KR20150107400A - 발광 다이오드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플립칩형 발광 다이오드에 대한 것이다. 본 발명에 따른 발광 다이오드는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 반도체 적층체; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각과 전기적으로 연결된 범프들을 포함하되, 상기 반도체 적층체는 상기 제1 도전형 반도체층이 노출된 제1 영역, 및 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 배치된 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제1 전극이 배치된 제1 전극 영역, 및 상기 제1 전극 영역에 연결된 연장부 영역을 포함하고, 상기 제1 전극 영역은 상기 연장부 영역과 연결된 부분을 제외하고 상기 제2 영역에 의해서 둘러싸인다.
Description
본 발명은 발광 다이오드에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 플립칩형 발광 다이오드에 대한 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-전극에서 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 전극들을 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 미국특허공보 제7,928,451호에 "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, 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 질화갈륨계 반도체층을 성장시키기 위한 성장 기판으로서 예컨대 사파이어 기판일 수 있다. 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 오믹콘택한다. 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.
종래의 플립칩형 발광 다이오드는 n-전극이 p-전극을 완전히 감싸고, 발광 다이오드의 전류 확산을 위해 p형 반도체층이 내측으로 만입된 H 형상을 가진다. 이에 따라, 발광 영역인 p형 반도체층의 면적을 최대한 확보하는데 어려움이 있어, 고출력 발광 다이오드 및 대면적 발광 다이오드를 제조하는데 문제점이 있다. 따라서, 종래 기술은 고출력이 요구되는 심자외선 발광 다이오드를 제조하기 위해, 복수 개의 플립칩형 발광 다이오드를 함께 사용하고 있다. 그러나, 하나의 웨이퍼에서 성장된 박막층으로 형성된 발광 다이오드와, 이와 다른 웨이퍼에서 성장된 박막층으로 형성된 발광 다이오드는, 전기적 및 광학적 특성에 있어서 서로 편차를 나타낸다. 이에 따라, 복수 개의 발광 다이오드를 함께 사용할 경우, 발광 다이오드의 전체적인 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 복수 개의 발광 다이오드를 제조하고, 이를 다시 하나로 패키징하는 공정을 추가적으로 진행하므로 발광 다이오드의 양산성 및 전체 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전류를 용이하게 분산시킬 수 있으며, 또한 플립칩 패키징에 적합한 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 신뢰성이 향상된 고출력 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 대면적 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전체 수율 및 생산성이 향상된 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 반도체 적층체; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각과 전기적으로 연결된 범프들을 포함하되, 상기 반도체 적층체는 상기 제1 도전형 반도체층이 노출된 제1 영역, 및 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 배치된 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제1 전극이 배치된 제1 전극 영역, 및 상기 제1 전극 영역에 연결된 연장부 영역을 포함하고, 상기 제1 전극 영역은 상기 연장부 영역과 연결된 부분을 제외하고 상기 제2 영역에 의해서 둘러싸일 수 있다.
또한, 상기 제2 영역은 적어도 하나의 제1 발광 영역, 적어도 하나의 제2 발광 영역 및 상기 적어도 하나의 제1 발광 영역과 상기 적어도 하나의 제2 발광 영역을 연결하는 적어도 하나의 연결 영역을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역은 상기 연장부 영역에 의해 이격될 수 있다.
상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역은 상기 연장부 영역에 대해 대칭일 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 범프들은 제1 범프 및 제2 범프를 포함하고, 상기 제1 범프는 제1 전극 상에 배치되고, 상기 제2 범프는 상기 제1 발광 영역 및 상기 제2 발광 영역 중 적어도 하나의 영역 상에 배치될 수 있다.
상기 제2 범프의 전체 면적은, 상기 제2 범프가 배치된 상기 제1 발광 영역 및 상기 제2 발광 영역 중 적어도 하나의 영역의 전체 면적의 절반 이상일 수 있다.
나아가, 상기 연장부 영역에 배치되고, 상기 제1 전극과 연결된 연장부를 더 포함하고, 상기 연장부는 상기 제1 전극에서 연장되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부에서 분지되는 적어도 두개의 제2 연장부들을 포함하되, 상기 제1 연장부는 상기 제1 발광 영역 및 상기 제2 발광 영역 사이에 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역 각각은 서로 마주보는 측면인 제1 측면, 상기 제1 측면과 반대면인 제2 측면, 및 상기 제1 측면과 제2 측면을 연결하는 제2 측면을 가질 수 있다.
