KR20120027318A - 반사 구조를 갖는 반도체 발광 다이오드 및 그 제조 방법 - Google Patents

반사 구조를 갖는 반도체 발광 다이오드 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

발광 다이오드는, 제1(110a) 및 제2 대향면(110b)을 갖고, 상기 대향면들 내부에 n-타입층(112) 및 p-타입층(116)을 포함하는 다이오드 영역; 상기 p-타입층(114)과 오옴 접촉하며 상기 제1 면 상에서 연장되는 애노드 콘택(130); 및 상기 n-타입층(112)과 오옴 접촉하며 또한 상기 제1 면 상에서 연장되는 캐소드 콘택(150)을 포함한다. 애노드 콘택 및/또는 캐소드 콘택은 제1 면으로부터 나오는 실질적으로 모든 광을 다시 제1 면으로 반사하도록 구성된 하이브리드 반사 구조를 제1 면 상에 더 제공한다. 관련된 제조 방법도 역시 개시된다.

Description

반사 구조를 갖는 반도체 발광 다이오드 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DIODES HAVING REFLECTIVE STRUCTURES AND METHODS OF FABRICATING SAME}
관련 출원에 대한 상호참조.
본 출원은 2007년 11월 14일 출원된 Wire Bond Free Wafer Level LED"라는 제목의 출원번호 제11/985,410호와, 2008년 12월 8일 출원된 " Light Emitting Diode With Improved Light Extraction "라는 제목의 출원번호 제12/329,713호의 일부 계속 출원이며, 이들은 본 명세서에서 그 전체를 참조용으로 인용한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
본 발명은, 상무부의 계약 제70NANB4H3037호 하에서 정부 지원하에 개발되었다. 정부는 본 발명에서 소정의 권한을 가진다.
본 발명은 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 반도체 발광 다이오드(LED) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 LED는 전압 인가시에 광을 생성할 수 있는 널리 알려진 고체-상태 발광 소자이다. LED는 일반적으로, n-타입층, p-타입층, 및 p-n 접합을 포함하는, 제1 면 및 대향하는 제2 면을 갖는 다이오드 영역을 포함한다. 애노드 콘택은 p-타입층과 오옴 접촉하며, 캐소드 콘택은 n-타입층과 오옴 접촉한다. 다이오드 영역은, 사파이어, 실리콘, 실리콘 탄화물, 갈륨 비소, 갈륨 질화물 등과 같은 기판상에 에피텍셜 성장될 수 있으나, 완성된 소자는 기판을 포함하지 않을 수 있다. 다이오드 영역은, 예를 들어, 실리콘 탄화물, 갈륨 질화물, 갈륨 인화물, 알루미늄 질화물 및/또는 갈륨 비소-계열의 금속으로부터 및/또는 유기 반도체-계열의 재료로부터 제조될 수 있다. 마지막으로, LED에 의해 방사된 광은 가시 영역 또는 자외선 영역 내에 있을 수 있으며, LED는 인과 같은 파장 변환 재료를 포함할 수 있다.
LED는 조명/조명기구 응용에서 점점 널리 사용되고 있으며, 한 최종 목적은 도처에 편재하는 백열 전구를 대체하는 것이다.
다양한 실시예에 따른 발광 다이오드는, 제1 및 제2 대향면들을 갖고 그 내부에 n-타입 및 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역과, p-타입층과 오옴 접촉하고 제1 면 상에서 연장되는 애노드와, n-타입층과 오옴 접촉하고 제2 면 상에서 연장되는 캐소드를 포함한다. 애노드 콘택 및/또는 캐소드 콘택은, 제1 면으로부터 나온 실질적으로 모든 광을 다시 제1 면으로 반사하도록 구성된 반사 구조를 제1 면 상에 더 포함한다. 일부 실시예에서, 반사 구조는 제1 면의 면적의 적어도 90%로부터 나온 광을 다시 제1 면으로 반사한다. 또한, 반사 구조 그 자체는 입사하는 광의 적어도 90%를 반사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 소정 면 상의 콘택 및 통합된 반사 구조 모두를 갖는 측면형 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 측면형 발광 다이오드는, 콘택이 패키지 기판 상에 LED를 장착하는데 사용되고, 광은 발광 다이오드의 제1 면이 아닌 다른 면으로부터 나오는 식의 플립-칩 구성으로 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 반사 구조는, p-타입층과 오옴 접촉하는 애노드 콘택의 반사 표면, 캐소드 콘택의 반사 표면, 및 캐소드 콘택의 연장부의 반사성 콘택을 포함한다. 반사 구조는 캐소드 콘택과 그 연장부 아래에 투명 절연층을 더 포함한다. 이들 실시예들 중 일부에서, 그 측벽을 포함하여 애노드 콘택 상에 배리어 층이 제공될 수 있으며, 반사 구조는, 애노드 콘택의 측벽 상의 배리어 층에 의해 흡수되는 광을 제외하고는, 제1 면으로부터 나오는 모든 광을 다시 제1 면으로 반사할 수 있다. 다른 실시예들에서, 애노드 콘택은 투명하며, 반사 구조는 투명 애노드 콘택 상으로 연장되는 캐소드 콘택의 연장부의 반사 표면을 더 포함한다. 투명 절연층은 또한, 투명 애노드 콘택상에 있는 캐소드 콘택의 연장부 아래에서 연장될 수 있다. 이들 실시예들 중 일부에서, 투명 애노드 콘택 상에 전류 확산층이 제공될 수 있으며, 반사 구조는, 전류 확산층에 의해 흡수되는 광을 제외하고는, 제1 면으로부터 나오는 모든 광을 다시 제1 면으로 반사할 수 있다.
이들 실시예들 중 임의의 실시예에서 제2 면 상에는 투명 기판이 제공되어, 투명 기판으로부터 광이 나올 수 있다. 투명 기판은 다이오드 영역으로부터 멀리 있는 외측면을 포함할 수 있으며, 이 외측면은 발광 다이오드에 대한 배향 표시자(orientation indicator)를 제공하도록 그 제2 면이 아닌 제1 면에서 상이하게 텍스쳐링될 수 있다.
다른 실시예들에서, 애노드 패드가 애노드 콘택에 전기적으로 접속되고, 캐소드 패드는 반사 캐소드 콘택에 전기적으로 접속된다. 애노드 및 캐소드 패드는, 그들 사이에 갭을 형성하도록 서로 조밀 이격되어 제1 면 상에서 연장된다. 또한, 일부 실시예들에서, 발광 다이오드는, 애노드 및 캐소드 패드가 장착 기판에 인접하도록, 그리고 다이오드 영역은 장착 기판으로부터 멀리 있도록, 장착 기판 상에서 플립-칩 장착된다.
다른 실시예들에 따른 발광 다이오드는, 그 내부에 n-타입층과 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역과, n-타입층 및 p-타입층 중 하나에 대한 콘택을 포함한다. 콘택은, n-타입 또는 p-타입층 중 하나보다 작은 굴절 계수를 갖는 투명 절연층을 n-타입 또는 p-타입층 중 하나 상에 포함한다. 반사층은, n-타입층 또는 p-타입층 중 하나와 접촉하며, 투명 절연층 상에서 연장된다. 일부 실시예에서, 반사층은 투명 절연층을 통해 연장하고 투명 절연층 상에서 연장됨으로써 n-타입 또는 p-타입층 중 하나와 전기적으로 접촉한다. 다른 실시예들에서, 반사층은 n-타입 또는 p-타입층 중 하나와 오옴 접촉한다. 투명 절연층 및 반사층은 하이브리드 반사 구조 또는 "하이브리드 미러"를 제공할 수 있으며, 여기서, 하부에 놓인 투명 절연층은, 하부에 놓인 투명 절연층의 부재시와 비교해, 다이오드 영역으로부터의 전반사(TIR)를 향상시키기 위해, 굴절 계수 부정합 또는 계수 단계를 제공한다.
역시 다른 실시예들에서, 콘택은 제1 콘택이고, 반사층은 제1 반사층이며, 발광 다이오드는 n-타입층 또는 p-타입층 중 다른 하나에 대한 제2 콘택을 더 포함한다. 제2 콘택은, n-타입층 또는 p-타입층 중 다른 하나와 오옴 접촉하는 제2 반사층을 포함한다. 역시 다른 실시예들에서, n-타입층 또는 p-타입층 중 다른 하나에 대한 제2 콘택은, n-타입층 또는 p-타입층 중 다른 하나와 오옴 접촉하는 투명 전도층을 포함할 수 있으며, 투명 절연층과 반사층 양자 모두는 투명 전도층 상에서 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 투명 전도층은, n-타입층 또는 p-타입층의 다른 하나의 굴절 계수와 투명 절연층의 굴절 계수 사이의 굴절 계수를 가진다. 또한, 이들 실시예들 중 임의의 실시예에서, 제1 및 제2 콘택은 양자 모두, 다이오드 영역의 제1 면 상에서 연장되고, 다이오드 영역과 거의 동일한 굴절 계수를 갖는 제2 면 상에 투명 기판이 제공될 수 있다. 이로써 기판은 광 추출을 향상시킬 수 있다.
역시 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는, 제1 및 제2 대향면들을 가지며 n-타입층 및 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역을 포함한다. 반사 애노드 콘택은, p-타입층과 오옴 접촉하며, 제1 면 상에서 연장된다. 반사 캐소드 콘택은, n-타입층과 오옴 접촉하며, 제1 면 상에서 연장된다. 반사 애노드 콘택 및 반사 캐소드 콘택은, 제1 면으로부터 나오는 실질적으로 모든 광을 제1 면으로 집합적으로 되반사하도록 구성된다. 반사 애노드 콘택은 전술된 바와 같이 반사층 및 배리어층을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 반사 애노드 콘택은 전술된 바와 같이 투명 절연층 및 반사층을 포함할 수 있다.
역시 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는, 제1 및 제2 대향면들을 가지며 그 내부에 n-타입층 및 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역을 포함한다. 애노드 콘택은, p-타입층과 오옴 접촉하며, 제1 면 상에서 연장된다. 투명 절연층은 애노드 콘택 바깥의 제1 면 상에서 연장된다. 반사 캐소드 콘택은 n-타입층과 전기적으로 접촉하며, 투명 절연층을 통해, 그리고, 애노드 콘택의 바깥의 투명 절연층 상에서 연장되어, 애노드 콘택 바깥의 제1 면의 실질적 전부를 반사 캐소드 콘택으로 피복한다. 일부 실시예에서, 투명 절연층은 또한, 애노드 콘택 상에서 연장되고, 반사 캐소드는 또한 애노드 콘택 상에 있는 투명 절연층 상에서 연장되어, 애노드 콘택 바깥의 제1 면의 실질적 전부를 반사 캐소드 콘택으로 피복하고, 또한 애노드 콘택의 적어도 일부를 반사 캐소드 콘택으로 피복한다. 또한, 일부 실시예들은 제1 면 내로 연장되어 n-타입층을 노출시키는 비아를 포함하고, 투명 절연층은 비아 내로 연장된다. 반사 캐소드 콘택은 또한, 투명 절연층 상에서 비아 내로 연장되어, 비아에서 노출되어 있는 n-타입층과 전기적으로 접촉한다. 투명 절연층 및 반사층은, 하이브리드 반사 구조 또는 "하이브리드 미러"를 제공할 수 있으며, 여기서, 하부에 놓인 투명 절연층은, 하부에 놓은 투명 절연층의 부재시와 비교해, 다이오드 영역으로부터의 전반사(TIR; Total Internal Reflection)를 향상시키기 위해 굴절 계수 부정합(index of refraction mismatch) 또는 계수 단계(index step)를 제공한다.
일부 실시예들에서, 반사 캐소드 콘택은 n-타입층과 직접 오옴 접촉한다. 그러나, 일부 실시예들에서, n-타입층과 직접 오옴 접촉하는 오옴 콘택이 제공되고, 반사 캐소드 콘택은 오옴 콘택 상에 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 투명 절연층은 복수의 투명 부층을 포함하여, 예를 들어, DBR(Distributed Bragg Reflector)을 제공하고, 및/또는 반사층은 복수의 부층을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은 반사 애노드 콘택을 포함하는 반면, 다른 실시예들은 투명 애노드 콘택을 포함한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 애노드 콘택은 p-타입층과 오옴 접촉하고 제1 면 상에서 연장되는 반사 애노드 콘택을 포함한다. 반사 애노드 콘택은 측벽을 포함할 수 있고, 발광 다이오드는, 그 측벽 상을 포함한 반사 애노드 콘택 상에 배리어층을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예들에서, 애노드 콘택은 p-타입층과 오옴 접촉하고 제1 면 상에서 연장되는 투명 애노드 전극을 포함한다. 전류 확산층이 투명 애노드 콘택의 일부 상에 제공될 수 있다. 투명 절연층은 투명 애노드 콘택 상에서 연장되고, 반사 캐소드 콘택은 또한, 투명 애노드 콘택 상에 있는 투명 절연층 상에서 연장되어, 투명 애노드 콘택의 적어도 일부를 반사 캐소드 콘택으로 피복한다. 또한, 투명 애노드 콘택의 일부 상에 전류 확산층이 존재하는 경우, 투명 절연층은 그 일부의 바깥의 투명 애노드 콘택 상에서 연장될 수 있으며, 반사 캐소드 콘택은 또한, 그 일부의 바깥의 투명 애노드 콘택 상에 있는 투명 절연층 상에서 연장되어, 그 일부의 바깥의 투명 애노드 콘택을 반사 캐소드 콘택으로 피복한다.
