WO2017010705A1 - Light emitting diode, method for manufacturing same, and light emitting device module having same - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a light emitting diode, a method of manufacturing the same, and a light emitting device module having the same, and more particularly, to a light emitting diode having improved reflectance, a method of manufacturing the same, and a light emitting device module having the same.
- GaN-based LEDs Since the development of gallium nitride (GaN) -based light emitting diodes, GaN-based LEDs have been used in various applications such as color LED display devices, LED traffic signals, and white LEDs.
- GaN gallium nitride
- a light emitting diode is a device that emits light when electrons and holes recombine in an active layer. Both sides of the active layer are provided with a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, and when a voltage is applied between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, electrons and holes are injected into the active layer to emit light while recombining.
- a flip-chip LED is a device in which light generated in an active layer is emitted through a transparent substrate.
- a light is transparent by using an electrode formed on a p-type semiconductor layer or an n-type semiconductor layer as a reflective electrode. To be reflected to the side.
- various electrode structures have been proposed to assist current dispersion and to improve light output in light emitting diodes having a large area flip chip structure.
- a method of increasing the area of the reflective electrode may be considered to improve the light efficiency of the device.
- the electrode formed on the p-type semiconductor layer is used as the reflective electrode, it is advantageous to improve the light efficiency so that the reflective electrode covers the upper surface of the p-type semiconductor layer, that is, the upper surface of the mesa structure.
- DBRs Distributed Bragg reflectors
- a technique for reducing light loss may be considered by distributing a distributed Bragg reflector on the side where the electrode is formed.
- Distributed Bragg reflectors typically provide high reflectivity over a wide range of wavelength spectra by alternately stacking layers of different refractive indices.
- DBRs generally comprising 20 pairs of layers are used to provide high reflectivity over a broad wavelength range of 400-700 nm.
- the DBR has a thickness of about 4 ⁇ m, patterning is difficult, and due to the large lateral inclination angle of the DBR, it is difficult to form an electrode thereon.
- a light emitting diode is modularized into a light emitting element module when used in the final product.
- a light emitting diode has been manufactured in a package form through a packaging process and then mounted on a printed circuit board.
- a technology of fabricating a light emitting device module by omitting a packaging process and mounting a light emitting diode directly on a printed circuit board has been used.
- the problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting diode having a good current dispersion performance.
- Another object of the present invention is to provide a light emitting diode having an increased reflectance and a method of manufacturing the same. Specifically, it is a problem to increase the reflectance under the reduced area of the reflective electrode rather than increasing the area of the reflective electrode.
- Another object of the present invention is to provide a light emitting diode having an insulating reflective layer that is easy to pattern while maintaining high light reflecting performance.
- Another problem to be solved by the present invention is to prevent the current distribution characteristics deterioration due to the reduction of the reflecting electrode area.
- Another problem to be solved by the present invention is to prevent degradation of the light emitting diode during the manufacturing process, and to improve the light efficiency of the light emitting diode package.
- Another object of the present invention is to provide a light emitting diode that can improve the reliability by preventing the breakage of the electrode.
- Another object of the present invention is to provide a light emitting device module that can be manufactured without a packaging process.
- At least one light emitting diode may be formed by stacking a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, and etching the semiconductor substrate to expose at least a portion of the first conductive semiconductor layer.
- Mesa structure A first electrode electrically connected to the exposed first conductive semiconductor layer;
- a second electrode formed on the upper surface of the mesa and electrically connected to the second conductive semiconductor layer, wherein the second conductive semiconductor layer is not covered by the second electrode in at least a portion of the edge of the mesa upper surface.
- the exposed mesa exposed portion is formed, wherein the mesa exposed portion includes a first mesa exposed portion and a second mesa exposed portion, wherein the separation distance between the second electrode and the upper edge of the mesa is a first separation distance and a second separation distance.
- the second separation distance may be greater than the first separation distance, and at least an upper portion of the second mesa exposed portion may include an insulating reflection portion.
- a third mesa exposed portion surrounded by the second electrode may be further formed on the upper surface of the mesa.
- the insulation reflector may include a stack of a first insulation reflector for reflecting light in a relatively long wavelength range and a second insulation reflector for reflecting light in a relatively short wavelength range, and below the insulation reflector.
- the lower insulating layer may be formed.
- a first opening and a second opening may be formed in the lower insulating layer, and the first electrode and the second electrode may be formed in the first opening and the second opening, respectively.
- the first opening and the second opening may be formed in different process steps.
- the mesa exposed portion may be formed in at least a portion of the edge portion of the light emitting diode
- the first separation distance may be a separation distance between the reflecting electrode extension in which the second electrode is extended and the mesa upper edge
- the reflective electrode extension may be formed at a light emitting diode vertex portion
- the second separation distance may be 20 ⁇ m or more.
- first pad and a second pad wherein the first pad and the second pad are electrically connected to the first electrode and the second electrode through a first contact portion and a second contact portion, respectively.
- the second contact portion may be larger than the first contact portion.
- the display device may further include a second electrode connection pad electrically connected to the second electrode, and the first electrode and the second electrode connection pad may be electrically insulated by an upper insulating layer.
- the first electrode and the second electrode connection pad may be formed by the same process.
- the light emitting diode package according to another embodiment of the present invention may be a light emitting diode package including the light emitting diode as described above, and further include a wavelength conversion layer for converting the wavelength of light emitted through the substrate.
- the light emitting diode may be a blue light emitting diode
- the wavelength conversion layer may include one or more phosphors of yellow, green, and red.
- a light emitting diode package is a light emitting diode package including a light emitting diode and a wavelength conversion layer, wherein the light emitting diode reflects light generated in an active layer toward a transparent substrate and the reflective electrode An insulating reflecting portion formed on an upper portion of the mesa that is not covered by the insulating film, wherein the insulating reflecting portion includes a first insulating reflecting portion for reflecting light converted in the wavelength conversion layer and a second reflecting light generated in the active layer. Including an insulation reflector, the wavelength converted from the wavelength conversion layer is characterized in that the light of a longer wavelength than the light generated in the active layer.
- the first insulation reflecting portion may be formed closer to the transparent substrate than the second insulation reflecting portion.
- a light emitting diode the lower semiconductor layer; An upper semiconductor layer disposed on the lower semiconductor layer; An active layer disposed between the lower semiconductor layer and the upper semiconductor layer; A first opening exposing the lower semiconductor layer through the upper semiconductor layer and the active layer; A reflective insulating layer covering the upper semiconductor layer and the lower semiconductor layer, the reflective insulating layer having a second opening defining a first contact region of the lower semiconductor layer in the first opening; And a first electrode layer disposed on the reflective insulating layer and connected to the first contact region of the lower semiconductor layer, wherein the reflective insulating layer is formed of a first material layer having a first refractive index and a second refractive index; A layered structure in which two material layers are alternately stacked, wherein the first contact region is located in the bottom surface of the first opening, and the reflective insulation is formed at a side angle of the sidewall of the second opening with respect to the lower semiconductor layer.
- ⁇ is less than or equal to 55 °, cracking of the first electrode layer formed on the reflective insulating layer can be prevented.
- ⁇ is greater than or equal to tan-1 (2h / a)
- light directed toward the side surface of the reflective insulating layer can be reduced, thereby ensuring the reflective performance of the reflective insulating layer.
- the length a of the bottom surface of the first opening from the first contact region to the sidewall of the first opening may be in a range of 1.5 to 10 ⁇ m, and the thickness h of the reflective insulating layer may be in a range of 1 to 2.5 ⁇ m.
- the thickness h of the reflective insulating layer may be in a range of 1 ⁇ m or more, the reflectance of the reflective insulating layer can be ensured.
- the thickness h of the reflective insulating layer to 2.5 ⁇ m or less, the patterning of the reflective insulating layer can be easily performed, and the lateral inclination of the reflective insulating layer can be easily controlled.
- a may be in the range of 2 to 6 ⁇ m
- h may be in the range of 1.5 to 2.5 ⁇ m, more specifically, in the range of 1.5 to 2 ⁇ m.
- the reflective insulating layer may include 8 to 11 pairs of the first material layer and the second material layer.
- the first material layer may be a SiO 2 layer and the second material layer may be a TiO 2 layer.
- the SiO 2 layer has a refractive index of about 1.47, for example, and the TiO 2 layer has a refractive index in the range of 2.4 to 2.7.
- the first material layer has a higher refractive index than the second material layer, and the first material layer may be disposed on the lowermost layer and the uppermost layer of the reflective insulating layer.
- the first layer and the last layer of the reflective insulating layer may be a SiO 2 layer.
- the first or last layer may be relatively thicker than other first material layers.
- the second opening may have an elongated shape. Further, one end portion of the second opening portion may have a round shape having a wider width. By forming the one end end of the second opening in a round shape that is relatively wider than the other part, it is possible to prevent the formation of severe inclination on the sidewalls of the second opening while photographing and etching the reflective insulating layer.
- the light emitting diode includes a mesa including the upper semiconductor layer and the active layer, wherein a second contact region is disposed around the mesa along an edge of the first conductivity-type semiconductor layer.
- the first electrode layer may extend around the mesa to connect to the second contact region. Accordingly, the second contact region surrounds the mesas to help distribute current.
- the first contact region may extend from the second contact region. Furthermore, a plurality of first contact regions may extend from the second contact region. The plurality of first contact regions may be disposed parallel to each other.
- the light emitting diode further includes a second electrode layer disposed on the reflective insulating layer.
- the reflective insulating layer may further include at least one third opening positioned on the upper semiconductor layer, and the second electrode layer may be electrically connected to the upper semiconductor layer through the third opening.
- the light emitting diode further comprises a conductive layer disposed between the upper semiconductor layer and the reflective insulating layer to contact the upper semiconductor layer, wherein the conductive layer is exposed through the third opening;
- the second electrode layer may be connected to the conductive layer through the third opening.
- the light emitting diode may further include an upper insulating layer disposed on the first electrode layer and the second electrode layer, and the upper insulating layer exposes the first electrode layer and the second electrode layer, respectively, to form a first electrode. It may have openings defining an electrode pad region and a second electrode pad region. Therefore, the first electrode layer and the second electrode layer may function as electrode pads, and there is no need to form additional electrode pads, thereby simplifying a manufacturing process of the light emitting diode.
- the first electrode layer and the second electrode layer may each include a Ti layer in contact with the upper insulating layer.
- the second electrode layer may be formed of the same material as the first electrode layer. Furthermore, the first electrode layer and the second electrode layer can be formed together by the same process. In addition, the second electrode layer may be surrounded by the first electrode layer.
- the first electrode layer and the second electrode layer may include an ohmic contact layer, a metal reflective layer, a diffusion barrier layer, and an antioxidant layer. Accordingly, the first electrode layer and the second electrode layer may be directly bonded to the printed circuit board through the solder paste.
- the light emitting diode may further include a substrate positioned below the lower semiconductor layer.
- the substrate may be a growth substrate used to grow the lower semiconductor layer, the active layer and the upper semiconductor layer. Light generated in the active layer may be emitted to the outside through the substrate.
- a light emitting diode the lower semiconductor layer; A mesa disposed on the lower semiconductor layer and including the upper semiconductor layer and the active layer; A reflective insulating layer covering the mesa and the lower semiconductor layer around the mesa and exposing an edge of the lower semiconductor layer; And a first electrode layer disposed on the reflective insulating layer, the first electrode layer contacting an edge of the lower semiconductor layer around the mesa, wherein the reflective insulating layer has a first material layer having a first refractive index and a second refractive index.
- the second material layer has a laminated structure in which alternating layers are laminated, an angle formed by side surfaces of the reflective insulating layer with respect to the lower semiconductor layer, a thickness of the reflective insulating layer h, and the first electrode layer is the lower semiconductor layer.
- the first electrode layer can be prevented from being broken, and the reflective performance of the reflective insulating layer can be ensured.
- the distance a from the contact region where the first electrode layer contacts the edge of the lower semiconductor layer to the mesa sidewall is in the range of 1.5 to 10 ⁇ m
- the thickness h of the reflective insulating layer may be in the range of 1 to 2.5 ⁇ m. have.
- the reflective insulating layer may include 8 to 11 pairs of the first material layer and the second material layer. Accordingly, the reflective insulating layer can have a good reflectance, and can easily pattern the reflective insulating layer.
- the light emitting device module according to another embodiment of the present invention, a printed circuit board; The light emitting diodes described above; And a solder paste for bonding the light emitting diode to the printed circuit board, wherein the solder paste is connected to the first electrode layer. Since a light emitting diode is directly mounted on a printed circuit board through solder paste, a packaging process can be omitted, thereby providing a light emitting device module having a simple manufacturing process.
- a reduced reflection is achieved by forming a second mesa exposed portion having a relatively large separation distance between the reflective electrode and the mesa top edge in at least a portion of the mesa edge portion and forming an insulating reflecting portion thereon. It is possible to provide a light emitting diode capable of increasing the reflectance under the electrode area.
- the reflective electrode extension may be formed in at least a portion of the edge of the light emitting diode, for example, a light emitting diode vertex, to provide a light emitting diode capable of preventing current deterioration characteristics due to the reduction of the reflective electrode area.
- an insulating reflecting portion on the lower insulating layer, it is possible to provide a light emitting diode capable of preventing damage caused by ion damage in the insulating reflecting portion forming step.
- light emission is formed by forming a first insulation reflector for reflecting light in a relatively long wavelength range and a second insulation reflector for reflecting light in a relatively short wavelength range in this order.
- the light efficiency of the diode package can be improved.
- the reflective insulating layer it is possible to prevent cracking of the first electrode layer formed thereon by controlling the inclination of the side surface of the reflective insulating layer with respect to the lower semiconductor layer to 55 degrees or less. In addition, it is possible to prevent the light reflection performance of the reflective insulating layer from being deteriorated by making the side slope equal to or larger than tan-1 (2h / a).
- FIG. 1 is a (a) plan view and (b) AA ′ line cross-sectional view of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a conceptual diagram of a light emitting diode package including a light emitting diode and a wavelength conversion layer according to embodiments of the present invention.
- 3 to 9 show a method of manufacturing a light emitting diode according to the embodiment of FIG.
- FIG. 10 is a (a) plan view and (b) B-B 'line cross-sectional view of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a modification of the FIG. 10 embodiment.
- FIG. 12 is a (a) plan view, (b) D-D 'line sectional view, and (c) E-E' line sectional view of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 13 to 18 illustrate a method of manufacturing a light emitting diode according to the embodiment of FIG. 12, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along the line D-D ', and (c) is a sectional view taken along the line F-F'.
- 19 is a plan view of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
- 20 is a plan view of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 21 is a schematic plan view illustrating a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
- FIG. 22 is a schematic cross sectional view taken along the line G-G 'of FIG.
- FIG. 23 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 22.
- FIG. 24 is a schematic cross-sectional view illustrating a reflective insulating layer according to an embodiment of the present invention.
- 25 is a graph showing reflectance according to the wavelength of the reflective insulating layer composed of 21 layers and 41 layers, respectively.
- FIG. 26 is graphs illustrating reflectance according to a wavelength of a reflective insulating layer including five, ten, and fifteen layers.
- FIG. 27 is a schematic cross-sectional view for describing an electrode layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 28 is a schematic diagram illustrating an opening of a reflective insulating layer in a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 29 is photographs showing electrode layers formed in the openings of FIG. 28.
- FIG. 30 is a schematic cross-sectional view for describing a light emitting device module according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 31 is an exploded perspective view illustrating a lighting apparatus to which a light emitting device is applied according to still another embodiment of the present invention.
- 32 is a cross-sectional view for describing a display device to which a light emitting device is applied, according to another exemplary embodiment.
- 33 is a cross-sectional view for describing a display device to which a light emitting device is applied, according to another exemplary embodiment.
- FIG. 34 is a cross-sectional view illustrating an example in which a light emitting device according to still another embodiment of the present invention is applied to a head lamp.
- C1 first contact portion
- C2 second contact portion
- E1 first mesa exposed portion
- E2 second mesa exposed portion
- E3 third mesa exposed portion
- Figure 1 (a) is a plan view of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention
- Figure 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA '.
- a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention is sequentially stacked on a substrate 10 and an upper surface of the substrate 10 and mesa-etched to form a plurality of mesa structures M.
- FIG. The first conductive semiconductor layer 11, the active layer 13, and the second conductive semiconductor layer 15 are included.
- the material of the substrate 10 is not particularly limited, but light generated in the active layer 13 must be emitted through the substrate 10, and thus, the substrate 10 must be a transparent substrate.
- the substrate 10 is selected from sapphire (Al 2 O 3), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), indium gallium nitride (InGaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), gallium oxide (Ga 2 O 3), and the like. It may be.
- the first conductive semiconductor layer 11 may be a nitride based semiconductor layer doped with n-type impurities.
- the second conductivity-type semiconductor layer 15 may be a nitride-based semiconductor layer doped with p-type impurities.
- the active layer 13 may include a group III-V compound material as a layer for generating light by recombination of electrons and holes injected from the first conductive semiconductor layer 11 and the second conductive semiconductor layer 15, respectively.
- the active layer 13 may have a single quantum well (SQW) or a multi quantum well (MQW) structure.
- the active layer 13 may have a single quantum well structure having an InGaN layer or an AlGaN layer, or a multi-quantum well structure having a multilayer structure of InGaN / GaN, AlGaN / (In) GaN, InAlGaN / (In) GaN. .
- the stacked structure of the first conductive semiconductor layer 11, the active layer 13, and the second conductive semiconductor layer 15 may be mesa-etched to expose the first conductive semiconductor layer 11 in a portion of the light emitting diode.
- the lower insulating layer 21 is formed on the upper surface.
- the lower insulating layer 21 may be a silicon oxide film SiO 2, and may be formed to a thickness of about 100 nm.
- the lower insulating layer 21 is removed in a region where the first electrode 30 and the second electrode 40 are formed as shown in FIG. 1B, so that the first conductive semiconductor layer 11 and the second conductive semiconductor layer 11 are removed. (15) is exposed.
- the first electrode 30 is formed on the first conductive semiconductor layer 11 exposed by removing the lower insulating layer 21. As shown in FIG. 1A, a plurality of first electrodes 30 may be formed in a circle and a linear shape, and may be uniformly distributed in the area of the light emitting diode for uniform current distribution characteristics. Although FIG. 1A illustrates that six circular and linear first electrodes 30 are arranged, the shape, number, and arrangement structure thereof are not limited thereto.
- the first electrode 30 may be formed of aluminum (Al), and may be an adhesive layer such as titanium (Ti), chromium (Cr), or nickel (Ni), or nickel (Ni), chromium (Cr), or gold (Au). It can be formed in a multi-layer structure including a protective layer, such as a lower or upper.
- the first electrode 30 electrically connects the first conductivity-type semiconductor layer 11 to an external power source through the first pad 60 to be described later.
- the second electrode 40 is formed on the upper surface of the mesa structure from which the lower insulating layer 21 is removed, that is, the upper surface of the second conductive semiconductor layer 15.
- the second electrode 40 is a reflective electrode that reflects light generated from the active layer 13 toward the substrate 10.
- the second electrode 40 is a reflective conductive layer 41 formed of silver (Ag) or an alloy thereof. ) May be included.
- the reflective conductive layer 41 may further include a barrier layer 43 for preventing the diffusion of the material, the barrier layer 43 is W, TiW, Mo, Cr, Ni, Pt, Rh, Pd, Ti or It may be formed of an alloy or a composite layer, and may be formed in a shape surrounding the top and side surfaces of the reflective conductive layer 41 as shown in FIG.
- the second electrode 40 has a bonding layer of Ni, NiZn, ITO, ZnO, or the like on the surface contacting the second conductivity-type semiconductor layer 15 for ohmic contact with the second conductivity-type semiconductor layer 15. It may further include.
- the second electrode 40 not only reflects light but also electrically connects the second conductivity-type semiconductor layer 15 to an external power source through the second pad 70 to be described later.
- the second electrode 40 is formed only on the upper surface of the mesa structure, and is spaced apart from the edge of the mesa upper surface by a predetermined distance to prevent leakage current.
- Mesa exposed portions E1 and E2 are formed in the regions where the upper surface of the mesa structure is not covered by the second electrode 40.
- the light emitting diode according to the present invention is not a constant distance between the second electrode 40 and the mesa top edge, the first mesa exposed portion (E1) and a relatively large distance spaced by a relatively small distance (d1). It may include a second mesa exposed portion (E2) spaced apart by (d2).
- the distance d1 from the first mesa exposed portion E1 may be a minimum distance between the second electrode 40 and the mesa top edge of the light emitting diode, and may be 3 ⁇ m or more to prevent leakage current.
- the distance d2 from the second mesa exposed portion E2 may be 20 ⁇ m or more.
- the second mesa exposed portion E2 may be formed in at least a partial region between the second electrode 40 and an edge of the light emitting diode, for example, four sides of the light emitting diode.
- the separation distance between the second electrode 40 and the mesa top edge is large, the current distribution characteristic of the second conductive semiconductor layer 15 may be deteriorated. Therefore, in some regions, the second electrode 40 and the mesa top surface are deteriorated.
- the separation distance of the edge may be formed smaller than d2.
- the reflective electrode extension 90 in which the second electrode is extended may be formed near four vertices of the light emitting diode, so that the distance between the reflective electrode extension 90 and the mesa structure edge is d1.
- the third mesa exposed portion having a distance d3 between the second electrode 40 and the mesa upper edge may be further included.
- d3 may be the same as or different from d1 or d2.
- the insulation reflecting unit 50 may be a distributed Bragg reflector (DBR), and may have a multilayer film having a structure in which layers having different refractive indices are alternately stacked, for example, a multilayer film structure such as SiO 2 / TiO 2 or SiO 2 / Nb 2 O 5. have.
- the insulation reflector 50 may adjust the reflected wavelength by adjusting the optical thickness of the insulation layers stacked. For example, when the light emitting diode of the present invention is a blue light emitting diode, it is possible to adjust the optical thickness of the insulating layers are laminated so as to have excellent reflection characteristics for the wavelength in the blue range.
- the insulation reflector 50 may include a first insulation reflector and a second insulation reflector having different reflection wavelength ranges, and the first insulation reflector reflects light having a longer wavelength range than the second insulation reflector.
- the first insulation reflector may be an insulation reflector for reflecting yellow light
- the second insulation reflector may be an insulation reflector for reflecting blue light.
- the insulation reflection unit 50 may be configured to have a structure in which a first insulation reflection unit is first deposited on the lower insulation layer 21 and a second insulation reflection unit is deposited thereon.
- the insulation reflector 50 may further include another insulation reflector having a different reflection wavelength range from that of the first and second insulation reflectors.
- the first contact part C1 and the second contact part C2 are formed in the insulating reflection part 50, and the first pad 60 and the second pad 70 are respectively formed on the insulating reflection part 50.
- the first pad 60 and the second pad 70 are electrically connected to the first electrode 30 and the second electrode 40 through the first contact portion C1 and the second contact portion C2, respectively.
- the first pad 60 and the second pad 70 may be connected to bumps or used as pads for Surface Mounting Technology (SMT) for mounting the light emitting diodes to a submount, package, or printed circuit board.
- SMT Surface Mounting Technology
- the light generated in the active layer 13 is reflected by the second electrode 40 is emitted through the substrate 10.
- the light is reflected by the insulating reflector 50 and is emitted through the substrate 10.
- the second electrode formed by the reflective conductive layer 41 such as silver (Ag) is usually difficult to obtain a reflectance of 90 to 94% or more
- the insulation reflector 50 such as a distributed Bragg reflector has a reflectance of 99%. Since it can have, the light emitting diode structure according to the present invention can exhibit improved light efficiency characteristics.
- the second mesa exposed portion E2 having a larger distance between the second electrode 40 and the mesa upper edge than the first mesa exposed portion E1 may be, for example, the second electrode 40 and the light emitting diode.
- the second electrode 40 and the light emitting diode By forming in at least a portion of the area between the four sides of the, it is possible to increase the ratio reflected by the insulating reflection unit 50 and improve the light efficiency.
- the second mesa exposed portion E2 is formed on all four sides of the light emitting diode, the current distribution characteristic of the second conductive semiconductor layer 15 may not be good at the corner portion of the light emitting diode. For example, deterioration of the current distribution characteristic due to the formation of the second mesa exposed portion E2 may be prevented by forming the reflective electrode extension 90 in which the second electrode 40 is extended at four vertices of the light emitting diode.
