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KR101766298B1 - 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101766298B1
KR101766298B1 KR1020110029029A KR20110029029A KR101766298B1 KR 101766298 B1 KR101766298 B1 KR 101766298B1 KR 1020110029029 A KR1020110029029 A KR 1020110029029A KR 20110029029 A KR20110029029 A KR 20110029029A KR 101766298 B1 KR101766298 B1 KR 101766298B1
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semiconductor layer
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Abstract

발광소자 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 개시된 발광소자는 제1 N형 화합물 반도체층, 활성층 및 P형 화합물 반도체층을 포함하는 화합물 반도체구조물; 상기 P형 화합물 반도체층의 상면에 마련되어, 상기 P형 화합물 반도체층과 전기적으로 연결되는 P형 전극층; 상기 화합물 반도체 구조물과 상기 P형 전극층의 양단에 마련된 복수의 절연벽; 상기 복수의 절연벽의 상하부를 관통하도록 형성된 복수의 N형 전극층; 및 상기 복수의 N형 전극층 각각에 대응되는 복수의 N형 전극연결층과, 상기 P형 전극층에 대응하는 P형 전극연결층이 분리 형성된 도전성 기판을 포함한다. 상기 도전성 기판은, 상하부를 관통하는 복수의 홀과, 상기 복수의 홀에 각각 절연 물질이 채워져 상기 P형 전극 연결층과 상기 N형 전극 연결층을 분리하는 복수의 분리격벽을 포함한다.

Description

발광소자 및 그 제조방법{Light emitting device and Method of manufacturing the same}
본 발명은 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)와 같은 발광소자(Light emitting device)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 pn접합을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
예를 들어, 질화물계 LED는 GaN, InN, AlN 등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체로서, 단파장광(자외선 내지 녹색광), 특히, 청색광을 낼 수 있는 발광소자에 널리 사용된다. 이러한 발광소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 발광소자는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 패키징할 수 있어, 여러 가지 용도로 적용이 가능하다.
LED와 같은 발광소자를 제조하는 하나의 접근법으로, 결정성장을 위한 격자정합 조건을 가장 만족하는 것으로 알려진 사파이어 기판과 같은 절연성 기판을 이용하여 화합물 반도체층들을 적층한 뒤에 절연성 기판을 제거하는 수직형 구조가 제안되고 있다. 이러한 수직형 발광소자는 n형 전극과 p형 전극이 화합물 반도체 구조물의 동일 면에 마련된 경우와 화합물 반도체 구조물의 서로 다른 면에 마련된 경우로 나뉜다. n형 전극과 p형 전극을 화합물 반도체 구조물의 동일 면에 위치시키게 되면, 전류 확산(current spreading)의 측면에서 유리하며, 전극에 의해 빛의 이동 경로가 가리는 현상을 감소시킬 수 있다는 점 등에서 유리한 점이 있다.
종래에는 화합물 반도체층과 기판에 전극형성할 때, 서로 다른 전극간의 통전을 회피하기 위하여 전극물질을 형성 후 전극물질을 절연물질로 덮는 형태의 제조공정을 진행하였다. 또한, 웨이퍼 레벨 칩사이즈 패키지(Wafer level chip size package)를 형성하는 경우에, 기판과 화합물 반도체층과의 통전을 위하여 절연물질을 형성한 후 도전물질을 다시 절연물질상에 형성하는 공정을 거치게 된다. 이러한 경우 정렬이 잘못되어 불량률이 증가할 뿐만 아니라, 절연막 형성 및 도전성 물질증착을 하기 위한 화합물 반도체층 주변의 공간이 필요함으로써 화합물 반도체층 면적대비 발광면적의 감소의 결과를 가져 온다.
