[go: up one dir, main page]

KR20060090446A - A light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and a method of manufacturing the same - Google Patents

A light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and a method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20060090446A
KR20060090446A KR20050010978A KR20050010978A KR20060090446A KR 20060090446 A KR20060090446 A KR 20060090446A KR 20050010978 A KR20050010978 A KR 20050010978A KR 20050010978 A KR20050010978 A KR 20050010978A KR 20060090446 A KR20060090446 A KR 20060090446A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
substrate
layer
emitting cells
ions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
KR20050010978A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101203141B1 (en
Inventor
제임스 에스 스펙
이정훈
Original Assignee
서울옵토디바이스주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울옵토디바이스주식회사 filed Critical 서울옵토디바이스주식회사
Priority to KR20050010978A priority Critical patent/KR101203141B1/en
Priority to EP10159433.1A priority patent/EP2259318A3/en
Priority to JP2007553999A priority patent/JP5192239B2/en
Priority to US11/815,255 priority patent/US7772601B2/en
Priority to EP05765877A priority patent/EP1864338A4/en
Priority to PCT/KR2005/002124 priority patent/WO2006083065A1/en
Priority to TW094135727A priority patent/TWI282616B/en
Publication of KR20060090446A publication Critical patent/KR20060090446A/en
Priority to US12/410,101 priority patent/US7772602B2/en
Priority to US12/774,525 priority patent/US7880183B2/en
Priority to JP2012039236A priority patent/JP2012129546A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101203141B1 publication Critical patent/KR101203141B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자 및 그것을 제조하는 방법이 개시된다. 이 발광소자는 기판을 포함한다. 복수개의 발광셀들이 기판 상부에 서로 이격되어 위치한다. 한편, 이 기판과 복수개의 발광셀들 사이에 이온이 주입되어 절연층으로 변환된 이온 주입층이 개재된다. 이에 따라, 열전도성이 우수하며, 가격이 저렴한 전도성 탄화실리콘 기판 상에 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 형성할 수 있으며, 상기 발광셀들을 전기적으로 연결하여 교류전원하에서 구동될 수 있는 발광소자를 제공할 수 있다.A light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and a method of manufacturing the same are disclosed. This light emitting element includes a substrate. The plurality of light emitting cells are spaced apart from each other on the substrate. Meanwhile, an ion implantation layer interposed between the substrate and the plurality of light emitting cells is converted into an insulating layer. Accordingly, a light emitting device capable of forming a plurality of light emitting cells insulated from the substrate on a conductive silicon carbide substrate having excellent thermal conductivity and low cost, and electrically connecting the light emitting cells to be driven under an AC power source, is provided. Can provide.

발광셀, 교류전원, 이온주입층, 탄화실리콘(SiC)Light emitting cell, AC power supply, ion implantation layer, silicon carbide (SiC)

Description

기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법{LIGHT EMITTING DEVICE HAVING A PLURALITY OF LIGHT EMITTING CELLS INSULATED FROM A SUBSTRATE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}LIGHT EMITTING DEVICE HAVING A PLURALITY OF LIGHT EMITTING CELLS INSULATED FROM A SUBSTRATE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자의 동작원리를 설명하기 위한 회로도들이다.1A and 1B are circuit diagrams for describing an operating principle of a light emitting device having a plurality of light emitting cells according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate according to another embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.8 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

51: 기판, 51a: 이온주입층,51: substrate, 51a ion implantation layer,

53a: 버퍼층, 55a: N형 반도체층,53a: buffer layer, 55a: N-type semiconductor layer,

56: 발광셀, 57a: 활성층,56: light emitting cell, 57a: active layer,

59a: P형 반도체층, 61a; 금속층,59a: P-type semiconductor layer, 61a; Metal,

63: 오믹 콘택층, 65: 금속배선들63: ohmic contact layer, 65: metal wires

본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 기판 상에 직렬 어레이를 형성하는 복수개의 발광셀들을 구비함으로써 교류전원을 사용하여 직접 구동시킬 수 있는 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device having a plurality of light emitting cells that can be driven directly by using an AC power supply by having a plurality of light emitting cells forming a series array on one substrate. will be.

발광 다이오드는 다수 캐리어가 전자인 N형 반도체와 다수 캐리어가 정공인 P형 반도체가 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자로서, 이들 전자와 정공의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산한다. 이러한 발광 다이오드는 표시소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 기존의 백열전구 및 형광등을 대체하여 일반 조명용도로 그 사용 영역을 넓히고 있다.A light emitting diode is a photoelectric conversion semiconductor device having a structure in which an N-type semiconductor having a majority carrier as an electron and a P-type semiconductor having a plurality of carriers are bonded to each other, and emits predetermined light by recombination of these electrons and holes. Such a light emitting diode is used as a display device and a backlight, and is replacing a conventional incandescent lamp and a fluorescent lamp, and is widening its use area for general lighting purposes.