- the present invention uses a laminated structure of the first insulating reflecting portion reflecting light of a relatively long wavelength range to the insulating reflecting portion 50 and the second insulating reflecting portion reflecting relatively short wavelength light, thereby emitting light according to the present invention.
- the light efficiency of the LED package including the diode and the wavelength conversion layer may be further improved. This will be described with reference to FIG. 2.
- FIG. 2 is a conceptual diagram of a light emitting diode package including a light emitting diode and a wavelength conversion layer 100 according to the present invention, and illustrates only mesa exposed portions E1 and E2 in order to explain reflection by the insulating reflector 50.
- the light emitting diode may be a blue light emitting diode
- the wavelength conversion layer 100 may be a wavelength conversion layer including yellow phosphor particles 110.
- Ra passes through the substrate 10 and the wavelength conversion layer 100 as it is and is emitted to the outside, and Rb is yellow while passing through the wavelength conversion layer 100.
- the phosphor particles 110 are excited to emit yellow light Rc to the outside. Accordingly, the light emitting diode package emits white light in which blue light and yellow light are mixed.
- the insulating reflector 50 has a structure in which the first insulating reflector 51 reflecting the relatively long wavelength is first deposited on the lower insulating layer 21, the yellow light Rd incident thereon is first insulating. It is effectively reflected by the reflecting portion 51 is emitted to the outside again.
- the yellow light Rd passes through the second insulation reflecting portion 52 and then the first insulation. Reflected by the reflecting portion 51, it must pass through the second insulating reflecting portion 52 to be emitted to the outside.
- the light emitting diode of the present invention is formed by stacking the insulation reflector 50 in the order of the first insulation reflector 51 reflecting the relatively long wavelength and the second insulation reflector 52 reflecting the relatively short wavelength.
- the wavelength conversion layer 100 includes the yellow phosphor particles 110, but the phosphor particles included in the wavelength conversion layer 100 absorb light generated in the light emitting layer 13 to provide light having a longer wavelength. It may be another phosphor particle that emits light. For example, when the light generated in the emission layer 13 is blue light, the phosphor particles 110 may be one or more phosphor particles of yellow, green, and red.
- the insulation reflection portion 50 may also be formed by stacking insulation reflection portions corresponding to each wavelength range. Can be. In this case, the insulating reflector for reflecting light having a relatively long wavelength range may be stacked.
- FIG. 3 to 9 (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along the line A-A '.
- the present invention is not limited to the light emitting diode manufactured by a specific manufacturing method, and the manufacturing method described below should be understood as an example to help understanding the light emitting diode structure of the present invention.
- the first conductive semiconductor layer 11, the active layer 13, and the second conductive semiconductor layer 15 are sequentially deposited on the substrate 10. Each layer can be deposited using MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) or MBE (Molecular Beam Epitaxy).
- MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
- MBE Molecular Beam Epitaxy
- a photoresist pattern (not shown) is formed on the second conductive semiconductor layer 15, and the second conductive semiconductor layer 15 is exposed so that the first conductive semiconductor layer 11 is exposed as a mask.
- the active layer 13 are formed to form a mesa structure.
- the side of the mesa structure may be formed to be inclined at a predetermined angle to improve light extraction efficiency, and for this, a technique such as photoresist reflow may be used.
- the lower insulating layer 21 may be a silicon oxide layer (SiO 2) having a thickness of about 100 nm deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
- PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
- the second opening 21b may be formed in a portion where the second electrode 40 is to be formed, and may be formed by wet etching after forming a photoresist pattern (not shown).
- FIG. 5 illustrates a second electrode forming step, in which a second electrode 40 is formed in the second opening 21b by using a patterning method such as lift-off.
- the second electrode 40 may be formed by depositing an excellent reflecting layer 41 having a high reflectance such as silver (Ag), and the barrier layer 43 may be formed on the upper and / or side surfaces thereof.
- an ohmic contact layer (not shown) for ohmic bonding with the second conductivity-type semiconductor layer 15 may be further formed under the reflective conductive layer 41.
- the second electrode 40 is formed to be spaced apart from the edge of the mesa upper surface by a predetermined distance, and the first mesa exposed portion E1 having a relatively small separation distance and the second mesa exposed portion E2 having a relatively large separation distance are formed.
- the second mesa exposed portion E2 may be formed on at least a part of the edge of the second electrode 40 and the light emitting diode, for example, four sides, and may be a vertex of the light emitting diode to prevent deterioration of the current distribution characteristic.
- a reflective electrode extension 90 may be formed nearby. In the region where the reflective electrode extension 90 is formed, the first mesa exposed portion E1 having a relatively short distance between the second electrode 40 and the mesa top edge may be formed.
- FIG. 6 is an opening forming step for forming the first electrode 30, and as shown in FIG. 6A, the first opening 21a may be formed in a circular and linear manner.
- the first opening 21a may be formed by wet etching after the formation of the photoresist pattern (not shown).
- the first opening 21a and the second opening 21b formed on the lower insulating layer 21 may be simultaneously formed in one process step, but as described above with reference to FIGS. 4 and 6, different process steps may be used. It can be formed through. This may be to protect the lower insulating layer 21 deposited on the mesa structure side. That is, when a photoresist film (not shown) is formed on the lower insulating layer 21 so that portions of the first opening 21a and the second opening 21b are opened and wet etching is performed, the photoresist on the side of the mesa structure Insufficient protection of the film may partially remove the lower insulating layer 21 deposited on the side of the mesa structure by the etching solution.
- the active layer 13 on the side of the mesa structure may be exposed to cause damage due to ion damage in an ion etch step before deposition of the subsequent insulating reflector 50, which may degrade device characteristics. It can be cause. Therefore, forming the first openings 21a and the second openings 21b on the lower insulating layer 21 in different processes has an effect of preventing deterioration of device characteristics.
- the first electrode 30 is a step of forming the first electrode 30 in the first opening (21a), it may be formed in a circular and linear pattern as shown in Fig. 7 (a).
- the first electrode 30 may be formed by patterning a conductive metal such as aluminum (Al) by a lift-off method or the like, and may form titanium (Ti) for ohmic bonding or good adhesion property with the first conductive semiconductor layer 11. ), Or an adhesive layer such as chromium (Cr) or nickel (Ni), or a multi-layer structure including a protective layer such as nickel (Ni), chromium (Cr), gold (Au), or the like.
- the insulation reflecting unit 50 may be formed in the entire area of the light emitting diode except for the first contact portion C1 and the second contact portion C2.
- the insulation reflection unit 50 may be formed by alternately depositing an insulating layer having different refractive indices, and may be formed by alternately depositing SiO 2 and TiO 2 thin films.
- a thin film (for example, SiO 2 thin film) first deposited on the lower insulating layer 21 may be deposited to a thickness of about 200 nm or more in order to improve the problem that the reflectance decreases according to the incident angle.
- the optical thickness of the thin films deposited alternately may be determined in consideration of the reflection wavelength, and the first insulation reflecting portion 51 for first reflecting the light having a relatively long wavelength range is first formed and then relatively formed thereon.
- the second insulation reflecting portion 52 for reflecting light having a short wavelength may be formed.
- the first contact portion C1 is formed on the first electrode 30 and the second contact portion C2 is formed on the second electrode 40, and the size of the second contact portion C2 is the first contact. It may be larger than the portion C1.
- the first contact portion C1 and the second contact portion C2 are formed through the etching process after the insulating reflective portion 50 is deposited, the first electrode 30 or the second portion below the contact portions C1 and C2 is formed. Since the electrode 40 may be damaged, the first contact portion C1 and the second contact portion C2 may be formed by a lift-off method.
- FIG. 9 illustrates a pad forming process in which a first pad 60 is formed to be connected to the first electrode 30 through a first contact portion C1, and a second electrode 40 is formed through the second contact portion C2.
- the first pad 60 and the second pad 70 may be formed together in the same process.
- the first pad 60 and the second pad 70 may be formed using an exposure and etching method or a lift off method.
- the first pad 60 and the second pad 70 may be formed by stacking an adhesive layer such as Ti, Cr, or Ni, and a highly conductive metal layer such as Al, Cu, Ag, or Au.
- the lower insulating layer 21 for forming the first opening 21a and the second opening 21b in which the first electrode 30 and the second electrode 40 are disposed respectively. Since the lower insulating layer 21 can effectively protect the mesa side, ion damage in an ion etch step or a deposition step for depositing the subsequent insulating reflector 50, etc. It is possible to prevent deterioration of the device characteristics by this.
- the deposition surface in order to deposit the high quality insulating reflector 50, it is important to make the deposition surface as flat as possible, so that it is common to first deposit a silicon oxide film having a predetermined thickness and then deposit it. Since it is formed in advance, there is no need to form a separate oxide film during deposition of the insulating reflector 50, thereby simplifying the manufacturing process.
- FIG. 10 is a view showing a light emitting diode structure according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 10 (a) is a plan view and FIG. 10 (b) is a sectional view taken along line BB '.
- the light emitting diode of FIG. 10 is different from the light emitting diode of FIG. 1 in that the third mesa exposed portion E3 is formed in the second electrode 40 on the upper surface of the mesa. That is, the second mesa exposed portion E2 is formed between the edge of the second electrode 40 and the light emitting diode, for example, four sides, so that the second mesa exposed portion E2 is not surrounded by the second electrode 40 pattern. E3) is formed inside the second electrode 40 and is surrounded by the second electrode 40. Similarly to the second mesa exposed portion E2, the third mesa exposed portion E3 is reflected by the insulating reflector 50, and accordingly, according to the light emitting diode structure of FIG. 10, the light efficiency may be further improved.
- the third mesa exposed portion E3 may be formed in a plurality of circular patterns as shown in FIG. 10, but is not limited thereto.
- it may be formed in one or more square patterns as shown in FIG. 11, and as the area thereof increases, the amount reflected by the insulating reflector 50 increases, so that light efficiency may be improved.
- FIG. 12 is a view showing a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 12 (a) is a plan view
- FIG. 12 (b) is a sectional view taken along the line D-D '
- FIG. 12 (c) is an E-E'. Line cross section.
- FIG. 12 detailed descriptions of the same parts as the above-described embodiments will be omitted.
- a light emitting diode includes a first conductive semiconductor layer 11, an active layer 13, and a second conductive semiconductor layer 15 stacked on a substrate 10.
- Mesa etched mesa structure M
- the lower insulating layer 21 is deposited on the entire surface of the light emitting diode, and the second electrode 40 is formed at a portion where the lower insulating layer 21 is opened on the upper surface of the mesa.
- the second mesa exposure having a relatively large distance d2 between the second electrode 40 and the mesa top edge is at least partially disposed between the edge of the second electrode 40 and the light emitting diode, for example, four sides.
- a portion E2 is formed, and a reflective electrode extension 90 is formed at a vertex portion of the light emitting diode.
- the second mesa exposed portion E2 is configured to improve the light efficiency of the light emitting diode, and the reflective electrode extension 90 is configured to prevent deterioration of the current distribution characteristic, which is the same as described in the above-described embodiments.
- the third mesa exposed portion E3 may be formed inside the second electrode 40, and the third mesa exposed portion E3 may be formed of a second mesa exposed portion E2 unlike the second mesa exposed portion E2. It is surrounded by an electrode 40.
- An insulating reflecting unit 50 is deposited on the second electrode 40, and the insulating reflecting unit 50 has side surfaces of the mesa structure in which the second electrode 40 is not formed and the mesa exposing portions E1, E2, and E3. ) Reflect light on the upper surface.
- the second electrode 40 is formed of silver (Ag) or the like, the reflectance does not usually exceed 90 to 94%, while the insulating reflector 50 such as a distributed Bragg reflector may measure the optical thickness of the insulating layers stacked. By adjusting, a reflectance of about 99% can be obtained in the desired wavelength range.
- the insulation reflector 50 is formed on the lower insulation layer 21 by first depositing a first insulation reflector 51 for reflecting light having a relatively long wavelength range, and reflecting light having a relatively short wavelength range thereon.
- the second insulating reflector 52 may be formed in a structure in which it is deposited. Due to this configuration, for example, when used in a light emitting diode package coupled with a wavelength conversion layer (not shown) which is excited by light generated in the active layer 13 and emits a longer wavelength light, the light efficiency can be further improved. have.
- the insulation reflection unit 50 may further include a third insulation reflection unit having a different reflection wavelength range from the first and second insulation reflection units 51 and 52.
- the insulating reflector 50 has a first contact portion C1 exposing at least a portion of the first conductivity type semiconductor layer 11 and a second contact portion C2 exposing at least a portion of the second electrode 40. Is formed. As shown in FIG. 12A, the first contact part C1 may be formed in a linear shape, and the second contact part C2 may be formed in a contact hole type. In addition, as shown in FIG. 12, the first contact portion C1 may also be formed at the edge of the light emitting diode, which may improve current distribution characteristics of the first conductivity type semiconductor layer 11.
- the first electrode 30 and the second electrode connection pad 31 are formed on the insulating reflector 50.
- the first electrode 30 is electrically connected to the first conductive semiconductor layer 11 through the first contact portion C1 and is formed over the entire area of the light emitting diode except for the region in which the second electrode connection pad 31 is formed. Can be.
- the second electrode connection pad 31 is isolated from the first electrode 30 by the cutoff portion 32 and is electrically connected to the second electrode 40 through the second contact portion C2.
- the first electrode 30 and the second electrode connection pad 31 may be formed of aluminum (Al), an adhesive layer such as titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), or nickel (Ni), A protective layer such as chromium (Cr) or gold (Au) may be formed in a multilayer structure including a lower or upper portion thereof.
- the first electrode 30 and the second electrode connection pad 31 may be formed in one process.
- An upper insulating layer 22 may be formed on the first electrode 30 and the second electrode connection pad 31.
- the upper insulating layer 22 is configured to fill and insulate the cutoff portion 32 between the first electrode 30 and the second electrode connection pad 31 and to passivate the entire surface of the light emitting diode except for the pads 60 and 70. It may be formed of a silicon nitride film (SiNx).
- first and second pads 60 and 70 are formed thereon.
- the first pad 60 is electrically connected to the first conductive semiconductor layer 11 through the first electrode 30, and the second pad 70 is connected to the second electrode connection pad 31 and the second electrode ( 40 is electrically connected to the second conductivity-type semiconductor layer 15 through 40.
- the first pad 60 and the second pad 70 may be connected to bumps or used as pads for surface mounting technology (SMT) for mounting the light emitting diodes to a submount, package, or printed circuit board.
- SMT surface mounting technology
- the light emitting diode according to the present embodiment is reflected by the insulating reflector 50 in the second mesa exposed portion E2 and optionally in the third mesa exposed portion E3, so that the second electrode 40 It can exhibit an improved light efficiency characteristics compared to the light emitting diode depending on the reflection.
- the present invention prevents deterioration of the current distribution characteristics due to the formation of the second mesa exposed portion E2 by, for example, forming the reflective electrode extension portion 90 in which the second electrode 40 is extended at the vertex portion of the light emitting diode. You can prevent it.
- the present embodiment extends the first electrode 30 to the edge of the light emitting diode, thereby improving the current distribution characteristic of the first conductive semiconductor layer 11.
- the second electrode connection pad 31 for electrical connection with the second electrode 40 may be simultaneously formed when the first electrode 30 is formed, the process may be simplified.
- 13 to 18 (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along the line D-D ', and (c) is a sectional view taken along the line F-F'.
- the present invention is not limited to the light emitting diode manufactured by a specific manufacturing method, and the manufacturing method described below should be understood as an example to help understanding the light emitting diode structure of the present invention. 13 to 18, detailed description of the same parts as the above-described embodiments will be omitted.
- FIG. 13 is a mesa structure forming step, in which a first conductive semiconductor layer 11, an active layer 13, and a second conductive semiconductor layer 15 are sequentially deposited on a substrate 10, and then exposed and etched.
- the mesa structure M is formed.
- the exposed region 11a of the first conductivity-type semiconductor layer 11 may be formed at the edge of the light emitting diode, and the linear exposed region 11b of the first conductivity-type semiconductor layer 11 is formed in addition to the edge. can do.
- the second electrode 40 illustrates forming the lower insulating layer 21 and forming the second electrode 40.
- the lower insulating layer 21 of the portion where the second electrode 40 is to be formed is removed by a wet etching method after forming a photoresist pattern (not shown), and lift-off the removed portion.
- the second electrode 40 pattern can be formed using a method or the like.
- a second mesa exposed portion E2 having a relatively large separation distance between the second electrode 40 and the mesa upper edge is formed at an edge of the light emitting diode, for example, at least some of the four sides.
- a third mesa exposed part E3 surrounded by the second electrode 40 may be formed in the second electrode 40.
- a part of a corner of the light emitting diode for example, a vertex portion of the light emitting diode, is disposed on the second electrode compared to the second mesa exposed portion E2.
- the reflective electrode extension 90 may be formed such that the first mesa exposed portion E1 having a relatively small separation distance between the upper surface 40 and the mesa upper edge is formed.
- FIG. 15 is a step of depositing an insulation reflector 50 and forming first and second contact portions.
- the insulation reflector 50 may be formed on the entire area of the light emitting diode except for the first contact portion C1 and the second contact portion C2.
- the insulation reflector 50 may be formed by alternately depositing an insulating layer having different refractive indices, and an optical thickness of the thin film that is alternately deposited may be determined in consideration of a reflection wavelength.
- a first insulation reflector 51 is first formed to reflect light having a relatively long wavelength range, and then a second insulation reflector for reflecting light having a relatively short wavelength thereon ( 52).
- the first contact portion C1 is an opening for electrically connecting the first electrode 30 and the first conductive semiconductor layer 11, which will be described later, to expose the first conductive semiconductor layer exposed region 11a at the edge of the LED. And the linear first conductivity type semiconductor layer exposed region 11b.
- FIG. 16 is a step of forming the first electrode 30 and the second electrode connection pad 31. After forming a conductive metal layer such as aluminum (Al), the first electrode 30 and the second electrode connection pad 31 are disconnected. A method of patterning to be spaced apart by the part 32 can be used. As the patterning method, an exposure and etching method or a lift-off method can be used.
- a conductive metal layer such as aluminum (Al)
- FIG. 17 illustrates the formation of vias 22a and 22b in the upper insulating layer 22 to form the first pad 60 and the second pad 70.
- FIG. 18 illustrates the formation of the vias 22a and 22b on the formed vias 22a and 22b.
- the first pad 60 and the second pad 70 are formed.
- the first pad 60 is electrically connected to the first electrode 30 through the via 22a
- the second pad 70 is connected to the second electrode connection pad 31 through the via 22b, resulting in a result.
- the second electrode 40 and the second conductive semiconductor layer 15 are electrically connected to each other.
- the first pad 60 and the second pad 70 may be formed together in the same process.
- the first pad 60 and the second pad 70 may be formed using an exposure and etching method or a lift off method.
- 19 is a schematic plan view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
- the light emitting diode according to the present embodiment is generally the same as the light emitting diode described with reference to FIG. 1, but there is a difference in that the position where the first electrode 30 is formed is added. That is, in the embodiment of FIG. 1, the first electrode 30 is limited to being located inside the mesa (M) region. However, in the present embodiment, the first electrode 30 may be further outside the mesa (M) region. Is placed. The first electrode 30 is exposed by the third contact portion C3 formed on the insulation reflecting portion 50 and is electrically connected to the first pad 60.
- the additional first electrode 30 may be formed on three sides adjacent to each other, for example.
- the first electrode 30 positioned outside the mesa M region may be circularly and linearly disposed similarly to the first electrode 30 positioned inside the mesa M region.
- the linear first electrodes 30 may be disposed at both sides facing each other in parallel with the linear first electrode 30 inside the mesa M region.
- the spacing between the linearly arranged first electrodes 30 may be substantially the same.
- a circular first electrode 30 may be disposed on one side between the two sides facing each other.
- the first pad 60 covers and electrically connects the first electrode 30 positioned outside the mesa M region.
- the second pad 70 is spaced apart from the first electrode 30 by the insulating reflector 50.
- Concave grooves are provided at three sides of the mesa M, and the first electrode 30 is added to the grooves.
- the groove formed in the mesa (M) to form a circular first electrode 30 may have a shape larger than a semi-circle, one side is open circular.
- 20 is a plan view illustrating a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
- the light emitting diode according to the present exemplary embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 19, but there is a difference in the shape of the grooves formed on three sides of the mesa M. There is a difference that the linear first electrode 30 ′ disposed outside has a narrower width than the linear first electrode disposed inside the mesa M.
- the grooves formed on the three sides of the mesa (M) is a circular shape of one side is open, in this embodiment, these grooves are formed in a substantially semi-circular shape.
- the linear first electrode 30 ′ disposed outside the mesa M region may be 1/2 of the width of the linear first electrode 30 inside the mesa region.
- FIG. 21 is a schematic plan view illustrating a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
- FIG. FIG. 22 is a schematic cross sectional view taken along the line G-G 'of FIG.
- the light emitting diode according to the present embodiment includes a lower semiconductor layer 123, an active layer 125, an upper semiconductor layer 127, a reflective insulating layer 133, and a first electrode layer 135. Include.
- the light emitting diode has a structure including a mesa 130 disposed on the lower semiconductor layer 123, and the mesa 130 includes an upper semiconductor layer 127 and an active layer 125.
- the light emitting diode may include a substrate 121, a conductive layer 131, a second electrode layer 137, and an upper insulating layer 139, and the openings 139a,
- the first electrode pad region 143a and the second electrode pad region 143b exposing the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 through 139b may be included.
- the substrate 121 is a substrate capable of growing a gallium nitride-based semiconductor layer, and may be, for example, a sapphire substrate, a silicon carbide substrate, a gallium nitride (GaN) substrate, a spinel substrate, or the like.
- the substrate 121 may be a patterned substrate, such as a patterned sapphire substrate.
- the light emitting diode of this embodiment does not necessarily include the substrate 121, and the substrate 121 may be formed by using a technique such as laser lift-off or chemical lift-off. It may be separated from the semiconductor layers.
- the lower semiconductor layer 123, the active layer 125, and the upper semiconductor layer 127 may be formed of a III-V series compound semiconductor, for example, nitride-based semiconductors such as (Al, Ga, In) N, respectively. It may comprise a layer.
- the lower semiconductor layer 123 may include n-type impurities (eg, Si), and the upper semiconductor layer 127 may include p-type impurities (eg, Mg). It may also be the reverse.
- the active layer 125 may include a single quantum well structure or a multi-quantum well structure (MQW). When forward bias is applied to the light emitting diode, electrons and holes are combined in the active layer 125 to emit light.
- the lower semiconductor layer 123, the active layer 125, and the upper semiconductor layer 127 may be grown on the substrate 121 using techniques such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE). have.
- MOCVD metal organic chemical vapor deposition
- MBE
- the mesa 130 is formed by patterning the upper semiconductor layer 127 and the active layer 125 grown on the substrate 121. Therefore, the mesa 130 may be disposed on the lower semiconductor layer 123 and may include a portion of the lower semiconductor layer 123 by overetching. An edge of the lower semiconductor layer 123 is exposed around the mesa 130 along the mesa 130. Mesa 130 has an inclined sidewall.
- the opening 130a exposes the lower semiconductor layer 123 through the upper semiconductor layer 127 and the active layer 125.
- the opening 130a may extend into the mesa 130 from an area around the mesa 130.
- the present invention is not limited thereto, and the opening 130a may be spaced apart from the area around the mesa.
- a plurality of openings 130a may be formed, and two openings 130a are shown in this embodiment.
- the conductive layer 131 is disposed on the upper semiconductor layer 127 and contacts the upper semiconductor layer 127.
- the conductive layer 131 is formed on the upper semiconductor layer 127 or the mesa 130 to be connected to almost the entire area of the upper semiconductor layer 127. Accordingly, the current is distributed over a wide area of the upper semiconductor layer 127.
- the conductive layer 131 may be formed of, for example, a metal layer, but is not limited thereto.
- the conductive layer 131 may be formed of a transparent conductive layer.
- the conductive layer 131 may be formed of multiple metal layers including a reflective metal layer and a barrier metal layer.
- the barrier metal layer may cover the top and side surfaces of the reflective metal layer to protect the reflective metal layer.