본 발명은 절연물질을 증착한 후 절연물질을 관통하도록 전극물질을 형성함으로써 공정을 단순화하고, 서로 다른 극의 전극물질 간의 통전을 줄일 수 있는 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광소자는
제1 N형 화합물 반도체층, 활성층 및 P형 화합물 반도체층을 포함하는 화합물 반도체구조물;
P형 화합물 반도체층의 상면에 마련되어, P형 화합물 반도체층과 전기적으로 연결되는 P형 전극층;
화합물 반도체 구조물과 P형 전극층의 양단에 마련된 복수의 절연벽;
복수의 절연벽의 상하부를 관통하도록 형성된 복수의 N형 전극층; 및
복수의 N형 전극층 각각에 대응되는 복수의 N형 전극연결층과, P형 전극층에 대응하는 P형 전극연결층이 분리 형성된 도전성 기판;을 포함한다. 도전성 기판은 상하부를 관통하는 복수의 홀과, 상기 복수의 홀에 각각 절연물이 채워져 P형 전극연결층과 N형 전극연결층을 분리하는 복수의 분리격벽을 포함한다.
제1 N형 화합물 반도체층 및 복수의 절연벽의 상면에 마련되어, N형 전극층을 제 1 N형 화합물 반도체층에 연결시키는 제 2 N형 화합물 반도체층을 더 포함한다.
도전성 기판의 상면에 형성되어 복수의 N형 전극연결층을 복수의 N형 전극층에 각각에 전기적으로 연결시키며, P형 전극연결층을 P형 전극층에 전기적으로 연결시키는 도전성접착층;을 더 포함한다.
도전성 기판과 도전성 접착층은 복수의 N형 전극연결층과 P형 전극연결층을 서로 통전되지 않도록 분리시키는 복수의 분리격벽을 포함하고, 복수의 분리격벽은 각각 상기 복수의 절연벽과 접촉된다.
삭제
제2 N형 화합물 반도체층의 상면에는 요철구조가 형성된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 발광소자는
제1 N형 화합물 반도체층, 활성층 및 P형 화합물 반도체층을 포함하는 화합물 반도체구조물;
P형 화합물 반도체층의 상면에 마련되어, P형 화합물 반도체층과 전기적으로 연결되는 P형 전극층;
화합물 반도체 구조물과 P형 전극층의 중앙에 관통되도록 마련된 절연벽;
절연벽의 상하부를 관통하도록 형성된 N형 전극층;과
N형 전극층에 대응되는 N형 전극연결층과, P형 전극층에 대응하는 복수의 P형 전극연결층이 분리 형성된 도전성 기판을 포함한다. 도전성 기판은 상하부를 관통하는 복수의 홀과, 복수의 홀에 각각 절연 물질이 채워져 P형 전극 연결층과 N형 전극 연결층을 분리하는 복수의 분리 격벽을 포함한다.
제1 N형 화합물 반도체층 및 절연벽의 상면에 마련되어, N형 전극층을 제 1 N형 화합물 반도체층에 연결시키는 제 2 N형 화합물 반도체층을 더 포함한다.
도전성 기판의 상면에 형성되어 N형 전극연결층을 N형 전극층에 전기적으로 연결시키며, 복수의 P형 전극연결층을 P형 전극층에 전기적으로 연결시키는 도전성접착층을 더 포함한다.
도전성 기판과 도전성 접착층은 N형 전극연결층과 복수의 P형 전극연결층을 서로 통전되지 않도록 분리시키는 복수의 분리격벽을 포함하고, 복수의 분리격벽은 절연벽과 각각 접촉한다.
삭제
제2 N형 화합물 반도체층의 상면에는 요철구조가 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 발광소자 제작방법은
기판상에 복수의 절연벽을 형성하는 단계;
복수의 절연벽으로 구획된 내부에 화합물 반도체 구조물 및 P형 전극층을 형성하는 단계;
복수의 절연벽에 각각 N형 전극층을 형성하는 단계; 및
N형 전극연결층과 P형 전극연결층이 분리된 도전성 기판을 접합하는 단계;를 포함한다. 도전성기판을 접합하는 단계는 도전성기판을 관통하도록 복수의 홀을 형성하는 단계, 복수의 홀에 각각 절연물질을 채워 P형 전극 연결층과 복수의 N형 전극 연결층을 분리하는 복수의 분리격벽을 형성하는 단계와, 복수의 N형 전극 연결층은 N형 전극층에 대응되고, P형 전극 연결층은 P형 전극층에 대응하도록 도전성기판을 부착하는 단계를 포함한다.
