KR101039904B1

KR101039904B1 - 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법

Info

Publication number: KR101039904B1
Application number: KR20100004101A
Authority: KR
Inventors: 배정혁; 정영규; 박경욱; 박덕현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: CN105390582B; US20110175124A1; CN105390582A; CN102130265B; CN102130265A; US8368107B2; EP2346099A3; EP2346099A2; EP2346099B1

Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 전도성 지지부재; 상기 전도성 지지부재 상면의 둘레 영역에 보호부재; 상기 전도성 지지부재 상에 반사층; 및 상기 반사층 및 상기 보호부재 상에 발광구조물을 포함하며, 상기 보호부재의 두께는 2μm 내지 100μm이다.

Description

발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

실시예는 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다. 최근 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용이 증가하고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광 다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.

한편, 발광 다이오드의 제조 공정은 세밀한 작업을 요구하는 공정으로, 신뢰성 및 높은 수율의 확보가 중요하다. 따라서, 발광 다이오드 제조 공정의 신뢰성을 확보하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다.

실시예는 신뢰성이 향상된 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법을 제공한다.

실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 발광구조물을 형성하는 단계; 상기 발광구조물 상에 2μm 내지 100μm의 두께를 갖는 보호부재를 형성하는 단계; 상기 발광구조물 상에 상기 보호부재 사이로 반사층이 형성하는 단계; 상기 보호부재 및 상기 반사층 상에 전도성 지지부재를 형성하는 단계; 및 상기 발광구조물에 칩 경계 영역을 따라 아이솔레이션 공정을 실시하여 다수의 칩들을 개별 칩 단위로 구분하는 단계를 포함한다.

실시예에 따른 발광 소자 패키지는 몸체부; 상기 몸체부에 설치된 제1 전극 및 제2 전극; 상기 몸체부 상에 설치되어 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 연결되는 발광 소자; 및 상기 발광 소자를 포위하는 몰딩부재를 포함하며, 상기 발광 소자는 전도성 지지부재와, 상기 전도성 지지부재 상면의 둘레 영역에 2μm 내지 100μm의 두께를 가지는 보호부재와, 상기 전도성 지지부재 상에 반사층과, 상기 반사층 및 상기 보호부재 상에 발광구조물을 포함한다.

실시예는 신뢰성이 향상된 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 2 내지 도 12는 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 제2 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 14는 제3 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 15는 제4 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 16은 제5 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 17은 제6 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 18은 실시예들에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 따른 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지에 대해 설명한다.

<제1 실시예>

도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 측면에 내측으로 패인 캐비티(cavity)(172)를 포함하는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 접착층(160), 상기 접착층(160) 상에 반사층(159), 상기 반사층(159) 상에 오믹층(158), 상기 접착층(160) 상면의 둘레 영역에 보호부재(155), 상기 오믹층(158) 및 보호부재(155) 상에 발광구조물(145), 상기 발광구조물(145) 상에 전극(180)을 포함한다.

상기 발광구조물(145)은 빛을 생성하기 위한 최소한의 구조물로써, 적어도 제2 도전형 반도체층(150)과, 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에 활성층(140)과, 상기 활성층(140) 상에 제1 도전형 반도체층(130)을 포함한다.

상기 전극(180) 및 상기 전도성 지지부재(170)는 상기 발광 소자(100)의 전극 역할을 하며, 상기 발광구조물(145)에 전원을 제공한다.

상기 전도성 지지부재(170)는 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.

상기 전도성 지지부재(170)의 측면에는 내측으로 곡면 형태를 가지도록 패인 캐비티(172)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(172)는 상기 발광 소자(100)의 제조 공정에서 다수의 칩들을 개별 칩으로 분리하는 칩분리 공정에서 형성될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

상기 전도성 지지부재(170) 상에는 상기 접착층(160)이 형성될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 발광구조물(145)과 상기 전도성 지지부재(170) 사이의 계면접합력을 향상시킬 수 있다.

상기 접착층(160)은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함하도록 형성할 수 있다. 또한, 상기 접착층(160)은 다수의 상이한 재질의 층으로 이루어진 다층 구조를 가질 수 있다.