- the reflective metal layer may be formed by depositing and patterning an Ag, Ag alloy, Ni / Ag, NiZn / Ag, TiO / Ag layer.
- the barrier metal layer may be formed of Ni, Cr, Ti, Pt, or a composite layer thereof, and prevents the metal material of the reflective metal layer from being diffused or contaminated.
- the conductive layer 131 may be formed of a transparent conductive layer such as indium tin oxide (ITO) or ZnO. ITO is made of a metal oxide having a high light transmittance, thereby suppressing absorption of light by the conductive layer 131 and improving luminous efficiency.
- the reflective insulating layer 133 covers the mesa 130 and the exposed lower semiconductor layer 123. In addition, the reflective insulating layer 133 may cover the conductive layer 131.
- the reflective insulating layer 133 has a stacked structure in which first and second material layers having different refractive indices are alternately stacked, and reflects light emitted from the active layer 125 toward the substrate 121. A detailed layer structure of the reflective insulating layer 133 will be described in detail later with reference to FIGS. 24 to 26.
- the reflective insulating layer 133 covers a portion of the lower semiconductor layer 123 exposed in the opening 130a.
- the reflective insulating layer 133 has an opening 133a exposing the lower semiconductor layer 123 exposed at the bottom of the opening 130a.
- the first contact region 123a of the lower semiconductor layer 123 is defined by the opening 133a.
- the reflective insulating layer 133 also has at least one opening 133b disposed on the upper semiconductor layer 127.
- the upper semiconductor layer 127 or the conductive layer 131 is exposed through the opening 133b.
- a plurality of openings 133b may be arranged in an island shape.
- the present invention is not limited thereto, and openings having different shapes may be formed, and one large opening 133b may be formed.
- the reflective insulating layer 133 extends from the upper region of the mesa 130, that is, from the upper region of the upper semiconductor layer 127 to the edge region of the lower semiconductor layer 123, so that the lower semiconductor layer (around the mesa 130) 123). However, a portion of the edge of the lower semiconductor layer 123 around the mesa 130 may be exposed to the outside without being covered with the reflective insulating layer 133.
- the reflective insulating layer 133 may be deposited using a deposition technique such as electron beam evaporation, and then patterned using photo and etching techniques. The thickness of the reflective insulating layer 133 is controlled for reflective performance and patterning process.
- side surfaces of the reflective insulating layer 133 formed by the patterning process for example, sidewalls of the openings 133a and 133b and side surfaces of the reflective insulating layer 133 on the edge region of the lower semiconductor layer 123 may be formed.
- An inclined surface is formed on the lower semiconductor layer 123. This will be described later in detail with reference to FIG. 23.
- first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 are disposed on the reflective insulating layer 133.
- the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 may be formed of the same material, and may be formed together by the same process.
- the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 may be formed in the same process using a lift off process.
- the present invention is not limited thereto, and the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 may be formed of the same material or different materials using separate processes.
- the layer structure and material of the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 will be described later in detail with reference to FIG. 27.
- the first electrode layer 135 is formed in most regions except for the second electrode layer 137, and the first contact region of the lower semiconductor layer 123 exposed through the opening 133a of the reflective insulating layer 133. 123a is contacted.
- the first contact region 123a extends inside the mesa 130 to disperse current in the lower semiconductor layer 123.
- the first electrode layer 135 also contacts the lower semiconductor layer 123 at the edge region of the lower semiconductor layer 123 around the mesa 130.
- the region where the first electrode layer 135 contacts the edge of the lower semiconductor layer 123 is the second contact region 123b.
- the second contact region 123b may surround the mesa 130 around the mesa. Since the second contact region 123b surrounds the mesa 130 along the edge of the lower semiconductor layer 123, the current may be dispersed in the lower semiconductor layer 123 over a wide range.
- the first contact region 123a and the second contact region 123b may be connected to each other, but are not limited thereto and may be spaced apart from each other.
- the first electrode layer 135 is electrically insulated from the upper semiconductor layer 127, the active layer 125, and the conductive layer 131 by the reflective insulating layer 133.
- the second electrode layer 137 is disposed on the upper semiconductor layer 127 or the conductive layer 131.
- the second electrode layer 137 may be limitedly disposed on the mesa 130, but is not necessarily limited thereto.
- the second electrode layer 137 may be surrounded by the first electrode layer 135, but is not limited thereto.
- the second electrode layer 137 is electrically connected to the upper semiconductor layer 127 through the openings 133b.
- the second electrode layer 137 may be electrically connected to the upper semiconductor layer 127 by connecting to the conductive layer 131 through the openings 133b.
- the second electrode layer 137 covers the opening 133b.
- the upper insulating layer 139 may be disposed on the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 and may cover the second contact region 123b.
- the upper insulating layer 139 has an opening 139a exposing the first electrode layer 135 and an opening 139b exposing the second electrode layer 137.
- the first electrode pad region 143a and the second electrode pad region 143b are defined by the openings 139a and 139b.
- the first electrode pad region 143a and the second electrode pad region 143b may be bonded to a printed circuit board using a conductive adhesive such as solder paste.
- the first electrode pad region 143a and the second electrode pad region 143b may be separated from each other by a sufficient distance, such as about 300 ⁇ m, to prevent shorting of the conductive adhesive such as solder paste.
- the upper insulating layer 139 may be formed of an oxide insulating layer, a nitride insulating layer, or a polymer such as polyimide, teflon, parylene, or the like.
- the uppermost layer of the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 may be a Ti layer.
- FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view illustrating an enlarged portion of the first contact region 123a and the opening sidewall 130a in the opening 130a of FIGS. 21 and 22.
- the reflective insulating layer 133 covers a part of the lower semiconductor layer 123 inside the opening 130a when the mesa 130 is covered. Accordingly, the first contact region 123a is spaced apart from the sidewall of the opening 130a, that is, the mesa 130.
- a is better to be closer to the mesa 130 to secure the first contact region 123a, but if it is too close, it may damage the mesa 130 by a defective process, so it needs to be dropped more than a predetermined distance for process stability. There is. Therefore, a may be 1.5 ⁇ m or more in consideration of process margin, and may be 10 ⁇ m or less to secure the first contact region 123a.
- the opening 133a of the reflective insulating layer 133 defining the first contact region 123a is formed using a photo and etching technique, and thus, the sidewall of the opening 133a is formed using a photo and etching technique. It may be formed to be inclined. The surface of the lower semiconductor layer 123 exposed during the etching of the reflective insulating layer 133 may be damaged. Accordingly, the surface of the damaged lower semiconductor layer 123 may be removed using a dry etching technique. As shown in FIG. 23, the first contact region 123a may be formed under the reflective insulating layer 133. It may be slightly lower than the surface of the lower semiconductor layer 123.
- An angle formed by the sidewall of the opening 133a with respect to the lower semiconductor layer 123 is ⁇ , and a thickness of the reflective insulating layer 133 is h, and the angle ⁇ satisfies Equation 1 below.
- ⁇ indicates a distance when the sidewall of the opening 133a is projected onto the lower semiconductor layer 123.
- tan-1 (2h / a) represents ⁇ when b is 1/2 of a. That is, when ⁇ is smaller than tan-1 (2h / a), the portion occupied by the sidewall of the opening 133a increases excessively.
- Reflective insulating layer 133 is described again later, but exhibits good reflectance characteristics when having a designed thickness. However, since the sidewall of the opening 133a has a thickness smaller than the designed thickness of the reflective insulating layer 133, the reflectance is relatively very low. When the part with low reflectance occupies more than 1/2 of a, it is difficult to ensure the reflection performance of the reflective insulating layer 133.
- the conductive layer 131 is formed of a metal layer, the area reflected by the reflective insulating layer 133 is relatively reduced. Accordingly, since the ratio of the sidewalls of the openings 133a of the reflective insulating layer 133 to the reflective portions of the reflective insulating layer 133 increases, it is necessary to reduce the sidewalls having low reflectance.
- the inclination angle condition according to Equation 1 is not limited only to the opening 133a, and the same applies to the side surface of the reflective insulating layer 133 positioned on the lower semiconductor layer 123 around the mesa 130. Detailed description thereof will be omitted.
- 24 is a schematic cross-sectional view for describing the reflective insulating layer 133.
- the reflective insulating layer 133 has a laminated structure in which the first material layer 134a and the second material layer 134b having different refractive indices are alternately stacked.
- the first material layer 134a may be a SiO 2 layer and the second material layer 134b may be a TiO 2 layer.
- the lowermost layer and the uppermost layer of the reflective insulating layer 133 may be a first material layer, for example, an SiO 2 layer.
- the lowermost layer may be formed relatively thick to improve adhesion of the reflective insulating layer 133 to the mesa 130 and the lower semiconductor layer 123, and the uppermost layer may be formed on the reflective insulating layer 133. It may be formed relatively thick to improve the adhesion of the (135).
- the thicknesses of the first material layers 133a and the second material layers 133b are set to have a high reflectance in a relatively wide wavelength range.
- the reflective insulating layer 133 may have a high reflectance of about 90% or more in the range of about 400 to 700 nm.
- the reflective insulating layer 133 may have a high reflectance with respect to the light generated by the active layer 125, and may further have a high reflectance with respect to visible light introduced from the outside, for example, green light or red light converted from wavelengths.
- 25 is a simulation graph of reflectance according to the wavelength of the reflective insulating layer using 21 layers together with reflectance according to the wavelength of the reflective insulating layer using 41 layers.
- the reflective insulating layer using 41 layers exhibits a high reflectance of almost 100% in a wide wavelength range of approximately 390 to 780 nm.
- the reflective insulating layer using 21 layers exhibits a high reflectance of 95% or more in a wide wavelength range of approximately 420 to 800 nm, and almost 100% of reflectance in most regions within this range.
- the 41 reflective insulating layers have better reflectance than the 21 reflective insulating layers.
- the 41 reflective insulating layers have a thickness of approximately 3.8 ⁇ m, patterning using photolithography and etching techniques is difficult. During etching, the photoresist is unbearable and easily collapses, and when the photoresist is formed thick, it is difficult to pattern the side surface of the reflective insulating layer 133 to have a good inclination angle.
- the thickness of the reflective insulating layer is about 2.5 ⁇ m or less, specifically 2 ⁇ m or less.
- the reflective insulating layer 133 may be 1 ⁇ m or more, specifically 1.5 ⁇ m or more.
- 26 (a), 6 (b) and 6 (c) are graphs showing reflectance according to the wavelength of the reflective insulating layer composed of five, ten and fifteen layers, respectively.
- the reflectance varies depending on the layer of the reflective insulating layer, and it can be seen that good reflectance is difficult to be obtained at 15 layers or less.
- the reflective insulating layer 133 needs to have a laminated structure of at least 216 or more layers, that is, eight pairs or more of the first material layer and the second material layer.
- the thickness of the reflective insulating layer 133 needs to be made small in consideration of the patterning process. Therefore, as shown in the graph of FIG. 25, the thickness of the reflective insulating layer 133 may be 11 pairs or less, specifically 21 layers or less.
- the side surface of the reflective insulating layer 133 does not have a sufficient laminated structure and has a surface damaged by etching.
- the reflectance in terms of the reflective insulating layer 133 will be quite low. Therefore, it is necessary to reduce the area occupied by the side surface by adjusting the inclination angle of the side surface of the reflective insulating layer 133.
- FIG. 27 is a schematic cross-sectional view illustrating an electrode layer according to a particular embodiment of the present invention.
- the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 may include an adhesive layer 135a, a metal reflective layer 135b, diffusion barrier layers 135c and 135d, and an antioxidant layer 135e.
- the lowermost layer of the adhesive layer 135a of the first electrode layer 135 may be in ohmic contact with the lower semiconductor layer 123.
- Ti, Cr, Ni, or the like may be used as the adhesive layer 135a.
- the metal reflective layer 135b reflects light incident on the first electrode layer 135 to increase the reflectance of the light emitting diode.
- Al may be used as the metal reflective layer 135b.
- the diffusion barrier layers 135c and 135d prevent the diffusion of metal atoms to protect the metal reflective layer 135b.
- the diffusion barrier layers 135c and 135d can prevent diffusion of metal atoms in the solder paste such as Sn.
- the diffusion barrier layers 135c and 135d may include Cr, Ti, Ni, Mo, TiW, or W, or a combination thereof.
- the diffusion barrier layers 135c and 135d including two layers are illustrated, but the present invention is not limited thereto and may be configured as a single layer or three or more layers.
- Mo, TiW and W may be formed in a single layer.
- Cr, Ti, and Ni may be formed in pairs.
- the diffusion barrier layer may include at least 21 pairs of Ti / Ni or Ti / Cr.
- the antioxidant layer 135e is formed to prevent oxidation of the diffusion barrier layers 135c and 135d and may include Au. Au also functions as an adhesive layer by solder paste.
- the first electrode layer 135 and the second electrode layer 137 may further include an adhesive layer 135f disposed on the antioxidant layer 135e.
- the adhesive layer may comprise Ti, Cr, Ni or Ta.
- the adhesive layer 135f may be used to improve adhesion between the first and second electrode layers 135 and 137 and the upper insulating layer 139.
- the adhesive layer 135a, the metal reflective layer 135b, and the diffusion barrier layers 135c and 135d may be repeatedly formed under the antioxidant layer 135e.
- these layers 136a are repeated three times to form the lower layer structure 36a, the middle layer structure 136b, and the upper layer structure 136c.
- the first and second electrode layers 137 and 139 may have a multilayer structure of Cr / Al / Ni / Ti / Cr / Al / Ni / Ti / Cr / Al / Ni / Ti / Au / Ti. Can be.
- the present invention is not limited thereto, and other material layers may be stacked, and the number of layers may be adjusted.
- FIG. 28 is a schematic view for explaining the shape of the opening 133a of the reflective insulating layer 133 according to a specific embodiment of the present invention
- FIG. 29 is the first electrode layer 135 formed at the ends of the openings of FIG. 28.
- the pictures show.
- FIG. 28A illustrates a mask pattern of the opening 133a of the reflective insulating layer 133 according to the related art
- FIG. 28B illustrates a reflective pattern of the reflective insulating layer 133 according to a specific embodiment of the present invention.
- the mask pattern of the opening 133a is shown.
- the mask pattern of the opening 133a of the reflective insulating layer 133 according to the related art has an elongated shape, and the end end is rounded.
- the mask pattern of the opening 133a of the reflective insulating layer 133 according to the specific embodiment of the present invention has a round shape with a wider end.
- FIGS. 29A and 29B when the opening 133a of the reflective insulating layer 133 is formed using a conventional mask pattern, as shown in FIG. 29A, the reflective insulating layer is illustrated. A severe double step is formed on the sidewall of 133, and the angle formed by the reflective insulating layer 133 and the lower semiconductor layer 123 increases. The inclination angle was 59.7 °, and as a result, cracking occurred as shown in the first electrode layer 135.
- the opening 133a of the reflective insulating layer 133 by changing the mask pattern shape of the opening 133a of the reflective insulating layer 133 as shown in FIG. 28B, the sidewalls of the reflective insulating layer 133 may be smoothly formed at the end of the opening 133a. Thus, cracking of the first electrode layer 135 can be prevented.
- the opening 133a of the reflective insulating layer 133 actually formed also has a round shape in which the end end thereof becomes wider.
- FIG. 30 is a schematic cross-sectional view for describing a light emitting device module according to another embodiment of the present invention.
- the light emitting device module includes a printed circuit board 151 having pads 153a and 153b and a light emitting diode 100 bonded to the printed circuit board 151 through solder paste 155.
- the light emitting diodes schematically illustrate the light emitting diodes described above with reference to FIGS. 21 and 22.
- a printed circuit board is a board
- a light emitting diode is mounted on a printed circuit board on which a lead frame or lead electrodes are formed, and a package on which the light emitting diode is mounted has been mounted on a printed circuit board.
- the light emitting diode 1000 is mounted on the printed circuit board 151 through the solder paste 155 directly.
- the light emitting diode 1000 is inverted in a flip chip form and mounted on a printed circuit board.
- the light emitting diode 1000 has a first electrode pad region 143a and a second electrode pad region 143b to be mounted on a printed circuit board.
- these first and second electrode pad regions 143a and 143b are defined by openings in the upper insulating layer 139, and thus, recess in one surface of the light emitting diode 1000. Can be located.
- the bottom surface of the light emitting diode 1000 that is, the surface facing the first and second electrode pad regions 143a and 143b may be covered by the wavelength converter 145.
- the wavelength converter 145 may cover the side surface as well as the bottom surface of the light emitting diode 1000.
- FIG. 31 is an exploded perspective view illustrating a lighting apparatus to which a light emitting diode according to another embodiment of the present invention is applied.
- the lighting apparatus includes a diffusion cover 1010, a light emitting device module 1020, and a body portion 1030.
- the body portion 1030 may accommodate the light emitting device module 1020, and the diffusion cover 1010 may be disposed on the body portion 1030 to cover the upper portion of the light emitting device module 1020.
- the body portion 1030 is not limited as long as it can receive and support the light emitting device module 1020 and supply electric power to the light emitting device module 1020.
- the body portion 1030 may include a body case 1031, a power supply device 1033, a power case 1035, and a power connection portion 1037.
- the power supply device 1033 is accommodated in the power case 1035 and electrically connected to the light emitting device module 1020, and may include at least one IC chip.
- the IC chip may adjust, convert, or control the characteristics of the power supplied to the light emitting device module 1020.
- the power case 1035 may receive and support the power supply 1033, and the power case 1035 to which the power supply 1033 is fixed may be located inside the body case 1031. .
- the power connection unit 115 may be disposed at a lower end of the power case 1035 and may be coupled to the power case 1035. Accordingly, the power connection unit 1037 may be electrically connected to the power supply device 1033 inside the power case 1035 to serve as a path through which external power may be supplied to the power supply device 1033.
- the light emitting device module 1020 includes a substrate 1023 and a light emitting diode 1021 disposed on the substrate 1023.
- the light emitting device module 1020 may be disposed on the body case 1031 and electrically connected to the power supply device 1033.
- the substrate 1023 is not limited as long as it is a substrate capable of supporting the light emitting diode 1021.
- the substrate 1023 may be a printed circuit board including wiring.
- the substrate 1023 may have a shape corresponding to the fixing portion of the upper portion of the body case 1031 so as to be stably fixed to the body case 1031.
- the light emitting diode 1021 may include at least one of the light emitting diodes according to the embodiments of the present invention described above.
- the diffusion cover 1010 may be disposed on the light emitting diode 1021, and may be fixed to the body case 1031 to cover the light emitting diode 1021.
- the diffusion cover 1010 may have a translucent material and may adjust the directivity of the lighting device by adjusting the shape and the light transmittance of the diffusion cover 1010. Therefore, the diffusion cover 1010 may be modified in various forms according to the purpose of use of the lighting device and the application aspect.
- FIG. 32 is a cross-sectional view for describing a display device to which a light emitting diode according to another embodiment of the present invention is applied.
- the display device includes a display panel 2110, a backlight unit providing light to the display panel 2110, and a panel guide supporting a lower edge of the display panel 2110.
- the display panel 2110 is not particularly limited and may be, for example, a liquid crystal display panel including a liquid crystal layer.
- a gate driving PCB for supplying a driving signal to the gate line may be further located at the edge of the display panel 2110.
- the gate driving PCB is not configured in a separate PCB, but may be formed on the thin film transistor substrate.
- the backlight unit includes a light source module including at least one substrate and a plurality of light emitting diodes 2160.
- the backlight unit may further include a bottom cover 2180, a reflective sheet 2170, a diffusion plate 2131, and optical sheets 2130.
- the bottom cover 2180 may be opened upward to accommodate the substrate, the light emitting diode 2160, the reflective sheet 2170, the diffusion plate 2131, and the optical sheets 2130.
- the bottom cover 2180 may be combined with the panel guide.
- the substrate may be disposed under the reflective sheet 2170 and be surrounded by the reflective sheet 2170.
- the present invention is not limited thereto, and when the reflective material is coated on the surface, the reflective material may be positioned on the reflective sheet 2170.
- the substrate may be formed in plural, and the plurality of substrates may be arranged in a side-by-side arrangement, but is not limited thereto.
- the light emitting diode 2160 may include at least one of the light emitting diodes according to the embodiments of the present invention described above.
- the light emitting diodes 2160 may be regularly arranged in a predetermined pattern on the substrate.
- a lens 2210 may be disposed on each light emitting diode 2160 to improve uniformity of light emitted from the plurality of light emitting diodes 2160.
- the diffusion plate 2131 and the optical sheets 2130 are located on the light emitting diode 2160. Light emitted from the light emitting diodes 2160 may be supplied to the display panel 2110 in the form of a surface light source through the diffusion plate 2131 and the optical sheets 2130.
- the light emitting diode according to the embodiments of the present invention may be applied to the direct type display device as the present embodiment.
- 33 is a cross-sectional view for describing a display device to which a light emitting diode is applied, according to another exemplary embodiment.
- the display device including the backlight unit includes a display panel 3210 on which an image is displayed and a backlight unit disposed on a rear surface of the display panel 3210 to irradiate light.
- the display apparatus includes a frame 240 that supports the display panel 3210 and accommodates the backlight unit, and covers 3240 and 3280 that surround the display panel 3210.
- the display panel 3210 is not particularly limited and may be, for example, a liquid crystal display panel including a liquid crystal layer.
- a gate driving PCB for supplying a driving signal to the gate line may be further located at an edge of the display panel 3210.
- the gate driving PCB is not configured in a separate PCB, but may be formed on the thin film transistor substrate.
- the display panel 3210 may be fixed by covers 3240 and 3280 positioned at upper and lower portions thereof, and the cover 3280 positioned at lower portions thereof may be coupled to the backlight unit.
- the backlight unit for providing light to the display panel 3210 may include a lower cover 3270 having a portion of an upper surface thereof, a light source module disposed on one side of the lower cover 3270, and positioned in parallel with the light source module to provide point light. And a light guide plate 3250 for converting to surface light.
- the backlight unit according to the present exemplary embodiment is disposed on the light guide plate 3250 and is disposed below the light guide plate 3250 and the optical sheets 3230 for diffusing and condensing light.
- the display apparatus may further include a reflective sheet 3260 reflecting in the direction of the display panel 3210.
- the light source module includes a substrate 3220 and a plurality of light emitting diodes 3110 spaced at regular intervals from one surface of the substrate 3220.
- the substrate 3220 is not limited as long as it supports the light emitting diode 3110 and is electrically connected to the light emitting diode 3110.
- the substrate 3220 may be a printed circuit board.
- the light emitting diode 3110 may include at least one light emitting diode according to the embodiments of the present invention described above.
- Light emitted from the light source module is incident to the light guide plate 3250 and is supplied to the display panel 3210 through the optical sheets 3230. Through the light guide plate 3250 and the optical sheets 3230, the point light source emitted from the light emitting diodes 3110 may be transformed into a surface light source.
- the light emitting diode according to the embodiments of the present invention may be applied to the edge type display device as the present embodiment.
- FIG. 34 is a cross-sectional view illustrating an example in which a light emitting diode according to another embodiment of the present invention is applied to a head lamp.
- the head lamp includes a lamp body 4070, a substrate 4020, a light emitting diode 4010, and a cover lens 4050. Furthermore, the head lamp may further include a heat dissipation unit 4030, a support rack 4060, and a connection member 4040.
- the substrate 4020 is fixed by the support rack 4060 and spaced apart from the lamp body 4070.
- the substrate 4020 is not limited as long as it is a substrate capable of supporting the light emitting diode 4010.
- the substrate 4020 may be a substrate having a conductive pattern such as a printed circuit board.
- the light emitting diode 4010 is positioned on the substrate 4020 and may be supported and fixed by the substrate 4020.
- the light emitting diode 4010 may be electrically connected to an external power source through the conductive pattern of the substrate 4020.
- the light emitting diode 4010 may include at least one light emitting diode according to the above-described embodiments of the present invention.
- the cover lens 4050 is positioned on a path along which light emitted from the light emitting diode 4010 travels.
- the cover lens 4050 may be disposed spaced apart from the light emitting diode 4010 by the connecting member 4040, and may be disposed in a direction to provide light emitted from the light emitting diode 4010. Can be.
- the connection member 4040 may fix the cover lens 4050 with the substrate 4020 and may be disposed to surround the light emitting diode 4010 to serve as a light guide for providing the light emitting path 4045.