발광 다이오드는 기존의 전구 또는 형광등에 비해 소모 전력이 작고 수명이 길다. 기존의 조명 장치에 비해, 발광 다이오드의 소모 전력은 수 내지 수십분의 1에 불과하고, 수명은 수 내지 수십배 길어, 소모 전력의 절감과 내구성 측면에서 매우 우수하다.Light emitting diodes consume less power and have a longer lifetime than conventional light bulbs or fluorescent lamps. Compared with the conventional lighting device, the power consumption of the light emitting diode is only a few to several tens of times, and the lifetime is several to several tens of times, which is very excellent in terms of power consumption reduction and durability.

그러나, 발광 다이오드는 전류의 방향에 따라 온/오프를 반복한다. 이에 따라, 발광 다이오드를 교류전원에 직접 연결하여 사용할 경우, 발광 다이오드가 쉽게 파손되는 문제점이 있다. 따라서, 종래의 발광 다이오드를 가정용 교류전원에 직접 연결하여 일반 조명용으로 사용하는 것이 어렵다.However, the light emitting diode repeats on / off in accordance with the direction of the current. Accordingly, when the light emitting diode is directly connected to an AC power source, the light emitting diode is easily broken. Therefore, it is difficult to connect a conventional light emitting diode directly to a home AC power source and use it for general lighting.

한편, 발광 다이오드는 기판 상에 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 상에 반도체층들을 차례로 형성하므로써 제조된다. 상기 기판으로는, 사파이어 또는 탄화실리콘(SiC) 기판이 일반적으로 사용된다. 탄화실리콘 기판은 사파이어 기판에 비해 열전도성이 크므로, 열방출 특성이 요구되는 발광 소자에 선호된다. 그러나, 탄화실리콘 기판은 일반적으로 전기 전도성이므로, 경우에 따라, 상기 탄화실리콘 기판으로부터 상기 반도체층들을 절연시키는 것이 필요하다.On the other hand, light emitting diodes are manufactured by forming a buffer layer on a substrate and then sequentially forming semiconductor layers on the buffer layer. As the substrate, a sapphire or silicon carbide (SiC) substrate is generally used. Silicon carbide substrates are more thermally conductive than sapphire substrates and are therefore preferred for light emitting devices that require heat dissipation characteristics. However, silicon carbide substrates are generally electrically conductive, and in some cases, it is necessary to insulate the semiconductor layers from the silicon carbide substrate.

열전도성이 크면서 절연성을 갖는 탄화실리콘 기판이 사용되기는 하나, 이러한 기판은 가격이 비싸서 발광소자 제조비용을 증가시킨다.Although a silicon carbide substrate having high thermal conductivity and insulation is used, such a substrate is expensive and increases the manufacturing cost of the light emitting device.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 다이오드들로 이루어지되, 교류전원에 직접 연결하여 구동시킬 수 있는 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a light emitting device and a method for manufacturing the same, which are made of light emitting diodes, and which can be driven by being connected directly to an AC power source.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 가격이 저렴한 전도성 탄화실리콘 기판을 사용하여 교류전원하에서 구동될 수 있는 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device that can be driven under an AC power source using a low cost conductive silicon carbide substrate, and a method of manufacturing the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 태양에 따른 상기 발광 소자는 기판을 포함한다. 상기 기판 상부에 복수개의 발 광셀들이 서로 이격되어 위치한다. 한편, 상기 기판과 상기 복수개의 발광셀들 사이에 이온이 주입되어 절연층으로 변환된 이온주입층이 개재된다. 상기 이온주입층에 의해 상기 복수개의 발광셀들이 상기 기판으로부터 절연될 수 있어, 전도성 탄화실리콘 기판을 채택할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and a method of manufacturing the same. The light emitting device according to an aspect of the present invention includes a substrate. A plurality of light emitting cells are spaced apart from each other on the substrate. On the other hand, an ion implantation layer interposed between the substrate and the plurality of light emitting cells is converted into an insulating layer is interposed. The plurality of light emitting cells may be insulated from the substrate by the ion implantation layer, thereby adopting a conductive silicon carbide substrate.