전술된 실시예들 중 임의의 실시예는, 애노드 콘택에 전기적으로 접속된 애노드 패드와, 반사 캐소드 콘택에 전기적으로 접속된 캐소드 패드를 포함할 수 있다. 애노드 및 캐소드 패드들은, 그들 사이에 갭을 정의하도록 서로 조밀 이격되어 제1 면 상에서 연장된다. 일부 실시예들에서, 애노드 패드 및 캐소드 패드 양자 모두는 반사 애노드 콘택 상에서 연장되고, 반사 애노드 콘택은, 캐소드 패드와 애노드 패드가 서로 전기적으로 절연되도록 갭에 대응하는 파쇄부(break)를 그 내부에 포함한다. 이들 실시예들에서, 발광 다이오드는, 애노드 패드 및/또는 캐소드 패드로부터 절연되어 있고 파쇄부를 가로질러 연장되는 반사층을 더 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 반사 캐소드 콘택은 또한, 도금 씨드층을 제공하고, 애노드 및 캐소드 패드들은 씨드층 상의 도금된 애노드 및 캐소드 패드들이다. 다른 실시예들에서, 별개의 도금 씨드층이 제공될 수 있다. 역시 다른 실시예들에서, 발광 다이오드는, 애노드 및 캐소드 패드가 장착 기판에 인접하도록 하고 다이오드 영역은 장착 기판으로부터 멀리 있도록 하여, 장착 기판 상에서 플립-칩 장착된다.
다른 실시예들에서, 투명 기판은 제2 면 상에 포함될 수 있다. 투명 기판은 다이오드 영역으로부터 멀리 있는 외측면을 포함할 수 있다. 투명 기판은 광 추출을 향상시킬 수 있다. 외측면은, 발광 다이오드에 대한 배향 표시자를 제공하도록, 그 제2 부분이 아닌 제1 부분에서 상이하게 텍스쳐링될 수 있다. 역시 다른 실시예들에서, 기판은 포함되지 않고, 다이오드 영역의 제2 대향면은 배향 표시자를 구비하거나 구비하지 않고 텍스쳐링될 수 있다.
역시 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는, 제1 및 제2 대향면들을 가지며 그 내부에 n-타입층 및 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역을 포함한다. 투명 애노드 콘택은, p-타입층과 오옴 접촉하며, 제1 면 상에서 연장된다. 투명 캐소드 콘택은, n-타입층과 오옴 접촉하며, 또한 제1 면 상에서 연장된다. 투명 절연층은, 투명 애노드 콘택 및 투명 캐소드 콘택 상을 포함하여, 제1 면 상에서 연장된다. 제1 면을 실질적으로 피복하는 투명 절연층 상에 반사층이 제공된다. 투명 절연층 및 반사층은, 하이브리드 반사 구조 또는 "하이브리드 미러"를 제공할 수 있으며, 여기서, 하부에 놓인 투명 절연층은, 하부에 놓은 투명 절연층의 부재시와 비교해, 다이오드 영역으로부터의 전반사(TIR)를 향상시키기 위해 굴절 계수 부정합 또는 계수 단계를 제공한다.
일부 실시예들에서, 투명 애노드 콘택과 반사층 사이에, 그리고 투명 캐소드 콘택과 반사층 사이에, 전류 확산층이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사층은 제1 및 제2 부분을 포함하고, 전류 확산층은 투명 애노드 콘택을 제1 부분에 전기적으로 접속하며, 투명 캐소드 콘택을 제2 부분에 전기적으로 접속한다. 또한, 일부 실시예들에서, 투명 애노드 콘택 및 투명 캐소드 콘택은 양자 모두, 인듐 주석 산화물과 같은 투명 전도성 금속 산화물을 포함한다. 반사층은, 제1 면이 원소 금속과 직접 접촉하지 않도록, 제1 면으로부터 이격된 원소 금속층을 포함한다.
다른 재료들에 관해, 일부 실시예들에서, 다이오드 영역은 갈륨-질화물 계열의 재료와 같은 III족-질화물을 포함한다. 투명 절연 재료는 실리콘 이산화물을 포함하고, 반사 캐소드 콘택은 알루미늄을 포함한다. 반사 애노드 콘택은 니켈 및 은을 포함한다. 투명 애노드 콘택은 인듐 주석 산화물을 포함한다. 또한, 투명 기판은 실리콘 탄화물을 포함한다. 다른 실시예들에서는, 다른 재료들이 사용될 수 있다.
다른 실시예들에 따라 발광 다이오드를 제조하는 방법들이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 다이오드 영역의 제1 면에서 p-타입층을 통해 비아가 에칭되어 그 내부의 n-타입층을 노출시킨다. p-타입층과 오옴 접촉하는 제1 면 상에 애노드 콘택이 형성된다. 투명 절연층이 비아의 측벽 상에 형성되어, 비아 바깥의 제1 면 상에서 연장된다. 비아의 바닥 상에서 n-타입층과 오옴 접촉하고, 비아의 측벽 상의 투명층 상에서, 그리고 비아 바깥의 제1 면 상에 있는 투명층 상에서 연장되는 반사 캐소드 콘택이 형성된다.
더 구체적으로는, p-타입층과 오옴 접촉하고 제1 면 상에서 연장되는 투명 애노드 콘택을 형성함으로써 애노드 콘택이 형성될 수 있다. 그 다음, 전류 확산층이 투명 애노드 콘택의 일부 상에 형성될 수 있다. 또한, 투명 절연층은 투명 애노드 콘택 상에서 연장되도록 형성되고, 반사 캐소드 콘택은 또한, 투명 애노드 콘택 상에 있는 투명 절연층 상에서 연장될 수 있다. 다른 실시예들에서, p-타입층과 오옴 접촉하는 반사층을 형성하고 그 측벽 상을 포함하여 반사층 상에 배리어층을 형성함으로써 애노드 콘택이 제조될 수 있다. 또한, 투명 절연층을 블랭킷 형성하고, 투명 절연층 내에 n-타입층 및 p-타입층으로 연장되는 비아를 개방함으로써, 투명 절연층이 형성된다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들을 제조하기 위해 비슷한 방법들이 제공될 수 있다.
도 1-4는 다양한 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는, 다양한 실시예에 따른 발광 다이오드의 상부면도이다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하기 위해 수행될 수 있는 동작의 플로차트이다.
도 7a는 다양한 다른 실시예들에 따른 발광 다이오드의 상부면도이고, 도 7b는 다양한 다른 실시예들에 따른 발광 다이오드의 도 7a의 라인 7B-7B'를 따른 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 다른 실시예들에 따른 중간 제조 단계 동안에 도 7a 및 도 7b의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 9는 역시 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 10aa, 도 10ba, 도 10ca, 도 10da, 및 도 10ab, 도 10bb, 도 10cb, 도 10db는 다양한 실시예들에 따른 제조 동안에 다양한 실시예들에 따른 발광 다이오드의 단면도 및 상부 평면도이다.
도 11은 도 10db의 대안적 실시예의 평면도이다.
도 12는 다양한 실시예에 따라 플립-칩 구성으로 장착 기판 상에 장착된, 도 3의 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
이제 본 발명이, 다양한 실시예들이 도시되어 있는 첨부된 도면을 참조하여 더 완전하게 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기서 개시된 실시예들만으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이들 실시예들은 본 출원이 철저하고 완전하도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공되는 것이다. 도면에서, 층들 및 영역들의 크기 및 상대적 크기는 명료성을 위해 과장될 수 있다. 유사한 참조 번호는 전체를 통해 유사한 요소를 지칭한다.
층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 또 다른 요소 "상"에 있다고 언급될 때, 이것은 그 다른 요소 상에 직접 있거나, 또는 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것임을 이해할 것이다. 또한, "아래" 또는 "위에 놓이다"와 같은 상대적 용어는, 본 명세서에서 도면에 예시된 기판 또는 베이스 층에 관하여, 한 층 또는 영역과 다른 층 또는 영역의 관계를 기술하기 위해 사용된다. 이들 용어들은 도면들에 도시된 배향 외에도 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도된 것임을 이해할 것이다. 마지막으로, 용어 "직접"은 어떠한 개재하는 요소가 없음을 의미한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "및/또는"은 연관된 나열 항목들 중 하나 이상의 임의의 조합 및 모든 조합을 포함하며, "/"로 축약 표기될 수 있다.
비록, 용어, 제1, 제2, 등이 다양한 요소들, 컴포넌트들, 영역들, 층들 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 요소들, 컴포넌트들, 영역들, 층들 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되어서는 안된다는 것을 이해할 것이다. 이들 용어들은 하나의 요소, 컴포넌트, 영역, 층 또는 섹션을 또 다른 영역, 층 또는 섹션과 구분하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 논의되는 제1 요소, 컴포넌트, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 교시로부터 벗어나지 않고 제2 요소, 컴포넌트, 영역, 층 또는 섹션이라 명명될 수 있다.
본 발명의 실시예들이, 본 발명의 이상적 실시예의 개략적 예시인 단면도 및/또는 기타의 예시를 참조하여 여기서 설명된다. 이와 같이, 예를 들어, 제조 기술 및/또는 허용공차의 결과로서의 예시된 형상의 변형이 예상된다. 따라서, 본 발명의 실시예들은, 본 명세서에서 예시되는 영역의 특정한 형상으로만 국한되는 것으로 해석되어서는 안되고, 예를 들어, 제조 결과 형상에서의 편차를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 사각형으로 예시되거나 설명된 영역은, 통상의 제조 공차로 인해, 둥글거나 굽은 형상을 가질 수도 있다. 따라서, 도면에 예시된 영역들은 사실상 개략적인 것이며 그들의 형상은 장치의 한 영역의 정확한 형상을 예시하고자 의도한 것이 아니며, 본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 본 발명의 범위를 제한하고자 의도한 것이 아니다.
본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술적 및 과학적 용어 포함)는 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 통상 이해하는 바와 동일한 의미를 가진다. 흔히 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은, 관련 기술 및 본 명세서의 정황에서의 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명시적으로 특별히 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적 의미로 해석되어서는 안될 것임을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 사용될 때, LED의 층 또는 영역은, 투명 층 또는 영역에 입사하는 LED로부터의 복사(radiation)의 적어도 90%가 투명 영역을 통해 나타날 때 "투명한" 것으로 간주된다. 예를 들어, 갈륨 질화물-계열의 재료로 제조된 청색 및/또는 녹색 LED의 정황에서, 실리콘 이산화물은 투명 절연층(예를 들어, 적어도 90% 투명)을 제공할 수 있는 반면, 인듐 주석 산화물(ITO)은, 사파이어 기판 상에서 투과 및 반사된 성분을 고려하여 측정될 수 있는 바와 같이, 투명 전도층(예를 들어, 90% 투명)을 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, LED의 층 또는 영역은, LED로부터 투명 층 또는 영역에 입사하는 각도 평균화된 복사(radiation)의 적어도 90%가 LED로 다시 반사될 때 "반사성"인 것으로 간주된다. 예를 들어, 갈륨 질화물-계열의 청색 및/또는 녹색 LED의 정황에서, 알루미늄(예를 들어, 적어도 90% 반사성)은 반사성 재료인 것으로 간주될 수 있다. 자외선(UV) LED의 경우, 원하는 반사도, 즉, 일부 실시예에서는 높은 반사도를 제공하고, 일부 실시예에서는 낮은 흡수도를 제공하도록 적절한 재료가 선택될 수 있다.
이제 몇 가지 실시예들이, 설명의 이해를 쉽게 하기 위해, 실리콘 탄화물(SiC)-계열의 장착 기판 상의 갈륨 질화물(GaN)-계열의 발광 다이오드를 참조하여 전반적으로 설명될 것이다. 그러나, 당업자라면, 본 발명의 다른 실시예들은 다양한 상이한 조합의 장착 기판 및 에피텍셜층에 기초할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 이러한 조합들은, GaP 장착 기판 상의 AlGaInP 다이오드; GaAs 장착 기판 상의 InGaAs 다이오드; GaAs 장착 기판 상의 AlGaAs 다이오드; SiC 또는 사파이어(Al2O3) 장착 기판 상의 SiC 다이오드; 및/또는 갈륨 질화물, 실리콘 탄화물, 알루미늄 질화물, 사파이어, 아연 산화물 및/또는 기타의 장착 기판 상의 III족-질화물 계열의 다이오드를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 장착 기판은 완제품에 존재하지 않을 수도 있다. 일부 실시예들에서, 발광 다이오드는, 노스 캐롤라이나주 Durham시의 Cree, Inc에 의해 제조 및 판매되는 갈륨 계열의 LED 소자일 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 이들 발광 다이오드는, 그 내부에 n 타입층(112) 및 p 타입층(114)을 포함하며 제1 및 제2 대향면(110a, 110b)을 각각 갖는 다이오드 영역(110)을 포함한다. 본 명세서에서 설명될 필요가 없는 양자 우물(quantum well), 버퍼층 등을 포함하는 다른 층 또는 영역(116)이 제공될 수 있다. 다이오드 영역(110)은 기판(120) 상에서 에피텍셜 형성되기 때문에, 본 명세서에서는, "LED 에피 영역"이라 지칭될 수 있다. 예를 들어, III족-질화물 계열의 LED 에피(110)는 실리콘 탄화물 성장 기판(120) 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 후술되는 바와 같이, 성장 기판(120)은 완제품에 존재할 수 있다. 다른 실시예들에서, 성장 기판(120)은 제거될 수 있다.