기판상에 복수의 절연벽을 형성하는 단계는
기판 상에 제 2 N형 화합물 반도체층을 적층하는 단계,
제 2 N형 화합물 반도체층 상에 절연층을 적층하는 단계 및
절연층을 패터닝하여 기판의 양단에 소정간격을 두고 복수의 절연벽을 형성하는 단계를 포함한다.
화합물 반도체 구조물 및 P형 전극층을 형성하는 단계는
제 1 N형 화합물 반도체층, 활성층 및 P형 화합물 반도체층을 적층하여 화합물 반도체 구조물을 형성하는 단계와,
P형 화합물 반도체층의 상면에 P형 전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
복수의 절연벽에 각각 N형 전극층을 형성하는 단계는
복수의 절연벽의 상면으로부터 제2 N형 화합물 반도체층의 상면에 닿도록 복수의 절연벽 각각을 관통하여 홀을 형성하는 단계와, 홀에 금속물질을 채우는 단계를 포함한다.
도전성기판을 접합하는 단계는
도전성기판 위에 도전성접착층을 적층하는 단계,
도전성기판과 도전성접착층을 관통하도록 복수의 홀을 형성하는 단계,
복수의 홀에 각각 절연물질을 채워 P형 전극 연결층과 복수의 N형 전극 연결층을 분리하는 복수의 분리격벽을 형성하는 단계와,
삭제
복수의 N형 전극 연결층은 N형 전극층에 대응되고, P형 전극 연결층은 P형 전극층에 대응하도록 도전성기판을 부착하는 단계를 포함한다.
삭제
삭제
삭제
삭제
분리격벽은 복수의 절연벽 각각에 접촉한다.
기판을 제거하는 단계를 더 포함한다.
제 2 N형 화합물 반도체층의 상면에 요철구조를 형성한다.
요철구조 위에 형광막을 도포하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 발광소자 및 그 제조방법은
첫째, 절연벽을 먼저 형성하고, 절연벽을 관통시켜 전극물질을 형성함으로써 공정을 단순화할 수 있다.
둘째, 절연벽에 형성된 홀에 전극물질을 채워 전극을 용이하게 정렬시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자를 도시한 단면도.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자를 제작하는 방법을 도시한 도면들.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자(100)는 화합물 반도체 구조물(120), 화합물 반도체 구조물(110)의 양측에 마련된 절연벽(131)(132) 및 전극구조물을 구비한다.
화합물 반도체 구조물(120)은 소정의 기판(도 4의 101 참조)상에 결정성장하여 형성된 P형 화합물 반도체층(121), 활성층(122) 및 제1 N형 화합물반도체층(123)을 포함한다. 결정성장의 기초가 된 기판(101)은 후술하는 바와 같이 제거될 수 있다.
이러한 화합물 반도체 구조물(120)은 예를 들어, GaN, InN, AlN 등과 같은 III-V족 화합물 반도체로 결정성장된 질화물 반도체 다이오드일 수 있다. 이러한 질화물 반도체는 결정성장을 위한 격자정합 조건을 잘 만족하는 사파이어 기판과 같은 절연성 기판을 이용하여 제조될 수 있다. P형 화합물 반도체층(121)은 P형 도전성을 가질 수 있으며, 제1 N형 화합물 반도체층(123)은 N형 도전성을 가질 수 있다. 경우에 따라서 P형 도전성과 N형 도전성을 뒤바뀔 수 있다.