본 발명의 발광 소자는 하나의 기판 상에 복수개의 발광 다이오드들을 갖는다. 따라서, 상기 "발광셀"은 하나의 기판 상에 형성된 복수개의 발광 다이오드들 각각을 의미한다.The light emitting device of the present invention has a plurality of light emitting diodes on one substrate. Therefore, the "light emitting cell" means each of the plurality of light emitting diodes formed on one substrate.

상기 이온주입층은 이온 임플란트에 의해 상기 탄화실리콘 기판의 표면에 이온이 주입되어 상기 기판의 표면이 변환된 절연층일 수 있다. 이에 더하여, 상기 이온은 산소 이온일 수 있다. 따라서, 상기 기판 표면이 실리콘 산화층으로 변환된다. 또한, 상기 이온주입층과 상기 발광셀들 사이에 버퍼층이 개재될 수 있다.The ion implantation layer may be an insulating layer in which ions are implanted into the surface of the silicon carbide substrate by an ion implant and the surface of the substrate is converted. In addition, the ions may be oxygen ions. Thus, the substrate surface is converted to a silicon oxide layer. In addition, a buffer layer may be interposed between the ion implantation layer and the light emitting cells.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 이온주입층은 이온 임플란트에 의해 이온이 주입되어 절연층으로 변환된 버퍼층일 수 있다. 상기 버퍼층은 III-N계 물질이고, 상기 이온은 알칼리 금속이온, 알칼리 토금속이온 또는 전이금속이온일 수 있으며, 바람직하게는 상기 이온은 철(Fe) 이온일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the ion implantation layer may be a buffer layer in which ions are implanted by an ion implant and converted into an insulating layer. The buffer layer is a III-N-based material, and the ions may be alkali metal ions, alkaline earth metal ions, or transition metal ions, and preferably, the ions may be iron (Fe) ions.

본 발명의 다른 태양에 따른 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법은 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 표면에 이온 임플란트 기술을 사용하여 이온들을 주입하여 이온주입층을 형성한다. 상기 이온들이 주입된 기판 상부에 서로 이격된 복수개의 발광셀들을 형성한다. 이에 따라, 상기 이온주입층에 의해 상기 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 형성 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate includes preparing a substrate. An ion implantation layer is formed by implanting ions into the surface of the substrate using an ion implant technique. A plurality of light emitting cells spaced apart from each other is formed on the substrate on which the ions are implanted. Accordingly, a plurality of light emitting cells insulated from the substrate by the ion implantation layer may be formed.

한편, 상기 복수개의 발광셀들을 형성하기 전, 상기 이온주입층 상에 버퍼층을 형성할 수 있다.Meanwhile, before forming the plurality of light emitting cells, a buffer layer may be formed on the ion implantation layer.

본 발명의 또 다른 태양에 따른 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법은 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 기판 상에 버퍼층을 형성한다. 이어서, 상기 버퍼층에 이온 임플란트 기술을 사용하여 이온들을 주입하여 상기 버퍼층을 절연층으로 변환시킨다. 그 후, 상기 절연층으로 변환된 버퍼층 상에 서로 이격된 복수개의 발광셀들을 형성한다. 이에 따라, 상기 절연층으로 변환된 버퍼층에 의해 상기 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 형성할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate includes preparing a substrate. A buffer layer is formed on the substrate. Subsequently, ions are implanted into the buffer layer using ion implant technology to convert the buffer layer into an insulating layer. Thereafter, a plurality of light emitting cells spaced apart from each other are formed on the buffer layer converted into the insulating layer. Accordingly, a plurality of light emitting cells insulated from the substrate may be formed by the buffer layer converted into the insulating layer.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;

다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention can be fully conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자의 동작원리를 설명하기 위한 회로도들이다.1A and 1B are circuit diagrams illustrating an operation principle of a light emitting device having a plurality of light emitting cells according to embodiments of the present invention.

도 1a를 참조하면, 발광셀들(31a, 31b, 31c)이 직렬 연결되어 제1 직렬 발광셀 어레이(31)를 형성하고, 또 다른 발광셀들(33a, 33b, 33c)이 직렬 연결되어 제2 직렬 발광셀 어레이(33)를 형성한다. 여기서, "직렬 발광셀 어레이"는 다수의 발광셀들이 직렬로 연결된 구조를 의미한다.Referring to FIG. 1A, light emitting cells 31a, 31b, and 31c are connected in series to form a first series light emitting cell array 31, and another light emitting cells 33a, 33b, and 33c are connected in series to each other. Two series light emitting cell arrays 33 are formed. Here, the "serial light emitting cell array" means a structure in which a plurality of light emitting cells are connected in series.

