KR101125334B1 - 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지 - Google Patents
발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지 Download PDFInfo
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Abstract
실시예에 따른 발광 소자는 제1도전형 반도체층 ,상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제2도전형 반도체층 아래에 전도성 지지부재; 및 상기 발광 구조물 상에 보호 부재를 포함하며, 상기 발광 구조물은 제1폭과 제2폭을 가지며, 상기 제1폭과 상기 제2폭의 차이는 단차 구조 또는 경사진 구조를 형성하며, 상기 보호 부재는 상기 발광 구조물의 제1폭과 제2폭 차이에 의해 형성되는 상기의 단차 구조 또는 경사진 구조 상에 형성된다.
Description
실시예는 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다. 최근 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용이 증가하고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광 다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.
발광 다이오드는 수 나노 미터(nm) 내지 수 마이크로 미터(μm) 단위의 두께를 갖는 박막(Thin Film)들의 적층 구조를 가지므로, 세밀하고 신뢰성 있는 공정이 필요하다. 특히, 발광 다이오드의 제조 공정에 의해 빛을 생성하는 질화물 반도체 영역이 손상되지 않도록 신뢰성 있는 공정이 요구된다.
실시예는 신뢰성이 향상된 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시예는 제조 공정의 수율이 높은 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1도전형 반도체층 ,상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제2도전형 반도체층 아래에 전도성 지지부재; 및 상기 발광 구조물의 일부를 커버하는 보호 부재를 포함하며, 상기 발광 구조물은 제1폭과 제2폭을 가지며, 상기 제1폭과 상기 제2폭의 차이는 단차 구조 또는 경사진 구조를 형성하며, 상기 보호 부재는 상기 발광 구조물의 제1폭과 제2폭 차이에 의해 형성되는 상기의 단차 구조 또는 경사진 구조를 커버한다.
실시 예에 따른 발광 소자 제조방법은, 기판 상에 베이스 반도체층을 형성하는 단계; 상기 베이스 반도체층에 제2폭보다 적어도 넓은 간격으로 이격된 에칭홈을 형성하는 단계; 상기 베이스 반도체층 상에 상기 에칭홈을 따라 제1폭 간격으로 이격된 보호부재를 형성하는 단계; 및 상기 베이스 반도체층 및 상기 보호부재 상에 발광 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예는 신뢰성이 향상된 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
실시예는 제조 공정의 수율이 높은 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광 소자의 상면도이다.
도 3 내지 도 10은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 13은 실시예들에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 14는 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광 소자의 상면도이다.
도 3 내지 도 10은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 13은 실시예들에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 14는 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 따른 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지에 대해 상세히 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 단면도이고, 도 2는 상기 발광 소자(100)의 상면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 반사층(160), 상기 반사층(160) 상에 제2 도전형 반도체층(150), 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에 활성층(140), 상기 활성층(140) 상에 제1 반도체층(130), 상기 제1 반도체층(130) 상단의 측면의 적어도 일부분에 보호부재(125) 및 상기 제1 반도체층(130) 상에 제1 전극(180)을 포함한다.
여기서, 상기 제2 도전형 반도체층(150), 활성층(140) 및 제1 반도체층(130)은 빛을 생성하는 발광 구조물(145)을 이룬다.
또한, 상기 제1 반도체층(130)의 측면의 적어도 일부분에는 단차 구조(128)가 형성될 수 있으며, 상기 단차 구조(128)은 소자의 외측에서 바라볼 때의 형상을 포함한다.
상기 제1반도체층(130)은 제1폭(D1)을 갖는 상부(132)와 상기 제1폭(d1)보다 큰 제2폭(D2)을 갖는 하부(131)를 포함하며, 상기 상부(132)는 상기 하부(131)보다 활성층(140)으로부터 더 이격된다. 상기 제1 반도체층(130)의 측면에 형성된 상기 단차 구조(128)는 경사진 구조를 포함할 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 보호부재(125)는 상기 제1반도체층(130)의 단차 구조(128) 상에 형성될 수 있다. 상기 보호부재(125)는 투광성 물질 또는 절연 물질(insulator)로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 반도체 재료보다 굴절률이 낮은 물질, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, 또는 Al2O3 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 보호부재(125)의 둘레(125A)는 단차 구조(129) 또는 경사진 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전도성 지지부재(170)는 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다. 또한 상기 전도성 지지부재(170)는 베이스 기판으로서, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN 등) 등으로 형성될 수 있다.