위와 같은 P형 화합물 반도체층(121)과 제1 N형 화합물 반도체층(123) 사이에는 활성층(122)이 위치한다. 활성층(122)은 예를 들어, 다중양자우물구조로 형성될 수 있다. 다중양자우물구조는 다수의 양자 우물층과 이들 사이에 형성된 다수의 양자 장벽층으로 이루어진다. 구체적인 예로서, 화합물 반도체 구조물(120)이 질화갈륨계 발광 다이오드인 경우, P형 화합물 반도체층(121)은 P형 불순물 도핑된 GaN으로 형성되며, 제 1 N형 화합물 반도체층(123)은 N형 불순물 도핑된 GaN으로 형성되고, 활성층(122)은 InGaN로 이루어진 다중 우물층과 GaN로 이루어진 양자 장벽층들이 다수개 적층되어 형성될 수 있다.
절연벽(131)(132)은 화합물 반도체 구조물(120)의 양측에 형성되어 있다. 절연벽(131)(132)은 통상의 절연물질, 예를 들어 폴리이미드(polyimide)등의 물질로 형성될 수 있다.
전극구조물은 N형 전극구조물과 P형 전극구조물을 포함한다.
N형 전극구조물은 절연벽(131)(132)의 내측을 각각 관통하도록 형성된 N형 전극층(141)(142), 화합물 반도체 구조물(120)과 절연벽(131)(132)의 상측에 형성된 제2 N형 화합물 반도체(110)과, 화합물 반도체 구조물(120)과 절연벽(131)(132)의 하측에 도전선 접착층(160)을 이용하여 접착되어 있는 도전성 기판(170)의 양측에 각각 마련된 N형 전극연결층(171)(172)을 포함한다.
P형 전극구조물은 P형 화합물 반도체층(121)의 하측면에 접촉하도록 형성된 P형 전극층(150)과 도전성 기판(170)의 N형 전극연결층(171)(172)사이에 형성된 P형 전극 연결층(173)을 포함한다.
N형 전극연결층(171)(172)과 P형 전극연결층(173)은 분리격벽(181)(182)에 의하여 전기적으로 분리되어 있다. 즉, 분리격벽(181)(182)은 도전성기판(170)과 도전성 접착층(160)을 관통하여 절연벽(130)에 접촉하도록 형성되어 있다. 그러므로, N형 전극구조물과 P형 전극구조물은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
P형 전극층(150)은 절연벽(131)(132)의 사이의 공간에 화합물 반도체 구조물(120)의 하측면에 접촉하도록 마련되어 있는데, 이에 한정되는 것은 아니며 절연벽(131)(132)과 분리격벽(181)(182)에 의하여 N형 전극층(141)(142) 및 N형 전극연결층(171)(172)과 전기적으로 분리될 수 있으면, 절연벽(131)(132)의 사이의 공간밖에 형성될 수 있다.
N형 전극구조물의 통전경로는 N형 전극연결층(171)(172), 도전성접착층(160), N형 전극층(141)(142), 제2 N형 화합물 반도체층(110) 및 제1 N형 화합물 반도체층(123)이다.
P형 전극구조물의 통전경로는 P형 전극연결층(173), 도전성접착층(160), P형 전극층(150) 및 P형 화합물 반도체층(121)이다.
제2 N형 화합물 반도체층(110)은 제1 화합물 반도체층(123)과 동일한 재질로 형성되며, 그 상측면에는 요철구조(111)가 형성되며, 그 요철구조(111)위에 형광막(190)이 도포될 수 있다.
P형 화합물 반도체층(121)과 제1 N형 화합물 반도체층(123)을 통해 주입된 전공 및 전자는 활성층(122)에서 만나 빛을 방출한다. 활성층(122)으로부터 방출된 빛은 화합물 반도체 구조물(120)의 상측(도 1의 제2 N형 화합물 반도체층(110) 및 형광막(190))을 통해 방출된다.