- connection member 4040 may be formed of a light reflective material or coated with a light reflective material.
- the heat dissipation unit 4030 may include a heat dissipation fin 4031 and / or a heat dissipation fan 4033, and emits heat generated when the light emitting diode 4010 is driven to the outside.
- the light emitting diode according to the embodiments of the present invention can be applied to the head lamp, in particular, a vehicle head lamp as in the present embodiment.
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Abstract
Description
본 발명은 발광다이오드, 그것을 제조하는 방법 및 그것을 갖는 발광 소자 모듈에 관한 것으로서, 구체적으로는 반사율이 개선된 발광다이오드, 그것을 제조하는 방법 및 그것을 갖는 발광 소자 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, a method of manufacturing the same, and a light emitting device module having the same, and more particularly, to a light emitting diode having improved reflectance, a method of manufacturing the same, and a light emitting device module having the same.
질화갈륨(GaN) 계열의 발광 다이오드가 개발된 이래, GaN 계열의 LED는 현재 천연색 LED 표시소자, LED 교통 신호기, 백색 LED 등 다양한 응용에 사용되고 있다.Since the development of gallium nitride (GaN) -based light emitting diodes, GaN-based LEDs have been used in various applications such as color LED display devices, LED traffic signals, and white LEDs.
발광다이오드는 활성층 내에서 전자(Electron)와 정공(Hole)이 재결합하면서 발광하는 장치이다. 활성층의 양측에는 각각 p형 반도체층과 n형 반도체층이 구비되고, p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 전압이 인가되면 활성층 내로 전자와 정공이 주입되어 재결합하면서 발광이 이루어지게 된다.A light emitting diode is a device that emits light when electrons and holes recombine in an active layer. Both sides of the active layer are provided with a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, and when a voltage is applied between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, electrons and holes are injected into the active layer to emit light while recombining.
플립형 발광다이오드(Flip-chip LED)는 활성층에서 발생한 광이 투명기판을 통해 방출되는 구조의 소자로서, 일반적으로 p형 반도체층 또는 n형 반도체층에 형성된 전극을 반사전극으로 활용하여 광이 투명기판 쪽으로 반사되도록 한다. 특히, 대면적 플립칩 구조의 발광 다이오드에서 전류 분산을 돕고 광 출력을 향상시키기 위한 다양한 전극 구조가 제안되고 있다.A flip-chip LED is a device in which light generated in an active layer is emitted through a transparent substrate. Generally, a light is transparent by using an electrode formed on a p-type semiconductor layer or an n-type semiconductor layer as a reflective electrode. To be reflected to the side. In particular, various electrode structures have been proposed to assist current dispersion and to improve light output in light emitting diodes having a large area flip chip structure.
이때 반사 전극 재료 자체의 반사율을 높이는 것은 한계가 있으므로, 소자의 광효율을 향상시키기 위해 반사 전극의 면적을 넓히는 방안이 고려될 수 있다. 가령 p형 반도체층에 형성된 전극을 반사 전극으로 사용하는 경우, p형 반도체층의 상면, 즉 메사(mesa) 구조의 상면을 반사 전극이 최대한 덮도록 하는 것이 광효율 향상 측면에서 유리하다.In this case, since it is limited to increase the reflectance of the reflective electrode material itself, a method of increasing the area of the reflective electrode may be considered to improve the light efficiency of the device. For example, when the electrode formed on the p-type semiconductor layer is used as the reflective electrode, it is advantageous to improve the light efficiency so that the reflective electrode covers the upper surface of the p-type semiconductor layer, that is, the upper surface of the mesa structure.
그러나 반사전극과 메사 구조의 상면 테두리 사이의 거리가 가까워질수록 누설전류(leakage current)가 발생할 가능성이 커질 뿐만 아니라, 이러한 방법으로는 광효율을 향상시키는데 한계가 있다.However, as the distance between the reflecting electrode and the upper edge of the mesa structure increases, the possibility of leakage current increases, and there is a limit in improving the light efficiency with this method.
한편, 플립칩 구조에서 광 출력을 향상시키기 위해 전극이 형성되는 측에 분포 브래그 반사기를 배치하여 광 손실을 줄이는 기술을 고려할 수 있다. 분포 브래그 반사기(DBR)는 일반적으로 굴절률이 서로 다른 층들을 교대로 적층함으로써 넓은 범위의 파장 스펙트럼에 걸쳐 높은 반사율을 제공한다. 400 내지 700nm의 넓은 파장 범위에 걸쳐 높은 반사율을 제공하기 위해 일반적으로 20쌍의 층들을 포함하는 DBR이 사용된다. 그러나 이러한 DBR은 약 4㎛에 이르는 두께를 갖기 때문에 패터닝이 곤란할 뿐 아니라, DBR의 큰 측면 경사각 때문에 그 위에 전극을 형성하기 어려운 문제가 있다.Meanwhile, in order to improve light output in the flip chip structure, a technique for reducing light loss may be considered by distributing a distributed Bragg reflector on the side where the electrode is formed. Distributed Bragg reflectors (DBRs) typically provide high reflectivity over a wide range of wavelength spectra by alternately stacking layers of different refractive indices. DBRs generally comprising 20 pairs of layers are used to provide high reflectivity over a broad wavelength range of 400-700 nm. However, since the DBR has a thickness of about 4 μm, patterning is difficult, and due to the large lateral inclination angle of the DBR, it is difficult to form an electrode thereon.
한편, 발광 다이오드는 최종 제품에 사용될 때, 발광 소자 모듈로 모듈화된다. 일반적으로, 발광 다이오드는 패키징 공정을 거쳐 패키지 형태로 제작된 후 인쇄회로보드에 실장되어 왔다. 그러나 최근, 패키징 공정을 생략하고 발광 다이오드를 직접 인쇄회로보드에 실장하여 발광 소자 모듈을 제작하는 기술이 사용되고 있다.On the other hand, a light emitting diode is modularized into a light emitting element module when used in the final product. In general, a light emitting diode has been manufactured in a package form through a packaging process and then mounted on a printed circuit board. Recently, however, a technology of fabricating a light emitting device module by omitting a packaging process and mounting a light emitting diode directly on a printed circuit board has been used.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 양호한 전류 분산 성능을 갖는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting diode having a good current dispersion performance.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 반사율이 증가된 발광다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 구체적으로는, 반사전극의 면적을 증가시키지 않고 오히려 감소된 면적의 반사 전극 하에서 반사율을 증가시키는 것을 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode having an increased reflectance and a method of manufacturing the same. Specifically, it is a problem to increase the reflectance under the reduced area of the reflective electrode rather than increasing the area of the reflective electrode.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 광 반사 성능을 높게 유지하면서도 패터닝이 쉬운 절연 반사층을 갖는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode having an insulating reflective layer that is easy to pattern while maintaining high light reflecting performance.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 반사전극 면적 감소로 인한 전류 분포 특성 열화를 방지할 수 있도록 하는 것이다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to prevent the current distribution characteristics deterioration due to the reduction of the reflecting electrode area.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 제조 공정 중 발광 다이오드의 열화를 방지하고, 발광 다이오드 패키지의 광효율을 향상시키는 것이다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to prevent degradation of the light emitting diode during the manufacturing process, and to improve the light efficiency of the light emitting diode package.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 전극의 깨짐을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode that can improve the reliability by preventing the breakage of the electrode.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 패키징 공정 없이 제조될 수 있는 발광 소자 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device module that can be manufactured without a packaging process.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 이하의 설명에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드는, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 적층되고, 상기 제1 도전형 반도체층의 적어도 일부 면적이 노출되도록 식각되어 형성된 하나 이상의 메사 구조; 상기 노출된 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 상기 메사 상면에 형성되어 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극;을 포함하고, 메사 상면 테두리 부분의 적어도 일부 영역에는 상기 제2 전극으로 덮이지 않고 상기 제2 도전형 반도체층이 노출되는 메사 노출부가 형성되고, 상기 메사 노출부는 상기 제2 전극과 상기 메사 상면 테두리 사이의 이격거리가 제1 이격거리인 제1 메사 노출부 및 제2 이격거리인 제2 메사 노출부를 포함하며, 상기 제2 이격거리는 상기 제1이격거리보다 크고, 적어도 상기 제2 메사 노출부 상부에는 절연반사부가 형성되는 것을 특징으로 한다.At least one light emitting diode according to an embodiment of the present invention may be formed by stacking a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, and etching the semiconductor substrate to expose at least a portion of the first conductive semiconductor layer. Mesa structure; A first electrode electrically connected to the exposed first conductive semiconductor layer; And a second electrode formed on the upper surface of the mesa and electrically connected to the second conductive semiconductor layer, wherein the second conductive semiconductor layer is not covered by the second electrode in at least a portion of the edge of the mesa upper surface. The exposed mesa exposed portion is formed, wherein the mesa exposed portion includes a first mesa exposed portion and a second mesa exposed portion, wherein the separation distance between the second electrode and the upper edge of the mesa is a first separation distance and a second separation distance. The second separation distance may be greater than the first separation distance, and at least an upper portion of the second mesa exposed portion may include an insulating reflection portion.
상기 메사 상면에는 상기 제2 전극으로 둘러싸인 제3 메사 노출부가 더 형성될 수 있다.A third mesa exposed portion surrounded by the second electrode may be further formed on the upper surface of the mesa.
또한, 상기 절연반사부는 상대적으로 장파장 범위의 광을 반사하기 위한 제1 절연반사부 및 상대적으로 단파장 범위의 광을 반사하기 위한 제2 절연반사부의 적층을 포함할 수 있고, 상기 절연반사부 하부에는 하부 절연층이 형성될 수 있다. The insulation reflector may include a stack of a first insulation reflector for reflecting light in a relatively long wavelength range and a second insulation reflector for reflecting light in a relatively short wavelength range, and below the insulation reflector. The lower insulating layer may be formed.
이때, 상기 하부 절연층에는 제1 개구부 및 제2 개구부가 형성될 수 있고, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 상기 제1 개구부 및 제2 개구부에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 개구부 및 제2 개구부는 서로 다른 공정 단계에서 형성될 수 있다.In this case, a first opening and a second opening may be formed in the lower insulating layer, and the first electrode and the second electrode may be formed in the first opening and the second opening, respectively. Here, the first opening and the second opening may be formed in different process steps.
또한, 메사 노출부는 발광 다이오드 테두리 부분의 적어도 일부 영역에 형성될 수 있으며, 상기 제1 이격 거리는, 상기 제2 전극이 확장된 반사전극 확장부와 상기 메사 상면 테두리 사이의 이격 거리일 수 있고, 상기 반사전극 확장부는 발광 다이오드 꼭지점 부분에 형성될 수 있으며, 상기 제2 이격 거리는 20㎛ 이상일 수 있다.In addition, the mesa exposed portion may be formed in at least a portion of the edge portion of the light emitting diode, the first separation distance may be a separation distance between the reflecting electrode extension in which the second electrode is extended and the mesa upper edge, The reflective electrode extension may be formed at a light emitting diode vertex portion, and the second separation distance may be 20 μm or more.
또한, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 각각 외부전원과 전기적으로 연결In addition, electrically connecting the first electrode and the second electrode to an external power source, respectively.
하기 위한 제1 패드 및 제2 패드를 포함하고, 상기 제1 패드 및 상기 제2 패드는 각각 제1 컨택부 및 제2 컨택부를 통해 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제2 컨택부는 상기 제1 컨택부보다 클 수 있다.And a first pad and a second pad, wherein the first pad and the second pad are electrically connected to the first electrode and the second electrode through a first contact portion and a second contact portion, respectively. The second contact portion may be larger than the first contact portion.
한편, 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 전극 연결패드를 더 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 연결패드는 상부 절연층에 의해 전기적으로 절연될 수 있다. 이때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 연결패드는 동일한 공정으로 형성되는 것일 수 있다.The display device may further include a second electrode connection pad electrically connected to the second electrode, and the first electrode and the second electrode connection pad may be electrically insulated by an upper insulating layer. In this case, the first electrode and the second electrode connection pad may be formed by the same process.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 전술한 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 패키지로서, 상기 기판을 투과하여 방출된 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 더 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드이고, 상기 파장 변환층은 황색, 녹색, 적색 중 하나 이상의 형광체를 포함하는 것일 수 있다.The light emitting diode package according to another embodiment of the present invention may be a light emitting diode package including the light emitting diode as described above, and further include a wavelength conversion layer for converting the wavelength of light emitted through the substrate. In this case, the light emitting diode may be a blue light emitting diode, and the wavelength conversion layer may include one or more phosphors of yellow, green, and red.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 발광 다이오드 및 파장 변환층을 포함하는 발광 다이오드 패키지로서, 상기 발광 다이오드는 활성층에서 발생된 광을 투명 기판 방향으로 반사하는 반사전극 및 상기 반사 전극으로 덮이지 않은 메사 상부에 형성되는 절연반사부를 포함하고, 상기 절연반사부는 상기 파장 변환층에서 파장 변환된 광을 반사하기 위한 제1 절연반사부 및 상기 활성층에서 발생된 광을 반사하기 위한 제2 절연반사부를 포함하며, 상기 파장 변환층에서 파장 변환된 광은 상기 활성층에서 발생된 광보다 장파장의 광인 것을 특징으로 한다.A light emitting diode package according to another embodiment of the present invention is a light emitting diode package including a light emitting diode and a wavelength conversion layer, wherein the light emitting diode reflects light generated in an active layer toward a transparent substrate and the reflective electrode An insulating reflecting portion formed on an upper portion of the mesa that is not covered by the insulating film, wherein the insulating reflecting portion includes a first insulating reflecting portion for reflecting light converted in the wavelength conversion layer and a second reflecting light generated in the active layer. Including an insulation reflector, the wavelength converted from the wavelength conversion layer is characterized in that the light of a longer wavelength than the light generated in the active layer.
이때, 상기 제1 절연반사부는 상기 제2 절연반사부보다 상기 투명 기판 쪽에 가깝게 형성될 수 있다.In this case, the first insulation reflecting portion may be formed closer to the transparent substrate than the second insulation reflecting portion.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는, 하부 반도체층; 상기 하부 반도체층 상에 배치된 상부 반도체층; 상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 배치된 활성층; 상기 상부 반도체층 및 활성층을 통해 상기 하부 반도체층을 노출시키는 제1 개구부; 상기 상부 반도체층 및 하부 반도체층을 덮되, 상기 제1 개구부 내에서 상기 하부 반도체층의 제1 콘택 영역을 정의하는 제2 개구부를 갖는 반사 절연층; 및 상기 반사 절연층 상에 배치되되, 상기 하부 반도체층의 제1 콘택 영역에 접속하는 제1 전극층을 포함하고, 상기 반사 절연층은 제1 굴절률을 갖는 제1 재료층과 제2 굴절률을 갖는 제2 재료층이 교대로 적층된 적층 구조를 갖고, 상기 제1 콘택 영역은 상기 제1 개구부의 바닥면 내에 위치하고, 상기 제2 개구부의 측벽이 상기 하부 반도체층에 대해 이루는 각을 Θ, 상기 반사 절연층의 두께를 h, 상기 제1 콘택 영역으로부터 상기 제1 개구부의 측벽까지의 상기 제1 개구부의 바닥면의 길이를 a라 할 때 다음 수학식 1을 만족시킨다.A light emitting diode according to another embodiment of the present invention, the lower semiconductor layer; An upper semiconductor layer disposed on the lower semiconductor layer; An active layer disposed between the lower semiconductor layer and the upper semiconductor layer; A first opening exposing the lower semiconductor layer through the upper semiconductor layer and the active layer; A reflective insulating layer covering the upper semiconductor layer and the lower semiconductor layer, the reflective insulating layer having a second opening defining a first contact region of the lower semiconductor layer in the first opening; And a first electrode layer disposed on the reflective insulating layer and connected to the first contact region of the lower semiconductor layer, wherein the reflective insulating layer is formed of a first material layer having a first refractive index and a second refractive index; A layered structure in which two material layers are alternately stacked, wherein the first contact region is located in the bottom surface of the first opening, and the reflective insulation is formed at a side angle of the sidewall of the second opening with respect to the lower semiconductor layer. When the thickness of the layer h and the length of the bottom surface of the first opening from the first contact region to the sidewall of the first opening are a, the following Equation 1 is satisfied.
(수학식 1)(Equation 1)
tan-1 (2h/a) ≤Θ≤ 55°.tan-1 (2h / a) ≤Θ ≤ 55 °.
Θ가 55°보다 작거나 같을 경우, 상기 반사 절연층 상에 형성되는 제1 전극층의 깨짐을 방지할 수 있다. 또한, Θ가 tan-1 (2h/a) 보다 크거나 같을 경우, 상기 반사 절연층의 측면으로 향하는 광을 줄일 수 있어 반사 절연층의 반사 성능을 확보할 수 있다.When Θ is less than or equal to 55 °, cracking of the first electrode layer formed on the reflective insulating layer can be prevented. In addition, when Θ is greater than or equal to tan-1 (2h / a), light directed toward the side surface of the reflective insulating layer can be reduced, thereby ensuring the reflective performance of the reflective insulating layer.
상기 제1 콘택 영역으로부터 상기 제1 개구부의 측벽까지의 상기 제1 개구부의 바닥면의 길이 a는 1.5 내지 10㎛ 범위 내이고, 상기 반사 절연층의 두께 h는 1 내지 2.5㎛ 범위 내일 수 있다. 반사 절연층의 두께 h를 1㎛ 이상으로 함으로써, 반사 절연층의 반사율을 확보할 수 있다. 또한, 반사 절연층의 두께 h를 2.5㎛ 이하로 함으로써 반사 절연층의 패터닝을 쉽게 할 수 있으며, 반사 절연층의 측면 기울기를 용이하게 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 a는 2 내지 6㎛ 범위 내일 수 있으며, h는 1.5 내지 2.5㎛ 범위, 더 구체적으로, 1.5 내지 2㎛ 범위 내일 수 있다.The length a of the bottom surface of the first opening from the first contact region to the sidewall of the first opening may be in a range of 1.5 to 10 μm, and the thickness h of the reflective insulating layer may be in a range of 1 to 2.5 μm. By setting the thickness h of the reflective insulating layer to 1 µm or more, the reflectance of the reflective insulating layer can be ensured. In addition, by setting the thickness h of the reflective insulating layer to 2.5 µm or less, the patterning of the reflective insulating layer can be easily performed, and the lateral inclination of the reflective insulating layer can be easily controlled. Specifically, a may be in the range of 2 to 6 μm, h may be in the range of 1.5 to 2.5 μm, more specifically, in the range of 1.5 to 2 μm.
또한, 상기 반사 절연층은 상기 제1 재료층과 상기 제2 재료층의 쌍을 8개 내지 11개 포함할 수 있다.In addition, the reflective insulating layer may include 8 to 11 pairs of the first material layer and the second material layer.
일 실시예에서, 상기 제1 재료층은 SiO2층이고 상기 제2 재료층은 TiO2층일 수 있다. SiO2층은 예를 들어, 약 1.47의 굴절률을 가지며, TiO2층은 2.4 내지 2.7 범위 내의 굴절률을 가진다.In one embodiment, the first material layer may be a SiO 2 layer and the second material layer may be a TiO 2 layer. The SiO 2 layer has a refractive index of about 1.47, for example, and the TiO 2 layer has a refractive index in the range of 2.4 to 2.7.
제1 재료층은 제2 재료층보다 굴절률이 높으며, 제1 재료층이 반사 절연층의 최하층 및 최상층에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 반사 절연층의 첫번째층 및 마지막층은 SiO2층일 수 있다. 또한, 상기 첫번째층 또는 마지막층은 다른 제1 재료층들에 비해 상대적으로 더 두꺼울 수 있다.The first material layer has a higher refractive index than the second material layer, and the first material layer may be disposed on the lowermost layer and the uppermost layer of the reflective insulating layer. Specifically, the first layer and the last layer of the reflective insulating layer may be a SiO 2 layer. In addition, the first or last layer may be relatively thicker than other first material layers.
한편, 상기 제2 개구부는 기다란 형상을 가질 수 있다. 나아가, 상기 제2 개구부의 일측 끝 단부는 폭이 넓어진 라운드 형상을 가질 수 있다. 제2 개구부의 일측 끝 단부를 다른 부분에 비해 상대적으로 폭이 넓은 라운드 형상으로 함으로써, 반사 절연층을 사진 및 식각하여 패터닝하는 동안 제2 개구부 측벽에 심한 경사가 형성되는 것을 방지할 수 있다.The second opening may have an elongated shape. Further, one end portion of the second opening portion may have a round shape having a wider width. By forming the one end end of the second opening in a round shape that is relatively wider than the other part, it is possible to prevent the formation of severe inclination on the sidewalls of the second opening while photographing and etching the reflective insulating layer.
몇몇 실시예들에서, 상기 발광 다이오드는 상기 상부 반도체층 및 상기 활성층을 포함하는 메사를 포함하고, 상기 메사 주위에서 상기 제1 도전형 반도체층의 가장자리를 따라 제2 콘택 영역이 배치되며, 상기 제1 전극층은 상기 메사 주위로 연장되어 상기 제2 콘택 영역에 접속할 수 있다. 이에 따라, 제2 콘택 영역은 상기 메사를 둘러싸서 전류 분산을 돕는다.In some embodiments, the light emitting diode includes a mesa including the upper semiconductor layer and the active layer, wherein a second contact region is disposed around the mesa along an edge of the first conductivity-type semiconductor layer. The first electrode layer may extend around the mesa to connect to the second contact region. Accordingly, the second contact region surrounds the mesas to help distribute current.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 콘택 영역은 상기 제2 콘택 영역에서 연장할 수 있다. 나아가, 복수의 제1 콘택 영역이 상기 제2 콘택 영역에서 연장할 수 있다. 이들 복수의 제1 콘택 영역은 서로 나란하게 배치될 수 있다.In some embodiments, the first contact region may extend from the second contact region. Furthermore, a plurality of first contact regions may extend from the second contact region. The plurality of first contact regions may be disposed parallel to each other.
한편, 상기 발광 다이오드는, 상기 반사 절연층 상에 배치된 제2 전극층을 더 포함한다. 상기 반사 절연층은 상기 상부 반도체층 상에 위치하는 적어도 하나의 제3 개구부를 더 포함하고, 상기 제2 전극층은 상기 제3 개구부를 통해 상기 상부 반도체층에 전기적으로 연결될 수 있다.On the other hand, the light emitting diode further includes a second electrode layer disposed on the reflective insulating layer. The reflective insulating layer may further include at least one third opening positioned on the upper semiconductor layer, and the second electrode layer may be electrically connected to the upper semiconductor layer through the third opening.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드는 상기 상부 반도체층과 상기 반사 절연층 사이에 배치되어 상기 상부 반도체층에 콘택하는 도전층을 더 포함하고, 상기 도전층은 상기 제3 개구부를 통해 노출되고, 상기 제2 전극층은 상기 제3 개구부를 통해 상기 도전층에 접속할 수 있다.In some embodiments, the light emitting diode further comprises a conductive layer disposed between the upper semiconductor layer and the reflective insulating layer to contact the upper semiconductor layer, wherein the conductive layer is exposed through the third opening; The second electrode layer may be connected to the conductive layer through the third opening.
나아가, 상기 발광 다이오드는, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 상에 배치된 상부 절연층을 더 포함할 수 있으며, 상기 상부 절연층은 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층을 각각 노출시켜 제1 전극 패드 영역 및 제2 전극 패드 영역을 정의하는 개구부들을 가질 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극층 및 제2 전극층이 전극 패드로서 기능할 수 있으며, 별도의 전극 패드들 추가로 형성할 필요가 없어 발광 다이오드의 제조 공정을 간편하게 할 수 있다.Further, the light emitting diode may further include an upper insulating layer disposed on the first electrode layer and the second electrode layer, and the upper insulating layer exposes the first electrode layer and the second electrode layer, respectively, to form a first electrode. It may have openings defining an electrode pad region and a second electrode pad region. Therefore, the first electrode layer and the second electrode layer may function as electrode pads, and there is no need to form additional electrode pads, thereby simplifying a manufacturing process of the light emitting diode.
