KR20140118042A - 발광 다이오드 및 그것을 채택하는 발광 소자 - Google Patents

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KR20140118042A
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김상민
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Abstract

발광 다이오드 및 그것을 채택하는 발광 소자가 개시된다. 이 발광 다이오드는, 제1면, 제2면 및 측면을 갖는 육방정계 결정구조의 투명 기판; 투명 기판의 제1면 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층; 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층; 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 위치하는 활성층; 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극; 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극; 제1 전극 상에 위치하는 제1 범프; 및 제2 전극 상에 위치하는 제2 범프를 포함하고, 투명 기판은 두 개의 예각 및 두 개의 둔각을 포함하는 평행사변형 형상을 갖는다. 평행사변형 형상을 갖는 기판을 채택함으로써 제조 공정 동안 성장 기판의 크랙 발생에 의해 발광 다이오드 수율이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

Description

발광 다이오드 및 그것을 채택하는 발광 소자{LIGHT EMITTING DIODE AND LIGHTING DEVICE EMPLOYING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 및 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 플립칩형 발광 다이오드 및 그것을 채택한 발광 소자에 관한 것이다.
질화갈륨(GaN) 계열의 발광 다이오드가 개발된 이래, GaN 계열의 LED는 현재 천연색 LED 표시소자, LED 교통 신호기, 백라이트 유닛, 조명 장치 등 다양한 응용에 사용되고 있다.
질화갈륨 계열의 발광 다이오드는 일반적으로 사파이어와 같은 기판 상에 에피층들을 성장시키어 형성되며, n형 반도체층, p형 반도체층 및 이들 사이에 개재된 활성층을 포함한다. 한편, n형 반도체층 상에 n-전극이 형성되고, p형 반도체층 상에 p-전극이 형성된다. 발광 다이오드는 전극들을 통해 외부 전원에 전기적으로 연결되어 구동된다. 이때, 전류는 p-전극에서 상기 반도체층들을 거쳐 n-전극으로 흐른다.
한편, p-전극에 의한 광 손실을 방지하고 방열 효율을 높이기 위해 플립칩형의 발광 다이오드가 사용되고 있다. 수평형 구조의 발광 다이오드는 사파이어 기판과 같은 성장 기판을 통해 열을 전달해야 하므로, 방열 효율이 낮다. 이에 반해, 플립칩형의 발광 다이오드는 전극 패드들을 통해 열을 전달하므로, 방열 효율이 높다. 또한, 플립칩형의 발광 다이오드는 성장 기판을 통해 광을 외부로 방출하기 때문에 에피층을 통해 광을 외부로 방출하는 수평형 구조의 발광 다이오드에 비해 p-전극에 의한 광 손실을 줄일 수 있다. 특히, 심자외선 발광 다이오드와 같이 높은 에너지의 광을 방출하는 발광 다이오드는 p형 반도체층에 의한 광 손실이 발생하기 때문에, 플립칩형의 구조를 채택하게 된다.
발광 다이오드에서 전류 집중(current crowding) 효과를 감소시키고 또한 플립칩 패키징에 적합한 형상을 갖는 발광 다이오드가 미국특허 US7,928,451호에 "SHAPED CONTACT LAYER FOR LIGHT EMITTING HETEROSTRUCTURE"라는 명칭으로 Bilenko 등에 의해 개시된바 있다.
도 1은 종래의 플립칩형의 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(11), n형 반도체층(13), p형 반도체층(17), 활성층, n-전극(19), p-전극(20), n-범프(30a) 및 p-범프(30b)를 포함한다.
기판(11)은 대략 직사각형 형상을 갖는다. 기판(11)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시키기 위한 성장 기판으로서 예컨대 사파이어 기판일 수 있다. 한편, p형 반도체층(17)은 콘택층으로서 n형 반도체층(13)의 일부 영역 상에 위치하며, H 형상을 갖는다. 또한, p형 반도체층(17)은 중앙 영역의 양측에서 내측으로 만입된 형상을 갖는다.
n-전극(19)은 n형 반도체층(13)에 오믹 콘택하며, p-전극(20)은 p형 반도체층(17)의 형상을 따라 p형 반도체층(17)상에 오믹 콘택한다. 한편, n-범프(30a)가 p형 반도체층(17)과 평행하게 기판(11)의 일측 가장자리를 따라 n-전극(19) 상에 위치한다. 또한, p-범프(30b)가 p-전극(20) 상에 위치한다. p-범프(30b)는 p-전극(20)의 형상과 유사한 형상을 갖는다.