상기 전도성 지지부재(170)는 상기 발광 구조물(145)을 지지하는 한편, 상기 제1 전극(180)과 함께 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다.
상기 반사층(160)은 반사율이 높은 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt) 또는 팔라듐(Pd) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
상기 반사층(160)과 상기 제2도전형 반도체층(150) 사이에는 오믹층 또는 오믹 특성을 갖는 반사층이 더 형성될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IZON(IZO Nitride), ATON(ATO Nitride), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 등으로 형성될 수 있다. 또한 필요에 따라 상기 오믹층 사이에 전류 블록킹 예컨대 투광성 재질 또는 절연 재질을 이용하여 전류를 블록킹하는 층 또는 패턴을 형성할 수 있다.
상기 반사층(160)은 상기 발광 구조물(145)로부터 방출되는 빛을 반사하여, 상기 발광 소자(100)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 전도성 지지부재(170) 및 상기 반사층(160) 사이에는 두 층 사이의 계면 접합력을 강화하기 위한 접착층(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(160)은 형성되지 않을 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 접착층은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중에서 선택될 수 있다.
상기 전도성 지지부재(170) 또는 상기 반사층(160) 상에는 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AllInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 반사층(160)이 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 오믹 접촉을 하지 않는 경우, 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 상기 반사층(160) 사이에는 두 층 사이의 오믹 접촉을 위한 오믹층(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에는 상기 활성층(140)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(140)은 상기 제1 반도체층(130)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(150)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(140)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 생성하는 층이다.
상기 활성층(140)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 활성층(140)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다.
상기 활성층(140) 상에는 상기 제1 반도체층(130)이 형성될 수 있다.
상기 제1 반도체층(130)은 제1 도전형 반도체층 만을 포함하거나, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 비전도성 반도체층 등을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 비전도성 반도체층은 도전형 도펀트가 도핑되지 않아, 상기 제1,2 도전형 반도체층에 비해 현저히 낮은 전기 전도성을 가지는 층으로, 예를 들어, 언도프드(Undoped) GaN 층일 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AllInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층은 n형, 제2도전형 반도체층은 p형 반도체로 구현하거나, 이의 역 구조로 형성될 수 있다. 또한 상기 제2도전형 반도체층과 상기 반사층 사이에는 제3도전형 반도체층이 형성될 수 있으며, 상기 제3도전형 반도체층은 상기 제2도전형 반도체층의 극성과 반대의 극성을 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 이에, 상기 발광 소자(100)는 np, pn, npn 또는 pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 반도체층(130) 상부 영역의 측면의 적어도 일부분에는 상기 보호부재(125)가 형성될 수 있다. 바람직하게는, 도 2에 도시된 것처럼, 상기 보호부재(125)는 상기 제1 반도체층(130)의 측면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 반도체층(130)의 측면의 적어도 일부분에는 단차 구조(128)가 형성될 수 있으며, 상기 보호부재(125)는 상기 제1반도체층(130)의 단차 구조(128) 상에 형성될 수 있다. 상기 단차 구조(128)는 상기 발광 소자(100)의 제조 공정에서 상기 보호부재(125)를 형성한 후에 상기 제1 반도체층(130)을 형성하기 때문에 형성되게 된다.
한편, 상기 단차 구조(128)가 형성되는 경우, 상기 제1반도체층(130)의 상부 제1폭(D1)은 상기 하부 제2폭(D2)보다는 좁을 수 있다.
또한, 도시된 것처럼, 상기 제1 반도체층(130)의 상면과 상기 보호부재(125)의 상면은 동일 평면 상에 배치될 수 있으며, 상기 보호부재(125)의 하면은 상기 제1 반도체층(130)의 둘레에 배치될 수 있으며, 그 상면 폭과 동일하거나 넓을 수 있다. 상기 보호 부재(125)의 두께는 상기 제1반도체층(130)의 두께보다 더 얇은 두께로 형성된다. 상기 보호 부재(125)의 두께는 상기 제1반도체층(130)부터 상기 제2도전형 반도체층(150) 방향으로의 길이를 나타낸다.