상기 제1 연장부는 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역의 제1 측면들 근처에 배치되고, 상기 제2 연장부들 각각은 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역 각각의 제2 측면 및 제3 측면 근처에 배치될 수 있다.
상기 제1 연장부 및 제2 연장부 중 적어도 하나는 상기 제2 영역과 마주보는 측면에 요철부를 포함할 수 있다.
상기 제2 영역은 상기 제1 연장부 및 제2 연장부와 마주보는 측면 중 적어도 일부는 요철부를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 요철부를 따라 형성된 요철을 가질 수 있다.
나아가, 상기 반도체 적층체를 덮는 절연층을 더 포함하되, 상기 절연층은 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 활성층에서 생성된 광을 반사시키는 반사층을 더 포함할 수 있다.
상기 반도체 적층체는 전체저적으로 직사각형이고, 상기 반도체 적층체의 장축 길이는 단축 길이의 1.5 내지 2배일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 반도체 적층체; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제1 전극; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되어, 상기 제1 전극과 연결된 연장부; 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 반도체 적층체는 상기 제1 도전형 반도체층이 노출된 제1 영역, 및 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 배치된 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제1 전극이 배치된 제1 전극 영역, 및 상기 제1 전극 영역에 연결된 상기 연장부가 배치되어, 일측으로 연장되는 연장부 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 제1 발광 영역, 제2 발광 영역 및 상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역을 연결하는 연결 영역을 포함하되, 상기 제1 전극 영역은 상기 연장부 영역과 연결된 부분을 제외하고 상기 제2 영역에 의해서 둘러싸이되, 상기 연결 영역은 상기 제1 전극 영역의 상기 연장부 영역이 연장되는 측면과 반대되는 측면 근처에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전류 집중 효과를 감소시킬 수 있고, 플립칩 패키징에 적합한 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 또한, 종래의 발광 다이오드에 비해 균일한 전기적 및 광학적 특성을 보이므로, 신뢰성이 향상된 고출력 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드는 종래의 고출력 발광 다이오드의 제조 공정과 비교하여, 복수 개의 발광 다이오드를 패키징하는 공정이 요구되지 않으므로, 양산성 및 전체 수율이 향상된다. 또한, 보다 용이하게 발광 다이오드의 대면적화가 가능하다.
도 1은 종래의 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위해 도 2의 절취선 A-A를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
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도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 전형적인 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 발광 다이오드는 투명 기판(51), 제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55), 제2 도전형 반도체층(57), 제1 전극(59), 제2 전극(60), 절연층(63), 제1 범프(70a), 제2 범프(70b), 연장부(71), 제1 발광 영역(LA1), 제2 발광 영역(LA2) 및 연결 영역(CA)를 포함한다. 또한, 연장부(71)는 제1 연장부(71a) 및 제2 연장부(71b)를 포함한다. 그리고, 제1 및 제2 발광 영역(LA1, LA2) 각각은 제1 측면(81), 제2 측면(83), 제3측면(85), 제4 측면(87)을 포함한다. 점선(B)는 제1 및 제2 발광 영역(LA1, LA2)과 연결 영역(CA) 간의 경계를 나타낸다.
투명 기판(51)은 육방정계의 결정 구조를 갖는 기판일 수 있다. 투명 기판(51)은 질화갈륨계 에피층들을 성장시키기 위한 성장기판, 예를 들어, 사파이어, 탄화실리콘, 질화갈륨 기판일 수 있다. 특히, 심자외선 발광 다이오드를 제공하기 위해, 투명 기판(51)은 사파이어 기판일 수 있다. 투명 기판(51)은 상면, 하면 및 측면을 포함한다. 투명 기판(51)의 상면은 반도체층들이 성장되는 면이며, 하면은 활성층(55)에서 생성된 광이 외부로 방출되는 면이다. 측면은 상면과 하면을 연결한다. 투명 기판(51)의 측면은 상면과 하면에 수직한 면일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 경사진 면을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 투명 기판(51)은 직사각형이지만, 투명 기판(51)의 형태는 이에 국한되지 않고, 사각형, 마름모형 및 원형 등 다양한 형태일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(53)은 투명 기판(51)의 상면에 위치한다. 제1 도전형 반도체층(53)은 투명 기판(51)의 상면 전면을 덮을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 투명 기판(51)의 가장자리를 따라 상면이 노출되도록 제1 도전형 반도체층(53)이 투명 기판(51)의 상면 내에 한정되어 위치할 수도 있다.