도 1에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자(100)는 도 3에 도시된 웨이퍼상에서 S1으로 표시된 부분을 절단함으로써, 화합물 반도체 구조물(120)의 양측면에 절연벽(131)(132)이 마련된 구성을 개시한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(200)는 화합물 반도체 구조물(220)과, 화합물 반도체 구조물(210)의 중앙에 절연벽(231) 및 전극구조물을 구비한다.
화합물 반도체 구조물(220)은 P형 화합물 반도체층(221), 활성층(222) 및 제 1 N형 화합물반도체층(223)을 포함한다.
절연벽(231)은 화합물 반도체 구조물(220)의 중앙에 형성되어 있다. 이는 도 3에 도시된 웨이퍼상에서 S2로 표시된 부분을 절단함으로써, 화합물 반도체 구조물(220)의 중앙에 절연벽(231)을 형성할 수 있다.
전극구조물은 N형전극구조물과 P형전극구조물을 포함한다.
N형 전극구조물은 절연벽(231)의 내측을 관통하도록 형성된 전극층(241)과, 화합물 반도체 구조물(220)과 절연벽(231)의 상측에 형성된 제2 N형 화합물 반도체(210)와, 화합물 반도체 구조물(220)과 절연벽(231)의 하측에 도전성 접착층(260)을 이용하여 접착되어 있는 도전성 기판(270)의 중앙에 마련된 N형 전극연결층(271)을 포함한다.
P형 전극구조물은 P형 화합물 반도체층((221)의 하측면에 접촉하도록 형성된 P형 전극층(250)과, 도전성기판(270)의 N형 전극연결층(271)의 양측에 각각 형성된 P형 전극 연결층(272)(273)을 포함한다.
N형 전극연결층(271)과 P형 전극연결층(272)(273)은 분리격벽(281)(282)에 의하여 전기적으로 분리되어 있다. 즉, 분리격벽(281)(282)은 도전성기판(270)과 도전성 접착층(260)을 관통하여 절연벽(231)에 접촉하도록 N형 전극연결층(271)의 양측에 형성되어 있다. 그러므로, N형 전극구조물과 P형 전극구조물은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
N형 전극구조물의 통전경로는 N형 전극연결층(271), 도전성접착층(260), N형 전극층(241), 제2 N형 화합물 반도체층(210) 및 제1 N형 화합물 반도체층(223)이다.
P형 전극구조물의 통전경로는 P형 전극연결층(272)(273), 도전성접착층(260), P형 전극층(250) 및 P형 화합물 반도체층(221)이다.
제2 N형 화합물 반도체층(210)은 제1 화합물 반도체층(223)과 동일한 재질로 형성되며, 그 상측면에는 요철구조(211)가 형성된다. 요철구조(211)위에 형광막(290)이 도포될 수 있다.
상기한 절연벽의 위치는 도 1 및 도 12에 개시된 것에 한정되는 것은 아니다. 절연벽은 웨이퍼상에서 절단하는 부분에 따라 양측면 또는 중앙 이외 다양한 위치에 배치될 수 있다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 제작하는 방법을 도시한 도면들이다. 도 12에 도시된 본 발명의 다른 실시에에 따른 발광소자를 제작하는 방법은 도 2 내지 도 11에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 제작하는 방법과 절연벽의 위치만 다를 뿐 그 외의 제작방법은 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 기판(101)의 상면에 제2 N형 화합물 반도체층(110)을 형성한다. 기판(101)은 결정성장시키고자 하는 화합물 반도체에 적합한 것을 선택할 수 있다. 예를 들어, 질화물 반도체 단결정을 성장시키는 경우, 기판(101)은 사파이어 기판, 징크 옥사이드(Zinc Oxide, ZnO) 기판, 갈륨 나이트라이드(Gallium Nitride, GaN) 기판, 실리콘 카바이드(Sillicon Carbide, SiC) 기판 및 알루미늄 나이트라이드(Alluminium Nitride, AlN) 기판 등으로부터 선택될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 N형 화합물 반도체층(110)의 상면에 소정두께로 절연층(130)을 형성한다. 그런 다음, 절연층(130)위에 절연벽(131)(132)(133)을 형성할 부분을 패터닝한 포토마스크(P)를 씌우고 UV를 조사한다. 그런 다음, 절연벽(131)(132)(133)의 사이에 형성된 공간부(134)(135)를 식각한다. 포토리소그래프법은 공지되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하에서는 도 3에서 S1으로 표시된 부분을 선택하여 발광소자를 제작하는 방법을 설명한다.
