이 높은 금속물질로 형성된다. 서브마운트 기판(51)이 금속기판인 경우, 상기 본딩패드들(53)을 형성하기 전, 절연층(도시하지 않음)이 형성된다. 본딩패드들(53)은 상기 금속범프들(39)에 대응하여 형성되며, 상기 금속범프들(39)을 각각 상기 본딩패드들(53)에 본딩함으로써 발광셀들(30)이 플립본딩된다.The submount may have a submount substrate 51 and bonding pads 53 formed thereon. The submount substrate 51 is a substrate having high thermal conductivity, and may be, for example, a silicon substrate or a metal substrate. The bonding pads 53 are for bonding the light emitting cells 30 and the submount substrate 51 to each other and are formed of a metal material having high thermal conductivity. When the submount substrate 51 is a metal substrate, an insulating layer (not shown) is formed before the bonding pads 53 are formed. Bonding pads 53 are formed to correspond to the metal bumps 39, and light emitting cells 30 are flip-bonded by bonding the metal bumps 39 to the bonding pads 53, respectively.

발광 다이오드들을 대량으로 제조하기 위해, 복수개의 발광 다이오드들이 하나의 서브마운트 기판(51) 상에 플립 본딩된 후, 상기 서브마운트 기판(51)을 개별칩 단위로 절단하여 칩 단위의 발광 다이오드들이 완성될 수 있다.In order to manufacture a large amount of light emitting diodes, a plurality of light emitting diodes are flip-bonded on one submount substrate 51, and then the submount substrate 51 is cut by individual chip units to complete light emitting diodes in chip units. Can be.

본 실시예에 따르면, 패터닝된 투명기판 상에 복수개의 발광셀들을 형성함으로써, 교류전원에 의해 구동가능하며, 광추출효율이 개선된 발광 다이오드를 제공할 수 있다.According to the present embodiment, by forming a plurality of light emitting cells on the patterned transparent substrate, it is possible to provide a light emitting diode which can be driven by an AC power source and has improved light extraction efficiency.

본 발명의 실시예들에 따르면, 교류전원에 의해 구동가능하며, 서브마운트 및 패터닝된 투명기판을 채택하여 열방출 성능 및 광추출 효율이 개선된 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to provide a light emitting diode which can be driven by an AC power source and adopts a submount and a patterned transparent substrate, and which has improved heat emission performance and light extraction efficiency and a method of manufacturing the same.

Claims

제1 주면 및 제2 주면을 갖되, 상기 제1 주면은 일 방향으로 연장된 그루브들을 갖는 투명기판;A transparent substrate having a first main surface and a second main surface, the first main surface having grooves extending in one direction;

상기 투명기판의 일 주면 상에 형성된 복수개의 발광셀들;A plurality of light emitting cells formed on one main surface of the transparent substrate;

상기 발광셀들을 전기적으로 연결하는 금속배선들;Metal wires electrically connecting the light emitting cells;

상기 발광셀들이 플립 본딩된 서브마운트를 포함하는 발광 다이오드.The light emitting diode comprising a submount of the light emitting cells flip-bonded.

청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,

상기 제2 주면은 일 방향으로 연장된 그루브들을 갖는 발광 다이오드.And the second main surface has grooves extending in one direction.

청구항 2에 있어서,The method according to claim 2,

상기 제1 주면의 그루브들과 상기 제2 주면의 그루브들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The grooves of the first main surface and the grooves of the second main surface are parallel to each other.

청구항 2에 있어서,The method according to claim 2,

상기 제1 주면의 그루브들과 상기 제2 주면의 그루브들은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The grooves of the first main surface and the grooves of the second main surface are orthogonal to each other.

청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,

상기 발광셀들은 각각 상기 투명기판의 일 주면 상에 형성된 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층의 일 영역 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 발광 다이오드.Each of the light emitting cells may include a first conductive semiconductor layer formed on one main surface of the transparent substrate, a second conductive semiconductor layer and a first conductive semiconductor layer positioned on one region of the first conductive semiconductor layer. A light emitting diode comprising an active layer interposed between the second conductive semiconductor layer.

청구항 5에 있어서,The method according to claim 5,

상기 각 발광셀의 상기 제1 도전형의 다른 영역 상에 형성된 제1 전극; 및A first electrode formed on another region of the first conductivity type of each light emitting cell; And

상기 각 발광셀의 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 제2 전극을 더 포함하되,Further comprising a second electrode formed on the second conductive semiconductor layer of each light emitting cell,

상기 금속배선들 각각은 상기 발광셀들 중 두개의 인접한 발광셀들의 제1 전극과 제2 전극을 연결하는 발광 다이오드.Each of the metal wires connects a first electrode and a second electrode of two adjacent light emitting cells of the light emitting cells.

청구항 6에 있어서,The method according to claim 6,

상기 각 발광셀의 상기 제2 전극 상에 형성된 금속범프를 더 포함하고,Further comprising a metal bump formed on the second electrode of each light emitting cell,

상기 서브마운트는 서브마운트 기판 및 상기 서브마운트 기판 상에 상기 금속범프들에 대응하는 본딩패드들을 가지며,The submount has a submount substrate and bonding pads corresponding to the metal bumps on the submount substrate,

상기 금속범프들은 상기 본딩패드들에 각각 본딩된 발광 다이오드.The metal bumps are bonded to the bonding pads, respectively.

청구항 6에 있어서,The method according to claim 6,

상기 제2 전극들 각각은 상기 제2 도전형 반도체층 상에 접촉된 오믹금속층 및 상기 오믹금속층 상에 형성된 반사금속층을 포함하는 발광 다이오드.Each of the second electrodes includes an ohmic metal layer in contact with the second conductive semiconductor layer and a reflective metal layer formed on the ohmic metal layer.

제1 주면 및 제2 주면을 갖는 투명기판을 준비하고,Preparing a transparent substrate having a first main surface and a second main surface,

상기 투명기판의 제1 주면에 일 방향으로 연장된 그루브들을 형성하고,Forming grooves extending in one direction on a first main surface of the transparent substrate,

상기 투명기판의 일 주면 상에 서로 전기적으로 연결된 복수개의 발광셀들을 형성하고,Form a plurality of light emitting cells electrically connected to each other on one main surface of the transparent substrate,

상기 발광셀들을 서브마운트에 플립 본딩하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조방법.A method of manufacturing a light emitting diode comprising flip bonding the light emitting cells to a submount.

청구항 9에 있어서,The method according to claim 9,

상기 투명기판의 제2 주면에 일 방향으로 연장된 그루브들을 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조방법.And forming grooves extending in one direction on a second main surface of the transparent substrate.

청구항 10에 있어서,The method according to claim 10,

상기 제1 주면의 그루브들과 상기 제2 주면의 그루브들은 서로 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.The grooves of the first main surface and the grooves of the second main surface are formed in parallel with each other.

청구항 10에 있어서,The method according to claim 10,

상기 제1 주면의 그루브들과 상기 제2 주면의 그루브들은 서로 직교하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.The grooves of the first main surface and the grooves of the second main surface are formed to be orthogonal to each other.