도 1의 설명을 계속하면, 'p-콘택'이라고도 언급되는 애노드 콘택(130)은 p-타입층(114)과 오옴 접촉하고 다이오드 영역(110)의 제1 면(110a) 상에서 연장된다. 애노드 콘택(130)은, 도 1에 예시된 것보다 더 많이 또는 더 적게 p-타입층(114) 상에서 연장될 수 있다. 투명 절연층(140)도 역시 애노드 콘택(130) 바깥의 제1 면(110a) 상에서 연장된다. "n-콘택"이라도 불리는 반사 캐소드 콘택(150)은, n-타입층(112)과 전기적으로 접촉하며, 투명 절연층(140)을 통해, 그리고, 애노드 콘택(130) 바깥에 있는 투명 절연층(140) 상에서 연장된다. 일부 실시예들에서, 반사 캐소드 콘택(150)은 n-타입층(112)과 직접 오옴 접촉할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 티타늄 층과 같은, 얇은 오옴 콘택층은, n-타입층(112)에 실제적인 오옴 콘택을 제공할 수 있다. 투명 절연층(140) 및 반사 캐소드 콘택(150)은 하이브리드 반사 구조 또는 "하이브리드 미러"를 제공할 수 있으며, 여기서, 하부에 놓인 투명 절연층(140)은, 하부에 놓은 투명 절연층(140)의 부재시와 비교해, 반사층(150)으로부터의 전반사(TIR; Total Internal Reflection)를 향상시키기 위해 굴절 계수 부정합(index of refraction mismatch) 또는 계수 단계(index step)를 제공한다. 다른 실시예들에서, 투명 절연층(140)은, 예를 들어, DBR(distributed Bragg Reflector)을 제공하기 위해 산화물 및 질화물 부층(sublayer)과 같은 복수의 부층을 포함할 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 또한, 반사 캐소드 콘택(150)은 또한 복수의 부층을 포함할 수 있다.
도 1에도 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 비아(118)는 제1 면(110a) 내로 연장되어 n-타입층(112)을 노출시키고, 투명 절연층(140)은 비아(118) 내로 연장된다. 또한, 반사 캐소드 콘택(150)은 또한, 투명 절연층 상에서 비아(118) 내로 연장되어, 비아(118)에서 노출되어 있는 n-타입층(112)과 전기적으로 접촉, 일부 실시예에서는 오옴 접촉한다.
애노드 콘택(130)에 전기적으로 접속된 애노드 패드(160)가 또한 제공된다. 반사 캐소드 콘택(150)에 전기적으로 접속된 캐소드 패드(170)가 또한 제공된다. 도시된 바와 같이, 애노드 및 캐소드 패드(160 및 170)는, 그들 사이에 갭(172)을 정의하도록 서로 조밀 이격되어 제1 면(110a) 상에서 연장된다. 이 갭은, 후술되는 바와 같이 절연체(insulator)로 채워질 수 있다. 본 명세서에서 예시되는 임의의 실시예에서, 갭(172)은 임의의 원하는 위치에서 발생할 수 있으며, 여기서 예시된 위치만으로 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 캐소드 패드(170)는 가능한 한 크게 만들어져, 열 효율을 저하시킬 수 있는 개재하는 전기 절연층의 필요성 없이, 플립-칩 장착 구성으로 향상된 열 발산을 위한 그라운드된 히트 싱크에 직접 결합될 수 있다.
도 1에도 도시된 바와 같이, 투명 실리콘 탄화물 성장 기판(120)과 같은 투명 기판이, 다이오드 영역(110)의 제2 면(110b) 상에 포함될 수 있다. 투명 기판(120)은 경사진 측벽(120a)을 포함하고, 또한, 다이오드 영역(110)으로부터 멀리 있는 외측 면(120b)을 포함할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 외측면(120b)은 텍스쳐링(texture)될 수 있다. 기판(120)의 두께, 기판의 저항률, 측벽(120a)의 지오메트리 및/또는 원격면(120b)의 텍스쳐링은, 다이오드 영역(110)으로부터 기판(120)을 통한 원거리장 방출(far field emission)을 향상시키도록 구성될 수 있다. 다이오드 영역(110)으로부터의 방출은, 다이오드 영역(110)으로부터 기판(120)을 통해 직접 발생할 수도 있고, 반사 캐소드 콘택(150)으로부터 다시 다이오드 영역(110)을 통해 그리고 기판(120)을 통해서의 반사에 의해 발생할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 반사는 후술되는 바와 같이, 애노드 콘택(130)으로부터 발생할 수도 있다.
도 1에도 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 투명 기판(120)이 사파이어일 때, 기판(120)과 다이오드 영역(110)의 제2 면(110b) 사이의 들쭉날쭉한 계면으로 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(120)과 다이오드 영역(110) 사이의 계면을 텍스쳐링하기 위해, 패터닝된 사파이어 기판(PSS; Patterned Sapphire Substrate) 기술이 사용될 수 있다. 공지된 바와 같이, PSS 기술은 약 5 ㎛ 피치 상의 약 3 ㎛ 크기일 수 있는 텍스쳐 피쳐(texture feature)를 제공할 수 있다. PSS 기술의 이용은, 갈륨 질화물 계열의 다이오드 영역(110)과 계수 부정합 사파이어 기판(120) 사이의 추출 효율(extraction efficiency)을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예들은, 플립-칩 장착(즉, 도 1의 배향과 반대의 장착))에 적합한 LED를 제공할 수 있으며, 여기서, 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)는, 인쇄 회로 기판이나 기타의 와이어링 보드와 같은 지지 기판 상에 장착되고, 광 방출은, 애노드 패드(160)와 캐소드 패드(170)로부터 멀리 떨어진 기판(120)을 통해 발생한다. 따라서, 애노드 콘택(130) 및 캐소드 콘택(150) 양자 모두가 다이오드 영역의 소정 면(즉, 제1 면(110a)) 상에서 연장되고, 방출은, 각각 다이오드 영역의 제2 면(110b)을 통해, 그리고, 기판(120)을 통해, 애노드 및 캐소드 콘택(130 및 150)으로부터 원격지에서 발생하는 측면형 LED가 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 기판이 제거되어, 방출이 다이오드 영역(110)의 제2 면(110b)으로부터 직접 발생할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 기판(120)의 지오메트리는 Lambertian 방출과 같은 원거리장 방출 패턴을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 텍스쳐링은, 측벽(120a) 상에서 및/또는 기판(120)의 면(120b) 상에서 발생할 수 있다. 랜덤 텍스쳐링, 마이크로렌즈, 마이크로어레이, 스캐터링 영역 및/또는 기타의 광학적 영역을 포함한 많은 상이한 구성의 텍스쳐링이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 외측면(120b)은, 발광 다이오드에 대한 배향 표시자를 제공하도록, 그 제2 부분(120d) 보다는 그 제1 부분(120c)에서 상이하게 텍스쳐링될 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 투명 캐소드 콘택에 인접한 소정 영역을 제외하고 마이크로렌즈 어레이(120d)가 제공될 수 있으며, 여기서 작은 바(bar)(120c) 또는 "+" 기호와 같은 기타의 표시자가 제공될 수 있다. 기판의 원격면(120b) 상의 상이한 텍스쳐링은, LED의 구조가 텍스쳐링된 기판을 통해 픽-앤-플레이스(pick and place) 장비에게는 "보이지" 않더라도, 픽-앤-플레이스 장비가 패키징을 위해 LED를 올바르게 배향시키는 것을 허용할 수 있는 배향 표시자를 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 애노드 콘택 및/또는 캐소드 콘택은, 제1 면(110a)으로부터 나온 실질적으로 모든 광을 다시 제1 면(110a)으로 반사하도록 구성된 반사 구조를 제1 면(110a) 상에 제공할 수 있다. 반사 구조는, 캐소드 콘택(150)과 그 연장부(150a) 아래에 투명 절연층(140)을 더 포함한다. 특히, 일부 실시예에서, 반사 구조는 제1 면(110a)의 면적의 적어도 90%로부터 나온 광을 반사한다. 반사 구조는 자신에게 입사하는 광의 적어도 90%를 반사하는 반사성 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 애노드 콘택(130)은, p-타입층(114)에 오옴 접촉하는 반사 애노드 콘택일 수 있다. 이들 실시예들에서, 반사 구조는, 투명 절연층(140)과 조합하여, p-타입층(114)과 오옴 접촉하는 애노드 콘택(130)의 반사 표면, n-타입층(112)과 오옴 접촉하는 캐소드 콘택(150)의 반사 표면, 및 비아(118)와 애노드 콘택(130) 사이의 제1 면(110a) 상에서 연장되는 도 1에서 150a로 식별되는 캐소드 콘택의 연장부의 반사 표면에 의해 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 애노드 콘택(130)은 투명할 수 있고, 반사 캐소드 콘택(150), 구체적으로, 반사 캐소드 콘택(150)의 연장부(150a)는 투명 애노드 콘택(130) 상에서 연장되어 투명 절연층(140)과 조합하여 반사 구조를 제공한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 반사 캐소드 콘택은, 애노드 콘택의 바깥의 제1 면의 실질적 전부를 반사 캐소드 콘택으로 피복하도록 연장될 수 있다. 다른 실시예들에서, 반사 캐소드 콘택은, 애노드 콘택의 바깥의 제1 면의 실질적 전부를 반사 캐소드 콘택으로 피복할 수 있으며, 또한, 애노드 콘택의 적어도 일부를 반사 캐소드 콘택으로 피복할 수 있다. 더 상세한 실시예들이 이하에서 기술될 것이다.
따라서, 일부 실시예들은 측면형 플립-칩 구성을 갖는 LED를 제공할 수 있다. 일부 실시예들은 p-타입 및 n-타입층들 상에 이중 미러를 제공할 수 있다. 또한, n-타입 미러는, LED 에피의 적어도 한 n-타입층과 전기적으로 접촉할 수 있는 통합된 n-콘택 미러일 수 있으며, LED 에피의 적어도 한 p-타입 콘택 위에서 연장될 수 있다. 통합된 n-콘택 미러는, LED 에피에 의해 생성된 파장에 대해 광학적으로 반사성인, 알루미늄과 같은 재료를 포함할 수 있다. 투명 절연층 및 반사층은, 하이브리드 반사 구조 또는 "하이브리드 미러"를 제공할 수 있으며, 여기서, 하부에 놓인 투명 절연층은, 하부에 놓은 투명 절연층의 부재시와 비교해, 다이오드 영역으로부터의 전반사(TIR; Total Internal Reflection)를 향상시키기 위해 굴절 계수 부정합(index of refraction mismatch) 또는 계수 단계(index step)를 제공한다. 또한, 미러(들)과 대향하는, LED 칩의 발광면은 성장 기판을 포함할 수 있다. 성장 기판은, 광 추출 목적을 위해, 테이퍼링된 측벽 및/또는 텍스쳐링과 같은 성형된 표면을 더 포함할 수 있다. 테이퍼링 및/또는 텍스쳐링의 양은, 성장 기판을 포함한 LED의 총 두께와 관련될 수 있다. 기판의 지오메트리(예를 들어, 두께/측벽 경사) 및/또는 그 텍스쳐링은 원하는 원거리장 방출 패턴을 달성하도록 조정될 수 있다. 또한, 기판은 전류를 도통시킬 필요가 없기 때문에, 투명하게 될 수 있도록 높은 저항률을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 LED 칩은 종래의 LED 칩들보다 더 튼튼하거나 견고할 수 있다. 특히, LED 칩의 노출된 표면만이 한 측상에서는 고체 p-또는 n-콘택부일 수 있고, 다른 특상에서는 성장 기판일 수 있다. 대조적으로, 종래의 LED 칩은 파손되기 쉬운 와이어 본드를 요구할 수 있으며, LED 에피의 노출된 최상부 및/또는 최하부를 포함할 수 있다.
또한, 다양한 실시예들에 따르면, 다이오드 영역과 반사 캐소드 콘택 사이의 투명 절연층의 제공은, 계수 부정합 또는 계수 단계를 제공함으로써 다이오드 영역으로부터의 반사도를 실제로 향상시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 따라서, 도시된 바와 같이, 예를 들어, 도 1에서, 투명 절연층(140)은, LED에 대한 원하는 전기 절연을 제공하는 것 외에도, 반사 캐소드 콘택(150)을 위한 완전한 광학 소자를 제공할 수 있다. 또한, 투명 절연층(140) 및 반사 캐소드 콘택(150)은 하이브리드 미러를 제공할 수 있다.
하이브리드 반사기의 일부로서의 투명 절연층(140)의 동작의 설명이 이제 제공될 것이다. 특히, LED는 통상 상이한 재료의 다중층을 포함할 수 있다. 그 결과, 활성 영역으로부터 방출된 광은 LED를 떠나기 이전에, 반드시, 이와 같은 층들 중 하나 이상을 통과하거나 지나야 한다. 스넬(Snell)의 법칙에 따르면, 한 재료로부터 다음 재료로 광자가 지날 때 광자는 굴절될 것이다. 광자가 굴절되는 각도는, 2개 재료의 굴절 계수간 차이와, 광이 계면에 입사하는 입사각에 따라 달라질 것이다.