상기 보호부재(125)는 투광성 물질 또는 절연 물질(insulator)로 형성될 수 있으며, 예를 들어, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 보호부재(125)는 상기 발광 소자(100)가 다른 칩이나 외부 회로 등과 전기적으로 쇼트(short) 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 보호부재(125)는 상기 발광 소자(100) 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 보호부재(125)는 복수의 발광 소자들을 개별 칩 단위로 분리하는 브레이킹(braking) 공정의 신뢰성을 향상시키는 한편, 상기 발광 구조물(145)에서 기판을 분리시키는 레이저 리프트 오프(LLO : Laser Lift Off) 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이에 대해서는 더 자세히 후술한다.
상기 제1 반도체층(130)의 상면의 적어도 일부분에는 상기 제1 전극(180)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(180)은 상기 전도성 지지부재(170)와 함께 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 상기 제1 전극(180)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 반도체층(130)의 상면에는 요철이 형성되어, 상기 발광 소자(100)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여, 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 다만, 상술한 것과 중복되는 내용에 대해서는 생략한다.
도 3을 참조하면, 기판(110) 상에 베이스 반도체층(120)이 형성될 수 있다.
상기 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나를 이용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 베이스 반도체층(120)은 상기 기판(110)과 상기 제1 반도체층(130) 사이의 격자 상수 차이를 완화하는 한편, 상기 제1 반도체층(130)이 양호한 결정성을 가지면서 성장할 수 있도록 한다.
상기 베이스 반도체층(120)은 예를 들어, 버퍼층, 비전도성 반도체층 및 제1 도전형 반도체층 중 적어도 하나의 층을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층은 상기 기판(110)과 상기 제1 반도체층(130) 사이의 격자 상수 차이를 완화할 수 있으며, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AllInN 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 비전도성 반도체층은 도전형 도펀트가 주입되지 않아, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 비해 현저히 낮은 전기 전도성을 가지는 층이다. 상기 비전도성 반도체층은 예를 들어, 언도프드(Undoped) GaN 일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AllInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 베이스 반도체층(120) 및 상기 기판(110)에는 칩 경계 영역을 따라 에칭홈(115)을 형성하는 아이솔레이션(isolation) 공정이 실시될 수 있다.
상기 칩 경계 영역에 형성된 에칭홈(115)은 복수의 발광 소자들을 개별 칩(chip) 단위로 구분할 수 있으며, 이러한 에칭홈(115)의 간격은 실질적으로 제2폭의 간격(도 1의 D2)과 대응될 수 있다.
이때, 도 4의 (a)처럼, 상기 에칭홈(115)은 상기 베이스 반도체층(120)을 관통하고, 상기 기판(110)의 일부를 노출하거나 일부를 제거하도록 형성될 수 있다. 또는, 도 4의 (b)처럼, 상기 에칭홈(115)은 상기 베이스 반도체층(120) 만을 관통하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 에칭홈(115)의 깊이에 대해 한정하지는 않으며, 이는 상기 발광 소자(100)의 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기 에칭홈(115)은 드라이 에칭(Dry Etching)과 웨트 에칭(Wet Etching)을 포함하는 에칭 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 드라이 에칭은 예를 들어, ICP(Inductive Coupled Plasma) 또는 RIE(Reactive Ion Etch) 방법 등을 포함할 수 있으며, 상기 웨트 에칭은 HF, KOH, H2SO4, H2O2, HCl, NaOH, NH4OH, HNO3, BOE 등의 에칭 용액(Etchant)을 사용하는 방법을 포함할 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또는, 상기 에칭홈(115)은 레이저(Laser) 공정에 의해 형성될 수도 있으며, 상기 레이저는 예를 들어 Nd:YAG 레이저를 사용할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 에칭홈(115)은 복수의 발광 소자들을 개별 칩 단위로 구분하여, 브레이킹 공정 등의 후속 공정이 용이하게 실시될 수 있도록 한다.