종래 기술은 p형 반도체층(17)을 H 형상으로 함으로써 높은 전류밀도 조건에서 우수한 광 출력 특성을 나타낼 수 있다. 그러나, 종래 기술은 직사각형 형상을 채택하기 때문에, 성장 기판을 직사각형 형상으로 브레이킹하게 된다. 이때, 사파이어 기판과 같이 육방정계의 결정 구조를 갖는 성장 기판은, 도 2에 도시한 바와 같이, 브레이킹 방향에 대해 경사진 방향을 따라 크랙이 쉽게 발생하며, 따라서 발광 다이오드 수율이 떨어진다. 특히, 사파이어 기판이 약 150㎛ 이상으로 두꺼워짐에 따라, 크랙 발생은 더욱 현저하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전류를 용이하게 분산시킬 수 있으며, 또한, 플립칩 패키징에 적합한 발광 다이오드 및 그것을 갖는 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 성장 기판의 크랙 발생에 의해 수율이 감소하는 것을 방지할 수 있는 발광 다이오드 및 그것을 갖는 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 개선된 광 출력 특성을 나타내는 발광 다이오드 및 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드는, 제1면, 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하는 측면을 갖는 육방정계 결정구조의 투명 기판; 상기 투명 기판의 제1면 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 위치하는 활성층; 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하는 제1 범프; 및 상기 제2 전극 상에 위치하는 제2 범프를 포함하고, 상기 투명 기판은 두 개의 예각 및 두 개의 둔각을 포함하는 평행사변형 형상을 갖는다.
상기 육방정계 결정 구조의 투명 기판은 특정 결정면을 따라 크랙이 발생하기 쉽다. 투명 기판이 직사각형 형상을 갖도록 웨이퍼를 브레이킹하여 발광 다이오드를 제조하는 경우, 웨이퍼 상에서 브레이킹 면에 경사진 방향으로 크랙이 발생하며, 이에 따라 발광 다이오드 불량이 발생한다. 이에 반해, 상기 육방정계 결정 구조의 투명 기판이 평행사변형 형상을 갖기 때문에, 웨이퍼 상에서 크랙이 발생하기 쉬운 면을 따라 브레이킹할 수 있으며, 따라서 크랙에 의한 발광 다이오드 불량 발생을 방지할 수 있다.
나아가, 상기 예각 근처에서 방출되는 광이 증가하기 때문에, 발광 다이오드의 광 추출 효율이 향상된다.
상기 투명 기판은 사파이어 기판이고, 150㎛ 내지 400㎛ 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
상기 투명 기판은 마름모 형상일 수 있다. 또한, 상기 투명 기판의 측면들은 m면 군으로 이루어질 수 있다. 육방정계의 결정구조를 갖는 투명 기판은 m면 군을 따라 크랙이 발생되기 쉬우므로, m면 군을 따라 웨이퍼를 브레이킹함으로써 크랙에 의한 제품 불량 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 활성층에서 생성된 광을 반사시키는 반사층을 포함할 수 있다.
한편, 한편, 상기 제1 전극은 상기 제2 도전형 반도체층을 둘러쌀 수 있으며, 나아가, 상기 제1 전극은 상기 제2 도전형 반도체층으로부터 균일하게 이격될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제1 범프는 하나의 예각 근처에 위치하고, 상기 제2 도전형 반도체층은 두 개의 둔각과 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치할 수 있다. 또한, 상기 제2 범프는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부 영역 내에서 상기 두 개의 둔각과 상기 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치할 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 범프를 상대적으로 넓은 영역에 형성할 수 있어, 플립칩 패키징에 적합하며, 또한 전류 분산 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 전극은 제2 도전형 반도체층의 대부분의 영역을 덮으며, 상기 제2 범프는 상기 제2 전극의 형상을 따라 제2 전극의 가장자리로부터 대체로 동일한 거리만큼 이격되어 내측에 위치한다. 이에 따라, 전류 집중을 방지할 수 있다.