LED에서, 일부 반사된 광은 여전히 어떤 다른 장소에서 LED를 탈출하겠지만, 소정 퍼센트는 전반사되어, 결코 LED를 탈출하지 못하며, 그에 따라, LED의 외부 효율을 기능적으로 저하시킬 것이다. 비록 탈출 광자의 퍼센트에서의 개별적 감소가 비교적 작아 보일 수 있지만, 누적된 효과는 상당할 수 있으며, 다른 경우에서는 매우 유사할 LED가 이들 작은 퍼센트의 손실로부터 생기는 명백히 상이한 성능 효율을 보일 수 있다.
스넬의 법칙에 따르면, 광이 계면을 지나 높은 굴절 계수를 갖는 매체 내로 들어갈 때, 그 광은 법선 쪽으로 굽는다. 마찬가지로, 광이 계면을 지나 높은 굴절 계수를 갖는 매체로부터 더 낮은 굴절 계수를 갖는 매체로 들어갈 때, 그 광은 법선으로부터 멀어지도록 굽는다. 임계각이라 정의된 각도에서, 높은 굴절 계수의 매체로부터 낮은 귤절률의 매체로 이동하는 광은 90° 각도로 굴절, 즉, 경계면에 평행하게 굴절될 것이다. 임계각 보다 큰 임의의 각도에서, 입사광은 전반사(TIR)를 겪는다. 따라서, 임계각은 굴절 계수들의 비율의 함수이다. 만일 광이 이 임계각보다 큰 임의의 각도에서 계면에 입사되면, 그 광은 제2 매체를 결코 통과하지 않을 것이다. 대신에, 계면은 그 광을 다시 제1 매체 내로 반사하며, 이것은 전반사라 알려진 과정이다. 이 전반사에 기인한 광 손실은 임계각 손실이라 알려져 있고, LED의 외부 효율을 저하시키는 또 다른 요인이다.
본 명세서에서 설명되는 하이브리드 미러의 실시예들은, 스넬의 법칙에 기초하여 전반사(TIR)를 향상시키기 위해 계수 부정합을 이용한다. TIR을 향상시키기 위하여, GaN 계열의 다이오드 영역에 비해 더 낮은 굴절 계수의 재료에 큰 계수 변경을 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 스넬의 법칙에 의해 주어지는 탈출 원추각(escape cone angle) 바깥의 광은 다이오드 영역 내로 다시 전반사되고, 본질적으로 어떠한 손실도 없다. 따라서, 반사 캐소드 콘택(150) 및/또는 반사 애노드 콘택은, 무지향성 광원(omnidirectional light source)으로부터 입사하는 광의 일부를 반사하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 투명 절연층(150) 및 반사 캐소드 콘택 양자 모두는, 다이오드 영역으로부터 나오는 광의 다이오드 영역으로의 되반사를 향상시키기 위해 다양한 실시예들에 따라 하이브리드 반사기로서 작용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 수직 LED에 대한 반사층을 제공할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들에 따른 발광 다이오드는 또한, 그 내부에 n-타입층과 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역과, n-타입층 또는 p-타입층 중 하나에 대한 콘택을 포함할 수 있다. 콘택은, n-타입층 또는 p-타입층 중 하나보다 작은 굴절 계수를 갖는 투명 절연층(140)을 n-타입층 또는 p-타입층 중 하나 상에 포함한다. n-타입층 또는 p-타입층 중 하나와 접촉하며 투명 절연층 상에서 연장되는 반사층(150)이 제공된다. 따라서, 투명 절연층(140)은, 투명 절연층(140)의 부재시에 비해, 반사층(150)의 반사도를 향상시킬 수 있는 하이브리드 미러를 제공하도록 반사층(150)에 완전한 광학 소자를 제공할 수 있는데, 이것은, 투명 절연층이 다이오드 영역(110)에 계수 부정합 또는 계수 단계를 제공하기 때문이다. 다른 실시예들에서, 반사층(150)은 또한, n-타입층 또는 p-타입층 중 하나와 전기적으로 접촉, 일부 실시예들에서는, 오옴 접촉할 수 있으며, 이러한 접촉을 이루기 위해 투명 절연층(140)을 통해 연장될 수 있다. 역시 다른 실시예들에서, n-타입층 또는 p-타입층 중 다른 하나에 대해 제2 콘택이 제공될 수 있다. 제2 콘택은, n-타입층 또는 p-타입층 중 다른 하나와 오옴 접촉하는 제2 반사층을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 콘택은 n-타입층 또는 p-타입층 중 다른 하나와 오옴 접촉하는 투명 전도층을 포함할 수 있으며, 투명 절연층(140)과 반사층(150) 양자 모두는 투명 전도층 상에서 연장될 수 있다. 이들 다른 실시예들은, 예를 들어, 도 2 및 3과 연계하여, 이하에서 설명될 것이다.
또한, 본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예들은 또한, 그 내부에 n 타입층(112) 및 p 타입층(114)을 포함하는, 제1 및 제2 대향면들(110a, 110b)을 갖는 다이오드 영역(110)을 제공할 수 있다. 반사 애노드 콘택(130)은, p-타입층과 오옴 접촉하며, 제1 면(110a) 상에서 연장된다. 반사 캐소드 콘택(150)은, n-타입층과 오옴 접촉하며, 제1 면 상에서 연장된다. 반사 애노드 콘택(130) 및 반사 캐소드 콘택(150)은, 제1 면(110a)으로부터 나오는 실질적으로 모든 광을 다시 제1 면(110a)으로 반사하도록 구성된다. 다르게 설명하자면, 반사 캐소드 콘택(150)은 애노드 콘택(130)의 바깥의 제1 면(110a)의 실질적 전부를 피복할 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 반사 캐소드 콘택(150)은 또한, 애노드 콘택(130)의 적어도 일부를 피복할 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 LED의 단면도이다. 이들 실시예들에서, 반사 애노드 콘택이 반사 캐소드 콘택에 추가하여 제공된다.
더 구체적으로, 도 2에서, 다이오드 영역(110)은 도 1과 연계하여 설명된 바와 같이 제공된다. 다른 실시예들에서는 제공될 필요가 없지만, 기판(120)이 또한 제공된다. 기판(120)은 성장 기판의 두께에 비해 얇을 수 있다. p-타입층(114)과 오옴 접촉하며 제1 면(110a) 상에서 연장되는 반사 애노드 콘택(130')이 제공된다. 반사 애노드 콘택(130')은, 예를 들어, p-타입층(114) 바로 위의 약 5Å의 니켈(Ni), 및 니켈 상의 약 1000Å의 은(Ag)을 포함하는 2층 구조를 포함하여, "NiAg 미러"(130)를 제공한다. NiAg 미러(130')는, 입사하는 다이오드 영역(110)으로부터의 가시광의 적어도 90%를 반사할 수 있다. 다른 실시예들에서는, p-타입 갈륨 질화물에 오옴 접촉을 제공하는 다른 반사층들이 사용될 수도 있다. NiAg 미러의 반사도는 주로 Ag에 의해 결정되는데, 이것은 Ni의 매우 얇은 층(일부 실시예에서는 약 10Å보다 작음)이 사용되기 때문이라는 것을 이해할 것이다. 또한, 어닐링될 때, 이 니켈은 니켈 산화물로 변화되어, p-타입 갈륨 질화물에 대한 Ag의 오옴 접촉을 향상시킬 수 있다. 따라서, NiAg 미러(130')는 Ag 단독의 반사도와 동일한 반사도를 가질 수 있지만, p-타입층에 더 나은 접촉과 더 낮은 전압을 제공할 수 있다. 다른 실시예들에서, 순수 Ag가 사용될 수 있다.
약 1000Å의 티타늄 텅스텐(TiW), 약 500Å의 백금, 및 약 1000Å의 티타늄 텅스텐(TiW)을 포함하는 부층들을 포함할 수 있는 배리어 층(210)이 NiAg 미러(130')를 둘러싼다. 티타늄 텅스텐/백금 부층들은 원하는 확산 배리어를 제공하기 위해 복수회 반복될 수 있다. 확산 배리어층(210)은 일반적으로 반사성이 아니다. 따라서, p-타입층(114) 바로 위에 있는 NiAg 미러(130')의 면은 반사 구조를 제공하지만, NiAg 미러(130')의 측벽 상에 있는 배리어층(210)은 반사 구조를 제공하지 않을 수 있다.
도 2의 설명을 계속하면, 비아(118)의 측벽과 비아(118) 바깥의 제1 면(110a) 상에는 투명 절연층(140)이 제공된다. 일부 실시예들에서, 도시된 바와 같이, 투명 절연층(140)은 NiAg 미러(130')의 적어도 일부 상에서 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 투명 절연층(140)은 약 0.5㎛의 실리콘 다이오드(SiO2)를 포함할 수 있다. SiO2의 두께는, LED의 동작 파장 및/또는 절연층의 굴절 계수에 기초하여, 당업자에게 공지된 기술을 이용하여 반사 캐소드 콘택(150)으로부터의 반사도를 향상시키도록 구성될 수 있다. 특히, 실리콘 이산화물은, 갈륨 질화물의 굴절 계수(약 2.5)보다 작은 약 1.5의 굴절 계수를 가져, 다이오드 영역(110)으로부터의 TIR을 실제로 향상시킬 수 있는 계수 부정합 또는 계수 단계가 투명 절연층(140)에 의해 제공되도록 한다.
도 2에도 도시된 바와 같이, 반사 캐소드 콘택(150)은, 예를 들어 비아(118)의 바닥(floor) 상에서 n-타입층과 오옴 접촉할 수 있으며, 비아(118)의 측벽 상의 투명 절연층(140) 상에서 연장될 수 있고, 또한, 150a로 표시된 비아(118) 바깥에 있는 투명 절연층(140) 상에서 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사 캐소드 콘택(150)은 약 1500Å의 알루미늄을 포함할 수 있다. 더 두꺼운 반사 캐소드 콘택이 사용될 수도 있다. 투명 절연층(140)과 알루미늄 반사 캐소드 콘택(150)을 포함하는 하이브리드 반사기는, 입사하는 다이오드 영역(110)으로부터의 가시광의 적어도 90%를 반사할 수 있다. 다른 실시예들에서, n-타입층(112)에 오옴 접촉을 제공하기 위해 반사 캐소드 콘택(150)과 n-타입층(112) 사이에는 별개의 오옴 접촉층(250)이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 오옴 접촉층(250)은, 티타늄, 예를 들어, 어닐링된 티타늄, 또는 알루미늄/티타늄 합금을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 실시예들 중 임의의 실시예 또는 모두에서, 반사 콘택(150)과 n-타입 또는 p-타입층 사이에는 오옴 콘택층(250)이 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
마지막으로, 애노드 패드(160)와 캐소드 패드(170)가 제공된다. 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)는, 약 500Å의 티타늄(Ti), 약 2000Å의 니켈(Ni), 및 약 1-3㎛의 80/20 금/주석(AuSn) 합금을 포함하여 "TiNiAuSn 패드"를 제공할 수 있다. 다른 재료들이 사용될 수도 있으며, 이들 층들 모두가 사용되는 것은 아닐 수 있다. 예를 들어, 더 낮은 용융점을 갖는 이유로 순수 주석이 사용될 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 애노드 콘택 및 반사 캐소드 콘택 상에는 도금 씨드층이 제공될 수 있으며, 애노드 및/또는 캐소드 패드의 적어도 일부가 씨드층 상에 도금된다. 역시 다른 실시예들에서, 반사 캐소드 콘택(150) 및/또는 배리어층(140)은 패드(160/170)를 도금하기 위해 도금 씨드층을 제공할 수 있다. 도금된 애노드 및 캐소드 패드는 또한, 기계적 지지와 향상된 열 효율을 제공할 수 있다.
따라서, 도 2의 실시예들은 실질적으로 모든 광, 예를 들어, 제1 면(110a)으로부터 나오는 광의 적어도 90%를 제1 면(110a)로 다시 반사하도록 구성된 반사 구조를 제1 면(110a) 상에 제공할 수 있다. 도 2의 실시예들에서, 반사 구조는 2개의 상이한 반사기를 포함한다. 더 구체적으로, 반사 구조는, 투명 절연층(140)과 조합하여, p-타입층(114)과 오옴 접촉하는 애노드 콘택(130')의 반사 표면, n-타입층(118)과 오옴 접촉하는 캐소드 콘택(150)의 반사 표면, 및 p-타입층(114)과 오옴 접촉하는 애노드 콘택(130')의 반사 표면과, n-타입층(118)과 오옴 접촉하는 캐소드 콘택(150)의 반사 표면 사이에서 연장되는 캐소드 콘택(150)의 연장부(150a)의 반사 표면을 포함한다. 다이오드 영역(110)의 관점에서 보았을 때, 다이오드 영역(110)으로부터 나와 애노드 및 캐소드 콘택으로 들어가는 모든 광은, 애노드 콘택(130)의 측벽 상의 배리어층(210)에 의해 흡수되는 광을 제외하고, 다이오드 영역 내로 다시 반사될 수 있다. 배리어층(210)은 일반적으로 p-타입층(114)과 오옴 접촉을 형성하지 않으므로, 이 영역에서는 광이 전혀 생성되지 않거나 거의 생성되지 않는다. 따라서, 배리어층(210)과 연관된 광 손실이 전혀 없거나 거의 없다. 따라서, 면적 관점에서, 도 2의 반사 구조는, 제1 면의 면적의 적어도 85%에서, 어떤 실시예에서는 면적의 적어도 90%에서 나오는 광을 반사할 수 있다. 즉, 다이오드 면의 적어도 90%가 미러에 의해 커버될 수 있다. 또한, 반사 구조는, 니켈-은(애노드 콘택(130'))과 알루미늄(캐소드 콘택(150)을 포함할 수 있기 때문에, 반사 구조에 입사하는 광의 적어도 90%가 반사될 수 있다. 즉, 미러는 적어도 90%의 효율을 가질 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 고반사도 구조에 의해 피복되지 않는 p-타입층(114) 상의 활성 광 생성 면적 내의 영역들만이 유전체 콘택을 가지거나, 및/또는 감소된 전도성 영역을 가진다.