예를 들어, 상기 에칭홈(115)에 의해 상기 기판(110)은 칩 경계 영역을 따라 노출될 수 있으므로 상기 에칭홈(115)은 복수의 발광 소자들을 개별 칩 단위로 구분하는 동시에, 상기 베이스 반도체층(120)에서 상기 기판(110)을 분리하는 레이저 리프트 오프(LLO) 공정이 실시되는 면적을 실질적으로 줄일 수 있어, 상기 발광 소자(100)의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 에칭홈(115)을 형성함으로써, 상기 발광 소자(100)의 발광 구조물(145) 및 상기 베이스 반도체층(120)에서 상기 기판(110)을 제거하는 레이저 리프트 오프 공정(LLO)에 의해 발생하는 질소(N2) 가스가 배출될 수 있는 공간을 확보하여 질소(N2) 가스에 의해 상기 발광 구조물(145)에 크랙(crack), 균열 등의 손상이 가해지는 것을 방지할 수 있으므로 상기 레이저 리프트 오프 공정(LLO) 및 상기 발광 소자(100)의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 에칭홈(115)에 마스크부재(121)가 형성될 수 있다. 상기 마스크부재(121)는 예를 들어, 포토레지스트(Photo Resist) 등과 같이 간단한 공정에 의해 제거될 수 있는 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 마스크부재(121)는 도시된 바와 같이, 상기 에칭홈(115) 및 상기 베이스 반도체층(120) 상면의 일부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 마스크부재(121)는 상기 베이스 반도체층(120) 상으로 일부가 돌출되도록 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 6을 참조하면, 상기 마스크부재(121) 상에 상기 보호부재(125)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 보호부재(125)는 상기 베이스 반도체층(120) 상에 상기 에칭홈(115)을 따라 형성될 수 있다. 상기 보호 부재(125)는 제1폭(D1)의 간격으로 이격되며, 제2폭(D2)와 제1폭(D1) 사이의 폭으로 형성될 수 있다. 상기 제2폭(D2)는 상기 칩 간격(1CHIP)과 동일할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 보호부재(125)는 상기 마스크부재(121) 상에만 형성되거나, 상기 마스크부재(121) 및 상기 베이스 반도체층(120) 상에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 보호부재(125)는 예를 들어, 포토리소그래피(photolithography) 공정 등에 의해 칩 경계 영역을 따라 경계홈(126)을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 경계홈(126)을 통해 상기 마스크부재(121)이 일부 노출될 수 있다.
상기 보호부재(125)가 상기 경계홈(126)을 포함하도록 형성됨으로써, 복수의 발광 소자들을 개별 칩 단위로 분리하는 브레이킹(braking) 공정을 용이하게 실시할 수 있으므로, 상기 발광 소자(100)의 제조 공정의 신뢰성이 향상될 수 있다.
상기 보호부재(125)는 상기 반도체 재료보다 굴절률이 낮은 투광성 물질 또는 절연 물질(insulator)로 형성될 수 있으며, 예를 들어, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 보호부재(125)는 연속적인 루프 형상 또는 고리 형상을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 경계홈(126)을 통해 에칭 등을 실시하여 상기 마스크부재(121)를 제거할 수 있다.
상기 마스크부재(121)가 포토레지스트(Photo Resist)로 형성된 경우, 상기 경계홈(126)을 통해 상기 포토레지스트를 제거할 수 있는 에칭 용액이나 신너(Thinner) 등을 주입하거나, 에셔(Asher) 등의 장비를 사용하여 상기 마스크부재(121)를 제거할 수 있으며, 이는 당업자가 용이하게 이해할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 마스크부재(121)가 제거되고 나면, 상기 에칭홈(115)은 공기 등으로 채워진 에어 갭(air gap)이 될 수 있다.
상기 에칭홈(115)이 에어 갭(air gap)으로 형성됨에 따라, 상기 발광 소자(100)의 발광 구조물(145) 및 상기 베이스 반도체층(120)에서 상기 기판(110)을 제거하는 레이저 리프트 오프 공정(LLO)에 의해 발생하는 질소(N2) 가스가 배출될 수 있는 공간을 확보할 수 있으므로, 상기 발광 소자(100)의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 레이저 리프트 오프 공정(LLO)에 의해, 상기 베이스 반도체층(120)과 상기 기판(110) 사이의 계면에는 레이저(Laser)에 의한 에너지가 집중되게 되며, 이에 따라 상기 발광 구조물(145) 및 상기 베이스 반도체층(120)에 포함된 질화갈륨(GaN)이 갈륨(Ga)과 질소(N2) 가스로 분리되면서 상기 기판(110)이 상기 베이스 반도체층(120) 및 상기 발광 구조물(145)로부터 박리 되게 된다. 그런데, 상기 질소(N2) 가스가 배출될 수 있는 공간이 확보되지 않으면, 상기 질소(N2) 가스는 상기 발광 구조물(145)에 침투하여 상기 발광 구조물(145)에 크랙(crack), 균열 등의 손상을 일으킬 수 있다.