도 4를 참조하면, 공간부(도 3의 134)에는, 제2 N형 화합물 반도체층(110)의 상면에 제1 N형 화합물 반도체층(123), 활성층(122), P형 화합물반도체층(121)을 순차적으로 결정성장시켜 화합물 반도체 구조물(120)을 형성한다. 그리고, 화합물 반도체 구조물(120)위에 P형 전극층(150)을 형성한다.
화합물 반도체 구조물(120)은 예를 들어, GaN, InN, AlN 등과 같은 III-V족 화합물 반도체를 결정성장시켜 형성할 수 있다. 일례로, 화합물 반도체 구조물(120)이 질화갈륨계 발광 다이오드인 경우, P형 화합물 반도체층(123), 활성층(122) 및 제1 N형 화합물반도체층(123)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식 (여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 갖는 반도체 물질일 수 있으며, 유기금속 화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)설비를 이용한 애피택셜(Epitaxial)성장법 등으로 형성될 수 있다. 즉, P형 화합물 반도체층(121)은 Mg, Zn, Be과 같은 제2 도전형불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다. 활성층(122)은 다중 양자우물(Multi-Quantum Well)구조의 InGaN/GaN층으로 형성되거나, 하나의 양자우물층 또는 더블 헤테로 구조로도 형성될 수 있다. 제1 N형 화합물 반도체층(123) 및 제2 N형 화합물 반도체층(110)은 Si, Ge, Sn과 같은 제1 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다.
P형 전극층(150)은 Al/Ti/Pt층을 200nm/1200nm/20nm의 두께로 증착하여 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 절연벽(131)(132)에 각각 관통하도록 홀(136)(137)을 형성하여, 제2 N형 화합물 반도체층(110)의 일부를 노출시킨다. 홀(136)(137)은 기계적 가공(drilling), 초음파 가공, 레이저 가공, 샌드블래스팅(sand blasting) 또는 건식식각(dry etching)등의 다양한 방법을 이용하거나 또는 이들 방법들을 결합하여 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 절연벽(131)(132)에 각각 형성된 홀(136)(137)에 스퍼터(sputter) 또는 화학기상증착(CVD)등의 방식을 통하여 Al/Ti/Pt와 같은 도전성물질을 채워 N형 전극층(141)(142)을 형성한다. 따라서, N형 전극층(141)(142)은 각각 제2 N형 화합물 반도체층(110)에 접촉된다.
도 7을 참조하면, 절연층(131)(132), N형 전극층(141)(142) 및 P형 전극층(150)위에 도전성기판(170)을 도전성 접착층(160)을 이용하여 접합시킨다. 도전성 접합층(160)에 300℃이상의 온도와 소정의 압력을 가하여 도전성 접합층(160)상에 도전성 기판(170)을 접합한다. 도전성 기판(170)은 최종적인 발광소자의 지지층으로서 역할을 수행하는것으로 접합 시 300℃이상의 온도가 가해지므로, 기판(101)과 열팽창계수가 비슷한 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 도전성 기판(170)은 실리콘(Si)기판, GaAs기판 또는 Ge기판 등을 사용할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 도전성기판(170)과 도전성 접착층(160)을 관통하도록 홀(174)(175)을 형성한다. 홀(174)(175)은 기계적 가공(drilling), 초음파 가공, 레이저 가공, 샌드블래스팅(sand blasting) 또는 건식식각(dry etching)등의 다양한 방법을 이용하거나 또는 이들 방법들을 결합하여 형성될 수 있다.