나아가, 상기 제2 도전형 반도체층은 상기 두 개의 예각을 잇는 대각선 방향으로 만입된 만입부를 가질 수 있으며, 상기 제1 전극은 상기 만입부 내로 침입할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제1 범프는 하나의 둔각 근처에 위치하고, 상기 제2 도전형 반도체층은 두 개의 예각과 다른 하나의 둔각 근처에 걸쳐서 위치하며, 상기 제2 범프는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부 영역 내에서 상기 두 개의 예각과 상기 다른 하나의 둔각 근처에 걸쳐서 위치할 수 있다.
한편, 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 전극 사이의 상기 제1 도전형 반도체층 표면에 요철이 형성될 수 있다. 상기 요철에 의해 제1 도전형 반도체층의 표면을 따라 전류가 흐르는 것을 방지함으로써 전류를 분산시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 발광 소자는, 제1면, 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하는 측면을 갖는 육방정계 결정구조의 투명 기판; 상기 투명 기판의 제1면 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 위치하는 활성층; 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극; 상기 제1 전극 상에 위치하는 제1 범프; 상기 제2 전극 상에 위치하는 제2 범프; 및 상면에 회로 패턴을 갖는 마운트 기판을 포함한다. 나아가, 상기 투명 기판은 두 개의 예각 및 두 개의 둔각을 포함하는 평행사변형 형상을 가지며, 상기 제1 범프 및 제2 범프는 상기 회로 패턴에 본딩된다.
또한, 상기 투명 기판은 마름모 형상일 수 있다. 또한, 상기 투명 기판의 측면들은 m면 군으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극은 상기 제2 도전형 반도체층을 둘러쌀 수 있으며, 또한, 상기 제1 전극은 상기 제2 도전형 반도체층으로부터 균일하게 이격될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제1 범프는 하나의 예각 근처에 위치하고, 상기 제2 도전형 반도체층은 두 개의 둔각과 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치하며, 상기 제2 범프는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부 영역 내에서 상기 두 개의 둔각과 상기 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치할 수 있다.
나아가, 상기 제2 도전형 반도체층은 상기 두 개의 예각을 잇는 대각선 방향으로 만입된 만입부를 가질 수 있으며, 상기 제1 전극은 상기 만입부 내로 침입할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제1 범프는 하나의 둔각 근처에 위치하고, 상기 제2 도전형 반도체층은 두 개의 예각과 다른 하나의 둔각 근처에 걸쳐서 위치하며, 상기 제2 범프는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부 영역 내에서 상기 두 개의 예각과 상기 다른 하나의 둔각 근처에 걸쳐서 위치할 수 있다.
한편, 상기 마운트 기판은 AlN 기판일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 평행사변형 형상을 갖는 기판을 채택함으로써 제조 공정 동안 성장 기판의 크랙 발생에 의해 발광 다이오드 수율이 감소하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 평행사변형 및 마름모 형상에 적합한 반도체층 구조, 전극 구조 및 범프 구조를 제공함으로써 전류를 용이하게 분산시킬 수 있으며 플립칩 패키징에 적합한 발광 다이오드 및 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 두 개의 예각을 갖는 투명 기판을 채택함으로써, 개선된 광 출력 특성을 나타내는 발광 다이오드 및 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 종래의 플립칩형 발광 다이오드를 제조하는 동안 발생하는 크랙을 보여주기 위한 광학 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위해 도 3의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드의 브레이킹 면을 설명하기 위한 웨이퍼의 평면도이다.
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.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 4는 도 3의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(51), 제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55), 제2 도전형 반도체층(57), 제1 전극(59), 제2 전극(60), 제1 범프(70a), 제2 범프(70b) 및 절연층(71)을 포함할 수 있다.
상기 기판(51)은 육방정계의 결정 구조를 갖는 기판으로서, 질화갈륨계 에피층들을 성장시키기 위한 성장기판, 예컨대 사파이어, 탄화실리콘, 질화갈륨 기판일 수 있다. 특히, 심자외선 발광 다이오드를 제공하기 위해 상기 기판(51)은 사파이어 기판일 수 있다. 상기 기판(51)은 제1면, 제2면 및 측면을 포함한다. 상기 제1면은 반도체층들이 성장되는 면이며, 제2면은 활성층(25)에서 생성된 광이 외부로 방출되는 면이다. 측면은 제1면과 제2면을 연결한다. 기판(51)의 측면은 제1면 및 제2면에 수직한 면일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 경사진 면을 포함할 수도 있다.