따라서, 실시예에서는 상기 에칭홈(115)을 형성하여 상기 질소(N2) 가스가 배출되는 공간을 확보함으로써, 상기 기판(110)을 상기 베이스 반도체층(120)으로부터 안정적으로 제거하고 상기 발광 소자(100) 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 베이스 반도체층(120) 및 상기 보호부재(125) 상에 상기 발광 구조물(145)을 형성할 수 있다.
상기 발광 구조물(145)은 상기 제1 반도체층(130), 활성층(140) 및 제2 도전형 반도체층(150)을 포함할 수 있다. 상기 제1 반도체층(130)의 하부는 상기 베이스 반도체층(120) 위에 배치되며, 상기 제1반도체층(130)의 하부 둘레에는 상기 보호 부재(125)가 배치되며, 상기 제1반도체층(130)의 상부는 상기 제1반도체층(130)의 하부 및 상기 보호 부재(125)의 위에 상기 제1반도체층(130)의 하부 폭보다 더 넓은 폭을 갖고 배치된다.
상기 베이스 반도체층(120) 및 상기 발광 구조물(145)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1반도체층(130)의 하부는 제1폭(도 6의 D1)으로 형성되며, 상부는 제2폭(도 6의 D2)으로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 발광 구조물(145) 상에 상기 전도성 지지부재(170) 및 상기 반사층(160) 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 기판(110)을 상기 베이스 반도체층(120)으로부터 분리하여 제거할 수 있다.
상기 기판(110)은 레이저 리프트 오프(LLO : Laser Lift Off) 공정 또는/및 에칭 공정에 의해 제거될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(110)이 상기 레이저 리프트 오프(LLO) 공정에 의해 제거되는 경우, 상기 레이저 리프트 오프(LLO) 공정에 의해 발생되는 질소(N2) 가스가 상기 에칭홈(115)에 배출될 수 있으므로, 상기 발광 소자(100)의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 질소(N2) 가스가 상기 에칭홈(115)에 충진되고, 상기 에칭홈(115)에 충진된 상기 질소(N2) 가스가 상기 레이저 공정에 의해 발생한 열에 의해 팽창될 수 있으므로, 상기 기판(110)과 상기 베이스 반도체층(120) 사이에 압력을 발생시켜 상기 기판(110)을 상기 베이스 반도체층(120)과 더욱 원활하게 분리할 수 있다.
또한, 상기 에칭홈(115)에 의해 상기 기판(110)은 칩 경계 영역을 따라 노출될 수 있으므로 상기 레이저 리프트 오프(LLO) 공정이 실시되는 면적을 실질적으로 줄일 수 있어, 상기 발광 소자(100)의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 기판(110)을 제거한 후에, 상기 베이스 반도체층(120) 및 상기 발광 구조물(145)의 일부는 에칭 공정, 예를 들어, ICP/RIE(Inductive Coupled Plasma/Reactive Ion Etch) 등에 의해 제거될 수 있다. 상기 에칭 공정은 상기 발광 구조물(145)의 표면을 연마하고, 양호한 결정성 및 전기 전도성을 가지는 영역을 노출시키기 위해 실시될 수 있다.
한편, 상기 에칭 공정에 있어서, 상기 보호부재(125)는 엣치 스톱 레이어(Etch Stop Layer)로서의 역할을 할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(110)의 제거 공정은 발광 구조물(145)의 형성 후, 또는 반사층(160)의 형성 후, 또는 전도성 지지부재(170)의 형성 후 수행될 수 있다.
도 10 및 도 1을 참조하면, 복수의 발광 소자들을 개별 칩 단위로 분리시키기 위한 브레이킹(braking) 공정을 실시하여, 실시예에 따른 발광 소자(100)를 제공할 수 있다.