홀(174)(175)에 의하여 N형 전극연결층(171)(172)과 P형 전극연결층(173)이 분리된다. 홀(174)(175)에는 스퍼터(sputter) 또는 화학기상증착(CVD)등의 방식을 통하여 폴리이미드와 같은 절연물질을 채워 절연격벽(181)(182)이 형성된다. 여기서, 홀(174)(175)은 절연벽(131)(132)의 일부를 노출할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 절연격벽(181)(182)이 N형 전극연결층(171)(172)과 P형 전극연결층(173)의 통전을 방지하기 위함이다.
한편, 도 7 내지 도 9의 순서는 변경될 수 있다. 즉, 도전성기판(170)위에 도전성접착층(160)을 적층하고, 도전성기판(170)과 도전성접착층(160)을 관통하도록 복수의 홀(174)(175)을 형성한 다음, 복수의 홀(174)(175)에 각각 절연물질을 채워 N형 전극 연결층(171)(172)과 P형 전극 연결층(173)을 분리하는 분리격벽(181)(182)을 형성한다. 그런 다음, N형 전극 연결층(171)(172)은 N형 전극층(141)(142)에 각각 대응되고, P형 전극 연결층(173)은 P형 전극층(150)에 대응하도록 도전성기판(170)을 절연층(131)(132), N형 전극층(141)(142) 및 P형 전극층(150)에 접합할 수 있다.
도 10을 참조하면, 제2 N형 화합물 반도체층(110)으로부터 기판(101)을 제거한다. 제2 N형 화합물 반도체층(110)은 광이 추출되는 부분으로, 광추출효율을 높이기 위해서 기판(101)을 제거하고, 요철구조(111)을 형성할 수 있다. 제2 N형 화합물 반도체층(110)의 요철구조(111)위에는 다양한 색상을 구현하기 위하여 형광막(190)을 형성할 수 있다.
전술한 본 발명인 발광소자 및 그 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100,200---발광소자
110,210---제2 N형 화합물 반도체층
111,211---요철구조
120,220---화합물 반도체 구조물
121,221---P형 화합물 반도체층
122,222---활성층
123,223---N형 화합물 반도체층
131,132,231---절연벽
133,134---홀
141,142,241---N형 전극층
150,250---P형 전극층
160,260---도전성 접착층
170,270---도전성 기판
171,172,271---N형 전극연결층
173,272,273---P형 전극연결층
174,175---홀
181,182,281,282---분리격벽
190,290---형광막

Claims (21)

  1. 제1 N형 화합물 반도체층, 활성층 및 P형 화합물 반도체층을 포함하는 화합물 반도체구조물;
    상기 P형 화합물 반도체층의 상면에 마련되어, 상기 P형 화합물 반도체층과 전기적으로 연결되는 P형 전극층;
    상기 화합물 반도체 구조물과 상기 P형 전극층의 양단에 마련된 복수의 절연벽;
    상기 복수의 절연벽의 상하부를 관통하도록 형성된 복수의 N형 전극층; 및
    상기 복수의 N형 전극층 각각에 대응되는 복수의 N형 전극연결층과, 상기 P형 전극층에 대응하는 P형 전극연결층이 분리 형성된 도전성 기판을 포함하되,
    상기 도전성 기판은,
    상하부를 관통하는 복수의 홀과, 상기 복수의 홀에 각각 절연 물질이 채워져 상기 P형 전극 연결층과 상기 N형 전극 연결층을 분리하는 복수의 분리격벽을 포함하는 발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 N형 화합물 반도체층 및 상기 복수의 절연벽의 상면에 마련되어, 상기 N형 전극층을 상기 제 1 N형 화합물 반도체층에 연결시키는 제 2 N형 화합물 반도체층을 더 포함하는 발광소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 도전성 기판의 상면에 형성되어 상기 복수의 N형 전극연결층을 상기 복수의 N형 전극층에 각각 전기적으로 연결시키며, 상기 P형 전극연결층을 상기 P형 전극층에 전기적으로 연결시키는 도전성접착층;을 더 포함하는 발광소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 도전성 기판과 상기 도전성 접착층은 상기 복수의 N형 전극연결층과 P형 전극연결층을 서로 통전되지 않도록 분리시키는 상기 복수의 분리격벽을 포함하고, 상기 복수의 분리격벽은 각각 상기 복수의 절연벽과 접촉되는 발광소자.