또한, 기판(51)은 두 개의 예각과 두 개의 둔각을 갖는 평행사변형 형상, 특히 마름모 형상을 가질 수 있다. 기판(51)이 예각을 갖기 때문에, 예각부를 통한 광의 추출 효율이 향상된다.
한편, 본 실시예에 있어서, 기판(51)의 두께는 100㎛를 초과할 수 있으며, 특히 150㎛ 내지 400㎛ 범위 내의 값을 가질 수 있다. 기판(51)이 두꺼울수록 광의 추출 효율이 향상된다.
한편, 상기 기판(51)의 측면은 브레이킹 면을 포함하며, 상기 브레이킹 면은 m면 군으로 이루어질 수 있다.
제1 도전형 반도체층(53)은 기판(51)의 제1면 상에 위치한다. 제1 도전형 반도체층(53)은 기판(51)의 제1면 전면을 덮을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(51)의 가장자리를 따라 제1면이 노출되도록 제1 도전형 반도체층(53)이 기판(51)의 상부영역 내에 한정되어 위치할 수도 있다.
제2 도전형 반도체층(57)은 제1 도전형 반도체층(53)의 일 영역 상부에 위치하며, 제1 도전형 반도체층(53)과 제2 도전형 반도체층(57) 사이에 활성층(55)이 위치한다.
제2 도전형 반도체층(57)은 하나의 예각에서 떨어져서 두 개의 둔각과 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(57)은 상기 다른 하나의 예각 근처에서 두 개의 둔각으로 연장하는 형상, 예컨대, 입구가 좁은 C자 형상을 가질 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(57)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(51)의 중앙 영역에 만입부를 가질 수 있다. 상기 만입부는 두 개의 예각을 잇는 대각선 방향으로 만입된다. 상기 만입부에 의해 대각선 방향의 제2 도전형 반도체층의 폭을 감소시킬 수 있어 발광 다이오드의 전류 분산 성능이 개선된다.
한편, 제1 전극(59)은 제2 도전형 반도체층(57) 주위를 둘러쌀 수 있다. 도 3에 있어서, 제1 전극(59)이 제2 도전형 반도체층(57)의 주위 전체를 둘러싸는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(59)은 제1 범프(70a)가 위치한 곳으로부터 제2 도전형 반도체층(57)의 양측으로 연장하여 제2 도전형 반도체층(57)의 약 50% 이상을 둘러쌀 수 있다. 또한, 제1 전극(59)은 제2 도전형 반도체층(57)의 만입부에 침입하도록 형성된다.
상기 제1 전극(59)은 또한, 제2 도전형 반도체층(57)으로부터 균일하게 이격되어 위치할 수 있다. 이에 따라, 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 제1 전극(59)과 상기 제2 도전형 반도체층(57) 사이의 제1 도전형 반도체층(53) 표면에 요철(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 요철에 의해 제2 도전형 반도체층(53)의 표면을 따라 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있어 전류를 더욱 분산시킬 수 있다.
한편, 제2 전극(60)은 제2 도전형 반도체층(57) 상에 위치하여 제2 도전형 반도체층(57)에 전기적으로 연결된다. 제2 전극(60)은 반사층(61)과 장벽층(63)을 포함할 수 있다. 반사층(61)은 Al 또는 Al 합금을 포함할 수 있으며, 예컨대 Ni/Au/Al을 포함할 수 있다. 장벽층(63)은 또한 Ni을 포함할 수 있으며, 다층 구조의 금속층으로 형성될 수 있다.
제1 범프(70a)는 제1 전극(59) 상에 위치한다. 제1 범프(70a)는 하나의 예각 근처에 가깝게 배치되며, 제2 도전형 반도체층(57)으로부터 떨어져서 위치한다. 즉, 제1 범프(70a)는 상기 하나의 예각 근처에 치우쳐 위치한다.
제2 범프(70b)는 제2 전극(60) 상에 위치한다. 제2 범프(70b)는 상기 다른 하나의 예각과 두 개의 둔각 근처에 걸쳐서 위치할 수 있으며, 제2 전극(60)의 가장자리로부터 동일한 거리만큼 떨어져 제2 전극(60)의 내측에 위치할 수 있다.