상기 브레이킹 공정은 커터(cutter) 등을 이용하여, 상기 복수의 발광 소자들 사이의 칩 경계 영역을 따라 실시될 수 있다. 이때, 상기 보호부재(125)는 상기 칩 경계 영역을 따라 형성될 수 있으며, 상기 보호부재(125)에는 상기 경계홈(126)이 형성되므로, 상기 브레이킹 공정이 용이하게 실시될 수 있다.
<제2 실시예>
이하, 제2 실시예에 따른 발광 소자(100B) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 11은 제2 실시예에 따른 발광 소자(100B)의 단면도이다. 제2 실시예에 따른 발광 소자(100B)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)와 베이스 반도체층의 존부를 제외하고는 동일하다.
도 11을 참조하면, 상기 발광 소자(100B)는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 반사층(160), 상기 반사층(160) 상에 제2 도전형 반도체층(150), 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에 활성층(140), 상기 활성층(140) 상에 제1 반도체층(130), 상기 제1 반도체층(130) 상부 영역의 측면의 적어도 일부분에 보호부재(125), 상기 제1 반도체층(130) 및 상기 보호부재(125) 상에 베이스 반도체층(120) 및 상기 베이스 반도체층(120) 상에 제1 전극(180)을 포함한다.
여기서, 상기 제2 도전형 반도체층(150), 활성층(140) 및 제1 반도체층(130)은 빛을 생성하는 발광 구조물을 이룬다.
상기 베이스 반도체층(120)은 상기 제1 반도체층(130) 및 상기 보호부재(125) 상에 형성될 수 있다.
상세히는, 상기 제1 반도체층(130)에서 기판(미도시)을 제거한 후에 상기 베이스 반도체층(120)에 대해 ICP/RIE(Inductive Coupled Plasma/Reactive Ion Etch) 등의 에칭 공정을 실시하게 되는데, 이때, 상기 제1 반도체층(130) 및 상기 보호부재(125)의 상면에 상기 베이스 반도체층(120)이 잔존하도록 상기 에칭 공정을 실시함으로써, 상기 발광 소자(100B)가 제공될 수 있다.
상기 베이스 반도체층(120)은 버퍼층, 비전도성 반도체층 및 제1 도전형 반도체층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 상기 베이스 반도체층(120) 상에 상기 제1 전극(180)이 형성되어야 하므로, 상기 제1 도전형 반도체층 만이 잔존하는 것이 바람직하다.
<제3 실시예>
이하, 제3 실시예에 따른 발광 소자(100C) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제3 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 12는 제3 실시예에 따른 발광 소자(100C)의 단면도이다. 제3 실시예에 따른 발광 소자(100C)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)와 보호부재의 배치를 제외하고는 동일하다.
도 12를 참조하면, 상기 발광 소자(100C)는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 반사층(160), 상기 반사층(160) 상에 발광 구조물(145), 상기 발광 구조물(145) 상단의 측면의 적어도 일부분에 보호부재(125) 및 상기 제1 반도체층(130) 상에 제1 전극(180)을 포함한다.
상기 발광 구조물(145)은 제2 도전형 반도체층(150), 활성층(140) 및 제1 반도체층(130)을 포함한다. 상기 제1반도체층(130), 상기 활성층(140), 상기 제2도전형 반도체층(150)의 상부(152)는 제1폭(D1)으로 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(150)의 하부(151)은 제2폭(D2)으로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 구조물(145)의 둘레에는 단차 구조(128)를 포함할 수 있다.
상기 보호부재(125)의 측면은 상기 제1 반도체층(130), 상기 활성층(140) 및 상기 제2 도전형 반도체층(150) 중 적어도 하나와 접촉할 수 있다.
즉, 상기 보호부재(125)의 상면은 상기 제1 반도체층(130)의 상면과 동일 수평면 상에 배치될 수 있으며, 상기 보호부재(125)의 하면은 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 배치될 수 있다. 또한 상기 보호부재(125)의 둘레는 단차 구조(129)를 포함할 수 있다. 상기 보호 부재(125)는 상기 제2도전형 반도체층(150)의 하부(151) 상면 위에 배치된다. 상기 보호 부재(125)는 상기 발광 구조물(145)의 두께보다 얇은 두께로 형성된다.