제2 도전형 반도체층(57)은 제1 도전형 반도체층(53) 상에 배치될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(53)과 제2 도전형 반도체층(57) 사이에 활성층(55)이 위치할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(53) 상에 활성층(55) 및 제2 도전형 반도체층(57)이 배치되지 않는 영역, 제1 도전형 반도체층이 노출된 영역이 제1 영역이다. 즉, 제1 영역은 미발광 영역이다. 이와 비교하여, 제1 도전형 반도체층(53) 상에 활성층(55) 및 제2 도전형 반도체층(57)이 배치된 영역은 제2 영역이다. 즉, 제2 영역은 광이 발생되는 영역이다. 제1 영역과 제2 영역은 메사 식각 공정을 통하여 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55) 및 제2 도전형 반도체층(57)은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체 물질 즉, (Al, In, Ga)N으로 형성될 수 있다. 활성층(55)은 요구되는 파장의 광, 예컨대 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소의 조성비가 결정된다.
제1 도전형 반도체층(57)은 n형 질화물 반도체층일 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(57)은 p형 질화물 반도체층일 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 제1 도전형 반도체층(53) 및/또는 제2 도전형 반도체층(57)은 단일층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 활성층(55)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰 구조를 가질 수 있다. 제1 도전형 반도체층(53), 활성층(55) 및 제2 도전형 반도체층(57)은 MOCVD 또는 MBE 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
상술한 제1 도전형 반도체층(53), 제1 도전형 반도체층(53) 상에 배치된 제2 도전형 반도체층(57), 제1 도전형 반도체층(53)과 제2 도전형 반도체층(57) 사이에 배치된 활성층(55)이 모여 반도체 적층체를 형성할 수 있다. 반도체 적층체는 상술한 제1 영역 및 제2 영역을 포함할 수 있다.
반도체 적층체를 상면에서 바라봤을 경우에, 반도체 적층체는 전체적으로 직사각형일 수 있다. 반도체 적층체가 전체적으로 직사각형인 경우에, 반도체 적층체의 장축 길이가 단축 길이의 1.5 내지 2배일 수 있다. 보다 구체적으로, 반도체 적층체의 단축의 길이가 500㎛인 경우에, 장축의 길이는 750 내지 1000㎛일 수 있다. 반도체 적층체의 장축의 길이가 단축 길이의 1.5배 미만이라면, 발광 영역인 제2 영역의 면적이 좁기 때문에, 발광 다이오드의 광출력 향상에 한계가 있다. 또한, 반도체 적층체의 단축의 길이가 2배 초과라면, 제2 영역으로의 전류 확산이 저하될 수 있다.
이를 통하여 발광 영역인 제2 영역의 면적을 미발광 영역인 제1 영역 보다 넓힐 수 있으므로, 발광 다이오드의 광출력을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 발광 다이오드의 대면적화에도 유리하다. 본 실시예에 있어서, 반도체 적층체의 형태를 직사각형으로 제시하였지만, 반도체 적층체의 형태는 이에 국한되는 것이 아니고, 다양하게 변형될 수 있다.
상술한 제2 영역은 제1 발광 영역(LA1), 제2 발광 영역(LA2) 및 연결 영역(CA)를 포함할 수 있다. 제1 발광 영역(LA1), 제2 발광 영역(LA2) 및 연결 영역(CA)은 빛을 생성할 수 있는 영역이다. 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2)은 서로 이격되어 있으며, 연결 영역(CA)을 통해 연결될 수 있다. 도면에서, 발광 영역들(LA1, LA2)과 연결 영역(CA)은 점선(B)을 통해 구분되어 있다. 본 명세서에서, 발광 영역과 연결 영역은 제1 영역을 경계로 구분되며, 특히, 점선(B)로 나타낸 바와 같이, 제1 발광 영역과 제2 발광 영역에 공통으로 접하는 제1 영역의 가장자리 및 이 가장자리의 연장선에 의해 구분된다. 본 실시예에서, 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각은 전체적으로 직사각형일 수 있으나, 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2)의 형태는 이에 국한되지 않는다.