상기 제1 범프(70a) 및 제2 범프(70b)는 동일한 금속 재료로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 범프(70a, 70b)는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 예컨대 접착층, 확산방지층 및 본딩층을 포함할 수 있다. 상기 접착층은 예를 들어, Ti, Cr 또는 Ni을 포함할 수 있으며, 확산방지층은 Cr, Ni, Ti, W, TiW, Mo, Pt 또는 이들의 복합층으로 형성될 수 있고, 본딩층은 Au 또는 AuSn을 포함할 수 있다.
한편, 제1 범프(70a)로부터 두 개의 둔각 근처에 위치하는 제2 도전형 반도체층(57) 또는 제2 범프(70b)까지의 거리는 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 나아가, 제2 도전형 반도체층(57), 제1 전극(59), 제2 전극(60), 제1 범프(70a) 및 제2 범프(70b)는 두 개의 예각을 연결하는 선(예컨대 A-A 선)에 대해 대칭 구조를 가질 수 있다.
한편, 절연층(71)이 제1 범프(70a) 및 제2 범프(70b)를 제외하고, 상기 제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55), 제2 도전형 반도체층(57), 제1 전극(59) 및 제2 전극(60)을 덮어 보호한다. 절연층(71)은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막의 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다중층으로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 절연층(71)은 굴절률이 서로 다른 산화물층들을 적층한 분포 브래그 반사기로 형성될 수도 있다. 따라서, 제1 전극(59)과 제2 도전형 반도체층(57) 사이의 영역에서 광을 반사시킬 수 있어, 발광 다이오드의 광 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 발광 소자는 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 발광 다이오드 및 마운트 기판(81)을 포함한다. 마운트 기판(81)은 상면에 패드들(80a, 80b)을 포함하는 회로 패턴을 갖는다.
상기 발광 다이오드는 앞에서 설명한 바와 같으므로 여기서 상세한 설명은 생략한다. 한편, 마운트 기판(81)은 예를 들어 AlN와 같은 세라믹 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 인쇄회로기판일 수 있다.
한편, 상기 패드들(80a, 80b)은 제1 범프(70a) 및 제2 범프(70b)의 형상에 대응하도록 형성되며, 상기 패드들(80a, 80b) 상에 제1 범프(70a) 및 제2 범프(70b)가 각각 본딩된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 제1 범프(70a)가 하나의 둔각 근처에 치우쳐 배치된 것에 차이가 있으며, 이에 따라, 제2 도전현 반도체층(57)이 다른 하나의 둔각과 두 개의 예각에 걸쳐서 위치하며, 입구가 큰 C자 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 도전형 반도체층(57), 제1 전극(59), 제2 전극(60), 제1 범프(70a) 및 제2 범프(70b)는 두 개의 둔각을 연결하는 대각선에 대해 대칭 구조를 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드의 브레이킹 면을 설명하기 위한 웨이퍼의 평면도이다. 플랫 존이 a면인 육방정계 결정 구조를 갖는 사파이어 기판을 예를 들어 설명한다. 여기서, 기판의 수직 방향이 c축이고, a[11-20]축 및 m[1-100]축을 화살표로 표시하였다.
도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 웨이퍼 상의 점선으로 표시한 부분은 네 개의 브레이킹 면에 의해 형성된 발광 다이오드의 평면 형상을 나타낸다. 도 7(a)에 도시한 바와 같이, 이러한 평면 형상은 a축 방향에 평행한 스크라이빙 라인들과, a축 방향에 대해 시계 방향으로 60도 기울어진 각도의 스크라이빙 라인들을 형성한 후, 이를 브레이킹함으로써 형성될 수 있다. 또한, 도 7(b)에 도시한 바와 같이, a축 방향에 대해 시계 방향으로 60도 기울어진 각도의 스크라이빙 라인들 및 a축 방향에 대해 반시계 방향으로 60도 기울어진 각도의 스크라이빙 라인들을 형성한 후, 이를 브레이킹함으로써 형성될 수도 있다. 이때, 도 7(a) 및 (b)의 각각의 브레이킹 면은 m면 군으로 이루어진다. 상기 발광 다이오드의 형상은 또한 네 변의 길이가 동일한 마름모 형상일 수 있다.