상기 접착층(160) 상에는 상기 반사층(159)이 형성될 수 있다. 상기 반사층(159)은 상기 발광구조물(145)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 방출되는 빛의 양을 증가시킴으로써, 상기 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 반사층(159)은 반사율이 높은 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.

상기 반사층(159) 상에는 상기 오믹층(158)이 형성될 수 있다. 상기 오믹층(158)은 상기 발광구조물(145)의 제2 도전형 반도체층(150)과 상기 반사층(159) 사이의 오믹 접촉을 위해 형성될 수 있다.

상기 오믹층(158)은 예를 들어, ITO, Ni, Pt, Ir, Rh, Ag 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.

한편, 상기 반사층(159)이 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 오믹 접촉을 이루는 경우, 상기 오믹층(158)은 형성되지 않을 수도 있다.

상기 접착층(160) 상면의 둘레 영역에는 상기 보호부재(155)가 형성될 수 있다. 상기 보호부재(155)는 상기 발광 구조물(145)이 상기 전도성 지지부재(170)와 접촉하여 전기적으로 쇼트(Short)를 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

상기 보호부재(155)는 전기 절연성을 가지고, 광 손실을 최소화하기 위해 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어, Si0₂, Si_xO_y, Si₃N₄, Si_xN_y, SiO_xN_y, Al₂O₃, TiO₂, ITO, AZO, ZnO 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.

상기 보호부재(155)의 두께(h)는 2μm 내지 100μm 일 수 있다. 상기 보호부재(155)의 두께(h)를 이와 같이 비교적 두껍게 형성함으로써, 예를 들어, 다수의 칩을 개별 칩 단위로 분리하는 칩 분리 공정에서 상기 전도성 지지부재(170)에 발생할 수 있는 버(Bur)에 의한 전기적인 쇼트(short)의 발생을 방지할 수 있다.

한편, 상기 보호부재(155)가 이와 같은 두께(h)를 가지므로, 상기 접착층(160)은 둘레 영역에 하측으로 단차를 가지도록 형성되고, 상기 보호부재(155)는 상기 단차 상에 형성될 수 있다. 즉, 상기 보호부재(155)의 밑면은 상기 반사층(159)의 밑면보다 아래에 위치할 수 있다.

또한, 상기 보호부재(155)에 의해, 상기 전도성 지지부재(170)도 중간 부분의 두께가 둘레 영역의 두께보다 두껍도록 형성될 수 있다.

상기 오믹층(158) 및 상기 보호부재(155) 상에는 상기 발광구조물(145)이 형성될 수 있다.

상기 발광구조물(145)의 측면은 아이솔레이션(Isolation) 공정에 의해 경사를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 발광구조물(145)의 하부 영역의 너비가 상부 영역의 너비보다 클 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 상기 아이솔레이션 공정에 의해, 상기 보호부재(155)의 상면이 일부 노출될 수 있다.

상기 발광구조물(145)은 적어도 제2 도전형 반도체층(150), 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에 활성층(140), 상기 활성층(140) 상에 제1 도전형 반도체층(130)을 포함할 수 있다.

상기 발광 구조물(145)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제2 도전형 반도체층(150)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, 상기 p형 반도체층은 In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.

예를 들어, 상기 유기금속 화학 증착법(MOCVD)을 사용하는 경우, 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 트리메틸 인듐 가스(TMIn), 트리메틸 알루미늄 가스(TMAl), 암모니아 가스(NH₃), 질소 가스(N₂), 수소 가스(H₂) 중 적어도 하나의 가스 및 마그네슘(Mg)과 같은 p형 도펀트를 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp₂Mg){Mg(C₂H₅C₅H₄)₂}가 주입되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에는 상기 활성층(140)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(140)은 예를 들어, In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 유기금속 화학 증착법(MOCVD)을 사용하는 경우, 상기 활성층(140)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 트리메틸 인듐 가스(TMIn), 암모니아 가스(NH₃), 질소 가스(N₂) 등을 주입하여 InGaN/GaN 구조를 갖는 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 활성층(140) 상에는 상기 제1 도전형 반도체층(130)이 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(130)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.