구체적으로, 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각은 제1 측면(81), 제2 측면(83), 제3 측면(85) 및 제4 측면(87)을 포함할 수 있다. 제1 측면(81)은 제1 발광 영역(LA1)과 제2 발광 영역(LA2)이 서로 마주보는 측면이다. 제2 측면(83)은 제1 발광 영역(LA1)과 제2 발광 영역(LA2) 각각이 포함하는 측면들 중 연결 영역(CA)과 제일 이격되어 위치하고, 제1 측면(81)과 제3 측면(85)을 연결한다. 제3 측면(85)은 제1 측면(81)과 반대되는 측면이다. 제4 측면(87)은 제1 측면(81)과 제3 측면(85)을 연결하고, 경계선인 점선(B)에 대응되는 측면이다.
제1 영역은 제1 도전형 반도체층(53)과 연결되는 제1 전극(59)이 형성될 영역인 제1 전극 영역 및 연장부(71)가 형성될 영역인 연장부 영역을 포함할 수 있다. 제1 전극 영역은 연장부 영역과 연결될 수 있다. 연장부 영역의 일부는 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 사이에 배치될 수 있고, 다른 일부는 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각을 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 제1 발광 영역(LA1)과 제2 발광 영역(LA2)은 연장부 영역에 의해 이격될 수 있다. 제1 발광 영역(LA1)과 제2 발광 영역(LA2)은 연장부 영역에 대해 대칭일 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 연장부 영역은 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각의 제1 측면(81), 제2 측면(83) 및 제3 측면(85) 근처에 균일하게 배치될 수 있다. 제2 영역은 제1 영역의 제1 전극 영역 및 연장부 영역의 일부를 둘러쌀 수 있고, 제1 영역은 제2 영역의 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2)의 세 측면을 둘러쌀 수 있다. 즉, 제1 영역과 제2 영역은 서로가 서로의 일부를 감싸는 형태를 가지고 배치되어 있으므로, 서로 간의 전류 확산에 용이하여, 발광 다이오드의 출력을 향상시킬 수 있다.
제1 전극(59)은 제1 영역이 포함하는 제1 전극 영역 내에 배치될 수 있다. 제2 전극(60)은 제2 영역이 포함하는 제1 발광 영역(LA1), 제2 발광 영역(LA2) 및 연결 영역(CA) 내에 배치될 수 있다. 제2 전극(60)은 제1 발광 영역(LA1), 제2 발광 영역(LA2) 및 연결 영역(CA)을 덮을 수 있다.
제1 전극(59)은 제1 도전형 반도체층(53) 상에 배치되어, 제1 도전형 반도체층(53)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(59)은 제2 도전형 반도체층(57)으로부터 균일하게 이격되어 위치할 수 있다. 이에 따라, 전류 집중 현상을 방지할 수 있다. 나아가, 제1 전극(59)과 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.
제2 전극(60)은 제2 도전형 반도체층(57) 상에 배치되어, 제2 도전형 반도체층(57)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(60)은 반사층(미도시)과 장벽층(미도시)을 포함할 수 있다. 반사층은 Ag, Ag 합금, Al 또는 Al 합금을 포함할 수 있으며, 예컨대 Ni/Au/Al을 포함할 수 있다. 장벽층은 Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW 또는 그 복합층으로 형성될 수 있으며, 반사층의 금속 물질이 확산되거나 오염되는 것을 방지할 수 있다.
연장부(71)는 제1 연장부(71a) 및 제2 연장부(71b)를 포함할 수 있다. 제1 연장부(71a) 및 제2 연장부(71b)는 연장부 영역에 배치될 수 있다. 제1 전극(59)은 제1 연장부(71a)와 연결되고, 제1 연장부(71a)는 제2 연장부(71b)와 연결될 수 있다. 제1 전극(59), 제1 연장부(71a) 및 제2 연장부(71b)는 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연장부(71a)는 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 사이에 배치될 수 있다. 제1 연장부(71a)에 대해, 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2)이 서로 대칭될 수 있다. 제2 연장부(71b)는 제1 연장부(71a)에서, 분지될 수 있다. 따라서, 하나의 연장부(71)는 하나의 제1 연장부(71a)와 두 개의 제2 연장부(71b)들을 포함할 수 있다. 분지된 제2 연장부(71b)들은 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각의 연속되는 두 측면을 감쌀 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2를 다시 참조하면, 제1 연장부(71a) 및 제2 연장부(71b)는, 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각이 포함하는 활성층(55), 제2 도전형 반도체층(57) 및 제2 전극(60)과 균일하게 이격된 상태로, 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각이 포함하는 제1 측면(81), 제2 측면(83) 및 제3 측면(85) 근처에 배치될 수 있다.