도 3은, 투명 애노드 콘택을 채용하는 다른 실시예들의 단면도이다. 특히, 도 3을 참조하면, 애노드 콘택은, p-타입층(114)과 오옴 접촉하며 제1 면(110a) 상에서 연장되는 투명 애노드 콘택(130")이다. 투명 애노드 전극(130")은 예시된 것보다 더 많이 또는 더 적게 연장될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시예들에서, p-타입 III족-질화물 층(114)에 대한 투명 오옴 콘택은, 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투명 전도성 산화물일 수 있으며, 일부 실시예에서는, 약 2500Å의 두께일 수 있다. ITO는, 관심대상 파장에서 적어도 90% 투명할 수 있다. ITO는, 니켈 또는 알루미늄과 같은, 다른 재료를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. "전류 확산 핑거"라고도 불리는 전류 확산층(330)이 투명 애노드 콘택(130")의 일부 상에 제공될 수 있다. 전류 확산층(330)은, 예를 들어, 약 500Å 두께의 백금(Pt) 부층, 약 500Å 두께의 티타늄(Ti) 부층, 및 약 0.5㎛ 두께의 금(Au) 부층을 포함하여, "Pt/Ti/Au" 전류 확산층(330)을 제공할 수 있다.
도 3의 실시예에서, 투명 절연층(140)은 투명 애노드 콘택(130") 상에서 연장되고, 반사 캐소드 콘택(150)은 또한, 150a로 표시된 투명 애노드 콘택(130") 상에 있는 투명 절연층(140) 상에서 연장될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 3에도 도시된 바와 같이, 투명 절연층(140)은 전류 확산층(330)이 제공된 부분 바깥에 있는 투명 애노드 콘택(130") 상에서 연장되며, 반사 캐소드 콘택(150)은 또한, 이 부분 바깥의 투명 애노드 콘택(130") 상에 있는 투명 절연층(140) 상에서 연장된다. 따라서, 투명 애노드 콘택(130")을 통과하는 광을 다시 다이오드 영역(110)으로 반사하는 통합된 n-콘택 하이브리드 미러가 제공된다. 도 3의 실시예들에서, 오옴 콘택층(250)은 생략되어, 반사 캐소드 콘택(150)은 n-타입층(112)과 직접적으로 오옴 접촉한다는 것을 이해할 것이다.
따라서, 도 3의 실시예들은, 투명 절연층(140)과 조합하여, n-타입층(112)과 오옴 접촉하는 캐소드 콘택(150)의 반사 표면과, 투명 애노드 콘택(130") 상에서 연장되는 캐소드 콘택(150)의 연장부(150a)의 반사 표면을 포함하는 반사 구조를 제공할 수 있다. 전반사 관점에서, 투명 애노드 콘택(130")은 또한, 다이오드 영역(ITO의 경우, 약 1.94의 굴절 계수)보다 낮은 굴절 계수를 가지기 때문에, 계수 부정합은 스넬의 법칙에 기초하여 TIR을 향상시킨다. 투명 애노드 콘택(130") 상에 있는 투명 절연층(140)은 약 1.5의 훨씬 낮은 굴절 계수를 제공함으로써 TIR을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 다이오드 영역(110)으로부터의 반사의 관점에서, 전류 확산층(330) 만이 광을 흡수할 수 있다. 전류 확산층은 제1 면의 표면적의 작은 부분이기 때문에, 도 3의 실시예들은 또한, 제1 면의 면적의 적어도 90%, 어떤 실시예들에서는, 제1 면의 면적의 적어도 93%로부터 나오는 광을 반사하는 반사 구조를 제공할 수 있다. 즉, 다이오드 면의 적어도 90%가 미러에 의해 커버된다. 또한, 미러는 적어도 90% 효율을 가질 수 있다. 투명 애노드 콘택(130") 상의 전류 확산층(330)은 전류 확산층(330) 단독보다 적게 흡수한다는 것을 이해할 것이다. 특히, ITO/GaN 계면에서의 굴절 계수의 변경으로 인해, 전류 확산층(330)은 전류 확산층(330) 단독보다 각도 평균에 기초하여 적게 흡수할 수 있다. 이것은, 금속층이 반도체 바로 위에 있지 않도록 N-GaN 콘택으로서 ITO를 사용하는 추가적인 잇점을 제공한다.
전류 확산층의 잠재적 부정적 영향은, 전류 확산층(330) 아래의 p-GaN을 켄칭(quench)하여 금속 전류 확산층에 입사하는 광을 감소시킴으로써 그 영역에 입사하는 광이 전류 확산층(330) 바로 아래의 영역 바깥에 있는 각도로부터 대부분 나오도록 함으로써, 감소될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들은, 본 명세서에서 참조용으로 인용하는 미국 특허출원 공개번호 제2008/0217635호에 설명된 바와 같이, 전류 확산층과 같은, 근처의 더 불투명한 피쳐와 합동하는 p-타입층 내의 감소된 전도성 영역을 포함할 수 있다.
여전히 도 3을 참조하면, 약 0.5㎛ 두께의 실리콘 이산화물의 제2층과 같은 절연층(340)이 반사 캐소드 콘택(150) 상에 제공될 수 있다. 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)는, 각각 전류 확산층(330)과 반사 캐소드 콘택(150)에 전기적으로 접속하도록 제공될 수 있다. 도 3의 실시예에서, 절연층(340)은 애노드 및 캐소드 콘택 패드(160 및 170)가 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)는, 전류 확산층(330) 상에 직접, 그리고 반사 캐소드 콘택(150) 상에 직접 형성될 수 있으며, 도 2에 예시되었고 도 10의 실시예에서 후술되는 바와 같이, 그들 사이에 갭(172)을 제공하도록 이격될 수 있다. 다른 실시예들에서 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)의 많은 다른 구성들이 제공될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 LED의 단면도이다. 특히, 앞서 주목한 바와 같이, 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)의 다양한 구성들이 다양한 실시예에 따라 제공될 수 있다. 이들 구성 중 일부에서, 콘택 패드(170)에 대한 애노드 패드의 단락 회로를 방지하도록 이들간에 갭(172)을 두기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 반사 캐소드 콘택(150) 내의 파쇄부(break)가 바람직할 수 있다. 불행하게도, 갭 내의 반사 캐소드 콘택(150)의 부재로 인해, 갭 내의 광은 다시 다이오드 영역(110)으로 반사되지 못할 것이다. 도 4의 실시예는, 애노드 패드(160) 및/또는 캐소드 패드(170)로부터 절연되어 있고 갭(172)을 가로질러 연장되는 반사층(150)을 제공함으로써 이 문제를 감소시키거나 제거할 수 있다. 필요하다면, 다이오드 영역(110)으로부터 이 반사층(450)을 절연시키기 위해, 추가적인(제2의) 절연층(440)이 제공될 수 있다. 따라서, 반사 캐소드 콘택(150)이 갭(172)을 가로질러 파쇄부를 가지더라도, 갭(172) 내에 반사층(450)이 제공될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예에 따른 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)의 상부면도이다. 그러나, 측면형 LED의 희망하는 외부 접속에 따라 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)의 많은 상이한 구성이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하기 위해 수행될 수 있는 동작의 플로차트이다. 특히, 블록(610)에서, 비아(118)와 같은 비아가, 다이오드 영역(110)과 같은 다이오드 영역의 제1 면에서 p-타입층(114)과 같은 p-타입층을 통해 에칭되어, 그 내부에 n-타입층(112)과 같은 n-타입층을 노출시킨다. 블록(620)에서, 애노드 콘택(130, 130', 및/또는 130")과 같은 애노드 콘택이 p-타입층과 오옴 접촉하는 제1 면 상에 형성된다. 블록(630)에서, 층(140)과 같은 투명 절연층이 비아의 측벽 상에 형성되어, 비아 바깥의 제1 면 상에서 연장된다. 블록(640)에서, 비아의 바닥 상에서 n-타입층과 오옴 접촉하고, 비아의 측벽 상의 투명층 상에서, 그리고 비아 바깥의 제1 면 상에 있는 투명층 상에서 연장되는, 반사 캐소드 콘택(150)과 같은 반사 캐소드 콘택이 형성된다. 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)와 같은 패드들이 블록(650)에서 형성될 수 있다. 마지막으로, 원한다면, 블록(660)에서 기판이 제거되거나 얇게 될 수 있다. 기판 및/또는 제2 면은 텍스쳐링될 수 있다.
도 6의 실시예들은, 통상, 본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예들을 제조하는데 사용될 수 있다. 특정한 실시예를 제조하기 위해 특정한 기술이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 실시예는, 블록(610)에서 비아(118)를 에칭하여 n-타입층(112)을 노출시킴으로써 제조될 수 있다. 그 다음, 블록(620)에서 인듐 주석 산화물층(130') 및 전류 확산층(330)이 형성될 수 있다. 블록(630)에서, 0.5 ㎛의 실리콘 이산화물과 같은 실리콘 이산화물층이 블랭킷 피착되어 투명 절연층(140)을 제공할 수 있다. 블록(640)에서, 비아는 에칭되어 n-타입층(112)을 노출시킬 수 있고, 알루미늄이 블랭킷 피착되어 반사 캐소드 콘택(150)을 제공하고, ITO층(130") 위에 갭을 만든다. 블록(650)에서 TiNiAuSn 패드(160 및 170)가 피착될 수 있다. 다양한 실시예들에 따라 다른 구조를 제조하기 위해 다른 기술이 사용될 수 있다.
일부 대안적 구현예에서, 블록들 내에 표기된 기능/작용은 플로차트와는 다른 순서로 발생할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 예를 들어, 연속 도시된 2개의 블록은, 포함된 기능/작용에 따라, 실질적으로 동시에 실행되거나, 때때로 역순으로 실행될 수도 있다. 또한, 플로차트 및/또는 블록도의 소정 블록의 기능은 복수의 블록으로 분리될 수도 있고, 및/또는 플로차트 및/또는 블록도의 2개 이상의 블록은 적어도 부분적으로 통합될 수도 있다. 마지막으로, 예시된 블록들 사이에 다른 블록들이 추가/삽입될 수도 있다.
도 7a 및 도 7b는, 역시 다른 실시예들에 따른 LED의 각각 상부면도 및 측 단면도이다. 이들 실시예들은, 반사 씨드층(750)이 배리어층(210) 상에 제공되고 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)를 도금하기 위한 도금 씨드로서 사용된다는 점을 제외하고는, 도 2의 실시예와 유사하다. 또한, 전술된 실시예들에 따라 다이오드 영역(110)과 직접 접촉하는 씨드층의 일부에 의해 오옴성(ohmic) 캐소드 콘택이 제공될 수 있다. 이들 실시예들에서, 반사 씨드층(750)은, 알루미늄, 티타늄, 및 구리의 연속층들을 포함할 수 있는 반면, 패드들(160, 170)은 도금된 구리를 포함할 수 있다.
더 구체적으로, 도 7a 및 도 7b의 실시예들은, 도 2와 연계하여 설명된 바와 같이, NiAg 미러(130')를 제조하여 p-타입 애노드 콘택을 제공하고, NiAg 미러(130') 상에 배리어 영역(210)을 제조함으로써, 제조될 수 있다. 그 다음, 다이오드 영역(110)은, (도 7a 또는 도 7b에는 도시되지 않음) n-타입층(112)에 도달하도록, 그리고 비아를 정의하도록 에칭된다. 그 다음, 패시브층(140)이 피착되고 에칭되어, 비아(118)의 바닥 그리고 배리어(210)의 일부 상의 n-타입 영역을 노출시킬 수 있다. 그 다음, 씨드층(750)이 피착되어, n-타입 영역 및 배리어와 접촉한다. 그 다음, 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)가, 애노드와 캐소드 패드 사이에 (예를 들어, 약 75 ㎛폭의) 포토리소그래픽적으로 정의된 갭(172)과 더불어, 씨드층(750) 상에서 도금된다. 갭(172) 내의 씨드층(750) 부분은, 잔여 씨드층의 범위가 본질적으로 애노드 패드 및 캐소드 패드의 것과 동일해지도록 에칭될 수 있다. 그 다음, 갭(172)은, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide)를 포함할 수 있는 갭 충전층(gap filling layer, 760)으로 채워질 수 있다. 그 다음, 실리콘 탄화물 기판이 제거되어, 도 7b의 최종 구조를 생성한다.