한편, 상기 제1 전극층 및 제2 전극층은 각각 상기 상부 절연층과 접하는 Ti층을 포함할 수 있다. Ti층을 제1 전극층 및 제2 전극층의 최상층에 배치함으로써, 상부 절연층의 접착력을 향상시킬 수 있다.The first electrode layer and the second electrode layer may each include a Ti layer in contact with the upper insulating layer. By arranging the Ti layer on the uppermost layer of the first electrode layer and the second electrode layer, the adhesion of the upper insulating layer can be improved.
나아가, 상기 제2 전극층은 상기 제1 전극층과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 더욱이, 제1 전극층과 제2 전극층은 동일 공정에 의해 함께 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층은 상기 제1 전극층으로 둘러싸일 수 있다.Further, the second electrode layer may be formed of the same material as the first electrode layer. Furthermore, the first electrode layer and the second electrode layer can be formed together by the same process. In addition, the second electrode layer may be surrounded by the first electrode layer.
한편, 상기 제1 전극층 및 제2 전극층은 오믹 콘택층, 금속 반사층, 확산 방지층 및 산화 방지층을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전극층 및 제2 전극층이 솔더 페이스트를 통해 인쇄회로보드에 직접 본딩될 수 있다.Meanwhile, the first electrode layer and the second electrode layer may include an ohmic contact layer, a metal reflective layer, a diffusion barrier layer, and an antioxidant layer. Accordingly, the first electrode layer and the second electrode layer may be directly bonded to the printed circuit board through the solder paste.
상기 발광 다이오드는 상기 하부 반도체층 아래에 위치하는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판은 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 성장시키기 위해 사용된 성장 기판일 수 있다. 상기 활성층에서 생성된 광은 상기 기판을 통해 외부로 방출될 수 있다.The light emitting diode may further include a substrate positioned below the lower semiconductor layer. The substrate may be a growth substrate used to grow the lower semiconductor layer, the active layer and the upper semiconductor layer. Light generated in the active layer may be emitted to the outside through the substrate.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는, 하부 반도체층; 상기 하부 반도체층 상에 배치되고, 상기 상부 반도체층 및 상기 활성층을 포함하는 메사; 상기 메사 및 상기 메사 주위의 상기 하부 반도체층을 덮되, 상기 하부 반도체층의 가장자리를 노출시키는 반사 절연층; 및 상기 반사 절연층 상에 배치되며, 상기 메사 주위의 상기 하부 반도체층의 가장자리에 콘택하는 제1 전극층을 포함하고, 상기 반사 절연층은 제1 굴절률을 갖는 제1 재료층과 제2 굴절률을 갖는 제2 재료층이 교대로 적층된 적층 구조를 갖고, 상기 반사 절연층의 측면이 상기 하부 반도체층에 대해 이루는 각을 Θ, 상기 반사 절연층의 두께를 h, 상기 제1 전극층이 상기 하부 반도체층의 가장자리에 콘택하는 콘택 영역으로부터 상기 메사 측벽까지의 거리를 a라 할 때 다음 수학식 1을 만족시킨다.A light emitting diode according to another embodiment of the present invention, the lower semiconductor layer; A mesa disposed on the lower semiconductor layer and including the upper semiconductor layer and the active layer; A reflective insulating layer covering the mesa and the lower semiconductor layer around the mesa and exposing an edge of the lower semiconductor layer; And a first electrode layer disposed on the reflective insulating layer, the first electrode layer contacting an edge of the lower semiconductor layer around the mesa, wherein the reflective insulating layer has a first material layer having a first refractive index and a second refractive index. The second material layer has a laminated structure in which alternating layers are laminated, an angle formed by side surfaces of the reflective insulating layer with respect to the lower semiconductor layer, a thickness of the reflective insulating layer h, and the first electrode layer is the lower semiconductor layer. When the distance from the contact area contacting the edge of the mesa sidewall to a is a, the following equation (1) is satisfied.
(수학식 1)(Equation 1)
tan-1 (2h/a) ≤Θ≤ 55°.tan-1 (2h / a) ≤Θ ≤ 55 °.
상기 반사 절연층의 측면이 상기 하부 반도체층에 대해 이루는 각 Θ를 상기 범위로 함으로써, 제1 전극층이 깨지는 것을 방지할 수 있으며, 반사 절연층의 반사 성능을 확보할 수 있다.By setting the angle θ of the side surface of the reflective insulating layer with respect to the lower semiconductor layer in the above range, the first electrode layer can be prevented from being broken, and the reflective performance of the reflective insulating layer can be ensured.
나아가, 상기 제1 전극층이 상기 하부 반도체층의 가장자리에 콘택하는 콘택 영역으로부터 상기 메사 측벽까지의 거리 a는 1.5 내지 10㎛ 범위 내이고, 상기 반사 절연층의 두께 h는 1 내지 2.5㎛ 범위 내일 수 있다. 반사 절연층의 두께 h를 1㎛ 이상으로 함으로써, 반사 절연층의 반사율을 확보할 수 있다. 또한, 반사 절연층의 두께 h를 2.5㎛ 이하로 함으로써 반사 절연층의 패터닝을 쉽게 할 수 있으며, 반사 절연층의 측면 기울기를 용이하게 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 a는 2 내지 6㎛ 범위 내일 수 있으며, h는 1.5 내지 2.5㎛ 범위, 더 구체적으로, 1.5 내지 2㎛ 범위 내일 수 있다.Further, the distance a from the contact region where the first electrode layer contacts the edge of the lower semiconductor layer to the mesa sidewall is in the range of 1.5 to 10 μm, and the thickness h of the reflective insulating layer may be in the range of 1 to 2.5 μm. have. By setting the thickness h of the reflective insulating layer to 1 µm or more, the reflectance of the reflective insulating layer can be ensured. In addition, by setting the thickness h of the reflective insulating layer to 2.5 µm or less, the patterning of the reflective insulating layer can be easily performed, and the lateral inclination of the reflective insulating layer can be easily controlled. Specifically, a may be in the range of 2 to 6 μm, h may be in the range of 1.5 to 2.5 μm, more specifically, in the range of 1.5 to 2 μm.
나아가, 상기 반사 절연층은 상기 제1 재료층과 상기 제2 재료층의 쌍을 8개 내지 11개 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 반사 절연층이 양호한 반사율을 가질 수 있으며, 반사 절연층의 패터닝을 쉽게 할 수 있다.Furthermore, the reflective insulating layer may include 8 to 11 pairs of the first material layer and the second material layer. Accordingly, the reflective insulating layer can have a good reflectance, and can easily pattern the reflective insulating layer.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 모듈은, 인쇄회로보드; 앞서 설명한 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드를 상기 인쇄회로보드에 본딩하는 솔더 페이스트를 포함하고, 상기 솔더 페이스트는 상기 제1 전극층에 접속된다. 발광 다이오드가 솔더 페이스트를 통해 직접 인쇄회로보드에 실장됨으로써 패키징 공정을 생략할 수 있어 제조 공정이 간편한 발광 소자 모듈을 제공할 수 있다.The light emitting device module according to another embodiment of the present invention, a printed circuit board; The light emitting diodes described above; And a solder paste for bonding the light emitting diode to the printed circuit board, wherein the solder paste is connected to the first electrode layer. Since a light emitting diode is directly mounted on a printed circuit board through solder paste, a packaging process can be omitted, thereby providing a light emitting device module having a simple manufacturing process.
본 발명의 실시예들에 따르면, 메사 테두리 부분의 적어도 일부 영역에 반사전극과 메사 상면 테두리 사이의 이격 거리가 상대적으로 큰 제2 메사 노출부를 형성하고 그 상부에 절연반사부를 형성함으로써, 감소된 반사전극 면적 하에서 반사율을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a reduced reflection is achieved by forming a second mesa exposed portion having a relatively large separation distance between the reflective electrode and the mesa top edge in at least a portion of the mesa edge portion and forming an insulating reflecting portion thereon. It is possible to provide a light emitting diode capable of increasing the reflectance under the electrode area.
또한, 발광 다이오드 테두리 부분의 적어도 일부 영역, 예를 들어 발광 다이오드 꼭지점 부분에 반사전극 확장부를 형성함으로써 반사전극 면적 감소로 인한 전류 분포 특성 열화를 방지할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.In addition, the reflective electrode extension may be formed in at least a portion of the edge of the light emitting diode, for example, a light emitting diode vertex, to provide a light emitting diode capable of preventing current deterioration characteristics due to the reduction of the reflective electrode area.
또한, 하부 절연층 상에 절연반사부를 형성함으로써, 절연반사부 형성 공정에서 이온 데미지에 의한 손상 발생을 방지할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.In addition, by forming an insulating reflecting portion on the lower insulating layer, it is possible to provide a light emitting diode capable of preventing damage caused by ion damage in the insulating reflecting portion forming step.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따르면, 상대적으로 장파장 범위의 광을 반사하기 위한 제1 절연반사부 및 상대적으로 단파장 범위의 광을 반사하기 위한 제2 절연반사부를 이 순서로 형성함으로써, 발광다이오드 패키지의 광효율을 향상시킬 수 있다.Further, according to some embodiments of the present invention, light emission is formed by forming a first insulation reflector for reflecting light in a relatively long wavelength range and a second insulation reflector for reflecting light in a relatively short wavelength range in this order. The light efficiency of the diode package can be improved.
나아가, 반사 절연층을 채택하면서, 하부 반도체층에 대한 반사 절연층의 측면 기울기를 55도 이하로 제어함으로써 그 위에 형성되는 제1 전극층의 깨짐을 방지할 수 있다. 또한, 상기 측면 기울기가 tan-1 (2h/a)와 같거나 이보다 크게 함으로써 반사 절연층의 광 반사 성능이 악화되는 것을 방지할 수 있다.Further, while adopting the reflective insulating layer, it is possible to prevent cracking of the first electrode layer formed thereon by controlling the inclination of the side surface of the reflective insulating layer with respect to the lower semiconductor layer to 55 degrees or less. In addition, it is possible to prevent the light reflection performance of the reflective insulating layer from being deteriorated by making the side slope equal to or larger than tan-1 (2h / a).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 (a)평면도, (b)AA'선 단면도이다.1 is a (a) plan view and (b) AA ′ line cross-sectional view of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 발광다이오드와 파장 변환층을 포함하는 발광다이오드 패키지의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a light emitting diode package including a light emitting diode and a wavelength conversion layer according to embodiments of the present invention.
도 3 내지 도 9는 도 1 실시예에 따른 발광다이오드의 제조방법으로서, (a)는 평면도, (b)는 A-A'선 단면도이다.3 to 9 show a method of manufacturing a light emitting diode according to the embodiment of FIG.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 (a)평면도, (b)B-B'선 단면도이다.10 is a (a) plan view and (b) B-B 'line cross-sectional view of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
도 11은 도 10 실시예의 변형예이다..11 is a modification of the FIG. 10 embodiment.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 (a)평면도, (b)D-D'선 단면도, (c)E-E'선 단면도이다.12 is a (a) plan view, (b) D-D 'line sectional view, and (c) E-E' line sectional view of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
도 13 내지 도 18은 도 12 실시예에 따른 발광 다이오드의 제조방법으로서, (a)는 평면도, (b)는 D-D'선 단면도, (c)는 F-F'선 단면도이다.13 to 18 illustrate a method of manufacturing a light emitting diode according to the embodiment of FIG. 12, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along the line D-D ', and (c) is a sectional view taken along the line F-F'.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 발광 다이오드의 평면도를 나타낸다.19 is a plan view of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 평면도를 나타낸다.20 is a plan view of a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.FIG. 21 is a schematic plan view illustrating a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention. FIG.
도 22는 도 21의 절취선 G-G'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.FIG. 22 is a schematic cross sectional view taken along the line G-G 'of FIG.
도 23은 도 22의 부분 확대 단면도이다.FIG. 23 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 22.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 절연층을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.24 is a schematic cross-sectional view illustrating a reflective insulating layer according to an embodiment of the present invention.
도 25는 각각 21층과 41층으로 구성된 반사 절연층의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.25 is a graph showing reflectance according to the wavelength of the reflective insulating layer composed of 21 layers and 41 layers, respectively.
도 26은 5층, 10층 및 15층으로 구성된 반사 절연층의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프들이다.FIG. 26 is graphs illustrating reflectance according to a wavelength of a reflective insulating layer including five, ten, and fifteen layers.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극층을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.27 is a schematic cross-sectional view for describing an electrode layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 28은 본 발명의 특정 실시예에 따른 발광 다이오드에서 반사 절연층의 개구부를 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.FIG. 28 is a schematic diagram illustrating an opening of a reflective insulating layer in a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 29는 도 28의 개구부들에 형성된 전극층을 보여주는 사진들이다.29 is photographs showing electrode layers formed in the openings of FIG. 28.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.30 is a schematic cross-sectional view for describing a light emitting device module according to another embodiment of the present invention.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 적용한 조명 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.31 is an exploded perspective view illustrating a lighting apparatus to which a light emitting device is applied according to still another embodiment of the present invention.
도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 적용한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 단면도이다.32 is a cross-sectional view for describing a display device to which a light emitting device is applied, according to another exemplary embodiment.
도 33은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 적용한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 단면도이다.33 is a cross-sectional view for describing a display device to which a light emitting device is applied, according to another exemplary embodiment.
도 34는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.34 is a cross-sectional view illustrating an example in which a light emitting device according to still another embodiment of the present invention is applied to a head lamp.
(부호의 설명)(Explanation of the sign)
10, 121: 기판10, 121: substrate
11(123): 제1 도전형 반도체층(하부 반도체층)11 (123): first conductive semiconductor layer (lower semiconductor layer)
13, 125: 활성층13, 125: active layer
15(127): 제2 도전형 반도체층(상부 반도체층)15 (127): second conductivity type semiconductor layer (upper semiconductor layer)
21: 하부 절연층, 21a,b: 개구부21: lower insulating layer, 21a, b: opening
22: 상부 절연층, 22a, b: 비아22: upper insulating layer, 22a, b: via
30: 제1 전극30: first electrode
31: 제2 전극 연결패드31: second electrode connection pad
32: 단절부32: break
40: 제2 전극40: second electrode
41: 반사도전층41: reflective conductive layer
43: 장벽층43: barrier layer
50: 절연반사부, 51: 제1 절연반사부, 52: 제2 절연반사부50: insulation reflecting portion, 51: first insulation reflecting portion, 52: second insulation reflecting portion
60: 제1 패드60: first pad
70: 제2 패드70: second pad
90: 반사전극 확장부90: reflective electrode extension
100: 파장 변환층100: wavelength conversion layer
110: 형광체 입자110: phosphor particles
123a 제1 콘택 영역123a first contact area
123b 제2 콘택 영역123b second contact area
133 반사 절연층133 reflective insulation layers
135 제1 전극층135 first electrode layer
137 제2 전극층137 Second electrode layer
139 상부 절연층139 Top Insulation Layer
143a 제1 전극 패드 영역143a first electrode pad region
143b 제2 전극 패드 영역143b second electrode pad region
C1: 제1 컨택부, C2: 제2 컨택부C1: first contact portion, C2: second contact portion
E1: 제1 메사 노출부, E2: 제2 메사 노출부, E3: 제3 메사 노출부E1: first mesa exposed portion, E2: second mesa exposed portion, E3: third mesa exposed portion
M, 130:메사M, 130: Mesa
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 한정되거나 제한되는 것은 아니다. 도면들에 있어서 각 구성요소들의 폭, 길이, 두께, 상대적인 크기 등은 설명의 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우, 특별한 언급이 없는 한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or restricted by the embodiments. In the drawings, widths, lengths, thicknesses, and relative sizes of the components may be exaggerated for convenience of description. In addition, where one component is described as "on" or "on" another component, unless otherwise stated, one component is "on top" or "on" of another component. In addition to cases, there is also a case where there is another component between each component and another component. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 평면도, 도 1(b)는 A-A'선 단면도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, 기판(10), 기판(10) 상면에 순차적으로 적층되고 메사(mesa) 식각되어 복수의 메사 구조(M)를 형성하는 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(13), 제2 도전형 반도체층(15)을 포함한다.Figure 1 (a) is a plan view of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention, Figure 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA '. Referring to FIG. 1, a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention is sequentially stacked on a
기판(10)의 재질은 특별히 한정되지 않으나 활성층(13)에서 발생한 광이 기판(10)을 통해 방출되어야 하므로 투명 기판이어야 한다. 기판(10)은 사파이어(Al2O3), 실리콘 탄화물(SiC), 갈륨 질화물(GaN), 알루미늄 질화물(AlN), 질화인듐갈륨(InGaN), 질화알루미늄갈륨(AlGaN), 또는 갈륨 산화물(Ga2O3) 등에서 선택된 것일 수 있다.The material of the
제1 도전형 반도체층 (11)은 n형 불순물이 도핑된 질화물계 반도체층일 수 있다. 예를 들어, n형 분술물이 도핑된 AlxInyGazN(0≤x, y, z≤1, x+y+z=1)일 수 있고, 이때 n형 불순물은 Si, Ge, Sn, Se 및 Te 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(15)은 p형 불순물이 도핑된 질화물계 반도체층일 수 있다. 예를 들어 p형 불순물이 도핑된 AlxInyGazN(0≤x, y, z≤1, x+y+z=1) 일 수 있고, 이때 p형 불순물은 Mg, Zn, Ca, Sr, Be 및 Ba 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 활성층(13)은 제1 도전형 반도체층(11) 및 제2 도전형 반도체층(15)으로부터 각각 주입된 전자와 정공이 재결합하여 광을 발생시키기 위한 층으로서 III-V족 화합물 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 AlxInyGazN(0≤x, y, z≤1, x+y+z=1)를 포함할 수 있다. 또한, 활성층(13)은 단일양자우물(Single Quantum Well, SQW) 또는 다중양자우물(Multi Quantum Well, MQW) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 활성층(13)은 InGaN층 또는 AlGaN층의 단일양자우물 구조, 또는 InGaN/GaN, AlGaN/(In)GaN, InAlGaN/(In)GaN의 다층구조인 다중양자우물 구조를 가질 수 있다.The first
제1 도전형 반도체층(11), 활성층(13) 및 제2 도전형 반도체층(15)의 적층 구조는 발광 다이오드의 일부 영역에서 제1 도전형 반도체층(11)이 드러나도록 메사 식각되며, 그 상면에 하부 절연층(21)이 형성된다. 하부 절연층(21)은 실리콘 산화막(SiO2)일 수 있고, 약 100nm 두께로 형성될 수 있다. 하부 절연층(21)은 도 1(b)와 같이 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)이 형성되는 영역에서는 제거되어 제1 도전형 반도체층(11) 및 제2 도전형 반도체층(15)이 노출된다.The stacked structure of the first
하부 절연층(21)이 제거되어 노출된 제1 도전형 반도체층(11) 상에는 제1 전극(30)이 형성된다. 도 1(a)와 같이, 제1 전극(30)은 원형 및 선형으로 복수 개 형성될 수 있으며, 균일한 전류 분포 특성을 위해 발광 다이오드 면적에 균일하게 분포되도록 할 수 있다. 도 1(a)에는 원형 및 선형의 제1 전극(30)이 6개 배치되는 것으로 도시하였으나, 그 형태나 개수, 배치 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(30)은 알루미늄(Al)으로 형성할 수 있으며, 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등의 접착층, 또는 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au) 등의 보호층을 하부 또는 상부에 포함하는 다층구조로 형성할 수 있다. 제1 전극(30)은 후술하는 제1 패드(60)를 통해 제1 도전형 반도체층(11)을 외부 전원과 전기적으로 연결한다.The