또한, 제3 측면(85) 근처에 배치된 제2 연장부(71b) 부분은 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각이 포함하는 제3 측면(85) 길이의 1/2를 초과하고, 제3 측면(85) 길이보다는 짧은 길이를 가질 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제2 연장부(71b)의 끝단은 점선(B) 근처에서 종단될 수 있다. 이에 따라, 연결 영역이 일정한 폭을 갖고 상기 제1 전극 영역을 둘러싸도록 할 수 있으며, 상술한 길이 범위를 통하여, 보다 효과적으로 전류 집중 현상을 방지할 수 있다. 다만, 필요에 따라서는 제2 연장부(72b)가 점선(B)을 지나 연결 영역의 일부 측면으로 연장될 수도 있다.
연장부(71)는 제1 전극(59) 및 제1 도전형 반도체층(53)과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 상술한 배치 형태를 통하여, 제1 전극(59)으로 인가된 전류를 효과적으로 제2 도전형 반도체층(57)으로 전달할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 전류 집중 현상을 방지할 수 있다.
제1 범프(70a)는 제1 전극(59) 상에 배치될 수 있다. 제2 범프(70b)는 제2 전극(60) 상에 배치될 수 있다. 제2 범프(70b)는 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 상에 배치될 수 있다. 제2 범프(70b)는 제1 발광 영역(LA1) 또는 제2 발광 영역(LA2) 상에 배치될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제2 범프(70b)가 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 상에 배치된 것으로 도시되었지만, 이에 국한되지 않는다.
제1 발광 영역(LA1) 상에 형성된 제2 범프(70b)의 전체 면적은 상기 제1 발광 영역(LA1) 면적의 절반 이상이고, 제2 발광 영역(LA2) 상에 형성된 제2 범프(70b)의 전체 면적은 상기 제2 발광 영역(LA2) 면적의 절반 이상일 수 있다. 또한, 제2 범프(70b)가 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 중 어느 하나에 배치된 경우에는, 제2 범프(70b)의 전체 면적은 배치된 발광 영역의 면적의 절반 이상일 수 있다. 제1 발광 영역(LA1) 및/또는 제2 발광 영역(LA2) 상에 배치된 제2 범프(70b)가 복수인 경우에는, 모두 동일한 극성을 가진다.
제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 내에 차지하는 제2 범프(70b)의 전체 면적이 넓을수록 보다 고출력의 발광 다이오드의 제조가 가능하다. 바람직하게는 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각의 전체 면적 중 1/2 내지 2/3 면적을 차지하도록 배치될 수 있다. 제1 범프(70a) 및 제2 범프(70b)는 동일한 금속 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 범프(70a, 70b)는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 예컨대 접착층, 확산방지층 및 본딩층을 포함할 수 있다. 접착층은 예를 들어, Ti, Cr 또는 Ni을 포함할 수 있으며, 확산방지층은 Cr, Ni, Ti, W, Ti,W, Mo, Pt 또는 이들의 복합층으로 형성될 수 있고, 본딩층은 Au 또는 AuSn을 포함할 수 있다. 나아가, 도 2에서, 각 발광 영역(LA1, LA2) 상에 단일의 제2 범프(70b)가 형성된 것으로 도시하였으나, 각 발광 영역 상에 복수의 범프가 형성될 수도 있다. 또한, 제1 전극(59) 상에도 복수의 제1 범프(70a)가 형성될 수 있다.