도 7(a) 또는 (b)에 도시한 바와 같이 브레이킹 면을 특정 결정 방향을 따라 형성함으로써 크랙에 의해 발광 다이오드가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 가능하다.

Claims (20)

  1. 제1면, 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하는 측면을 갖는 육방정계 결정구조의 투명 기판;
    상기 투명 기판의 제1면 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 위치하는 활성층;
    상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;
    상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;
    상기 제1 전극 상에 위치하는 제1 범프; 및
    상기 제2 전극 상에 위치하는 제2 범프를 포함하고,
    상기 투명 기판은 두 개의 예각 및 두 개의 둔각을 포함하는 평행사변형 형상을 갖는 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 기판은 사파이어 기판이고, 150㎛ 내지 400㎛ 범위 내의 두께를 갖는 발광 다이오드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 기판은 마름모 형상인 발광 다이오드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 기판의 측면들은 m면 군으로 이루어진 발광 다이오드.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 활성층에서 생성된 광을 반사시키는 반사층을 포함하는 발광 다이오드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 도전형 반도체층을 둘러싸는 발광 다이오드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 도전형 반도체층으로부터 균일하게 이격된 발광 다이오드.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 범프는 하나의 예각 근처에 위치하고,
    상기 제2 도전형 반도체층은 두 개의 둔각과 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치하며,
    상기 제2 범프는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부 영역 내에서 상기 두 개의 둔각과 상기 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치하는 발광 다이오드.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은 상기 두 개의 예각을 잇는 대각선 방향으로 만입된 만입부를 갖고,
    상기 제1 전극은 상기 만입부 내로 침입하는 발광 다이오드.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 범프는 하나의 둔각 근처에 위치하고,
    상기 제2 도전형 반도체층은 두 개의 예각과 다른 하나의 둔각 근처에 걸쳐서 위치하며,
    상기 제2 범프는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부 영역 내에서 상기 두 개의 예각과 상기 다른 하나의 둔각 근처에 걸쳐서 위치하는 발광 다이오드.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 전극 사이의 상기 제1 도전형 반도체층 표면에 요철이 형성된 발광 다이오드.
  12. 제1면, 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하는 측면을 갖는 육방정계 결정구조의 투명 기판;
    상기 투명 기판의 제1면 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 위치하는 활성층;
    상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극;
    상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극;
    상기 제1 전극 상에 위치하는 제1 범프;
    상기 제2 전극 상에 위치하는 제2 범프; 및
    상면에 회로 패턴을 갖는 마운트 기판을 포함하고,
    상기 투명 기판은 두 개의 예각 및 두 개의 둔각을 포함하는 평행사변형 형상을 갖고,
    상기 제1 범프 및 제2 범프는 상기 회로 패턴에 본딩된 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 투명 기판은 마름모 형상을 갖는 발광 소자.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 투명 기판의 측면들은 m면 군으로 이루어진 발광 소자.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 도전형 반도체층을 둘러싸는 발광 소자.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 도전형 반도체층으로부터 균일하게 이격된 발광 소자.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 범프는 하나의 예각 근처에 위치하고,
    상기 제2 도전형 반도체층은 두 개의 둔각과 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치하며,
    상기 제2 범프는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부 영역 내에서 상기 두 개의 둔각과 상기 다른 하나의 예각 근처에 걸쳐서 위치하는 발광 소자.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은 상기 두 개의 예각을 잇는 대각선 방향으로 만입된 만입부를 갖고,
    상기 제1 전극은 상기 만입부 내로 침입하는 발광 소자.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 범프는 하나의 둔각 근처에 위치하고,
    상기 제2 도전형 반도체층은 두 개의 예각과 다른 하나의 둔각 근처에 걸쳐서 위치하며,
    상기 제2 범프는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부 영역 내에서 상기 두 개의 예각과 상기 다른 하나의 둔각 근처에 걸쳐서 위치하는 발광 소자.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 마운트 기판은 AlN 기판인 발광 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160108646A (ko) * 2015-03-04 2016-09-20 한국산업기술대학교산학협력단 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈
JP2016181674A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 旭化成株式会社 半導体発光装置及びそれを備えた装置
CN112928188A (zh) * 2021-01-25 2021-06-08 厦门三安光电有限公司 一种发光二极管、光电模块及显示装置

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