하부 절연층(21)이 제거된 메사 구조의 상면, 즉 제2 도전형 반도체층(15)의 상면에는 제2 전극(40)이 형성된다. 제2 전극(40)은 활성층(13)에서 발생한 광을 기판(10) 쪽으로 반사시키는 반사전극으로, 이를 위해 제2 전극(40)은 은(Ag) 또는 그 합금으로 형성되는 반사 도전층(41)을 포함할 수 있다. 또한, 반사 도전층(41) 물질의 확산을 막기 위한 장벽층(43)을 더 포함할 수 있으며, 장벽층(43)은 W, TiW, Mo, Cr, Ni, Pt, Rh, Pd, Ti 또는 그 합금이나 복합층으로 형성될 수 있고, 도 1(b)와 같이 반사 도전층(41)의 상면 및 측면을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 제2 전극(40)은 제2 도전형 반도체층(15)와의 오믹 접합(ohmic contact)을 위해 제2 도전형 반도체층(15)과 접하는 면에 Ni, NiZn, ITO, ZnO 등의 접합층을 더 포함할 수 있다. 제2 전극(40)은 광을 반사하는 역할 뿐만 아니라 후술하는 제2 패드(70)를 통해 제2 도전형 반도체층(15)을 외부 전원과 전기적으로 연결하는 역할을 한다.The
도 1(a), (b)에 도시된 바와 같이 제2 전극(40)은 메사 구조의 상면에만 형성되는데, 누설전류 발생을 방지하기 위해 메사 상면 테두리와는 일정 거리 이격되도록 형성되며, 이렇게 이격된 영역에는 제2 전극(40)으로 덮이지 않고 메사 구조 상면이 노출된 메사 노출부(E1, E2)가 형성된다.As shown in FIGS. 1A and 1B, the
한편, 본 발명에 따른 발광다이오드는 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리와의 거리가 일정하지 않으며, 상대적으로 작은 거리(d1)만큼 이격된 제1 메사 노출부(E1) 및 상대적으로 큰 거리(d2)만큼 이격된 제2 메사 노출부(E2)를 포함할 수 있다. 제1 메사 노출부(E1)에서의 이격거리인 d1은 발광 다이오드에서 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리와의 최소 이격 거리일 수 있고, 누설전류 방지를 위해 3㎛ 이상일 수 있다. 반면 제2 메사 노출부(E2)에서의 이격 거리인 d2는 20㎛ 이상일 수 있다.On the other hand, the light emitting diode according to the present invention is not a constant distance between the
도 1(a)와 같이 제2 메사 노출부(E2)는 제2 전극(40)과 발광 다이오드의 테두리, 예를 들어 발광 다이오드의 네 변과의 사이의 적어도 일부 영역에 형성될 수 있다. 한편, 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리의 이격 거리가 클 경우 제2 도전형 반도체층(15)에 대한 전류 분포 특성이 열화될 수 있으므로, 일부 영역에서는 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리의 이격 거리를 d2보다 작게 형성할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드의 네 꼭지점 부근에 제2 전극이 확장된 반사전극 확장부(90)를 형성하여, 반사전극 확장부(90)와 메사 구조 테두리의 이격 거리는 d1이 되도록 할 수 있다. 한편 도 1(b)에는 제1 메사 노출부 및 제2 메사 노출부만을 도시하였으나, 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리와의 이격 거리가 d3인 제3 메사 노출부를 더 포함할 수도 있다. 이때 d3은 d1 또는 d2와 같을 수도 있고 다를 수도 있다.As shown in FIG. 1A, the second mesa exposed portion E2 may be formed in at least a partial region between the
하부 절연층(21) 및 제1, 2 전극(30, 40) 상부에는 절연반사부(50)가 형성된다. 절연반사부(50)는 분포 브래그 반사기(DBR; Distributed Bragg Reflector)일 수 있으며, 굴절률이 다른 층들이 교대로 적층된 구조의 다층막, 예를 들어 SiO2/TiO2나 SiO2/Nb2O5 등의 다층막 구조일 수 있다. 절연반사부(50)는 적층되는 절연층들의 광학 두께를 조절함으로써 반사되는 파장을 조절할 수 있다. 가령, 본 발명의 발광다이오드가 청색 발광다이오드인 경우, 청색 범위의 파장에 대한 반사 특성이 우수하도록 적층되는 절연층들의 광학 두께를 조절할 수 있다.An insulating
한편 절연반사부(50)는 반사 파장 범위가 상이한 제1 절연반사부 및 제2 절연반사부를 포함할 수 있으며, 제1 절연반사부는 제2 절연반사부에 비해 더 장파장 범위의 광을 반사하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 절연반사부는 황색광을 반사하기 위한 절연반사부일 수 있고, 제2 절연반사부는 청색광을 반사하기 위한 절연반사부일 수 있다. 이때 하부 절연층(21) 상에 제1 절연반사부가 먼저 증착되고 그 상부에 제2 절연반사부가 증착되는 구조로 절연반사부(50)가 구성될 수 있다. 또한, 절연반사부(50)는 제1, 2 절연반사부와는 반사 파장 범위가 상이한 또 다른 절연반사부를 더 포함할 수도 있다.Meanwhile, the
절연반사부(50)에는 제1 컨택부(C1) 및 제2 컨택부(C2)가 형성되며, 그 상부에는 각각 제1 패드(60) 및 제2 패드(70)가 형성된다. 제1 패드(60) 및 제2 패드(70)는 각각 제1 컨택부(C1) 및 제2 컨택부(C2)를 통해 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)과 전기적으로 연결된다. 제1 패드(60) 및 제2 패드(70)는 발광다이오드를 서브마운트, 패키지 또는 인쇄회로기판 등에 실장하기 위해 범프를 접속하거나 SMT(Surface Mounting Technology)를 위한 패드로 사용될 수 있다.The first contact part C1 and the second contact part C2 are formed in the insulating
이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드는, 활성층(13)에서 발생한 광이 제2 전극(40)에서 반사되어 기판(10)을 통해 방출된다. 또한 제2 전극(40)으로 덮여있지 않은 메사 구조의 측면 또는 메사 상면의 메사 노출부(E1, E2)에서는 절연반사부(50)에 의해 반사되어 기판(10)을 통해 방출된다. 은(Ag) 등의 반사 도전층(41)에 의해 형성되는 제2 전극은 통상 90~94% 이상의 반사율을 얻기 어려운 반면, 분포 브래그 반사기와 같은 절연반사부(50)는 99% 수준의 반사율을 가질 수 있으므로, 본 발명에 따른 발광다이오드 구조에 의하면 향상된 광효율 특성을 나타낼 수 있다.The light emitting diode according to the embodiment of the present invention described above, the light generated in the
특히 본 발명은 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리와의 이격거리가 제1 메사 노출부(E1)보다 큰 제2 메사 노출부(E2)를 예를 들어 제2 전극(40)과 발광 다이오드의 네 변 사이의 적어도 일부 영역에 형성함으로써, 절연반사부(50)에 의해 반사되는 비율을 증가시키고 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 메사 노출부(E2)가 발광 다이오드의 네 변 전체에 형성되게 되면 발광 다이오드의 모서리 부분에서는 제2 도전성 반도체층(15)에 대한 전류 분포 특성이 좋지 않을 수 있는데, 본 발명은 예를 들어 발광 다이오드의 네 꼭지점 부분에 제2 전극(40)이 확장된 반사전극 확장부(90)를 형성함으로써 제2 메사 노출부(E2) 형성으로 인한 전류 분포 특성의 열화를 방지할 수 있다.Particularly, in the present invention, the second mesa exposed portion E2 having a larger distance between the
또한, 본 발명은 절연반사부(50)로 상대적으로 장파장 범위의 광을 반사하는 제1 절연반사부와 상대적으로 단파장 광을 반사하는 제2 절연반사부의 적층 구조를 사용함으로써, 본 발명에 따른 발광다이오드 및 파장 변환층을 포함하는 발광 다이오드 패키지의 광효율을 추가적으로 향상시킬 수 있다. 이를 도 2를 참조하여 설명한다.In addition, the present invention uses a laminated structure of the first insulating reflecting portion reflecting light of a relatively long wavelength range to the insulating reflecting
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드와 파장 변환층(100)을 포함하는 발광다이오드 패키지의 개념도로서, 절연반사부(50)에 의한 반사를 설명하기 위해 메사 노출부(E1, E2) 영역만을 도시한 것이다. 이때, 발광다이오드는 청색 발광 다이오드일 수 있고, 파장 변환층(100)은 황색 형광체 입자(110)를 포함하는 파장 변환층일 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 활성층(13)에서 발생한 청색광 중 Ra는 기판(10) 및 파장 변환층(100)을 그대로 통과하여 외부로 방출되고, Rb는 파장 변환층(100)을 통과하면서 황색 형광체 입자(110)를 여기시켜 외부로 황색광 Rc가 방출되도록 한다. 이에 따라, 발광다이오드 패키지는 청색광과 황색광이 혼합된 백색광을 방출하게 된다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a light emitting diode package including a light emitting diode and a
한편, 청색광에 의해 여기된 황색 형광체 입자(110)로부터 방출되는 황색광 중에는 발광다이오드 방향으로 방출되는 광(Rd)도 존재하는데, 이러한 광은 기판(10) 및 제1, 2 도전형 반도체층(11, 15)을 투과하여 절연반사부(50)로 입사된다. 그런데, 절연반사부(50)는 하부 절연층(21) 상에 상대적으로 장파장을 반사하는 제1 절연반사부(51)가 먼저 증착되어 있는 구조이므로, 여기에 입사되는 황색광 Rd는 제1 절연반사부(51)에 의해 효과적으로 반사되어 다시 외부로 방출되게 된다.Meanwhile, among the yellow light emitted from the
이와는 달리 만약 하부 절연층(21) 상에 상대적으로 단파장을 반사하는 제2 절연반사부(52)부터 증착되어 있을 경우, 황색광 Rd는 제2 절연반사부(52)를 통과한 후 제1 절연반사부(51)에 의해 반사되고, 다시 제2 절연반사부(52)를 통과하여 외부로 방출되어야 한다. 그런데 장파장의 황색광이 상대적으로 단파장을 반사하는 제2 절연반사부(52)를 통과하는 과정에서 광의 감쇄가 일어나므로, 본 발명의 구조에 비해 광효율이 감소할 수 있다. 결국 본 발명의 발광다이오드는 절연반사부(50)를 상대적으로 장파장을 반사하는 제1 절연반사부(51) 및 상대적으로 단파장을 반사하는 제2 절연반사부(52) 순서로 적층하여 형성함으로써, 파장 변환층(100)과 결합되어 발광 다이오드 패키지를 형성할 경우 더 우수한 광효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.On the other hand, if it is deposited from the second
도 2에서는 파장 변환층(100)이 황색 형광체 입자(110)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 파장 변환층(100)에 포함되는 형광체 입자는 발광층(13)에서 발생되는 광을 흡수하여 더 장파장의 광을 방출하는 다른 형광체 입자일 수 있다. 예를 들어, 발광층(13)에서 발생되는 광이 청색광인 경우, 형광체 입자(110)는 황색(yellow), 녹색(green), 적색(red) 중 하나 이상의 형광체 입자일 수 있다.In FIG. 2, the
또한, 파장 변환층(100)에 2 이상의 형광체 입자(110), 예를 들어 녹색 및 적색 형광체 입자가 포함되는 경우, 절연반사부(50)도 각 파장 범위에 대응되는 절연반사부의 적층으로 형성될 수 있다. 이때, 상대적으로 장파장 범위의 광을 반사하기 위한 절연반사부부터 적층될 수 있다.In addition, when the
이하 도 3 내지 도 9를 참조하여 도 1에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드의 제조방법을 설명한다. 도 3 내지 도 9에서 (a)는 평면도, (b)는 A-A'선 단면도이다. 단, 본 발명은 특정 제조방법에 의해 제조된 발광다이오드에 한정되는 것은 아니며, 아래에 설명되는 제조 방법은 단지 본 발명의 발광 다이오드 구조에 대한 이해를 돕기 위한 예시로 이해하여야 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 9. In Figures 3 to 9 (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along the line A-A '. However, the present invention is not limited to the light emitting diode manufactured by a specific manufacturing method, and the manufacturing method described below should be understood as an example to help understanding the light emitting diode structure of the present invention.
도 3은 메사 구조 형성 단계로, 우선 기판(10) 위에 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(13) 및 제2 도전형 반도체층(15)을 순차적으로 증착한다. 각 층은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 MBE(Molecular Beam Epitaxy)법을 사용하여 증착할 수 있다. 다음으로는, 제2 도전형 반도체층(15) 상에 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 이를 마스크로 하여 제1 도전형 반도체층(11)이 노출되도록 제2 도전형 반도체층(15) 및 활성층(13)을 식각함으로써 메사 구조를 형성한다. 메사 구조의 측면은 광 추출 효율 향상을 위해 소정 각도로 경사지게 형성할 수 있는데, 이를 위해 포토레지스트 리플로우 등의 기술을 사용할 수 있다.3 is a step of forming a mesa structure. First, the first
도 4는 하부 절연층(21) 형성 및 제2 전극(40) 형성을 위한 개구부 형성 단계이다. 하부 절연층(21)은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Depositoin)으로 증착한 약 100nm의 실리콘 산화막(SiO2)일 수 있다. 하부 절연층(21) 증착 후에는 제2 전극(40)이 형성될 부분에 제2 개구부(21b)를 형성하며, 포토레지스트 패턴(미도시) 형성 후 습식 식각하는 방법으로 형성할 수 있다.4 is a step of forming openings for forming the lower insulating
도 5는 제2 전극 형성단계로, 리프트 오프(Lift-off) 등의 패터닝 방법을 이용하여 제2 개구부(21b)에 제2 전극(40)을 형성한다. 제2 전극(40)은 은(Ag) 등 반사율의 우수한 반사도전층(41)을 증착하여 형성할 수 있으며, 그 상면 및/또는 측면에 장벽층(43)을 형성할 수 있다. 또한, 반사도전층(41) 하부에 제2 도전형 반도체층(15)과의 오믹 접합을 위한 오믹 접촉층(미도시)을 더 형성할 수도 있다.FIG. 5 illustrates a second electrode forming step, in which a
제2 전극(40)은 메사 상면 테두리와 일정 거리 이격되도록 형성되며, 그 이격 거리가 상대적으로 작은 제1 메사 노출부(E1)와 이격 거리가 상대적으로 큰 제2 메사 노출부(E2)가 형성될 수 있다. 제2 메사 노출부(E2)는 제2 전극(40)과 발광 다이오드의 테두리, 예를 들어 네 변과의 사이 중 적어도 일부에 형성될 수 있고, 전류 분포 특성의 열화를 막기 위해 발광 다이오드의 꼭지점 부근에는 반사전극 확장부(90)를 형성할 수 있다. 반사전극 확장부(90)가 형성된 영역에서는 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리 사이의 이격 거리가 상대적으로 짧은 제1 메사 노출부(E1)가 형성될 수 있다.The
도 6은 제1 전극(30) 형성을 위한 개구부 형성 단계로, 도 6(a)와 같이 원형 및 선형으로 제1 개구부(21a)를 형성할 수 있다. 제1 개구부(21a)는 포토레지스트 패턴(미도시) 형성 후 습식 식각하여 형성할 수 있다.FIG. 6 is an opening forming step for forming the
한편, 하부 절연층(21) 상에 형성되는 제1 개구부(21a) 및 제2 개구부(21b) 는 하나의 공정 단계에서 동시에 형성할 수도 있으나, 도 4 및 도 6에서 설명한 바와 같이 각각 다른 공정 단계를 통해 형성할 수 있다. 이는 메사 구조 측면에 증착된 하부 절연층(21)을 보호하기 위한 것일 수 있다. 즉, 하부 절연층(21) 상에 제1 개구부(21a) 및 제2 개구부(21b) 부분이 오픈되도록 포토레지스트막(미도시)을 형성하고 습식 식각을 진행할 경우, 메사 구조 측면에 대한 포토레지스트막의 보호가 충분하지 못 하여 메사 구조 측면에 증착된 하부 절연층(21)이 식각 용액에 의해 일부 제거될 수 있다. 이로 인해 메사 구조 측면의 활성층(13)이 노출되어 후속 절연반사부(50) 증착 전 이온 세정(ion etch) 단계 등에서 이온 데미지(ion damage)에 의한 손상이 발생될 수 있으며, 이는 소자 특성을 열화시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 하부 절연층(21) 상에 제1 개구부(21a) 및 제2 개구부(21b)를 각각 다른 공정에서 형성하는 것은 소자 특성의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.Meanwhile, the
도 7은 제1 개구부(21a)에 제 1 전극(30)을 형성하는 단계로, 도 7(a)와 같이 원형 및 선형의 패턴으로 형성할 수 있다. 제1 전극(30)은 알루미늄(Al) 등 전도성 금속을 리프트 오프 등의 방법으로 패터닝하여 형성할 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(11)과의 오믹 접합 또는 양호한 접착 특성을 위해 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등의 접착층을 포함하거나, 또는 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au) 등의 보호층을 상부에 포함하는 다층구조로 형성할 수 있다.7 is a step of forming the
도 8은 절연반사부(50)를 증착하고 제1, 2 컨택부를 형성하는 단계이다. 도 8(a), (b)에 도시된 바와 같이, 절연반사부(50)는 제1 컨택부(C1) 및 제2 컨택부(C2) 부분을 제외한 발광 다이오드 전체 면적에 형성될 수 있다. 절연반사부(50)는 굴절률 이 다른 절연층을 교대로 증착하여 형성할 수 있고, 예를 들어 SiO2와 TiO2 박막을 교대로 증착하여 형성할 수 있다. 이때 하부 절연층(21)에 처음 증착되는 박막(예를 들어, SiO2 박막)은 입사각에 따라 반사율이 감소하는 문제를 개선하기 위해 약 200nm이상의 두께로 증착할 수 있다.8 is a step of depositing the insulating
교대로 증착되는 박막의 광학 두께(Optical Thickness)는 반사 파장을 고려하여 결정할 수 있으며, 상대적으로 장파장 범위의 광을 반사하기 위한 제1 절연반사부(51)를 먼저 형성한 후 그 상부에 상대적으로 단파장의 광을 반사하기 위한 제2 절연반사부(52)를 형성할 수 있다.The optical thickness of the thin films deposited alternately may be determined in consideration of the reflection wavelength, and the first
제1 컨택부(C1)는 제1 전극(30) 상에 형성되고 제2 컨택부(C2)는 제2 전극(40) 상에 형성되는데, 제2 컨택부(C2)의 크기는 제1 컨택부(C1)보다 클 수 있다. 이때 절연반사부(50) 증착 후 식각 공정을 통해 제1 컨택부(C1) 및 제2 컨택부(C2)를 형성할 경우 컨택부(C1, C2) 하부의 제1 전극(30) 또는 제2 전극(40)이 손상될 수 있으므로, 제1 컨택부(C1) 및 제2 컨택부(C2)는 리프트 오프법으로 형성할 수 있다.The first contact portion C1 is formed on the
도 9는 패드 형성 공정으로, 제1 컨택부(C1)를 통해 제1 전극(30)과 연결되도록 제1 패드(60)를 형성하고, 제2 컨택부(C2)를 통해 제2 전극(40)과 연결되도록 제2 패드(70)를 형성한다. 제1 패드(60)와 제2 패드(70)는 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예를 들어 노광 및 식각 방법 또는 리프트 오프법을 이용하여 형성될 수 있다. 제1 패드(60)와 제2 패드(70)는 Ti, Cr, Ni 등의 접착층과 Al, Cu, Ag, 또는 Au 등의 고전도 금속층을 적층하여 형성할 수 있다.FIG. 9 illustrates a pad forming process in which a
이상의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드를 효율적으로 제조할 수 있다. 특히, 본 발명의 제조방법에 의하면, 제1 전극(30) 및 제2 전극(40)이 각각 배치되는 제1 개구부(21a) 및 제2 개구부(21b)를 형성하기 위한 하부 절연층(21)을 형성하고, 이러한 하부 절연층(21)이 메사 측면을 효과적으로 보호하도록 할 수 있으므로, 후속 절연반사부(50)를 증착하기 위한 이온 세정(ion etch) 단계 또는 증착 단계 등에서 이온 데미지(ion damage)에 의해 소자 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 양질의 절연반사부(50)를 증착하기 위해서는 증착 표면을 최대한 평평하게 하는 것이 중요하므로 먼저 일정 두께의 실리콘 산화막을 형성한 후에 증착하는 것이 일반적인데, 본 발명은 하부 절연층(21)이 미리 형성되어 있으므로 절연반사부(50) 증착 시 별도의 산화막을 형성하지 않아도 되어 제조공정이 간단해 진다는 효과가 있다.According to the above manufacturing method, it is possible to efficiently manufacture the light emitting diode according to an embodiment of the present invention. In particular, according to the manufacturing method of the present invention, the lower insulating
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구조를 나타낸 도면으로, 도 10(a)는 평면도, 도 10(b)는 B-B'선 단면도이다. 도 10의 발광다이오드는 도 1의 발광 다이오드와 비교하여 메사 상면의 제2 전극(40) 내에 제3 메사 노출부(E3)가 형성되어 있다는 점에서 차이가 있다. 즉, 제2 메사 노출부(E2)는 제2 전극(40)과 발광 다이오드의 테두리, 가령 네 변 사이에 형성되어 있어 제2 전극(40) 패턴으로 둘러싸여 있지 않은 반면, 제3 메사 노출부(E3)는 제2 전극(40) 내부에 형성되므로 제2 전극(40)에 의해 둘러싸여 있다. 제3 메사 노출부(E3)에서는 제2 메사 노출부(E2)와 마찬가지로 절연반사부(50)에 의한 반사가 이루어지며, 이로 인해 도 10의 발광다이오드 구조에 의하면 광효율을 더욱 향상시킬 수 있다.FIG. 10 is a view showing a light emitting diode structure according to another embodiment of the present invention. FIG. 10 (a) is a plan view and FIG. 10 (b) is a sectional view taken along line BB '. The light emitting diode of FIG. 10 is different from the light emitting diode of FIG. 1 in that the third mesa exposed portion E3 is formed in the
제3 메사 노출부(E3)는 도 10과 같이 복수 개의 원형 패턴으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 11과 같이 하나 이상의 사각형 패턴으로 형성될 수도 있으며, 그 면적이 증가할수록 절연반사부(50)에 의해 반사되는 양이 증가하므로 광효율은 향상될 수 있다.The third mesa exposed portion E3 may be formed in a plurality of circular patterns as shown in FIG. 10, but is not limited thereto. For example, it may be formed in one or more square patterns as shown in FIG. 11, and as the area thereof increases, the amount reflected by the insulating
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드를 나타내는 도면으로, 도 12(a)는 평면도, 도 12(b)는 D-D'선 단면도, 도 12(c)는 E-E'선 단면도이다. 도 12를 설명함에 있어 전술한 실시예들과 동일한 부분에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.12 is a view showing a light emitting diode according to another embodiment of the present invention. FIG. 12 (a) is a plan view, FIG. 12 (b) is a sectional view taken along the line D-D ', and FIG. 12 (c) is an E-E'. Line cross section. In FIG. 12, detailed descriptions of the same parts as the above-described embodiments will be omitted.
도 12와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드는, 기판(10) 위에 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(13), 제2 도전형 반도체층(15)이 적층되고 메사 식각된 메사 구조(M)를 포함한다. 또한, 발광 다이오드 전면에 하부 절연층(21)이 증착되고, 메사 상면에 하부 절연층(21)이 개구된 부분에 제2 전극(40)이 형성되어 있다. 이때 제2 전극(40)과 발광 다이오드의 테두리, 예를 들어 네 변과의 사이 중 적어도 일부분에 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리 사이의 이격 거리(d2)가 상대적으로 큰 제2 메사 노출부(E2)가 형성되며, 발광 다이오드의 꼭지점 부분에는 반사전극 확장부(90)가 형성된다. 제2 메사 노출부(E2)는 발광 다이오드의 광효율 향상을 위한 구성이고, 반사전극 확장부(90)는 전류 분포 특성의 열화를 방지하기 위한 구성으로, 이는 전술한 실시예들에서 설명한 내용과 동일하다. 또한 선택적인 구성으로서, 제2 전극(40) 내부에 제3 메사 노출부(E3)가 형성되어 있을 수 있으며, 제3 메사 노출부(E3)는 제2 메사 노출부(E2)와는 달리 제2 전극(40)으로 둘러싸여 있다.As shown in FIG. 12, a light emitting diode according to another embodiment of the present invention includes a first
제2 전극(40) 상부에는 절연반사부(50)가 증착되는데, 절연반사부(50)는 제2 전극(40)이 형성되어 있지 않은 메사 구조의 측면 및 메사 노출부(E1, E2, E3) 상면에서 광의 반사가 이루어지도록 한다. 제2 전극(40)이 은(Ag) 등으로 형성되는 경우 반사율은 통상 90~94% 수준을 넘지 못하는 반면, 분포 브래그 반사기와 같은 절연반사부(50)는 적층되는 절연층들의 광학두께 등을 조절함으로써 원하는 파장 범위에서 약 99%의 반사율을 얻을 수 있다. 절연반사부(50)는 하부 절연층(21) 상에 먼저 상대적으로 장파장 범위의 광을 반사하기 위한 제1 절연반사부(51)가 증착되고 그 상부에 상대적으로 단파장 범위의 광을 반사하기 위한 제2 절연반사부(52)가 증착되는 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 예를 들어 활성층(13)에서 발생되는 광에 의해 여기되어 더 장파장의 광을 방출하는 파장 변환층(미도시)과 결합된 발광다이오드 패키지에 사용할 경우, 광효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 절연반사부(50)는 제1, 2 절연반사부(51, 52)와는 반사 파장 범위가 상이한 제3 절연반사부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.An insulating reflecting
절연반사부(50)에는 제1 도전형 반도체층(11)의 적어도 일부를 노출시키는 제1 컨택부(C1) 및 제2 전극(40)의 적어도 일부를 노출시키는 제2 컨택부(C2)가 형성된다. 도 12(a)와 같이 제1 컨택부(C1)는 선형으로 형성될 수 있고, 제2 컨택부(C2)는 컨택홀 타입으로 형성될 수 있다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 컨택부(C1)는 발광 다이오드 테두리에도 형성될 수 있는데, 이는 제1 도전형 반도체층(11)에 대한 전류 분포 특성을 향상시킬 수 있다.The insulating
절연반사부(50) 상부에는 제1 전극(30) 및 제2 전극 연결패드(31)가 형성된다. 제1 전극(30)은 제1 컨택부(C1)를 통해 제1 도전형 반도체층(11)과 전기적으로 연결되며, 제2 전극 연결패드(31) 형성 영역을 제외한 발광 다이오드 전체 면적에 걸쳐 형성될 수 있다. 제2 전극 연결패드(31)는 단절부(32)에 의해 제1 전극(30)과 격리되며, 제2 컨택부(C2)를 통해 제2 전극(40)과 전기적으로 연결된다. 제1 전극(30) 및 제2 전극 연결패드(31)는 알루미늄(Al)으로 형성할 수 있으며, 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등의 접착층, 또는 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au) 등의 보호층을 하부 또는 상부에 포함하는 다층구조로 형성할 수 있다. 제1 전극(30) 및 제2 전극 연결패드(31)는 하나의 공정으로 형성될 수 있다.The
제1 전극(30) 및 제2 전극 연결패드(31) 상에는 상부 절연층(22)이 형성될 수 있다. 상부 절연층(22)은 제1 전극(30) 및 제2 전극 연결패드(31) 사이의 단절부(32)를 채워 절연시키고 패드(60, 70) 부분을 제외한 발광 다이오드 전면을 패시베이션하기 위한 구성일 수 있고, 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성할 수 있다.An upper insulating
상부 절연층(22)에 패드 연결을 위한 비아를 형성한 다음, 그 상부에 제1 패드(60) 및 제2 패드(70)를 형성한다. 제1 패드(60)는 제1 전극(30)을 통해 제1 도전형 반도체층(11)과 전기적으로 연결되고, 제2 패드(70)는 제2 전극 연결패드(31) 및 제2 전극(40)을 통해 제2 도전형 반도체층(15)과 전기적으로 연결된다. 제1 패드(60) 및 제2 패드(70)는 발광다이오드를 서브마운트, 패키지 또는 인쇄회로 기판 등에 실장하기 위해 범프를 접속하거나 SMT(Surface Mounting Technology)를 위한 패드로 사용될 수 있다.Vias for pad connection are formed on the upper insulating
본 실시예에 따른 발광다이오드는, 제2 메사 노출부(E2) 및 선택적으로는 제3 메사 노출부(E3)에서 절연반사부(50)에 의한 반사가 이루어지므로, 제2 전극(40)에 의한 반사에 의존하는 발광 다이오드 대비 향상된 광효율 특성을 나타낼 수 있다.The light emitting diode according to the present embodiment is reflected by the insulating
또한, 본 발명은 예를 들어 발광 다이오드의 꼭지점 부분에 제2 전극(40)이 확장된 반사전극 확장부(90)를 형성함으로써 제2 메사 노출부(E2) 형성으로 인한 전류 분포 특성의 열화를 방지할 수 있다.In addition, the present invention prevents deterioration of the current distribution characteristics due to the formation of the second mesa exposed portion E2 by, for example, forming the reflective
또한, 본 실시예는 전술한 실시예들과는 달리 제1 전극(30)을 발광 다이오드의 테두리 부분까지 연장하여 형성함으로써, 제1 도전형 반도체층(11)에 대한 전류 분포 특성을 향상시킬 수 있다. 그리고 제1 전극(30) 형성 시 제2 전극(40)과의 전기적 연결을 위한 제2 전극 연결패드(31)를 동시에 형성할 수 있으므로, 공정이 단순해지는 효과가 있다.In addition, unlike the above-described embodiments, the present embodiment extends the
이하 도 13 내지 도 18을 참조하여 본 실시예에 따른 발광다이오드의 제조방법을 설명한다. 도 13 내지 도 18에서 (a)는 평면도, (b)는 D-D'선 단면도, (c)는 F-F'선 단면도이다. 단, 본 발명은 특정 제조방법에 의해 제조되는 발광다이오드에 한정되는 것은 아니며, 아래에 설명되는 제조 방법은 단지 본 발명의 발광다이오드 구조에 대한 이해를 돕기 위한 예시로 이해하여야 한다. 또한, 도 13 내지 도 18을 설명함에 있어 전술한 실시예들과 동일한 부분에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.Hereinafter, a method of manufacturing the light emitting diode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 18. 13 to 18, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along the line D-D ', and (c) is a sectional view taken along the line F-F'. However, the present invention is not limited to the light emitting diode manufactured by a specific manufacturing method, and the manufacturing method described below should be understood as an example to help understanding the light emitting diode structure of the present invention. 13 to 18, detailed description of the same parts as the above-described embodiments will be omitted.