상기 보호부재(125)의 형상을 이와 같이 형성하기 위해, 상기 발광 소자(100C) 제조 공정에서 상기 보호부재(125)의 두께를 조절하거나, 상기 제1 반도체층(130) 및 제2 도전형 반도체층(150)의 두께를 조절할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
<발광 소자 패키지>
도 13은 실시예에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 몸체부(20)와, 상기 몸체부(20)에 설치된 제1 리드 전극(31) 및 제2 리드 전극(32)과, 상기 몸체부(20)에 설치되어 상기 제1 리드 전극(31) 및 제2 리드 전극층(32)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(40)를 포함한다.
상기 몸체부(20)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드 전극(31) 및 제2 리드 전극(32)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드 전극(31) 및 제2 리드 전극(32)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 몸체부(20) 상에 설치되거나 상기 제1 리드 전극(31) 또는 제2 리드 전극(32) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 와이어(15)를 통해 상기 제1 리드 전극(31) 및 제2 리드 전극(32)과 전기적으로 연결되는 와이어 방식으로 도시되었으나, 이에 대해 한정하지는 않으며, 예를 들어, 상기 발광 소자(100)는 상기 제1 리드 전극(31) 및 제2 리드 전극(32)과 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 몰딩부재(40)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(40)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 상기 몰딩 부재(40)는 상기 발광 소자(100)의 단차 구조에 접촉될 수 있다.
실시 예의 패키지는 탑뷰 형태로 도시하고 설명하였으나, 사이드 뷰 방식으로 구현하여 상기와 같은 방열 특성, 전도성 및 반사 특성의 개선 효과가 있으며, 이러한 탑뷰 또는 사이드 뷰 방식의 발광 소자 패키지를 채용한 지시 장치, 조명 장치, 표시 장치 등에 적용될 때, 방열 효율에 의한 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 14 및 도 15에 도시된 표시 장치, 도 16에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 14는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 14를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(200)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(200)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 기판(1033)에는 발광 소자 패키지(200)가 어레이되거나, 발광 소자가 칩 형태로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광 소자 패키지(200)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(200)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 15는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(200) 및 기판(1120)을 포함하는 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자 패키지(200)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다. 상기 기판(1120)은 패키지 또는 개별 칩이 어레이될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
도 16은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 16을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(200)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있으며, 또는 상기 기판(1532) 상에 칩 단위로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
실시 예에 따른 기판 상에 어레이된 칩은 몰딩 부재와 같은 수지물로 패키징될 수 있으며, 이러한 몰딩 부재는 렌즈 기능을 수행할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광소자, 120: 베이스 반도체층, 130: 제1반도체층, 140:활성층, 145: 발광 구조물, 150: 제2도전형 반도체층, 160: 반사층, 170: 전도성 지지부재, 180:제1전극, 125: 보호부재, 128: 단차 구조
Claims (20)
- 제1폭을 갖는 상부 및 상기 상부 아래에 배치되며 상기 제1폭보다 더 넓은 제2폭을 갖는 하부를 포함하는 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 및 상기 활성층 아래에 배치된 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
상기 제2도전형 반도체층 아래에 배치된 전도성 지지부재;
상기 제1도전형 반도체층 위에 배치된 제1전극; 및
상기 제1도전형 반도체층의 상부의 둘레에 배치된 보호 부재를 포함하며,
상기 보호 부재는 상기 제1도전형 반도체층 하부의 상면 위에 배치되며,
상기 보호 부재는 상기 제1도전형 반도체층의 두께보다 얇은 두께로 형성되며,
상기 보호 부재의 두께는 상기 제1도전형 반도체층부터 상기 제2도전형 반도체층 방향으로의 길이를 나타내는 발광 소자. - 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 및 상기 활성층 아래에 배치된 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
상기 제2도전형 반도체층 아래에 배치된 전도성 지지부재;
상기 제1도전형 반도체층 위에 배치된 제1전극; 및
상기 발광 구조물의 상부 둘레에 배치된 보호 부재를 포함하며,
상기 제2도전형 반도체층은 상기 활성층의 아래에 배치된 상부 및 상기 제2도전형 반도체층의 상부 아래에 상기 제2도전형 반도체층의 상부 폭보다 더 넓은 폭으로 형성된 하부를 포함하며,
상기 보호 부재는 상기 제2도전형 반도체층의 하부의 상면 위에 배치되며,
상기 발광 구조물의 상부는 상기 제2도전형 반도체층의 상부, 상기 활성층 및 상기 제1도전형 반도체층을 포함하며, 상기 보호 부재는 상기 발광 구조물의 두께보다 얇은 두께로 형성되며,
상기 보호 부재의 두께는 상기 제1도전형 반도체층부터 상기 제2도전형 반도체층 방향으로의 길이를 나타내는 발광소자. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호 부재의 상면은 상기 제1도전형 반도체층의 상면과 동일 평면 상에 배치되는 발광 소자.