따라서, 도 7a 및 도 7b의 실시예들은, 반사 애노드 콘택(130')을 갖는 LED를 제공할 수 있어서, 배리어(210)가 다이오드 영역(110) 상에 직접 있는 곳을 제외하고는, 전체 표면이 반사성이다. 따라서, 도 7a의 실시예에서, 16개의 비아(118)가 있는 곳을 바로 둘러싸는 영역을 제외하고는, 전체 구조는 미러를 가진다. 또한, 다른 실시예들에서, 씨드층(750)은, (예를 들어, n-타입층(112)에 개선된 오옴 콘택을 제공하기 위해) 비반사성 금속을 포함하되, 광이 16개의 비아(118)가 있는 씨드층만을 보기 때문에 전체 미러 반사도에는 영향을 작게 미치도록, 포함한다.
도 8a 내지 도 8c는, 다양한 실시예에 따른 기판(120)을 제거하기 위해 수행될 수 있는 동작의 단면도들이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 도 7b와 연계하여 설명되는 LED를 제조하는 동작들이 성장 기판(120) 상에 있는 LED 에피(110) 상에서 수행될 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 반도체, 유리, 및/또는 기타의 종래 캐리어 웨이퍼일 수 있는 캐리어 웨이퍼(810)가, 글루(820) 또는 기타의 접합 재료/기술을 이용하여 도금된 애노드 패드(160) 및 캐소드 패드(170)에 접합된다. 도 8c에서, 기판(820)이 제거되고, 다이오드 영역(110)의 외측면이 텍스쳐링되어 도 7b의 구조를 제공한다.
도 9는 역시 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 도 9에서, 도 3과 연계하여 설명된 바와 같이, 제1 투명 애노드 콘택(130")과 전류 확산층(330)이 제공된다. 그러나, 도 9의 실시예에서, 투명 캐소드 콘택(930) 및 전류 확산층(940)도 역시 제공될 수 있다. 투명 캐소드 콘택(930)은, n-타입층(112)과 오옴 접촉하며, 제1 면(110a) 상에서 연장된다. 투명 애노드 콘택(130')과 투명 캐소드 콘택(930)의 범위는 도 9에 예시된 것보다 많거나 적을 수 있다. 또한, 투명 캐소드 콘택(930)은 투명 애노드 콘택(130")과 동일한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물이 사용될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 콘택(130" 및 930)에 대해 상이한 투명 재료가 사용될 수 있다. 역시 다른 실시예들에서, 동일한 재료가 사용될 수도 있지만, 상이한 기술 및/또는 동작 파라미터를 이용하여 피착될 수도 있다. 마찬가지로, 2개의 전류 확산층(330, 940)은 동일하거나 상이한 재료일 수 있으며, 동일하거나 상이한 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다.
여전히 도 9를 참조하면, 투명 애노드 콘택(130")과 투명 캐소드 콘택(930)을 포함하여 제1 면 상에서 연장되는 투명 절연층(140)이 제공된다. 제1 면(110)을 실질적으로 피복하는 투명 절연층 상에 반사층(150)이 제공된다. 전류 확산층(330)은 투명 애노드 콘택(130")과 반사층(150) 사이에 제공될 수 있으며, 전류 확산층(940)은 투명 캐소드 콘택(930)과 반사층(150) 사이에 제공될 수 있다. 전술된 바와 같이, 전류 확산층(330, 940)은 동일한 층의 상이한 부분들일 수 있다. 도 9에 예시된 바와 같이, 반사층(150)은 각각의 전류 확산층(330, 940)에 접속된 층의 제1 및 제2 부분을 포함할 수 있다.
도 9의 실시예들은 제1 면을 실질적으로 피복하는 반사층(150)을 제공할 수 있다. 또한, 효율적인 광 추출이 제공될 수 있는데, 이것은, 투명 애노드 콘택(130")과 투명 캐소드 콘택(930) 양자 모두가 약 1.9의 굴절 계수를 갖는 ITO를 포함할 수 있고, 투명 절연층(140)은, ITO보다 낮은 약 1.5의 굴절 계수를 갖는 실리콘 이산화물과 같은 재료를 포함할 수 있기 때문이다. 또한, 다이오드 영역(110)이 약 2.5의 굴절 계수를 갖는 갈륨 질화물과 같은 III족-질화물로 형성될 때, 투명 ITO층(130", 940) 및 투명 절연층(140)은, 갈륨 질화물에 계수 부정합 또는 계수 단계를 제공할 수 있다. 이로써, 투명 절연층(140) 및 투명 ITO 층(130', 940)의 부재시와 비교해, 단계화된 계수 하이브리드 반사기에 의해 향상된 전반사가 제공될 수 있다. 나아가, 투명 기판(120)은, 약 2.6의 굴절 계수를 갖는 투명 실리콘 탄화물을 포함할 수 있다. 실리콘 탄화물 기판(120)은 전도성일 필요가 없기 때문에, 고저항률일 수 있으며, 투명할 수 있다. 또한, 실리콘 탄화물 기판(120)은 갈륨 질화물 다이오드 영역(110)에 대해 계수 정합(즉, 약 동일한 굴절 계수)이기 때문에, 실리콘 탄화물 기판의 경사진 측벽(120a)을 통해 향상된 광 추출이 제공될 수 있다. 따라서, 투명 실리콘 탄화물 기판(120)은, LED에 대한 기계적 및/또는 열적 기판 뿐만 아니라 광 추출기로서 기능할 수 있다.
마지막으로, 도 9를 참조하면, 투명 애노드 콘택 및 투명 캐소드 콘택 양자 모두가, ITO와 같은 투명 전도성 금속 산화물을 포함하며, 반사층(150)은 알루미늄과 같은 원소 금속(elemental metal)층을 포함할 때, 제1 면(110)은 원소 금속과의 직접적 접촉이 없는 반면, 원소 금속 반사기(150)는 제1 면을 실질적으로 피복할 수 있다.
도 10aa, 도 10ba, 도 10ca, 도 10da, 및 도 10ab, 도 10bb, 도 10cb, 도 10db는, 역시 다른 실시예들에 따른 중간 제조 동안에 역시 다른 실시예들에 따른 발광 다이오드의, 각각 단면도 및 상부 평면도이다. 이들 실시예들은 도 3의 실시예와 비교할 때, 하나의 절연층만을 사용할 수 있다.
도 10aa 및 10ab를 참조하면, n-타입층(112) 및 p-타입층(114)을 포함하는 다이오드 영역(110)이 기판(120) 상에 형성된다. 그 다음, p-타입 오옴 콘택이 형성된다. 도 10aa 및 도 10ab에서, ITO(130")를 포함하는 투명 p-타입 오옴 콘택이 형성된다. 다른 실시예들에서, NiAg와 같은 금속 미러/오옴 콘택이 형성될 수 있다. 이 경우, 전술된 바와 같이 은 마이그레이션(silver migration)을 저감 또는 방지하기 위해 배리어층이 또한 형성될 수 있다.
이제 도 10ba 및 도 10bb를 참조하면, ITO-타입 콘택이 사용될 때, p-전류 확산층(330)이 형성된다.
이제 도 10ca 및 도 10cb를 참조하면, 실리콘 이산화물 또는 또 다른 투명 절연층 또는 층(140)의 조합이 블랭킷 피착된 다음, n-타입층(112)으로의 및 전류 확산층(330)으로의 비아들이 개방된다.
마지막으로, 도 10da 및 10db를 참조하면, Al/Ti/Ni/AuSn의 층이 피착되어 애노드 및 캐소드 콘택(160 및 170)을 각각 형성한다. 티타늄 및 니켈층이 리플로(reflow) 동안에 혼합을 감소 또는 방지시키도록 적절한 두께를 갖는 것이 바람직할 것이라는 것을 이해할 것이다. 일부 실시예들에서는, 약 1000 Å의 티타늄 및 1000Å의 니켈의 두께가 사용될 수 있다. 또한, 금 주석은 필요하지 않을 수 있다. 오히려, 콘택 스택이 금에 의해 터미네이트되어 다른 땜납 부착을 용이하게 할 수 있다.
콘택 지오메트리의 한 실시예가 도 10da, 10db에 예시되어 있지만, 도 11에 도시된 바와 같이, 다른 콘택 지오메트리가 제공될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 원하는 외부 접속에 기초하여 역시 또 다른 콘택 지오메트리가 제공될 수 있다.
도 12는 다양한 실시예에 따라 플립-칩 구성으로 장착 기판 상에 장착된, 도 3의 발광 다이오드의 단면도이다. 본 명세서에서 설명 및/또는 예시된 다른 실시예들 중 임의의 것이 플립-칩 구성으로 장착 기판 상에 장착될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다.
이제 도 12를 참조하면, 애노드 및 캐소드 콘택(160 및 170)이 장착 기판(1210)에 인접하고, 다이오드 영역(110)이 장착 기판(1210)으로부터 멀리 있도록, 도 3의 LED를 플립-칩 구성으로 장착하는데 사용하기 위해, 예를 들어, 알루미늄 질화물(AlN)을 포함하는 절연 장착 기판과 같은 장착 기판(1210)이 사용될 수 있다. 다이오드에 외부 접속을 제공하기 위해 전도성 트레이스(1216 및 1218)가 사용될 수 있다. 전도성 트레이스(1216, 1218)는, 땜납 또는 기타의 다이 부착 재료(1220)를 이용하여 콘택(160, 170)에 전기적 및 열적으로 접속될 수 있다. 또한, 캐소드 콘택(170)에 의해 점유되는 면적은 확대될 수, 일부 실시예들에서는 최대화될 수 있는 반면, 애노드 콘택(160)에 의해 점유되는 면적은 감축될 수, 어떤 실시예들에서는 최소화될 수 있다. 캐소드 콘택(170)에 큰 면적을 제공함으로써, 캐소드 콘택(170)은 그라운드된 구리 슬러그(slug, 1214) 또는 기타의 히트 싱크 재료에 직접 전기적으로 결합되어, 향상된 열 효율을 패키지에 제공한다. 열 효율을 저감시킬 수 있는 개재하는 전기 절연층은 요구되지 않는다.
도 12에 예시된 바와 같은 플립-칩 장착 LED에서, 다이오드의 제1 면의 실질적 전체를 피복하고 제1 면으로부터 나오는 실질적으로 모든 광을 제1 면으로 다시 반사하도록 구성된 반사 캐소드 콘택(150)과 같은 반사 구조의 제공은, 극히 이로울 수 있다. 특히, 플립-칩 구성에서, 제1 면을 향해 다시 반사되지 않는 광은 실질적으로 소실되는데, 이것은, 장착 기판(1210)이 실질적으로 흡수하기 때문이다. 따라서, 플립-칩 구성의 기판(120)을 통한 광 방출을 향상 및/또는 최대화하기 위해, 본 명세서에서 설명된 다양한 실시예들을 이용하여 미러에 의해 피복되는 제1 면의 면적을 증가 또는 최대화하는 것이 바람직할 수 있다.
금속 코어 기판, 인쇄 회로 기판, 리드 프레임 및/또는 기타의 종래의 장착 기판과 같은 기타 형태의 장착 기판이 본 명세서에서 설명된 많은 실시예들을 플립-칩 구성으로 장착하기 위해 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다.
본 발명의 다양한 실시예들의 추가적 논의가 이제 제공될 것이다. 특히, 일부 실시예들에 따른 발광 다이오드는 측면형 플립-칩 설계를 제공할 수 있다. 기판(120)은, 다이오드의 발광 면을 형성할 수 있고, 렌티큘라 렌즈 또는 기타의 향상부를 포함하는 광 추출 향상된 표면(120d)을 포함할 수 있다. 또한, 기판(120)은 경사형 측면 엣지(120a)를 포함한다. 반사 콘택(150)은 p-타입층을 실질적으로 피복할 수 있다. 반사기(150)는 반사되는 주파수 범위를 증가시키기 위해 복수의 금속층을 포함할 수 있다.
종래의 수직 LED에 비해, 본 명세서에서 설명되는 측면형 실시예들은, 알루미늄과 같은 더 큰 반사도를 제공하는 금속과 짝을 이룰 수 있는 에피텍셜 층상의 콘택을 제공할 수 있다. 또한, 장치 기판으로서 투명 실리콘 탄화물이 사용될 때, 그 투명도는 실리콘 탄화물의 저항 범위에 의해 정의될 수 있다. 구체적으로, 대부분의 경우, 더 적은 도펀트 원자를 포함하여 더 높은 저항을 갖는 실리콘 탄화물 결정은, 더 많은 도펀트 원자와 더 높은 전도성을 갖는 실리콘 탄화물 결정보다 더 높은 투명도를 보일 것이다. 수직형 장치는 일반적으로 높은 전도성의 기판을 사용한다. 수직형 설계에서, 원하는 더 높은 전도성의 기판은 더 많은 광을 흡수하는 경향이 있고, 따라서, LED의 외부 효율을 저감시킬 수 있다. 따라서, 많은 수직형 설계는 실리콘 탄화물 기판의 일부 또는 전부를 제거할 수 있다.
뚜렷한 대조로, 다양한 실시예들에 따른 측면형 설계는 전도성 기판을 요구하지 않는다. 그 결과, 이들 측면형 설계는 더 투명한(즉, 높은 저항성) 실리콘 탄화물 기판을 포함할 수 있는 반면, 여전히 양호한 포워드 전압 특성을 나타낼 것이다. 예를 들어, 0.5 Ω-cm보다 큰 저항, 일부 실시예에서는, 1 Ω-cm보다 큰 저항이 제공될 수 있다. 이것은, 0.08 Ω-cm 내지 약 0.2 Ω-cm 사이의 저항을 사용하는 수직형 설계와 대조를 이룬다.