  5. 삭제
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 N형 화합물 반도체층의 상면에는 요철구조가 형성되는 발광소자.
  7. 제1 N형 화합물 반도체층, 활성층 및 P형 화합물 반도체층을 포함하는 화합물 반도체구조물;
    상기 P형 화합물 반도체층의 상면에 마련되어, 상기 P형 화합물 반도체층과 전기적으로 연결되는 P형 전극층;
    상기 화합물 반도체 구조물과 상기 P형 전극층의 중앙에 관통되도록 마련된 절연벽;
    상기 절연벽의 상하부를 관통하도록 형성된 N형 전극층; 및
    상기 N형 전극층에 대응되는 N형 전극연결층과, 상기 P형 전극층에 대응하는 복수의 P형 전극연결층이 분리 형성된 도전성 기판을 포함하되,
    상기 도전성 기판은,
    상하부를 관통하는 복수의 홀과, 상기 복수의 홀에 각각 절연 물질이 채워져 상기 P형 전극 연결층과 상기 N형 전극 연결층을 분리하는 복수의 분리 격벽을 포함하는 발광소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 기판상에 복수의 절연벽을 형성하는 단계;
    상기 복수의 절연벽으로 구획된 내부에 화합물 반도체 구조물 및 P형 전극층을 형성하는 단계;
    상기 복수의 절연벽 각각에 N형 전극층을 형성하는 단계; 및
    N형 전극연결층과 P형 전극연결층이 분리된 도전성 기판을 접합하는 단계를 포함하되,
    상기 도전성 기판을 접합하는 단계는,
    상기 도전성 기판을 관통하도록 복수의 홀을 형성하는 단계와,
    상기 복수의 홀에 각각 절연물질을 채워 상기 P형 전극 연결층과 N형 전극 연결층을 분리하는 복수의 분리 격벽을 형성하는 단계와,
    상기 N형 전극 연결층은 상기 N형 전극층에 대응되고, 상기 P형 전극 연결층은 상기 P형 전극층에 대응하도록 상기 도전성 기판을 부착하는 단계를 포함하는 발광소자 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 기판상에 복수의 절연벽을 형성하는 단계는
    기판 상에 제 2 N형 화합물 반도체층을 적층하는 단계,
    상기 제 2 N형 화합물 반도체층 상에 절연층을 적층하는 단계 및
    상기 절연층을 패터닝하여 상기 기판의 양단에 소정간격을 두고 복수의 절연벽을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 화합물 반도체 구조물 및 P형 전극층을 형성하는 단계는
    제 1 N형 화합물 반도체층, 활성층 및 P형 화합물 반도체층을 적층하여 상기 화합물 반도체 구조물을 형성하는 단계와,
    상기 P형 화합물 반도체층의 상면에 상기 P형 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자 제조방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 복수의 절연벽에 각각 N형 전극층을 형성하는 단계는
    상기 복수의 절연벽의 상면으로부터 상기 제2 N형 화합물 반도체층의 상면에 닿도록 상기 복수의 절연벽 각각을 관통하여 홀을 형성하는 단계와,
    상기 홀에 금속물질을 채우는 단계를 포함하는 발광소자 제조방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
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