예를 들어, 상기 유기금속 화학 증착법(MOCVD)을 사용하는 경우, 상기 제1 도전형 반도체층(130)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 트리메틸 인듐 가스(TMIn), 트리메틸 알루미늄 가스(TMAl), 암모니아 가스(NH₃), 질소 가스(N₂), 수소 가스(H₂) 중 적어도 하나의 가스 및 실리콘(Si)과 같은 n형 도펀트를 포함하는 실란 가스(SiH₄)가 주입되어 형성될 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.

한편, 상기 제1 도전형 반도체층(130)에 포함된 n형 도펀트는 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 일부에만 포함되거나, n형 도펀트의 농도가 일 방향으로 점차적으로 증가하거나 감소하도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

또한, 상기 제1 도전형 반도체층(130)은 p형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수 있다. 이에, 상기 발광 소자(100)는 np, pn, npn 또는 pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에는 상기 전극(180)이 형성될 수 있다. 상기 전극(180)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.

한편, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 상면에는 상기 발광 소자(100)의 광 추출 효율을 향상시키기 위해 요철 패턴이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

이하, 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조방법에 대해 자세히 설명한다. 다만, 앞에서 설명한 것과 중복되는 내용에 대해서는 간략히 설명하거나 생략한다.

도 2 내지 도 12는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조방법을 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 기판(110) 상에 상기 발광구조물(145)이 형성된다.

상기 기판(110)은 사파이어(Al₂O₃), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 발광구조물(145)은 빛을 생성하기 위한 최소한의 구조물로써, 적어도 상기 제1 도전형 반도체층(130)과 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에 상기 활성층(140)과, 상기 활성층(140) 상에 상기 제2 도전형 반도체층(150)을 포함한다.

한편, 상기 제1 도전형 반도체층(130)과 상기 기판(110) 사이의 격자 상수 차이를 완화하기 위해, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 및 상기 기판(110) 사이에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(미도시)은 In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어, AlN, GaN 등으로 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 발광구조물(145) 상에는 상기 보호부재(155)가 형성될 수 있다.

도 3의 발광 소자를 상면에서 바라본 도면인 도 4에 나타난 것처럼, 상기 보호부재(155)는 개별 칩들의 상면의 둘레 영역에 형성될 수 있다.

상기 보호부재(155)는 예를 들어, Si0₂, Si_xO_y, Si₃N₄, Si_xN_y, SiO_xN_y, Al₂O₃, TiO₂, ITO, AZO, ZnO 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 보호부재(155)의 두께(h)는 2μm 내지 100μm 일 수 있다. 상기 보호부재(155)의 두께(h)를 이와 같이 비교적 두껍게 형성함으로써, 예를 들어, 다수의 칩을 개별 칩 단위로 분리하는 칩 분리 공정에서 상기 전도성 지지부재(170)에 발생할 수 있는 버(Bur)에 의한 전기적인 쇼트(short)의 발생을 방지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 발광구조물(145) 상에는 상기 보호부재(155)의 내측으로 상기 반사층(159) 및 오믹층(158)이 형성되고, 상기 반사층(159) 및 보호부재(155) 상에는 상기 접착층(160)이 형성될 수 있다.

이때, 상기 보호부재(155)의 두께(h)가 비교적 두꺼우므로, 상기 접착층(160)은 요철 구조를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 접착층(160)의 영역 중 상기 보호부재(155)가 형성된 영역의 높이가 상기 보호부재(155)가 형성되지 않은 영역의 높이보다 높을 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 접착층(160) 상에 상기 전도성 지지부재(170)가 형성될 수 있다.

상기 전도성 지지부재(170)는 도금, 코팅 및 증착 중 적어도 하나의 방법에 의해 형성되거나, 시트(sheet) 형태로 부착될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도 7을 참조하면, 상기 기판(110)이 제거될 수 있다. 상기 기판(100)은 레이저 리프트 오프(LLO : Laser Lift Off) 공정 및 에칭 공정 중 적어도 하나에 의해 제거될 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 발광구조물(145)에 아이솔레이션(Isolation) 공정을 실시하여, 다수의 칩들을 개별 칩 단위로 구분할 수 있다.

상기 아이솔레이션 공정은 포토리소그래피(photolithography) 공정 및 에칭 공정을 사용하여 실시할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 개별 칩들을 서로 구분 및 분리하기 위해 칩 경계영역(171)에 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 공정을 실시한다. 상기 레이저 스크라이빙 공정은 예를 들어, Nd:YAG 레이저를 사용할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.