- 제3항에 있어서, 상기 제1도전형 반도체층의 하부 측면은 상기 보호 부재의 내 측면보다 더 외측에 배치되는 발광 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호 부재는 상기 발광 구조물의 반도체 재료보다 굴절률이 낮은 투광성 물질, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, 또는 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호 부재의 하면은 상기 제1도전형 반도체층의 상면보다 상기 활성층에 더 가깝게 배치되는 발광 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호 부재의 둘레는 단차 구조 또는 경사진 구조를 포함하는 발광 소자.
- 제7항에 있어서, 상기 보호 부재는 상기 발광 구조물의 둘레에 연속적인 루프 형상 또는 고리 형상을 포함하는 발광 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2도전형 반도체층과 상기 전도성 지지부재 사이에 오믹층, 반사층, 및 접착층 중 적어도 한 층을 포함하는 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1전극과 상기 제1도전형 반도체층 사이에 배치된 베이스 반도체층을 더 포함하며, 상기 베이스 반도체층의 일부는 상기 보호 부재의 위에 배치되며, 상기 베이스 반도체층은 제1도전형의 반도체층을 포함하는 발광 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1도전형 반도체층은 n형 반도체층을 포함하며, 상기 제2도전형 반도체층은 p형 반도체층을 포함하는 발광 소자.
- 제11항에 있어서, 상기 전도성 지지부재는 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광 소자.
- 기판 상에 베이스 반도체층을 형성하는 단계;
상기 베이스 반도체층 내에 칩 간격으로 이격된 에칭홈을 형성하는 단계;
상기 베이스 반도체층의 에칭홈 및 상기 베이스 반도체층의 상면 일부에 마스크 부재를 형성하는 단계;
상기 베이스 반도체층 및 상기 마스크 부재의 위에 상기 에칭홈을 따라 상기 칩 간격보다 좁은 간격으로 이격된 보호부재를 형성하는 단계; 및
상기 베이스 반도체층 및 상기 보호부재의 위에 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 위에 활성층 및 상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1도전형 반도체층은 상기 베이스 반도체층 위에 배치된 하부 및 상기 하부 위에 상기 제1도전형 반도체층의 하부 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 상부를 포함하며,
상기 보호 부재는 상기 제1도전형 반도체층의 하부의 둘레에 배치되는 발광 소자 제조방법. - 제 13항에 있어서,
상기 발광 구조물 상에 반사층 및 전도성 지지부재 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 발광 구조물, 상기 반사층, 또는 상기 전도성 지지부재 중 어느 하나를 형성한 후, 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법. - 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 에칭홈은 상기 베이스 반도체층을 관통하여 상기 기판의 상부에 더 형성되며, 상기 보호 부재의 형성 후 상기 마스크 부재를 제거하는 발광 소자 제조방법.
- 제 14항에 있어서, 상기 기판을 제거한 후,
상기 베이스 반도체층을 제거하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법. - 제 13항에 있어서, 상기 보호부재는 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, 또는 Al2O3 중 적어도 하나로 형성된 발광 소자 제조방법.
- 제 13항 또는 제 16항에 있어서, 상기 보호부재는 루프 형상 또는 고리 형상을 포함하는 발광 소자 제조방법.
- 제 18항에 있어서, 상기 발광 구조물을 상기 칩 간격으로 분리하는 브레이킹 공정을 실시하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
- 발광 소자;
상기 발광 소자가 탑재되는 몸체부;
상기 몸체부에 배치되어 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 복수의 전극; 및
상기 발광 소자를 포위하는 몰딩부재를 포함하며,
상기 발광 소자는 제1항 또는 제2항의 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지.
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