제1 범프(70a) 및 제2 범프(70b)가 형성된 영역을 제외한, 반도체 적층체의 상면에 절연층(63)이 배치될 수 있다. 절연층(63)은 화학기상증착(CVD) 등의 기술을 사용하여 SiO2 등의 산화막, SiNx 등의 질화막, SiON, MgF2의 절연막으로 형성될 수 있다. 절연층(63)은 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다중층으로 형성될 수도 있다. 나아가, 절연층(63)은 저굴절 물질층과 고굴절 물질층이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기(DBR)로 형성될 수 있다. 예컨데, Si02/TiO2나 SiO2/Nb2O5 등의 층을 적층함으로써 반사율이 높은 절연 반사층을 형성할 수 있다. 절연층(63)은 화학기상증착(CVD) 등의 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 본 실시예는 제2 범프(70b)의 배치 영역을 제외하고, 도 2의 실시예와 동일이다. 이하, 중복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 발광 다이오드가 포함하는 제2 범프(70b)는 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2)이 포함하는 영역 상에서, 연결 영역(CA)과 가장 이격된 영역 상에 배치될 수 있다. 본 실시예와 도 2의 실시예를 비교하면, 본 실시예는 보다 적은 면적을 차지하는 제2 범프(70b)를 배치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 본 실시예는 요철부(73)를 제외하고, 도 2의 실시예와 동일하다. 이하, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 발광 다이오드가 포함하는 연장부(71) 중 제2 연장부(71b)는 제2 영역과 마주보는 측면에 요철부를 포함한다. 구체적으로, 제2 연장부(71b)는 제1 발광 영역(LA1) 및 제2 발광 영역(LA2) 각각이 포함하는 제 3측면(85)과 마주보는 측면에 요철부를 포함할 수 있다.
또한, 도시되지는 않았지만, 제2 영역은 제1 연장부(71a) 및 제2 연장부(71b)와 마주보는 측면에 요철부를 포함할 수 있다. 이 경우, 제2 영역에 배치된 제2 전극 (60)은 상기 요철부를 따라 형성된 요철을 가질 수 있다. 요철부(73)를 통하여, 전류의 확산 및 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서는 요철부(73)의 형상이 톱니 모양이지만, 요철부(73)의 형상은 이에 제한되지 않는다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플립칩형 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 본 실시예는 도 5의 실시예가 포함하는 구성요소들의 개수 또는 차지하는 면적이 각각 두배로 증가된 것을 제외하고는 도 5의 실시예와 동일하다. 이하, 중복되는 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 발광 다이오드는 도 5의 실시예에 따른 발광 다이오드 두 개가 서로 나란히 배치되고, 일체로 연결되어, 연결 영역(CA)의 일부 영역과 제2 연장부(71b)의 일부 영역을 각각 공유한다. 즉, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 대면적화가 가능하므로, 다양한 목적 및 필요를 충족시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11: 기판
13: n형 반도체층
17: p형 반도체층
19: n-전극
20: p-전극
30a: n-범프
30b: p-범프
51: 투명 기판
53: 제1 도전형 반도체층
55: 활성층
57: 제2 도전형 반도체층
59: 제1 전극
60: 제2 전극
63: 절연층
70a: 제1 범프
70b: 제2 범프
71: 연장부
71a: 제1 연장부
71b: 제2 연장부
73: 요철부
81: 제1 측면
83: 제2 측면
85: 제3 측면
87: 제4 측면
LA1: 제1 발광 영역
LA2: 제2 발광 영역
CA: 연결 영역
13: n형 반도체층
17: p형 반도체층
19: n-전극
20: p-전극
30a: n-범프
30b: p-범프
51: 투명 기판
53: 제1 도전형 반도체층
55: 활성층
57: 제2 도전형 반도체층
59: 제1 전극
60: 제2 전극
63: 절연층
70a: 제1 범프
70b: 제2 범프
71: 연장부
71a: 제1 연장부
71b: 제2 연장부
73: 요철부
81: 제1 측면
83: 제2 측면
85: 제3 측면
87: 제4 측면
LA1: 제1 발광 영역
LA2: 제2 발광 영역
CA: 연결 영역
Claims (16)
- 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 반도체 적층체;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제1 전극;
상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 전극;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각과 전기적으로 연결된 범프들을 포함하되,
상기 반도체 적층체는 상기 제1 도전형 반도체층이 노출된 제1 영역, 및 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 배치된 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역은 상기 제1 전극이 배치된 제1 전극 영역, 및 상기 제1 전극 영역에 연결된 연장부 영역을 포함하고,
상기 제1 전극 영역은 상기 연장부 영역과 연결된 부분을 제외하고 상기 제2 영역에 의해서 둘러싸인 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 영역은 적어도 하나의 제1 발광 영역, 적어도 하나의 제2 발광 영역 및 상기 적어도 하나의 제1 발광 영역과 상기 적어도 하나의 제2 발광 영역을 연결하는 적어도 하나의 연결 영역을 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역은 상기 연장부 영역에 의해 이격되는 발광 다이오드. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역은 상기 연장부 영역에 대해 대칭인 발광 다이오드. - 청구항 2에 있어서,
상기 범프들은 제1 범프 및 제2 범프를 포함하고,
상기 제1 범프는 제1 전극 상에 배치되고,