이때, 상기 레이저 스크라이빙 공정은 상기 전도성 지지부재(170)의 상면으로부터 실시될 수 있으며, 상기 전도성 지지부재(170)를 관통하여 상기 보호부재(155)에 충격을 가할 수 있는 정도의 세기로 실시될 수 있다. 다시 말해, 상기 보호부재(155)는 상기 레이저 스크라이빙 공정의 스톱 레이어(Stop Layer)로써 작용할 수 있으며, 이에 따라 상기 발광구조물(145)이 상기 레이저 스크라이빙 공정에 의해 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.

상기 보호부재(155)는 상기 두께(h)를 가지므로, 상기 전도성 지지부재(170)에 상기 레이저 스크라이빙 공정에 의해 버(Bur)가 형성되더라도, 상기 버(Bur)가 상기 발광구조물(145)에 접촉하는 경우를 최소화시킬 수 있어, 상기 발광 소자(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 10에 도시된 것처럼, 상기 레이저 스크라이빙 공정에 의해 상기 칩 경계영역(171)은 완전히 분리되지 않고, 상기 전도성 지지부재(170)의 일부가 재결합되게 된다.

이는, 상기 전도성 지지부재(170)의 재질이 연성이 큰 구리(Cu), 금(Au) 등의 금속을 포함하기 때문이다. 즉, 상기 레이저 스크라이빙 공정에 의해 상기 칩 경계영역(171)이 녹으면서 분리되었다가, 다시 굳는 과정에서 상기 전도성 지지부재(170)의 연성에 의해 상기 칩 경계영역(171)이 재결합되는 현상이 발생하게 되는 것이다.

상기 보호부재(155)는 상기 레이저 스크라이빙 공정의 스톱 레이어로써 작용하므로, 상기 레이저 스크라이빙 공정에 의해 완전히 분리되지 않고 균열이 발생할 수 있다.

상기 보호부재(155)는 SiO₂ 등 방향성을 가지고 쪼개질 수 있는 재질로 형성되므로, 상기 보호부재(155)는 상기 균열에 의해 후속 공정인 브레이킹 공정에서 용이하게 분리될 수 있다.

한편, 상기 레이저 스크라이빙 공정을 실시하기 전에, 상기 전도성 지지부재(170) 상에는 상기 레이저 스크라이빙 공정에 의해 생기는 금속 파편 등으로부터 상기 발광 소자(100)를 보호하기 위한 보호층(미도시)이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 보호층(미도시)은 예를 들어 포토레지스트(photoresist)로 형성될 수 있다.

도 11을 참조하면, 재결합이 발생한 상기 전도성 지지부재(170)의 칩 경계영역(171)에 에칭 공정을 실시할 수 있다.

상기 에칭 공정에 의해 재결합이 발생한 상기 전도성 지지부재(170)의 칩 경계영역(171)이 거의 완전히 분리될 수 있다.

상기 에칭 공정은 예를 들어, 습식 식각 및 건식 식각을 포함할 수 있다. 다만, 상기 에칭 공정의 효율성을 기하기 위해 습식 식각을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 습식 식각은 HF, KOH, H₂SO₄, H₂O₂, HCl, NaOH, NH₄OH, HNO₃, BOE 등의 에칭 용액(Etchant)을 사용할 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 칩 경계영역(171)에 등방성 식각 방법인 습식 식각에 의해 에칭 공정을 실시하는 경우, 상기 전도성 지지부재(170)의 측면에는 상기 캐비티(172)가 형성될 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 브레이킹(Braking) 공정을 실시하여 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)를 개별 칩 단위로 제공할 수 있다.

상기 브레이킹 공정은 커터(cutter) 등을 이용하여 다수의 칩들을 개별 칩 단위로 완전히 분리시킬 수 있다.

이때, 상기 전도성 지지부재(170)는 상기 레이저 스크라이빙 공정 및 에칭 공정에 의해 상기 브레이킹 공정 이전에 거의 완전히 분리된 상태이고, 상기 보호부재(155)도 상기 레이저 스크라이빙 공정에 의해 균열이 발생한 상태이므로, 상기 브레이킹 공정은 비교적 용이하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 상기 브레이킹 공정에 의해 발생할 수 있는 불량도 감소될 수 있다.