본 명세서에서 설명된 다양한 실시예들은, 다이오드 영역으로부터 나오는 실질적으로 모든 광을 다시 다이오드 영역으로 반사하도록 구성된 반사 구조를 제공할 수 있다. 이와 같은 반사 구조는, 장착 기판에 의한 방출된 복사의 흡수를 저감 또는 방지하도록, 플립-칩 장치에 대해 지극히 바람직할 것이다. 특히, 접합 패드 내로의 광 흡수를 저감시키는 다양한 기술들이 공지되어 있다. 예를 들어, 접합 패드 내로의 광 방출을 저감시키기 위해 접합 패드 아래에 감소된 전도성 영역을 제공하는 것이 공지되어 있다. 또한, 투명 전도성 접합 패드의 일부 아래에 절연층을 포함함으로써 접합 패드 내로의 광 방출을 감소시키는 것이 공지되어 있다. 또한, 접합 패드에 입사하는 광을 반사하기 위해, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2007/0145380호에 설명된 바와 같이, 반사성 접합 패드를 사용하는 것이 공지되어 있다.
본 명세서에서 설명된 실시예들은, 접합 패드 내로의 감소된 방출 또는 반사성 접합 패드보다 훨씬 많은 것을 제공할 수 있다. 오히려, 본 명세서에서 설명된 일부 실시예는, 제1 면으로부터 나온 실질적으로 모든 광을 다시 제1 면으로 반사하도록 구성될 수 있는 반사 구조를 다이오드 영역의 제1 면 상에 제공할 수 있다. 따라서, 장착 기판에 의한 흡수는 저감되거나 최소화될 수 있다. 사실상, 일부 실시예에서, 접합 패드 손실 자체는 중요하지 않을 수 있는데, 이것은, LED 자체는 전반사로 인한 복수의 패스를 감소시킴으로써 높은 광 효율을 가질수 있기 때문이다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 다양한 실시예들은, 접합 패드로부터의 사소한 광 손실을 단순히 완화시키는 것보다 훨씬 더 많은 것을 할 수 있다.
측면형 설계는 또한, 원하는 미러층을 위치시키기 위한 더 많은 옵션을 제공할 수 있으며, 측면형 설계는 위 또는 아래의 에피텍셜층과 더불어 장착될 수 있다. 구체적으로, 에피텍셜층은, 기판에 관하여 장착 구조에 가장 가깝게, 또는 기판에 관하여 장착 구조로부터 더 멀리 장착될 수 있다. 에피텍셜층이 장착 구조 상에 놓이는 경우(아래), 미러는 전체 장치의 에피텍셜측 상에 위치할 수 있다. 또한, 대규모 집적 회로 장치에서 널리 사용되는 관통-실리콘 비아(TSV) 기술은, 원한다면, 발광 다이오드를 갖는 웨이퍼를 실리콘 웨이퍼에 접합하기 위해 본 명세서의 다양한 실시예에서 사용될 수 있다. 실리콘 웨이퍼는, 실리콘 탄화물 기판이 매우 얇게(예를 들어, 약 50㎛ 보다 작은 실리콘 탄화물) 연마될 때, 또는 실리콘 탄화물 성장 기판이 완전히 제거되는 경우, 지지 구조를 제공할 수 있다. 그 다음, TSV 실리콘 웨이퍼의 후면 상에 접합 패드가 제공되고, 장착 계면을 제공하도록 LED의 콘택 패드와 실질적으로 정렬될 수 있다. TSV는 LED 상의 패드를 실리콘 웨이퍼의 후면 상의 패드와 접속할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들은 Al/Ti/Ni/AuSn을 포함하는 통합된 콘택 스택을 제공할 수 있으며, 일부 실시예에 따른 이들 실시예들의 두께는 전술되었었다. 또한 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, Al 반사층은 Ai/Ni/AuSn과 분리될 수 있다. 또한, 실제의 접합 금속, 예를 들어, AuSn은, LED가 장착될 어떠한 기판에도 양호한 접합을 제공하기에 충분한 정도의 두께가 될 필요가 있다. 따라서, 금속 피착 프로세스의 경우, AuSn 합금은 스퍼터링되거나, 또는 스퍼터링 및/또는 e-빔 피착이 개개의 AlSn 층을 스퍼터링하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들은 약 1㎛ 내지 약 3㎛의 두께를 사용하지만, 일부 실시예에서는, 더 두꺼운 층이 사용될 수 있다. 또한, 전술된 일부 실시예들에서, 기계적 지지를 제공하기 위해 구리는 약 20 ㎛ 내지 약 30㎛ 사이로 두껍게 도금될 수 있다.
따라서, 일부 실시예들은 접합 패드 금속 통합을 제공할 수 있어서, 패드들간에 비교적 작은 갭을 갖고 더 큰 면적의 접합을 허용한다. 예를 들어, 브릿징에 대한 과도한 우려없이 AuSn 애노드와 캐소드 층 사이의 약 30㎛ 이하의 작은 갭이 사용될 수 있다. 만일 터미네이션이 AuSn이 아닌 Au를 사용한다면, 땜납, 페이스트, 프리폼 등이 사용될 수 있으며, 이 경우, 접합될 저감된 패드 영역과 콘택 사이에 더 큰 갭을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에서, 플럭스(flux)만이 요구되고, 디스펜싱(dispensing)을 위한 정렬은 중요하지 않을 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에서, 다이 부착 표면들 간의 갭은, 그 크기가, 애노드와 캐소드 콘택 간의 갭의 크기로 감소될 수 있다. 일부 실시예들에서, 약 75㎛보다 작은 갭이 제공될 수 있고, 다른 실시예들에서, 약 50㎛보다 작은 갭이 제공될 수 있으며, 이것은 훌륭한 기계적 완전성과 효율적인 방열을 제공할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 일부 실시예는 통합된 반사 구조 및 히트 싱크를 제공할 수 있으면서, 다이 부착 표면들 사이에 작은 갭을 허용한다. 그 다음, LED는 실리콘, 구리, 알루미늄, 및/또는 알루미늄 질화물과 같은 서브마운트 상에 플립-칩 장착될 수 있으며, 이 때, (리드 프레임 계열의 패키지의 대한) 트레이스는, 리드 프레임 또는 리드 프레임 슬러그 상에 직접, 또는 세라믹 서브마운트 상에 있다. 이와 같은 장착 방법은 활성층으로부터 멀리 있는 효율적인 열 전도 경로를 제공할 수 있다.
비록 일부 실시예들이 측면형 LED에 관하여 잇점을 제공할 수 있지만, 다른 실시예들도 역시 수직형 LED의 외부 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 다양한 실시예들의 향상 설계는 실리콘 탄화물의 굴절 계수에 기초하여 추가적인 잇점을 제공할 수 있다. 구체적으로, 실리콘 탄화물과 공기간의 굴절 계수 차이와, 실리콘 탄화물과 가장 흔한 봉합재(encapsulant) 간의 굴절 계수 차이는, 대개, (사파이어와 같은) 다른 기판 재료와 공기 또는 봉합재 간의 굴절 계수 차이보다 크다. 그 결과, 실리콘 탄화물은, 어떤 다른 기판 재료가 할 수 있는 것보다 더 많은 광을 굴절 또는 전반사할 수 있는 경향이 있다. 이 때문에, 실리콘 탄화물 계열의 다이오드의 표면의 광 출력 특성을 향상시키는 것은, 이들 장치들의 외부 양자 효율성에 비례적으로 더 큰 긍정적 효과를 가질 수 있다.
따라서, 일부 실시예들은, GaN-계열의 다이오드 영역(약 2.5의 굴절 계수)으로부터 광을 추출하기 위해 투명 실리콘 탄화물(약 2.6의 굴절 계수)을 사용할 수 있다. 또한, 일부 실시예들은 GaN(약 2.5의 굴절 계수)과 (알루미늄과 같은) 반사층 사이에서 결합하기 위해 ITO(약 1.9의 굴절 계수)와 실리콘 이산화물(약 1.5의 굴절 계수)을 사용할 수 있다. 따라서, 견실한 전기적, 열적, 및 광학적 속성이 제공될 수 있다.
전술된 설명 및 도면과 연계하여, 많은 상이한 실시예들이 본 명세서에서 기술되었다. 이들 실시예들의 모든 조합 및 부조합을 문자 그대로 설명하고 예시하는 것은, 과도하게 반복적이고 혼란스러운 것임을 이해할 것이다. 따라서, 도면을 포함한 본 명세서는, 본 명세서에서 설명된 실시예들의 모든 조합 및 부조합과, 이들을 만들고 이용하는 방식 및 프로세스의 완전한 기재를 구성하며, 이와 같은 조합 및 부조합의 임의의 것에 대한 특허청구를 지지하는 것으로 해석되어야 한다.
도면 및 명세서에서, 본 발명의 실시예들이 개시되었고, 비록 특정한 용어가 채용되었지만, 이들은 총칭적 및 설명의 의미로만 사용된 것이지, 제한하기 위한 것은 아니므로, 본 발명의 범위는 이하의 청구항들에서 개시된다.

Claims (50)

  1. 발광 다이오드로서,
    제1 및 제2 대향면들을 가지며, 상기 대향면들 내에 n-타입층 및 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역;
    상기 p-타입층과 오옴 접촉하며 상기 제1 면 상에서 연장되는, 애노드 콘택;
    상기 애노드 콘택 바깥의 상기 제1 면 상에서 연장되는 투명 절연층; 및
    상기 n-타입층과 전기적으로 접촉하며, 상기 투명 절연층을 통해, 그리고, 상기 애노드 콘택의 바깥에 있는 상기 투명 절연층 상에서 연장되어, 상기 애노드 콘택 바깥에 있는 상기 제1 면의 실질적 전부를 반사 캐소드 콘택으로 피복하는 반사 캐소드 콘택
    을 포함하는 발광 다이오드.
  2. 제1항에 있어서, 투명 절연층은 또한, 상기 애노드 콘택 상에서 연장되고, 상기 반사 캐소드 콘택은 또한 상기 애노드 콘택 상에 있는 상기 투명 절연층 상에서 연장되어, 상기 애노드 콘택 바깥에 있는 상기 제1 면의 실질적 전부를 상기 반사 캐소드 콘택으로 피복하고, 또한 상기 애노드 콘택의 적어도 일부를 상기 반사 캐소드 콘택으로 피복하는, 발광 다이오드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 면 내로 연장되어 상기 n-타입층을 노출시키는 비아(via)를 더 포함하고, 상기 투명 절연층은 상기 비아 내로 연장되며, 상기 반사 캐소드 콘택은 또한, 상기 투명 절연층 상에서 상기 비아 내로 연장되어, 상기 비아에서 노출되어 있는 상기 n-타입층과 전기적으로 접촉하는, 발광 다이오드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 애노드 콘택은, 상기 p-타입층과 오옴 접촉하고 상기 제1 면 상에서 연장되는 반사 애노드 콘택을 포함하는, 발광 다이오드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반사 애노드 콘택은 측벽(sidewall)을 포함하고, 상기 발광 다이오드는, 상기 측벽을 포함한 상기 반사 애노드 콘택 상에 배리어층을 더 포함하는, 발광 다이오드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 애노드 콘택은, 상기 p-타입층과 오옴 접촉하고 상기 제1 면 상에서 연장되는 투명 애노드 콘택을 포함하는, 발광 다이오드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 투명 애노드 콘택의 일부 상에 전류 확산층을 더 포함하는, 발광 다이오드.
  8. 제6항에 있어서, 상기 투명 절연층은 상기 투명 애노드 콘택 상에서 연장되고, 상기 반사 캐소드 콘택은 또한, 상기 투명 애노드 콘택 상에 있는 상기 투명 절연층 상에서 연장되어, 상기 투명 애노드 콘택의 적어도 일부를 상기 반사 캐소드 콘택으로 피복하는, 발광 다이오드.
  9. 제7항에 있어서, 상기 투명 절연층은 상기 일부의 바깥의 투명 애노드 콘택 상에서 연장되고, 상기 반사 캐소드 콘택은 또한, 상기 일부의 바깥의 상기 투명 애노드 콘택 상에 있는 상기 투명 절연층 상에서 연장되어, 상기 일부의 바깥의 투명 애노드 콘택을 상기 반사 캐소드 콘택으로 피복하는, 발광 다이오드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 콘택에 전기적으로 접속된 애노드 패드;
    상기 반사 캐소드 콘택에 전기적으로 접속된 캐소드 패드를 더 포함하고,
    상기 애노드 및 캐소드 패드들은, 그들 사이에 갭을 정의하도록 서로 조밀 이격되어 상기 제1 면 상에서 연장되는, 발광 다이오드.
  11. 제10항에 있어서, 상기 애노드 패드 및 캐소드 패드 양자 모두는, 상기 반사 애노드 콘택 상에서 연장되며, 상기 반사 애노드 콘택은 상기 갭에 대응하는 파쇄부(break)를 그 내부에 포함하고,
    상기 발광 다이오드는, 상기 애노드 패드 및/또는 캐소드 패드로부터 절연되어 있고 상기 파쇄부를 가로질러 연장되는 반사층을 더 포함하는, 발광 다이오드.
  12. 제10항에 있어서, 장착 기판을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드는, 상기 애노드 및 캐소드 패드가 상기 장착 기판에 인접하도록 하고 상기 다이오드 영역은 상기 장착 기판으로부터 멀리 있도록 하여, 상기 장착 기판 상에서 플립-칩 장착되는, 발광 다이오드.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2면 상에 투명 기판을 더 포함하는, 발광 다이오드.