도 13은 메사 구조 형성 단계로, 기판(10) 위에 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(13) 및 제2 도전형 반도체층(15)을 순차적으로 증착한 후 노광 및 식각 공정을 통해 메사 구조(M)를 형성한다. 도면과 같이 발광 다이오드 테두리 부분에 제1 도전형 반도체층(11)의 노출 영역(11a)을 형성할 수 있으며, 테두리 부분 외에도 선형의 제1 도전형 반도체층(11) 노출 영역(11b)을 형성할 수 있다.FIG. 13 is a mesa structure forming step, in which a first
도 14는 하부 절연층(21) 형성 및 제2 전극(40) 형성 단계이다. 하부 절연층(21) 증착 후 포토레지스트 패턴(미도시) 형성 후 습식 식각하는 방법으로 제2 전극(40)이 형성될 부분의 하부 절연층(21)을 제거하고, 그 제거된 부분에 리프트 오프법 등을 사용하여 제2 전극(40) 패턴을 형성할 수 있다. 도 14와 같이, 발광 다이오드의 테두리, 예를 들어 네 변 중 적어도 일부 영역에는 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리 사이의 이격 거리가 상대적으로 큰 제2 메사 노출부(E2)가 형성되며, 또한 선택적으로 제2 전극(40) 내부에는 제2 전극(40)으로 둘러싸인 제3 메사 노출부(E3)가 형성될 수 있다. 제2 메사 노출부(E2)에 의한 전류 분포 특성 열화를 방지하기 위해, 발광 다이오드의 모서리 부분 중 일부, 예를 들어 발광 다이오드의 꼭지점 부분에는 제2 메사 노출부(E2)에 비해 제2 전극(40)과 메사 상면 테두리 사이의 이격 거리가 상대적으로 작은 제1 메사 노출부(E1)가 형성되도록 반사전극 확장부(90)가 형성될 수 있다.14 illustrates forming the lower insulating
도 15는 절연반사부(50)를 증착하고 제1, 2 컨택부를 형성하는 단계이다. 절연반사부(50)는 제1 컨택부(C1) 및 제2 컨택부(C2) 부분을 제외한 발광 다이오드 전체 면적에 형성될 수 있다. 절연반사부(50)는 굴절률이 다른 절연층을 교대로 증착하여 형성할 수 있고, 교대로 증착되는 박막의 광학 두께(Optical Thickness)는 반사 파장을 고려하여 결정될 수 있다. 패키지 상태에서의 광효율 향상을 위해, 상대적으로 장파장 범위의 광을 반사하기 위한 제1 절연반사부(51)를 먼저 형성한 후 그 상부에 상대적으로 단파장의 광을 반사하기 위한 제2 절연반사부(52)를 형성할 수 있다.FIG. 15 is a step of depositing an
제1 컨택부(C1)는 후술하는 제1 전극(30)과 제1 도전형 반도체층(11)의 전기적 연결을 위한 개구부로, 발광 다이오드 테두리 부분의 제1 도전형 반도체층 노출 영역(11a) 및 선형의 제1 도전형 반도체층 노출 영역(11b) 상에 형성할 수 있다.The first contact portion C1 is an opening for electrically connecting the
도 16은 제1 전극(30) 및 제2 전극 연결패드(31) 형성 단계로, 알루미늄(Al) 등의 전도성 금속층을 형성 후 제1 전극(30) 및 제2 전극 연결패드(31)가 단절부(32)에 의해 이격되도록 패터닝하는 방법을 사용할 수 있다. 패터닝 방법으로는 노광 및 식각 방법 또는 리프트 오프법을 사용할 수 있다.FIG. 16 is a step of forming the
도 17은 제1 패드(60) 및 제2 패드(70) 형성을 위해 상부 절연층(22)에 비아(22a, 22b)를 형성하는 단계이고, 도 18은 형성된 비아(22a, 22b) 위에 제1 패드(60) 및 제2 패드(70)를 형성하는 단계이다. 제1 패드(60)는 비아(22a)를 통해 제1 전극(30)과 전기적으로 연결되고, 제2 패드(70)는 비아(22b)를 통해 제2 전극 연결패드(31)와 연결되어 결과적으로 제2 전극(40) 및 제2 도전형 반도체층(15)와 전기적으로 연결된다. 제1 패드(60)와 제2 패드(70)는 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예를 들어 노광 및 식각 방법 또는 리프트 오프법을 이용하여 형성될 수 있다.FIG. 17 illustrates the formation of
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.19 is a schematic plan view for describing a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 1을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 동일하나, 제1 전극(30)이 형성되는 위치가 추가된 것에 차이가 있다. 즉, 도 1의 실시예에서는 제1 전극(30)이 메사(M) 영역 내부에 위치된 것에 한정되어 있으나, 본 실시예에서는 제1 전극(30)이 메사(M) 영역의 바깥쪽에도 추가로 배치된다. 제1 전극(30)은 절연반사부(50)에 형성되는 제3 컨택부(C3)에 의해 노출되며, 제1 패드(60)에 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 19, the light emitting diode according to the present embodiment is generally the same as the light emitting diode described with reference to FIG. 1, but there is a difference in that the position where the
추가되는 제1 전극(30)은 예컨대 서로 이웃하는 세 변에 각각 형성될 수 있다. 메사(M) 영역의 바깥쪽에 위치하는 제1 전극(30)은 메사(M) 영역 내부에 위치하는 제1 전극(30)과 마찬가지로 원형 및 선형으로 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 선형의 제1 전극(30)들이 메사(M) 영역 내부의 선형 제1 전극(30)과 평행하게 서로 마주보는 양측 변에 배치될 수 있다. 선형으로 배치된 제1 전극들(30) 간의 간격은 대체로 동일할 수 있다. 또한, 상기 서로 마주보는 양측 변 사이의 하나의 변측에 원형의 제1 전극(30)이 배치될 수 있다. The additional
한편, 제1 패드(60)는 메사(M) 영역 바깥쪽에 위치하는 제1 전극(30)을 덮어 전기적으로 연결된다. 제2 패드(70)는 절연반사부(50)에 의해 제1 전극(30)으로부터 이격된다.Meanwhile, the
메사(M)의 세 변에 오목한 홈들이 마련되며, 이 홈들 내에 상기 제1 전극(30)이 추가된다. 이때, 원형의 제1 전극(30)을 형성하기 위해 메사(M)에 형성되는 홈은 일측이 개방된 원형으로, 반원보다 큰 형상을 가질 수 있다. Concave grooves are provided at three sides of the mesa M, and the
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.20 is a plan view illustrating a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 본 실실예에 따른 발광 다이오드는 도 19를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 메사(M)의 세 변에 형성되는 홈들의 형상에 차이가 있으며, 메사(M)의 바깥쪽에 배치되는 선형의 제1 전극(30')이 메사(M) 내부에 배치되는 선형의 제1 전극에 비해 좁은 폭을 갖는 것에 차이가 있다.Referring to FIG. 20, the light emitting diode according to the present exemplary embodiment is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 19, but there is a difference in the shape of the grooves formed on three sides of the mesa M. There is a difference that the linear
즉, 도 19의 실시예에서, 메사(M)의 세 변에 형성된 홈들은 일측이 개방된 원형 형상이지만, 본 실시예에 있어서, 이 홈들은 대체로 반원형으로 형성된다. 또한, 메사(M) 영역 바깥에 배치된 선형의 제1 전극(30')은 메사 영역 내부의 선형 제1 전극(30)의 폭의 1/2일 수 있다. That is, in the embodiment of Figure 19, the grooves formed on the three sides of the mesa (M) is a circular shape of one side is open, in this embodiment, these grooves are formed in a substantially semi-circular shape. In addition, the linear
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 22는 도 21의 절취선 G-G'를 따라 취해진 개략적인 단면도이다.FIG. 21 is a schematic plan view illustrating a light emitting diode according to still another embodiment of the present invention. FIG. FIG. 22 is a schematic cross sectional view taken along the line G-G 'of FIG.
도 21 및 도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 하부 반도체층(123), 활성층(125), 상부 반도체층(127), 반사 절연층(133) 및 제1 전극층(135)을 포함한다. 상기 발광 다이오드는 하부 반도체층(123) 상에 배치된 메사(130)를 포함하는 구조를 가지며, 상기 메사(130)는 상부 반도체층(127) 및 활성층(125)을 포함한다. 나아가, 상기 발광 다이오드는, 기판(121), 도전층(131), 제2 전극층(137), 상부 절연층(139)를 포함할 수 있으며, 상기 상부 절연층(139)의 개구부들(139a, 139b)을 통해 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137)이 노출된 제1 전극 패드 영역(143a) 및 제2 전극 패드 영역(143b)을 포함할 수 있다.21 and 22, the light emitting diode according to the present embodiment includes a
기판(121)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시킬 수 있는 기판으로서, 예컨대 사파이어 기판, 탄화실리콘 기판, 질화갈륨(GaN) 기판, 스피넬 기판 등일 수 있다. 특히, 상기 기판(121)은 패터닝된 사파이어 기판과 같이 패터닝된 기판일 수 있다. 도면에 기판(121)을 도시하고 이에 대해 설명하지만, 본 실시예의 발광 다이오드가 기판(121)을 반드시 포함하는 것은 아니며, 기판(121)은 예컨대 레이저 리프트 오프나 케미컬 리프트 오프 등과 같은 기술을 이용하여 반도체층들로부터 분리될 수도 있다.The
하부 반도체층(123), 활성층(125), 및 상부 반도체층(127)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체로 형성될 수 있고, 예를 들어, 각각 (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체층을 포함할 수 있다. 하부 반도체층(123)은 n형 불순물(예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 상부 반도체층(127)은 p형 불순물(예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(125)은 단일양자우물 구조 또는 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드에 순방향 바이어스가 가해지면 활성층(125)에서 전자와 정공이 결합하면서 빛을 방출하게 된다. 하부 반도체층(123), 활성층(125), 및 상부 반도체층(127)은 금속유기화학 기상증착(MOCVD) 또는 분자선에피택시(MBE) 등의 기술을 이용하여 기판(121) 상에 성장될 수 있다.The
메사(130)는 기판(121) 상에 성장된 상부 반도체층(127) 및 활성층(125)을 패터닝함으로써 형성된다. 따라서, 메사(130)는 하부 반도체층(123) 상에 배치되며 과식각에 의해 하부 반도체층(123)의 일부를 포함할 수도 있다. 하부 반도체층(123)의 가장자리는 메사(130) 둘레를 따라 메사(130) 주위에 노출된다. 메사(130)는 경사진 측벽을 가진다.The
한편, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 개구부(130a)는 상부 반도체층(127) 및 활성층(125)을 통해 하부 반도체층(123)을 노출시킨다. 개구부(130a)는 메사(130) 주위의 영역으로부터 메사(130) 내측으로 연장할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 개구부(130a)는 메사 주위의 영역으로부터 이격될 수도 있다. 또한, 복수의 개구부들(130a)이 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 2개의 개구부들(130a)이 도시되어 있다.21 and 22, the
도전층(131)은 상부 반도체층(127) 상에 배치되어 상부 반도체층(127)에 콘택한다. 도전층(131)은 상부 반도체층(127) 또는 메사(130) 상에 형성되어 상부 반도체층(127)의 거의 전 영역에 접속한다. 이에 따라, 상부 반도체층(127)의 넓은 영역에 걸쳐 전류를 분산시킨다.The
도전층(131)은 예를 들어, 금속층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 투명 도전층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전층(131)은 반사 금속층 및 장벽 금속층을 포함하는 다층의 금속층들로 형성될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 장벽 금속층은 반사 금속층의 상면 및 측면을 덮어 반사 금속층을 보호할 수 있다. 예컨대, 반사 금속층을 먼저 형성하고, 그 위에 장벽 금속층을 형성함으로써, 장벽 금속층이 반사 금속층의 상면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사 금속층은 Ag, Ag 합금, Ni/Ag, NiZn/Ag, TiO/Ag층을 증착 및 패터닝하여 형성할 수 있다. 한편, 장벽 금속층은 Ni, Cr, Ti, Pt 또는 그 복합층으로 형성될 수 있으며, 반사 금속층의 금속 물질이 확산되거나 오염되는 것을 방지한다. 또한, 도전층(131)은 ITO(Indium tin oxide)나 ZnO와 같은 투명 도전층으로 형성될 수도 있다. ITO는 광투과율이 높은 금속 산화물로 이루어져서, 도전층(131)에 의한 광의 흡수를 억제하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The
반사 절연층(133)은 메사(130) 및 노출된 하부 반도체층(123)을 덮는다. 또한, 반사 절연층(133)은 상기 도전층(131)을 덮을 수 있다. 반사 절연층(133)은 굴절률이 서로 다른 제1 재료층 및 제2 재료층이 교대로 적층된 적층 구조를 가지며, 활성층(125)에서 방출된 광을 기판(121) 측으로 반사시킨다. 반사 절연층(133)의 구체적인 층 구조에 대해서는 도 24 내지 도 26을 참조하여 뒤에서 상세히 설명된다.The reflective insulating
반사 절연층(133)은 개구부(130a) 내에 노출된 하부 반도체층(123)의 일부를 덮는다. 또한, 반사 절연층(133)은 개구부(130a) 바닥에 노출된 하부 반도체층(123)을 노출시키는 개구부(133a)를 갖는다. 상기 개구부(133a)에 의해 하부 반도체층(123)의 제1 콘택 영역(123a)이 정의된다.The reflective insulating
한편, 상기 반사 절연층(133)은 또한, 상부 반도체층(127) 상에 위치하는 적어도 하나의 개구부(133b)를 가진다. 개구부(133b)를 통해 상부 반도체층(127) 또는 도전층(131)이 노출된다. 개구부(133b)는 도시한 바와 같이 아일랜드 형상으로 복수개가 배열될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 형상의 개구부들이 형성될 수도 있고, 하나의 큰 개구부(133b)가 형성될 수도 있다.Meanwhile, the reflective insulating
한편, 반사 절연층(133)은 메사(130) 상부 영역, 즉, 상부 반도체층(127)의 상부 영역으로부터 하부 반도체층(123)의 가장자리 영역으로 연장되어 메사(130) 주위의 하부 반도체층(123)을 덮는다. 그러나, 메사(130) 둘레의 하부 반도체층(123)의 가장자리 일부 영역은 반사 절연층(133)으로 덮이지 않고 외부에 노출될 수 있다.Meanwhile, the reflective insulating
반사 절연층(133)은 전자빔 증발법과 같은 증착 기술을 이용하여 증착된 후, 사진 및 식각 기술을 이용하여 패터닝될 수 있다. 반사 성능 및 패터닝 공정을 위해 반사 절연층(133)의 두께가 제어된다.The reflective insulating
한편, 상기 패터닝 공정에 의해 형성되는 반사 절연층(133)의 측면들, 예컨대, 개구부들(133a, 133b)의 측벽 및 하부 반도체층(123)의 가장자리 영역 상의 반사 절연층(133)의 측면은 하부 반도체층(123)에 대해 경사진 면을 형성한다. 이에 대해서는 도 23을 참조하면 뒤에서 상세히 설명된다.Meanwhile, side surfaces of the reflective insulating
한편, 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137)은 반사 절연층(133) 상에 배치된다. 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137)은 동일 재료로 형성될 수 있으며, 나아가 동일 공정에 의해 함께 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137)은 리프트 오프 공정을 이용하여 동일 공정으로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극층(135)과 제2 전극층(137)이 별개의 공정을 이용하여 동일 재료 또는 서로 다른 재료로 형성될 수도 있다. 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137)의 층 구조 및 재료에 대해서는 도 27을 참조하여 뒤에서 상세하게 설명된다.Meanwhile, the
또한, 제1 전극층(135)은 제2 전극층(137)을 제외한 대부분의 영역에 형성되며, 반사 절연층(133)의 개구부(133a)를 통해 노출된 하부 반도체층(123)의 제1 콘택 영역(123a)에 콘택한다. 제1 콘택 영역(123a)은 메사(130) 내측으로 연장하여 하부 반도체층(123)에서 전류를 분산시킨다. In addition, the
제1 전극층(135)은 또한, 메사(130) 주위의 하부 반도체층(123)의 가장자리 영역에서 하부 반도체층(123)에 콘택한다. 제1 전극층(135)이 하부 반도체층(123)의 가장자리에 콘택하는 영역이 제2 콘택 영역(123b)이다. 제2 콘택 영역(123b)은 메사 주위에서 메사(130)를 둘러쌀 수 있다. 제2 콘택 영역(123b)이 하부 반도체층(123)의 가장자리를 따라 메사(130)를 둘러싸므로, 하부 반도체층(123)에서 넓은 범위에 걸쳐 전류를 분산시킬 수 있다. 또한, 도 21에 도시한 바와 같이, 상기 제1 콘택 영역(123a)과 제2 콘택 영역(123b)은 서로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 이격될 수도 있다. 제1 전극층(135)은 반사 절연층(133)에 의해 상부 반도체층(127) 및 활성층(125) 그리고 도전층(131)으로부터 전기적으로 절연된다.The
한편, 제2 전극층(137)은 상부 반도체층(127) 또는 도전층(131) 상에 배치된다. 제2 전극층(137)은 메사(130) 상부에 한정되어 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도시한 바와 같이, 제2 전극층(137)은 제1 전극층(135)으로 둘러싸일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the
또한, 제2 전극층(137)은 개구부들(133b)을 통해 상부 반도체층(127)에 전기적으로 접속된다. 예를 들어, 상기 제2 전극층(137)은 개구부들(133b)을 통해 도전층(131)에 접속하여 상부 반도체층(127)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이를 위해, 제2 전극층(137)은 개구부(133b)를 덮는다.In addition, the
상부 절연층(139))은 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137) 상에 배치되며, 제2 콘택 영역(123b)을 덮을 수 있다. 상부 절연층(139)은 제1 전극층(135)을 노출시키는 개구부(139a) 및 제2 전극층(137)을 노출시키는 개구부(139b)를 갖는다. 상기 개구부들(139a, 139b)에 의해 제1 전극 패드 영역(143a) 및 제2 전극 패드 영역(143b)이 정의된다.The upper insulating
상기 제1 전극 패드 영역(143a) 및 제2 전극 패드 영역(143b)은 솔더 페이스트와 같은 도전성 접착제를 이용하여 인쇄회로보드에 본딩될 수 있다. 솔더 페이스트와 같은 도전성 접착제의 쇼트를 방지하기 위해 제1 전극 패드 영역(143a)과 제2 전극 패드 영역(143b)은 충분한 거리, 예컨대 약 300㎛ 이격될 수 있다.The first
상부 절연층(139))은 산화물 절연층, 질화물 절연층 또는 폴리이미드, 테플론, 파릴렌 등의 폴리머로 형성될 수 있다. 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137) 상에서 상부 절연층(139)의 접착력을 개선하기 위해 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137)의 최상층은 Ti층일 수 있다.The upper insulating
도 23은 도 21 및 도 22의 개구부(130a) 내의 제1 콘택 영역(123a)과 개구부 측벽(130a) 부분을 확대한 확대 단면도이다.FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view illustrating an enlarged portion of the
도 23을 참조하면, 반사 절연층(133)은 메사(130)를 덮으면 개구부(130a) 내부의 하부 반도체층(123)의 일부를 덮는다. 따라서, 제1 콘택 영역(123a)은 개구부(130a)의 측벽, 즉 메사(130)로부터 거리 a만큼 떨어져 있다. 여기서, a는 제1 콘택 영역(123a)을 확보하기 위해 메사(130)로부터 가까울수록 좋으나, 너무 가까우면 공정 불량에 의해 메사(130)에 손상을 줄 수 있으므로 공정 안정성을 위해 일정 거리 이상 떨어질 필요가 있다. 따라서, a는 공정 마진을 고려하여 1.5㎛ 이상일 수 있으며, 제1 콘택 영역(123a)을 확보하기 위해 10㎛ 이하일 수 있다.Referring to FIG. 23, the reflective insulating
한편, 제1 콘택 영역(123a)을 정의하는 반사 절연층(133)의 개구부(133a)는 사진 및 식각 기술을 이용하여 형성되며, 따라서, 개구부(133a)의 측벽은 사진 및 식각 기술을 이용하여 경사지게 형성될 수 있다. 반사 절연층(133)을 식각하는 동안 노출되는 하부 반도체층(123)의 표면이 손상될 수 있다. 따라서, 손상된 하부 반도체층(123)의 표면을 건식 식각 기술을 이용하여 제거할 수 있으며, 이에 따라, 도 23에 도시한 바와 같이, 제1 콘택 영역(123a)이 반사 절연층(133) 하부의 하부 반도체층(123) 표면에 비해 약간 아래로 내려갈 수 있다.On the other hand, the
상기 개구부(133a)의 측벽이 하부 반도체층(123)에 대해 이루는 각을 Θ라 하고, 상기 반사 절연층(133)의 두께를 h라 할 때, 각 Θ는 다음 수학식 1을 만족시킨다.An angle formed by the sidewall of the
(수학식 1)(Equation 1)
tan-1 (2h/a) ≤Θ≤ 55°.tan-1 (2h / a) ≤Θ ≤ 55 °.