<제2 실시예>

이하, 제2 실시예에 따른 발광 소자(100B) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.

제2 실시예에 따른 발광 소자(100B)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)에 비해 보호부재의 형상을 제외하고는 동일하다.

도 13은 제2 실시예에 따른 발광 소자(100B)의 단면도이다.

도 13을 참조하면, 상기 발광 소자(100B)는 측면에 내측으로 패인 캐비티(cavity)(172)를 포함하는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 접착층(160), 상기 접착층(160) 상에 반사층(159), 상기 반사층(159) 상에 오믹층(158), 상기 접착층(160) 상면의 둘레 영역에 보호부재(155), 상기 오믹층(158) 및 보호부재(155) 상에 발광구조물(145), 상기 발광구조물(145) 상에 전극(180)을 포함한다.

상기 보호부재(155)의 내측면은 경사를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 보호부재(155)의 상부 영역의 너비가 하부 영역의 너비에 비해 크도록 형성될 수 있다.

이처럼, 상기 보호부재(155)가 경사를 가지는 경우, 상기 오믹층(158), 반사층(159), 접착층(160) 및 전도성 지지부재(170)를 용이하게 형성할 수 있다.

특히, 상기 전도성 지지부재(170)를 증착 공정에 의해 형성하는 경우, 상기 보호부재(155)의 경사진 내측면을 따라 상기 전도성 지지부재(170)가 용이하게 증착될 수 있게 된다.

<제3 실시예>

이하, 제3 실시예에 따른 발광 소자(100C) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제3 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.

제3 실시예에 따른 발광 소자(100C)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)에 비해 반사층의 형상을 제외하고는 동일하다.

도 14는 제3 실시예에 따른 발광 소자(100C)의 단면도이다.

도 14를 참조하면, 상기 발광 소자(100C)는 측면에 내측으로 패인 캐비티(cavity)(172)를 포함하는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 접착층(160), 상기 접착층(160) 상에 반사층(159), 상기 반사층(159) 상에 오믹층(158), 상기 반사층(159) 상면의 둘레 영역에 보호부재(155), 상기 오믹층(158) 및 보호부재(155) 상에 발광구조물(145), 상기 발광구조물(145) 상에 전극(180)을 포함한다.

상기 반사층(159)은 상기 오믹층(158) 및 상기 보호부재(155)와, 상기 접착층(160) 사이에 형성될 수 있다.

상기 보호부재(155)가 비교적 두꺼운 두께(h)를 가지므로, 상기 접착층(160) 및 반사층(159)은 단차를 가지도록 형성될 수 있으며, 상기 보호부재(155)는 상기 단차 상에 형성될 수 있다.

<제4 실시예>

이하, 제4 실시예에 따른 발광 소자(100D) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제4 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.

제4 실시예에 따른 발광 소자(100D)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)에 비해 반사층의 형상을 제외하고는 동일하다.

도 15는 제4 실시예에 따른 발광 소자(100D)의 단면도이다.

도 15를 참조하면, 상기 발광 소자(100D)는 측면에 내측으로 패인 캐비티(cavity)(172)를 포함하는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 접착층(160), 상기 접착층(160) 상에 반사층(159), 상기 반사층(159) 상에 오믹층(158), 상기 반사층(159) 상면의 둘레 영역에 보호부재(155), 상기 오믹층(158) 및 보호부재(155) 상에 발광구조물(145), 상기 발광구조물(145) 상에 전극(180)을 포함한다.

상기 보호부재(155)가 비교적 두꺼운 두께(h)를 가지므로, 상기 반사층(159)은 중간 영역이 둘레 영역보다 두껍도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 보호부재(155)가 형성된 둘레 영역은, 상기 보호부재(155)가 형성되지 않은 중간 영역에 비해 얇게 형성될 수 있다.

또한, 상기 반사층(159)의 밑면은 편평하게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 접착층(160)도 상기 반사층(159) 아래에 편평하게 형성될 수 있으므로, 상기 전도성 지지부재(170)가 상기 접착층(160) 아래에 용이하게 형성될 수 있다.