  14. 제13항에 있어서, 상기 투명 기판은, 상기 다이오드 영역으로부터 멀리 있는 외측면(outer face)을 포함하고, 상기 외측면은 상기 발광 다이오드에 대한 배향 표시자(orientation indicator)를 제공하도록 그 제2 부분이 아닌 그 제1 부분에서 상이하게 텍스쳐링(texture)되는, 발광 다이오드.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드 영역은 III족 질화물을 포함하고,
    상기 투명 절연층은 실리콘 이산화물을 포함하며,
    상기 반사 캐소드 콘택은 알루미늄을 포함하는, 발광 다이오드
  16. 제4항에 있어서,
    상기 다이오드 영역은 III족 질화물을 포함하고,
    상기 투명 절연층은 실리콘 이산화물을 포함하며,
    상기 반사 캐소드 콘택은 알루미늄을 포함하고,
    상기 반사 애노드 콘택은 니켈 및 은을 포함하는, 발광 다이오드.
  17. 제6항에 있어서,
    상기 다이오드 영역은 III족 질화물을 포함하고,
    상기 투명 절연층은 실리콘 이산화물을 포함하며,
    상기 반사 캐소드 콘택은 알루미늄을 포함하고,
    상기 투명 애노드 콘택은 인듐 주석 산화물 포함하는, 발광 다이오드.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 다이오드 영역은 III족 질화물을 포함하고,
    상기 투명 절연층은 실리콘 이산화물을 포함하며,
    상기 반사 캐소드 콘택은 알루미늄을 포함하고,
    상기 투명 기판은 실리콘 탄화물을 포함하는, 발광 다이오드.
  19. 제10항에 있어서, 상기 반사 캐소드 콘택은 또한, 상기 애노드 및 캐소드 패드들에 대한 도금 씨드층을 제공하고, 상기 애노드 및 캐소드 패드들은 상기 씨드층 상의 도금된 애노드 및 캐소드 패드들인, 발광 다이오드.
  20. 제1항에 있어서, 상기 반사 캐소드 콘택은 상기 n-타입층과 직접 오옴 접촉하는, 발광 다이오드.
  21. 제1항에 있어서, 상기 n-타입층과 직접 오옴 접촉하는 오옴 콘택을 더 포함하고, 상기 반사 캐소드 콘택은 오옴 콘택 상에 있는, 발광 다이오드.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 다이오드 영역은 III족 질화물을 포함하고,
    상기 투명 절연층은 실리콘 이산화물을 포함하며,
    상기 오옴 콘택은 티타늄을 포함하고,
    상기 반사 애노드 콘택은 니켈 및 은을 포함하는, 발광 다이오드.
  23. 제16항에 있어서, 상기 제2 면 상에 실리콘 탄화물을 포함하는 투명 기판을 더 포함하는, 발광 다이오드.
  24. 제1항에 있어서, 상기 투명 절연층은 복수의 투명 부층을 포함하는, 발광 다이오드.
  25. 발광 다이오드로서,
    제1 및 제2 대향면들을 갖고, 상기 대향면들 내에 n-타입층 및 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역;
    상기 p-타입층과 오옴 접촉하며 상기 제1 면 상에서 연장되는, 애노드 콘택; 및
    상기 n-타입층과 오옴 접촉하며 또한 제1 면 상에서 연장되는 캐소드 콘택
    을 포함하고,
    상기 애노드 콘택 및/또는 캐소드 콘택은, 상기 제1 면으로부터 나온 실질적으로 모든 광을 다시 상기 제1 면으로 반사하도록 구성된 반사 구조를 상기 제1 면 상에 더 포함하는, 발광 다이오드.
  26. 제25항에 있어서, 상기 반사 구조는 상기 제1 면의 면적의 적어도 90%로부터 나온 광을 다시 상기 제1 면으로 반사하는, 발광 다이오드.
  27. 제26항에 있어서, 상기 반사 구조는 입사하는 광의 적어도 90%를 다시 상기 제1 면으로 반사하도록 구성된, 발광 다이오드.
  28. 제25항에 있어서, 상기 반사 구조는, 상기 p-타입층과 오옴 접촉하는 애노드 콘택의 반사 표면, 상기 캐소드 콘택의 반사 표면, 및 상기 p-타입층과 오옴 접촉하는 애노드 콘택의 반사 표면과 상기 캐소드 콘택의 반사 표면 사이에서 연장되는 상기 캐소드 콘택의 연장부의 반사 표면을 포함하는, 발광 다이오드.
  29. 제28항에 있어서, 측벽을 포함한 애노드 콘택 상에 배리어 층을 더 포함하며, 상기 반사 구조는, 상기 애노드 콘택의 측벽 상의 상기 배리어 층에 의해 흡수되는 광을 제외하고는, 상기 제1 면으로부터 나오는 실질적으로 모든 광을 다시 상기 제1 면으로 반사하는, 발광 다이오드.
  30. 제25항에 있어서, 상기 애노드 콘택은 투명하고, 상기 반사 구조는, 상기 n-타입층과 오옴 접촉하는 상기 캐소드 콘택의 반사 표면과, 상기 투명 애노드 콘택 상에서 연장되는 상기 캐소드 콘택의 연장부의 반사 표면을 포함하는, 발광 다이오드.
  31. 제30항에 있어서, 상기 투명 애노드 콘택 상에 전류 확산층을 더 포함하고, 상기 반사 구조는, 상기 투명 애노드 콘택 상의 상기 전류 확산층에 의해 흡수되는 광을 제외하고는, 상기 제1 면으로부터 나오는 모든 광을 다시 상기 제1 면으로 반사하는, 발광 다이오드.
  32. 제25항에 있어서,
    상기 애노드 콘택에 전기적으로 접속된 애노드 패드; 및
    상기 반사 캐소드 콘택에 전기적으로 접속된 캐소드 패드를 더 포함하고,
    상기 애노드 및 캐소드 패드들은, 그들 사이에 갭을 정의하도록 서로 조밀 이격되어 상기 제1 면 상에서 연장되는, 발광 다이오드.
  33. 제32항에 있어서, 장착 기판을 더 포함하고, 상기 발광 다이오드는, 상기 애노드 및 캐소드 패드가 상기 장착 기판에 인접하도록 하고 상기 다이오드 영역은 상기 장착 기판으로부터 멀리 있도록 하여, 상기 장착 기판 상에서 플립-칩 장착되는, 발광 다이오드.
  34. 발광 다이오드로서,
    제1 및 제2 대향면들을 갖고, 상기 대향면들 내부에 n-타입층 및 p-타입층을 포함하는 다이오드 영역;
    상기 p-타입층과 오옴 접촉하며 상기 제1 면 상에서 연장되는 반사 애노드 콘택; 및
    상기 n-타입층과 오옴 접촉하며 상기 제1 면 상에서 연장되는 반사 캐소드 콘택
    을 포함하고,
    상기 반사 애노드 콘택 및 상기 반사 캐소드 콘택은, 상기 제1 면으로부터 나온 실질적으로 모든 광을 다시 상기 제1 면으로 집합적으로 반사하도록 구성된, 발광 다이오드.
  35. 제34항에 있어서, 상기 반사 애노드 콘택은, 상기 p-타입층과 오옴 접촉하고 상기 제1 면 상에서 연장되는 반사층과, 측벽을 포함한 상기 반사층 상의 배리어 층을 포함하는, 발광 다이오드.
  36. 제34항에 있어서, 상기 반사 캐소드 콘택은,
    상기 애노드 콘택 바깥의 상기 제1 면 상에서 연장되는 투명 절연층; 및
    상기 n-타입층과 전기적으로 접촉하고, 상기 투명 절연층을 통해, 그리고, 상기 애노드 콘택 바깥에 있는 상기 투명 절연층 상에서 연장되는 반사층
    을 포함하는, 발광 다이오드.
  37. 제36항에 있어서, 상기 투명 절연층은 또한, 상기 애노드 콘택 상에서 연장되고, 상기 반사층은 또한, 상기 애노드 콘택 상에 있는 상기 투명 절연층 상에서 연장되는, 발광 다이오드.
  38. 제36항에 있어서, 상기 제1 면 내로 연장되어 상기 n-타입층을 노출시키는 비아를 더 포함하고, 상기 투명 절연층은 상기 비아 내로 연장되며, 상기 반사층은 또한 상기 투명 절연층 상에서 상기 비아 내로 연장되어, 상기 비아에서 노출되어 있는 상기 n-타입층과 전기적으로 접촉하는, 발광 다이오드.
  39. 발광 다이오드로서,
    제1 및 제2 대향면들을 가지며, 상기 대향면들 내에 n-타입층 및 p-타입층을 포함하고, 다이오드 영역;
    상기 p-타입층과 오옴 접촉하며 상기 제1 면 상에서 연장되는 투명 애노드 콘택;
    상기 n-타입층과 오옴 접촉하며 상기 제1 면 상에서 연장되는 투명 캐소드 콘택;
    상기 투명 애노드 콘택과 상기 투명 캐소드 콘택을 포함하는 상기 제1 면 상에서 연장되는 투명 절연층; 및
    상기 투명 절연층 상에 있으며, 상기 제1 면을 실질적으로 피복하는 반사층
    을 포함하는, 발광 다이오드.
  40. 제39항에 있어서, 상기 투명 애노드 콘택과 상기 반사층 사이에, 그리고 상기 투명 캐소드 콘택과 상기 반사층 사이에, 전류 확산층을 더 포함하는, 발광 다이오드.
  41. 제40항에 있어서, 상기 반사층은 제1 및 제2 부분을 포함하고, 상기 투명 애노드 콘택과 상기 반사층 사이의 상기 전류 확산층은 상기 애노드 콘택을 상기 제1 부분에 전기적으로 접속하고, 상기 투명 캐소드 콘택과 상기 반사층 사이의 상기 전류 확산층은, 상기 투명 캐소드 콘택을 상기 제2 부분에 전기적으로 접속하는, 발광 다이오드.
  42. 제39항에 있어서, 상기 투명 애노드 콘택 및 상기 투명 캐소드 콘택 양자 모두는, 인듐 주석 산화물을 포함하고, 상기 투명 절연층은, 인듐 주석 산화물보다 낮은 굴절 계수를 갖는 재료를 포함하는, 발광 다이오드.
  43. 제39항에 있어서, 상기 다이오드 영역과 대략 동일한 굴절 계수를 갖는 투명 기판을 상기 제2 면 상에 더 포함하는, 발광 다이오드.
  44. 제39항에 있어서, 상기 투명 애노드 콘택 및 상기 투명 캐소드 콘택 양자 모두는, 투명 전도성 금속 산화물을 포함하고, 상기 반사층은, 상기 제1 면이 원소 금속(elemental metal)과 직접 접촉하지 않도록 상기 제1 면으로부터 이격된 원소 금속층을 포함하는, 발광 다이오드.
  45. 발광 다이오드 제조 방법으로서,
    다이오드 영역의 제1 면에서 p-타입층을 통해 비아를 에칭하여 그 내부의 n-타입층을 노출시키는 단계;
    상기 p-타입층과 오옴 접촉하는 애노드 콘택을 상기 제1 면 상에 형성하는 단계;
    상기 비아 바깥의 제1 면 상에서 연장되는 투명 절연층을 상기 비아의 측벽 상에 형성하는 단계; 및
    상기 비아의 바닥 상에서 상기 n-타입층과 오옴 접촉하고, 상기 비아의 측벽 상에 있는 상기 투명층 상에서, 그리고 상기 비아 바깥의 상기 제1 면 상에 있는 투명층 상에서 연장되어, 상기 애노드 콘택 바깥에 있는 상기 제1 면의 실질적 전부를 반사 캐소드 콘택으로 피복하는, 상기 반사 캐소드 콘택을 형성하는 단계
    를 포함하는, 발광 다이오드 제조 방법.
  46. 제45항에 있어서, 애노드 콘택을 형성하는 단계는, 상기 p-타입층과 오옴 접촉하고 상기 제1 면 상에서 연장되는 투명 애노드 콘택을 형성하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 제조 방법.
  47. 제46항에 있어서, 투명 애노드 콘택을 형성하는 단계 다음에, 상기 투명 애노드 콘택의 일부 상에 전류 확산층을 형성하는 단계가 후속되는, 발광 다이오드 제조 방법.
  48. 제46항에 있어서, 투명 절연층을 형성하는 단계는, 상기 투명 애노드 콘택 상에서 연장하는 상기 투명 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 반사 콘택을 형성하는 단계는, 상기 투명 애노드 콘택 상에 있는 상기 투명 절연층 상에서 연장되는 상기 반사 콘택을 형성하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 제조 방법.
  49. 제45항에 있어서, 애노드 콘택을 형성하는 단계는, 상기 p-타입층과 오옴 접촉하고 상기 제1 면 상에서 연장되는 반사층을 형성하는 단계와, 측벽을 포함한 상기 반사층 상에 배리어 층을 형성하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 제조 방법.
  50. 제45항에 있어서, 투명 절연층을 형성하는 단계는, 투명 절연층을 블랭킷 형성하는 단계와, 상기 n-타입층과 상기 p-타입층으로 연장되는 비아를 상기 투명 절연층에서 개방하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 제조 방법.
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