Θ가 55°보다 크면 제1 전극층(135)에 깨짐이 발생되기 쉽다(도 29 참조). 한편, 도 23에서 b는 개구부(133a)의 측벽을 하부 반도체층(123)에 투영했을 때의 거리를 나타낸다. tan-1 (2h/a)는 b가 a의 1/2일 때의 Θ를 나타낸다. 즉, Θ가 tan-1 (2h/a)보다 작을 경우, 개구부(133a)의 측벽이 차지하는 부분이 과도하게 증가한다.If Θ is greater than 55 °, cracking is likely to occur in the first electrode layer 135 (see FIG. 29). In FIG. 23, b indicates a distance when the sidewall of the
반사 절연층(133)은 뒤에서 다시 설명하지만, 설계된 두께를 가질 때 양호한 반사율 특성을 나타낸다. 그러나 개구부(133a)의 측벽은 반사 절연층(133)의 설계된 두께보다 작은 두께로 구성되므로, 반사율이 상대적으로 아주 낮다. 반사율이 낮은 부분이 a의 1/2을 넘게 차지할 경우, 반사 절연층(133)의 반사 성능을 확보하기 곤란하다.Reflective insulating
더욱이, 도전층(131)을 금속층으로 형성한 경우, 반사 절연층(133)이 반사시키는 영역은 상대적으로 줄어든다. 이에 따라, 반사 절연층(133)의 개구부(133a) 측벽들이 반사 절연층(133)의 반사 가능한 부분에서 차지하는 비율이 증가되므로, 반사율이 낮은 측벽을 줄일 필요가 있다.Further, when the
상기 수학식 1에 의한 경사각 조건은 개구부(133a)에만 해당되는 것은 아니며, 메사(130) 주위의 하부 반도체층(123) 상에 위치하는 반사 절연층(133)의 측면에 대해서도 동일하게 해당되며, 이에 대해 상세한 설명은 생략한다.The inclination angle condition according to Equation 1 is not limited only to the
도 24는 반사 절연층(133)을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.24 is a schematic cross-sectional view for describing the reflective insulating
도 24를 참조하면, 반사 절연층(133)은 굴절률이 서로 다른 제1 재료층(134a)과 제2 재료층(134b)을 교대로 적층한 적층 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 재료층(134a)은 SiO2층이고, 제2 재료층(134b)은 TiO2층일 수 있다.Referring to FIG. 24, the reflective insulating
한편, 반사 절연층(133)의 최하층과 최상층은 제1 재료층, 예컨대 SiO2층일 수 있다. 최하층은 메사(130) 및 하부 반도체층(123)에 대한 반사 절연층(133)의 접착력을 향상시키기 위해 상대적으로 두껍게 형성될 수 있으며, 최상층은 반사 절연층(133) 상에 형성되는 제1 전극층(135)의 접착력을 향상시키기 위해 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다.Meanwhile, the lowermost layer and the uppermost layer of the reflective insulating
상기 제1 재료층들(133a) 및 제2 재료층들(133b)은 상대적으로 넓은 파장 범위에서 높은 반사율을 갖도록 그 두께가 설정된다. 예를 들어, 반사 절연층(133)은 약 400 내지 700nm의 범위에서 약 90% 이상의 높은 반사율을 가질 수 있다. 반사 절연층(133)은 활성층(125)에서 생성된 광에 대해 높은 반사율을 가지며, 나아가, 외부에서 유입된 가시광, 예컨대 형광체로부터 파장변환된 녹색광이나 적색광에 대해서도 높은 반사율을 가질 수 있다.The thicknesses of the
도 25는 41층을 이용한 반사 절연층의 파장에 따른 반사율과 함께 21층을 이용한 반사 절연층의 파장에 따른 반사율의 시뮬레이션 그래프이다.25 is a simulation graph of reflectance according to the wavelength of the reflective insulating layer using 21 layers together with reflectance according to the wavelength of the reflective insulating layer using 41 layers.
도 25를 참조하면, 41층을 이용한 반사 절연층은 대략 390 내지 780nm의 넓은 파장 범위에서 거의 100%의 높은 반사율을 나타내는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 21층을 이용한 반사 절연층은 대략 420 내지 800nm의 넓은 파장 범위에서 95% 이상의 높은 반사율을 나타내며, 이 범위 내의 대부분의 영역에서 거의 100%의 반사율을 나타낸다.Referring to FIG. 25, it can be seen that the reflective insulating layer using 41 layers exhibits a high reflectance of almost 100% in a wide wavelength range of approximately 390 to 780 nm. In contrast, the reflective insulating layer using 21 layers exhibits a high reflectance of 95% or more in a wide wavelength range of approximately 420 to 800 nm, and almost 100% of reflectance in most regions within this range.
41층의 반사 절연층은 21층의 반사 절연층에 비해 더 양호한 반사율을 갖는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 41층의 반사 절연층은 대략 3.8㎛의 두께를 갖기 때문에, 사진 및 식각 기술을 이용하여 패터닝하는 것이 곤란하다. 식각하는 동안 포토레지스트가 견디지 못해 무너지기 쉽고, 포토레지스트를 두껍게 형성할 경우, 반사 절연층(133)의 측면이 양호한 경사각을 갖도록 패터닝하기 어렵다.It can be seen that the 41 reflective insulating layers have better reflectance than the 21 reflective insulating layers. However, since the 41 reflective insulating layers have a thickness of approximately 3.8 µm, patterning using photolithography and etching techniques is difficult. During etching, the photoresist is unbearable and easily collapses, and when the photoresist is formed thick, it is difficult to pattern the side surface of the reflective insulating
반사 절연층(133)의 패터닝을 고려하여, 반사 절연층의 두께는 약 2.5㎛ 이하, 구체적으로 2㎛이하이다. 또한, 양호한 반사율을 유지하기 위해, 반사 절연층(133)은 1㎛ 이상, 구체적으로 1.5㎛ 이상일 수 있다.In consideration of the patterning of the reflective insulating
도 26(a), 6(b) 및 6(c)는 각각 5층, 10층 및 15층으로 구성된 반사 절연층의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프들이다.26 (a), 6 (b) and 6 (c) are graphs showing reflectance according to the wavelength of the reflective insulating layer composed of five, ten and fifteen layers, respectively.
도 26을 참조하면, 반사 절연층의 층에 따라 반사율이 달라지는 것을 확인할 수 있으며, 15층 이하에서 양호한 반사율을 얻기 어렵다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 26, it can be seen that the reflectance varies depending on the layer of the reflective insulating layer, and it can be seen that good reflectance is difficult to be obtained at 15 layers or less.
따라서, 반사 절연층(133)은 적어도 216층 이상, 즉, 8쌍 이상의 제1 재료층과 제2 재료층의 적층 구조를 가질 필요가 있다. 한편, 반사 절연층(133)의 두께는 패터닝 공정을 고려하여 작게 할 필요가 있으며, 따라서, 도 25의 그래프에서 확인할 수 있듯이 11쌍 이하, 구체적으로 21층 이하로 형성될 수 있다.Accordingly, the reflective insulating
또한, 반사 절연층(133)을 충분한 적층 구조로 형성하더라도, 도 23에 도시한 바와 같이, 반사 절연층(133)의 측면은 충분한 적층 구조를 갖지 못하며, 식각에 의해 손상된 면을 갖는다. 따라서, 반사 절연층(133)의 측면에서 반사율은 상당히 낮을 것이다. 그러므로 반사 절연층(133)의 측면의 경사각을 조절하여 측면이 차지하는 면적을 줄일 필요가 있다.In addition, even when the reflective insulating
도 27은 본 발명의 특정 실시예에 따른 전극층을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.27 is a schematic cross-sectional view illustrating an electrode layer according to a particular embodiment of the present invention.
도 27을 참조하면, 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137)은 접착층(135a), 금속 반사층(135b), 확산 방지층(135c, 135d) 및 산화방지층(135e)을 포함할 수 있다. 제1 전극층(135)의 최하층인 접착층(135a)은 하부 반도체층(123)에 오믹 콘택할 수 있다. 예를 들어, 접착층(135a)으로 Ti, Cr, Ni 등이 사용될 수 있다. 한편, 상기 금속 반사층(135b)은 제1 전극층(135)으로 입사된 광을 반사시켜 발광 다이오드의 반사율을 증가시킨다. 금속 반사층(135b)으로는 Al이 사용될 수 있다. 또한, 확산 방지층(135c, 135d)은 금속 원자의 확산을 방지하여 금속 반사층(135b)을 보호한다. 특히, 확산 방지층(135c, 135d)은 Sn과 같은 솔더 페이스트 내의 금속 원자의 확산을 방지할 수 있다. 확산 방지층(135c, 135d)은 Cr, Ti, Ni, Mo, TiW 또는 W 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 도 27에서 두 층으로 구성된 확산 방지층(135c, 135d)을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 단층 또는 세층 이상으로 구성될 수도 있다. 예들 들어, Mo, TiW 및 W은 단층으로 형성될 수 있다. 한편, Cr, Ti, Ni은 쌍으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 확산 방지층은 Ti/Ni 또는 Ti/Cr을 적어도 21쌍 포함할 수 있다. 한편, 산화방지층(135e)은 확산 방지층(135c, 135d)의 산화를 방지하기 위해 형성되며, Au를 포함할 수 있다. Au는 또한 솔더 페이스트에 의한 접착층의 기능을 수행한다.Referring to FIG. 27, the
상기 제1 전극층(135) 및 제2 전극층(137)은 상기 산화방지층(135e) 상에 위치하는 접착층(135f)을 더 포함할 수 있다. 접착층은 Ti, Cr, Ni 또는 Ta를 포함할 수 있다. 접착층(135f)은 제1 및 제2 전극층들(135, 137)과 상부 절연층(139)의 접착력을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.The
도 27에 도시한 바와 같이, 산화방지층(135e) 아래에 접착층(135a), 금속 반사층(135b) 및 확산 방지층(135c, 135d)을 반복하여 형성할 수도 있다. 도 27에서는 이들 층들(136a)이 세 번 반복되어 하층 구조(36a), 중층 구조(136b) 및 상층 구조(136c)를 구성하고 있으며, 이에 따라, 높은 반사율과 함께 Sn과 같은 솔더에 안전한 전극층(135, 137)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전극층들(137, 139)은 Cr/Al/Ni/Ti/Cr/Al/Ni/Ti/Cr/Al/Ni/Ti/Au/Ti의 다층 구조를 가질 수 있다. 도 27에서 동일한 층들이 반복되는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 재료층들이 적층될 수도 있으며, 층 수는 조절될 수 있다. As shown in FIG. 27, the
도 28은 본 발명의 특정 실시예에 따른 반사 절연층(133)의 개구부(133a)의 형상을 설명하기 위한 개략적인 도면들이고, 도 29는 도 28의 개구부들의 단부에 형성된 제1 전극층(135)을 보여주는 사진들이다. 여기서, 도 28(a)는 종래 기술에 따른 반사 절연층(133)의 개구부(133a)의 마스크 패턴을 나타내고, 도 28(b)는 본 발명의 특정 실시예에 따른 반사 절연층(133)의 개구부(133a)의 마스크 패턴을 나타낸다.FIG. 28 is a schematic view for explaining the shape of the
도 28(a) 및 도 28(b)를 참조하면, 종래 기술에 따른 반사 절연층(133)의 개구부(133a)의 마스크 패턴은 기다란 형상을 가지며, 끝 단부가 라운딩된 것이다. 이에 반해, 본 발명의 특정 실시예에 따른 반사 절연층(133)의 개구부(133a)의 마스크 패턴은 끝 단부가 폭이 넓어지면서 라운드 형상을 갖는다.Referring to FIGS. 28A and 28B, the mask pattern of the
도 29(a) 및 도 29(b)를 참조하면, 종래의 마스크 패턴을 이용하여 반사 절연층(133)의 개구부(133a)를 형성할 경우, 도 29(a)에서 보이듯이, 반사 절연층(133)의 측벽에 심한 이중 단차가 형성되고, 반사 절연층(133)과 하부 반도체층(123)이 이루는 각이 증가한다. 상기 경사각은 59.7°이며, 이에 따라, 제1 전극층(135)에 도시한 바와 같이, 깨짐이 발생했다. Referring to FIGS. 29A and 29B, when the
이에 반해, 본 실시예에와 같이 반사 절연층(133)의 개구부(133a)의 마스크 패턴 형상을 변경한 경우, 도 29(b)에서 볼 수 있듯이, 경사각이 51.8°로 감소하며, 제1 전극층(135)에 깨짐은 발생하지 않았다.On the contrary, when the mask pattern shape of the
즉, 반사 절연층(133)의 개구부(133a)의 마스크 패턴 형상을 도 28(b)와 같이 변경함으로써, 개구부(133a)의 끝 단부에서 반사 절연층(133)의 측벽을 매끄럽게 형성할 수 있으며, 이에 따라, 제1 전극층(135)의 깨짐을 방지할 수 있다. 또한, 도 28(b)의 마스크 패턴을 사용함으로써, 실제 형성되는 반사 절연층(133)의 개구부(133a) 또한 끝 단부가 폭이 넓어지는 라운드 형상을 갖게 된다.That is, by changing the mask pattern shape of the
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.30 is a schematic cross-sectional view for describing a light emitting device module according to another embodiment of the present invention.
도 30을 참조하면, 발광 소자 모듈은 패드들(153a, 153b)을 갖는 인쇄회로보드(151) 및 솔더 페이스트(155)를 통해 인쇄회로보드(151)에 접착된 발광 다이오드(100)를 포함한다. 여기서, 발광 다이오드는 앞서 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한 발광 다이오드를 개략적으로 도시한 것이다.Referring to FIG. 30, the light emitting device module includes a printed
인쇄회로보드는 인쇄회로가 형성된 기판으로서, 발광 소자 모듈을 제공하기 위한 기판이면 특별히 한정되지 않는다.A printed circuit board is a board | substrate with a printed circuit, and if it is a board | substrate for providing a light emitting element module, it will not specifically limit.
한편, 종래에는 리드 프레임이나 리드 전극들이 형성된 인쇄회로기판에 발광 다이오드가 실장되고, 이러한 발광 다이오드가 실장된 패키지가 인쇄회로보드 상에 실장되어 왔다. 그러나, 본 실시예에서는 발광 다이오드(1000)가 직접 솔더 페이스트(155)를 통해 인쇄회로보드(151) 상에 실장되어 있다.Meanwhile, a light emitting diode is mounted on a printed circuit board on which a lead frame or lead electrodes are formed, and a package on which the light emitting diode is mounted has been mounted on a printed circuit board. However, in the present embodiment, the
발광 다이오드(1000)는 플립칩 형태로 뒤집어져서 인쇄회로보드 상에 실장된다. 발광 다이오드(1000)는 인쇄회로보드에 실장되기 위해 제1 전극 패드 영역(143a) 및 제2 전극 패드 영역(143b)을 가진다. 도 21을 참조하여 설명한 바와 같이, 이들 제1 및 제2 전극 패드 영역들(143a, 143b)은 상부 절연층(139)의 개구부에 의해 정의되며, 따라서, 발광 다이오드(1000)의 일면에서 리세스되어 위치할 수 있다.The
한편, 발광 다이오드(1000)의 하면, 즉 제1 및 제2 전극 패드 영역들(143a, 143b)에 대향하는 면은 파장변환기(145)로 덮일 수 있다. 파장변환기(145)는 발광 다이오드(1000)의 하면뿐만 아니라 측면을 덮을 수 있다.Meanwhile, the bottom surface of the
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 적용한 조명 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.31 is an exploded perspective view illustrating a lighting apparatus to which a light emitting diode according to another embodiment of the present invention is applied.
도 31을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 31, the lighting apparatus according to the present embodiment includes a diffusion cover 1010, a light emitting device module 1020, and a body portion 1030. The body portion 1030 may accommodate the light emitting device module 1020, and the diffusion cover 1010 may be disposed on the body portion 1030 to cover the upper portion of the light emitting device module 1020.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다. The body portion 1030 is not limited as long as it can receive and support the light emitting device module 1020 and supply electric power to the light emitting device module 1020. For example, as shown, the body portion 1030 may include a body case 1031, a power supply device 1033, a power case 1035, and a power connection portion 1037.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 소자 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 소자 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(1037)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.The power supply device 1033 is accommodated in the power case 1035 and electrically connected to the light emitting device module 1020, and may include at least one IC chip. The IC chip may adjust, convert, or control the characteristics of the power supplied to the light emitting device module 1020. The power case 1035 may receive and support the power supply 1033, and the power case 1035 to which the power supply 1033 is fixed may be located inside the body case 1031. . The power connection unit 115 may be disposed at a lower end of the power case 1035 and may be coupled to the power case 1035. Accordingly, the power connection unit 1037 may be electrically connected to the power supply device 1033 inside the power case 1035 to serve as a path through which external power may be supplied to the power supply device 1033.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 다이오드(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.The light emitting device module 1020 includes a substrate 1023 and a light emitting diode 1021 disposed on the substrate 1023. The light emitting device module 1020 may be disposed on the body case 1031 and electrically connected to the power supply device 1033.
기판(1023)은 발광 다이오드(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 다이오드(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The substrate 1023 is not limited as long as it is a substrate capable of supporting the light emitting diode 1021. For example, the substrate 1023 may be a printed circuit board including wiring. The substrate 1023 may have a shape corresponding to the fixing portion of the upper portion of the body case 1031 so as to be stably fixed to the body case 1031. The light emitting diode 1021 may include at least one of the light emitting diodes according to the embodiments of the present invention described above.
확산 커버(1010)는 발광 다이오드(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 다이오드(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.The diffusion cover 1010 may be disposed on the light emitting diode 1021, and may be fixed to the body case 1031 to cover the light emitting diode 1021. The diffusion cover 1010 may have a translucent material and may adjust the directivity of the lighting device by adjusting the shape and the light transmittance of the diffusion cover 1010. Therefore, the diffusion cover 1010 may be modified in various forms according to the purpose of use of the lighting device and the application aspect.
도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 적용한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 단면도이다.32 is a cross-sectional view for describing a display device to which a light emitting diode according to another embodiment of the present invention is applied.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드를 포함한다.The display device according to the present exemplary embodiment includes a display panel 2110, a backlight unit providing light to the display panel 2110, and a panel guide supporting a lower edge of the display panel 2110.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.The display panel 2110 is not particularly limited and may be, for example, a liquid crystal display panel including a liquid crystal layer. A gate driving PCB for supplying a driving signal to the gate line may be further located at the edge of the display panel 2110. Here, the gate driving PCB is not configured in a separate PCB, but may be formed on the thin film transistor substrate.
백라이트 유닛은 적어도 하나의 기판 및 복수의 발광 다이오드(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.The backlight unit includes a light source module including at least one substrate and a plurality of light emitting diodes 2160. In addition, the backlight unit may further include a bottom cover 2180, a reflective sheet 2170, a diffusion plate 2131, and optical sheets 2130.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판, 발광 다이오드(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드와 결합될 수 있다. 기판은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판은 복수로 형성되어, 복수의 기판들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판으로 형성될 수도 있다.The bottom cover 2180 may be opened upward to accommodate the substrate, the light emitting diode 2160, the reflective sheet 2170, the diffusion plate 2131, and the optical sheets 2130. In addition, the bottom cover 2180 may be combined with the panel guide. The substrate may be disposed under the reflective sheet 2170 and be surrounded by the reflective sheet 2170. However, the present invention is not limited thereto, and when the reflective material is coated on the surface, the reflective material may be positioned on the reflective sheet 2170. In addition, the substrate may be formed in plural, and the plurality of substrates may be arranged in a side-by-side arrangement, but is not limited thereto.
발광 다이오드(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 다이오드(2160)들은 기판 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 다이오드(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 다이오드(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.The light emitting diode 2160 may include at least one of the light emitting diodes according to the embodiments of the present invention described above. The light emitting diodes 2160 may be regularly arranged in a predetermined pattern on the substrate. In addition, a lens 2210 may be disposed on each light emitting diode 2160 to improve uniformity of light emitted from the plurality of light emitting diodes 2160.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 다이오드(2160) 상에 위치한다. 발광 다이오드(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다. The diffusion plate 2131 and the optical sheets 2130 are located on the light emitting diode 2160. Light emitted from the light emitting diodes 2160 may be supplied to the display panel 2110 in the form of a surface light source through the diffusion plate 2131 and the optical sheets 2130.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.As such, the light emitting diode according to the embodiments of the present invention may be applied to the direct type display device as the present embodiment.
도 33은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 적용한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 33 is a cross-sectional view for describing a display device to which a light emitting diode is applied, according to another exemplary embodiment.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.The display device including the backlight unit according to the present exemplary embodiment includes a display panel 3210 on which an image is displayed and a backlight unit disposed on a rear surface of the display panel 3210 to irradiate light. In addition, the display apparatus includes a frame 240 that supports the display panel 3210 and accommodates the backlight unit, and covers 3240 and 3280 that surround the display panel 3210.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛과 결속될 수 있다.The display panel 3210 is not particularly limited and may be, for example, a liquid crystal display panel including a liquid crystal layer. A gate driving PCB for supplying a driving signal to the gate line may be further located at an edge of the display panel 3210. Here, the gate driving PCB is not configured in a separate PCB, but may be formed on the thin film transistor substrate. The display panel 3210 may be fixed by covers 3240 and 3280 positioned at upper and lower portions thereof, and the cover 3280 positioned at lower portions thereof may be coupled to the backlight unit.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.The backlight unit for providing light to the display panel 3210 may include a lower cover 3270 having a portion of an upper surface thereof, a light source module disposed on one side of the lower cover 3270, and positioned in parallel with the light source module to provide point light. And a light guide plate 3250 for converting to surface light. In addition, the backlight unit according to the present exemplary embodiment is disposed on the light guide plate 3250 and is disposed below the light guide plate 3250 and the optical sheets 3230 for diffusing and condensing light. The display apparatus may further include a reflective sheet 3260 reflecting in the direction of the display panel 3210.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 다이오드(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 다이오드(3110)를 지지하고 발광 다이오드(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 다이오드(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드를 적어도 하나 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 다이오드(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.The light source module includes a substrate 3220 and a plurality of light emitting diodes 3110 spaced at regular intervals from one surface of the substrate 3220. The substrate 3220 is not limited as long as it supports the light emitting diode 3110 and is electrically connected to the light emitting diode 3110. For example, the substrate 3220 may be a printed circuit board. The light emitting diode 3110 may include at least one light emitting diode according to the embodiments of the present invention described above. Light emitted from the light source module is incident to the light guide plate 3250 and is supplied to the display panel 3210 through the optical sheets 3230. Through the light guide plate 3250 and the optical sheets 3230, the point light source emitted from the light emitting diodes 3110 may be transformed into a surface light source.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.As such, the light emitting diode according to the embodiments of the present invention may be applied to the edge type display device as the present embodiment.
도 34는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.34 is a cross-sectional view illustrating an example in which a light emitting diode according to another embodiment of the present invention is applied to a head lamp.
도 34를 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 다이오드(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 34, the head lamp includes a lamp body 4070, a substrate 4020, a light emitting diode 4010, and a cover lens 4050. Furthermore, the head lamp may further include a heat dissipation unit 4030, a support rack 4060, and a connection member 4040.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 다이오드(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 다이오드(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 다이오드(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 다이오드(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드를 적어도 하나 포함할 수 있다. The substrate 4020 is fixed by the support rack 4060 and spaced apart from the lamp body 4070. The substrate 4020 is not limited as long as it is a substrate capable of supporting the light emitting diode 4010. For example, the substrate 4020 may be a substrate having a conductive pattern such as a printed circuit board. The light emitting diode 4010 is positioned on the substrate 4020 and may be supported and fixed by the substrate 4020. In addition, the light emitting diode 4010 may be electrically connected to an external power source through the conductive pattern of the substrate 4020. In addition, the light emitting diode 4010 may include at least one light emitting diode according to the above-described embodiments of the present invention.
커버 렌즈(4050)는 발광 다이오드(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 다이오드(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 다이오드(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 다이오드(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 다이오드(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.The cover lens 4050 is positioned on a path along which light emitted from the light emitting diode 4010 travels. For example, as shown, the cover lens 4050 may be disposed spaced apart from the light emitting diode 4010 by the connecting member 4040, and may be disposed in a direction to provide light emitted from the light emitting diode 4010. Can be. By the cover lens 4050, the direction angle and / or color of the light emitted from the head lamp to the outside may be adjusted. Meanwhile, the connection member 4040 may fix the cover lens 4050 with the substrate 4020 and may be disposed to surround the light emitting diode 4010 to serve as a light guide for providing the light emitting path 4045. In this case, the connection member 4040 may be formed of a light reflective material or coated with a light reflective material. Meanwhile, the heat dissipation unit 4030 may include a heat dissipation fin 4031 and / or a heat dissipation fan 4033, and emits heat generated when the light emitting diode 4010 is driven to the outside.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.As such, the light emitting diode according to the embodiments of the present invention can be applied to the head lamp, in particular, a vehicle head lamp as in the present embodiment.
이상 한정된 실시예 및 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 실시예 및 도면에서는 플립형 발광 다이오드를 예로 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것이며, 수평형 발광 다이오드나 수직형 발광 다이오드, 또는 발광 다이오드 이외의 발광소자에서도 본 발명의 기술사상은 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위의 기재 및 그 균등 범위에 의해 정해져야 한다.Although described above with reference to the limited embodiments and drawings, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiments and the drawings have been described using the flip-type light emitting diode as an example, which is exemplary, and the technical idea of the present invention may be used in light emitting devices other than the horizontal light emitting diode, the vertical light emitting diode, or the light emitting diode. . Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the description of the claims and their equivalents.
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