상기 반사층(159)은 증착 및 도금 방식 중 적어도 하나를 사용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

<제5 실시예>

이하, 제5 실시예에 따른 발광 소자(100E) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제5 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.

제5 실시예에 따른 발광 소자(100E)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)에 비해 접착층 및 반사층의 형상을 제외하고는 동일하다.

도 16은 제5 실시예에 따른 발광 소자(100E)의 단면도이다.

도 16을 참조하면, 상기 발광 소자(100E)는 측면에 내측으로 패인 캐비티(cavity)(172)를 포함하는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 접착층(160), 상기 접착층(160) 상에 반사층(159), 상기 반사층(159) 상에 오믹층(158), 상기 반사층(159) 상면의 둘레 영역에 보호부재(155), 상기 오믹층(158) 및 보호부재(155) 상에 발광구조물(145), 상기 발광구조물(145) 상에 전극(180)을 포함한다.

상기 접착층(160)은 상기 반사층(159) 아래에 형성된다. 이때, 상기 접착층(160)은 밑면이 편평하도록 형성되어, 상기 전도성 지지부재(170)가 용이하게 형성될 수 있다.

그 결과, 상기 접착층(160)은 중간 영역이 둘레 영역보다 두껍도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 보호부재(155)가 형성된 상기 접착층(160)의 둘레 영역은 상기 보호부재(155)가 형성되지 않은 중간 영역에 비해 얇게 형성될 수 있다.

<제6 실시예>

이하, 제6 실시예에 따른 발광 소자(100F) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제6 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.

제6 실시예에 따른 발광 소자(100F)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)에 비해 전류퍼짐층의 존부를 제외하고는 동일하다.

도 17은 제6 실시예에 따른 발광 소자(100F)의 단면도이다.

도 17을 참조하면, 상기 발광 소자(100F)는 측면에 내측으로 패인 캐비티(cavity)(172)를 포함하는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 접착층(160), 상기 접착층(160) 상에 반사층(159), 상기 반사층(159) 상에 오믹층(158) 및 전류퍼짐층(157), 상기 접착층(160) 상면의 둘레 영역에 보호부재(155), 상기 오믹층(158), 전류퍼짐층(157) 및 보호부재(155) 상에 발광구조물(145), 상기 발광구조물(145) 상에 전극(180)을 포함한다.

상기 전류퍼짐층(157)은 상기 발광구조물(145) 내에 흐르는 전류를 스프레딩(Spreading)시킴으로써, 상기 발광 소자(100F)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 전류퍼짐층(157)은 상기 발광구조물(145)과 쇼트키 접촉을 이루는 금속 재질로 형성되거나, 절연 재질로 형성될 수 있다. 또는, 적어도 상기 오믹층(158)과 상이한 재질로 형성됨으로써 전류를 스프레딩시키는 작용을 수행할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 전류퍼짐층(157)은 예를 들어, Si0₂, Si_xO_y, Si₃N₄, Si_xN_y, SiO_xN_y, Al₂O₃, TiO₂, ITO, AZO, ZnO 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.

상기 전류퍼짐층(157)은 상기 전극(180)과 적어도 일부분이 동일 수직선 상에 배치되도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사층(159)이 상기 발광구조물(145)과 오믹 접촉을 하는 경우, 상기 전류퍼짐층(157)은 상기 반사층(159)에 둘러싸이도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

<발광 소자 패키지>

도 18은 실시예에 따른 발광 소자(100)를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.

도 18을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 몸체부(20)와, 상기 몸체부(20)에 설치된 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과, 상기 몸체부(20)에 설치되어 상기 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(40)를 포함한다.

상기 몸체부(20)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.

상기 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.

상기 발광 소자(100)는 상기 몸체부(20) 상에 설치되거나 상기 제1 전극층(31) 또는 제2 전극층(32) 상에 설치될 수 있다.

상기 발광 소자(100)는 와이어를 통해 상기 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과 전기적으로 연결되는 와이어 방식으로 도시되었으나, 이에 대해 한정하지는 않으며, 예를 들어, 상기 발광 소자(100)는 상기 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.