상기 제2 범프는 상기 제1 발광 영역 및 상기 제2 발광 영역 중 적어도 하나의 영역 상에 배치되는 발광 다이오드. - 청구항 5에 있어서,
상기 제2 범프의 전체 면적은,
상기 제2 범프가 배치된 상기 제1 발광 영역 및 상기 제2 발광 영역 중 적어도 하나의 영역의 전체 면적의 절반 이상인 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 연장부 영역에 배치되고, 상기 제1 전극과 연결된 연장부를 더 포함하고,
상기 연장부는 상기 제1 전극에서 연장되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부에서 분지되는 적어도 두개의 제2 연장부들을 포함하되,
상기 제1 연장부는 상기 제1 발광 영역 및 상기 제2 발광 영역 사이에 배치되는 발광 다이오드. - 청구항 7에 있어서,
상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역 각각은 서로 마주보는 측면인 제1 측면, 상기 제1 측면과 반대면인 제2 측면, 및 상기 제1 측면과 상기 제2 측면을 연결하는 제3 측면을 가지는 발광 다이오드. - 청구항 8에 있어서,
상기 제1 연장부는 상기 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역의 제1 측면들 근처에 배치되고,
상기 제2 연장부들 각각은 제1 발광 영역 및 제2 발광 영역 각각의 제2 측면 및 제3 측면 근처에 배치되는 발광 다이오드. - 청구항 7에 있어서,
상기 제1 연장부 및 제2 연장부 중 적어도 하나는 상기 제2 영역과 마주보는 측면에 요철부를 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 10에 있어서,
상기 제2 영역은 상기 제1 연장부 및 제2 연장부와 마주보는 측면 중 적어도 일부는 요철부를 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 11에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 요철부를 따라 형성된 요철을 가지는 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 반도체 적층체를 덮는 절연층을 더 포함하되,
상기 절연층은 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 활성층에서 생성된 광을 반사시키는 반사층을 더 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 반도체 적층체는 전체적으로 직사각형이고,
상기 반도체 적층체의 장축 길이는 단축 길이의 1.5 내지 2배인 발광 다이오드. - 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 반도체 적층체;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제1 전극;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되어, 상기 제1 전극과 연결된 연장부; 및
상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 전극을 포함하고,
상기 반도체 적층체는 상기 제1 도전형 반도체층이 노출된 제1 영역, 및 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 배치된 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역은 상기 제1 전극이 배치된 제1 전극 영역, 및 상기 제1 전극 영역에 연결된 상기 연장부가 배치되어, 일측으로 연장되는 연장부 영역을 포함하고,
상기 제2 영역은 제1 발광 영역, 제2 발광 영역 및 상기 제1 발광 영역과 상기 제2 발광 영역을 연결하는 연결 영역을 포함하되,
상기 제1 전극 영역은 상기 연장부 영역과 연결된 부분을 제외하고 상기 제2 영역에 의해서 둘러싸이되,
상기 연결 영역은 상기 제1 전극 영역의 상기 연장부 영역이 연장되는 측면과 반대되는 측면 근처에 배치되는 발광 다이오드.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140030275A KR20150107400A (ko) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | 발광 다이오드 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140030275A KR20150107400A (ko) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | 발광 다이오드 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017078368A1 (ko) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | 서울바이오시스주식회사 | 자외선 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법 |
| WO2019124937A1 (ko) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 서울반도체주식회사 | 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 모듈 |
| CN114203880A (zh) * | 2016-09-05 | 2022-03-18 | 首尔伟傲世有限公司 | 芯片级封装发光二极管 |
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-
2014
- 2014-03-14 KR KR1020140030275A patent/KR20150107400A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2019124937A1 (ko) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 서울반도체주식회사 | 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 모듈 |
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| US11848404B2 (en) | 2017-12-19 | 2023-12-19 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Light emitting device and light emitting module including the same |
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