상기 몰딩부재(40)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(40)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 발광 소자 145 : 발광구조물
155 : 보호부재 158 : 오믹층
159 : 반사층 160 : 접착층
170 : 전도성 지지부재 172 : 캐비티
180 : 전극

Claims

전도성 지지부재;
상기 전도성 지지부재 상면의 둘레 영역에 보호부재;
상기 전도성 지지부재 상에 반사층; 및
상기 반사층 및 상기 보호부재 상에 발광구조물을 포함하며,
상기 전도성 지지부재는 측면에 곡면 형태의 캐비티를 포함하는 발광 소자.
제 1항에 있어서,
상기 발광구조물은 제2 도전형 반도체층과, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층과, 상기 활성층 상에 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 소자.
전도성 지지부재;
상기 전도성 지지부재 상면의 둘레 영역에 보호부재;
상기 전도성 지지부재 상에 반사층; 및
상기 반사층 및 상기 보호부재 상에 발광구조물을 포함하며,
상기 보호부재의 내측면은 경사를 가지는 발광 소자.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 보호부재는 Si0₂, Si_xO_y, Si₃N₄, Si_xN_y, SiO_xN_y, Al₂O₃, TiO₂, ITO, AZO 또는 ZnO 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 전도성 지지부재는 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 반사층 및 상기 발광구조물 사이에 오믹층을 포함하는 발광 소자.
제 6항에 있어서,
상기 오믹층은 ITO, Ni, Pt, Ir, Rh, Ag 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 반사층은 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성되는 발광 소자.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 반사층과 상기 전도성 지지부재 사이에 접착층을 포함하는 발광 소자.
제 9항에 있어서,
상기 접착층은 Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 보호부재의 두께는 2μm 내지 100μm인 발광 소자.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 반사층의 중간 영역의 두께가 둘레 영역의 두께보다 두꺼운 발광 소자.
제 9항에 있어서,
상기 접착층의 중간 영역의 두께가 둘레 영역의 두께보다 두꺼운 발광 소자.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 발광구조물 및 상기 반사층 사이에 전류퍼짐층을 포함하는 발광 소자.
발광구조물을 형성하는 단계;
상기 발광구조물 상에 보호부재를 형성하는 단계;
상기 발광구조물 상에 상기 보호부재 사이로 반사층이 형성하는 단계;
상기 보호부재 및 상기 반사층 상에 전도성 지지부재를 형성하는 단계; 및
상기 발광구조물에 칩 경계 영역을 따라 아이솔레이션 공정을 실시하여 다수의 칩들을 개별 칩 단위로 구분하는 단계;를 포함하며,
상기 전도성 지지부재는 측면에 곡면 형태의 캐비티를 포함하는 발광 소자 제조방법.
발광구조물을 형성하는 단계;
상기 발광구조물 상에 보호부재를 형성하는 단계;
상기 발광구조물 상에 상기 보호부재 사이로 반사층이 형성하는 단계;
상기 보호부재 및 상기 반사층 상에 전도성 지지부재를 형성하는 단계; 및
상기 발광구조물에 칩 경계 영역을 따라 아이솔레이션 공정을 실시하여 다수의 칩들을 개별 칩 단위로 구분하는 단계;를 포함하며,
상기 보호부재의 내측면은 경사를 포함하는 발광 소자 제조방법.
제15항 또는 제 16항에 있어서,
상기 아이솔레이션 공정 이후에, 상기 칩 경계 영역에 레이저 스크라이빙 공정을 실시하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 스크라이빙 공정은 상기 전도성 지지부재의 상면으로부터 실시되며, 상기 전도성 지지부재를 관통하여 상기 보호부재에 균열이 발생하도록 실시되는 발광 소자 제조방법.
제 17항에 있어서,
상기 레이저 스크라이빙 공정 이후에,
상기 칩 경계 영역에 에칭 공정을 실시하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
제 18항에 있어서,
상기 에칭 공정 이후에, 다수의 칩들을 개별 칩 단위로 분리하는 브레이킹 공정을 실시하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
몸체부;
상기 몸체부에 설치된 제1 전극 및 제2 전극;
상기 몸체부 상에 설치되어 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 연결되는 발광 소자; 및
상기 발광 소자를 포위하는 몰딩부재를 포함하며,
상기 발광 소자는 제1 항 또는 제3 항에 기재된 발광 소자인 발광 소자 패키지.