상기 제1 및 제2 직렬 어레이들(31, 33)의 양 단부들은 각각 교류전원(35) 및 접지에 연결된다. 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들은 교류전원(35)과 접지 사이에서 병렬로 연결된다. 즉, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들의 양 단부들은 서로 전기적으로 연결된다.Both ends of the first and second series arrays 31 and 33 are connected to an AC power source 35 and a ground, respectively. The first and second series arrays are connected in parallel between the AC power source 35 and ground. That is, both ends of the first and second series arrays are electrically connected to each other.

한편, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들(31, 33)은 서로 반대 방향으로 흐르는 전류에 의해 발광셀들이 구동되도록 배치된다. 즉, 도시한 바와 같이, 제1 직렬 어레이(31)에 포함된 발광셀들의 양극(anode) 및 음극(cathode)과 제2 직렬 어레이(33)에 포함된 발광셀들의 양극 및 음극은 서로 반대 방향으로 배치된다.Meanwhile, the first and second series arrays 31 and 33 are disposed to drive the light emitting cells by currents flowing in opposite directions. That is, as shown, the anode and cathode of the light emitting cells included in the first series array 31 and the anode and the cathode of the light emitting cells included in the second series array 33 are opposite to each other. Is placed.

따라서, 교류전원(35)이 양의 위상일 경우, 상기 제1 직렬 어레이(31)에 포함된 발광셀들이 턴온되어 발광하며, 제2 직렬 어레이(33)에 포함된 발광셀들은 턴오프된다. 이와 반대로, 교류전원(35)이 음의 위상일 경우, 상기 제1 직렬 어레이(31)에 포함된 발광셀들이 턴오프되고, 제2 직렬 어레이(33)에 포함된 발광셀들이 턴온된다.Therefore, when the AC power source 35 is in a positive phase, the light emitting cells included in the first series array 31 are turned on to emit light, and the light emitting cells included in the second series array 33 are turned off. On the contrary, when the AC power source 35 is in a negative phase, the light emitting cells included in the first series array 31 are turned off, and the light emitting cells included in the second series array 33 are turned on.

결과적으로, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들(31, 33)이 교류전원에 의해 턴온 및 턴오프를 교대로 반복함으로써, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들을 포함하는 발광 소자는 연속적으로 빛을 방출한다.As a result, the first and second series arrays 31 and 33 alternately turn on and off by an AC power supply, so that the light emitting device including the first and second series arrays continuously emits light. Release.

하나의 발광 다이오드로 구성된 발광칩들을 도 1a의 회로와 같이 연결하여 교류전원을 사용하여 구동시킬 수 있으나, 발광칩들이 점유하는 공간이 증가한다.The light emitting chips composed of one light emitting diode may be connected and driven using an AC power source as in the circuit of FIG. 1A, but the space occupied by the light emitting chips increases.

그러나, 본 발명의 발광 소자는 하나의 칩에 교류전원을 연결하여 구동시킬 수 있으므로, 발광 소자가 점유하는 공간이 증가하지 않는다.However, since the light emitting device of the present invention can be driven by connecting an AC power source to one chip, the space occupied by the light emitting device does not increase.

한편, 도 1a의 회로는 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들의 양단부들이 교류전원(35) 및 접지에 각각 연결되도록 구성하였으나, 상기 양단부들이 교류전원의 양 단자에 연결되도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들은 각각 세 개의 발광셀들로 구성되어 있으나, 이는 설명을 돕기 위한 예시이고, 발광셀들의 수는 필요에 따라 더 증가될 수 있다. 그리고, 상기 직렬 어레이들의 수도 더 증가될 수 있다.Meanwhile, although the circuit of FIG. 1A is configured such that both ends of the first and second series arrays are connected to the AC power source 35 and the ground, respectively, the both ends may be connected to both terminals of the AC power source. In addition, the first and second series arrays are each composed of three light emitting cells, but this is only an example to help explain, and the number of light emitting cells may be further increased as necessary. In addition, the number of the serial arrays may be further increased.

도 1b를 참조하면, 발광셀들(41a, 41b, 41c, 41d, 41e, 41f)이 직렬 발광셀 어레이(41)를 구성한다. 한편, 교류전원(45)과 직렬 발광셀 어레이(41) 및 접지와 직렬 발광셀 어레이(41) 사이에 발광셀들(D1, D2, D3, D4)을 포함하는 브리지 정류기가 배치된다. 상기 직렬 발광셀 어레이(41)의 애노드 단자는 상기 발광셀들(D1, D2) 사이의 노드에 연결되고, 캐소드 단자는 발광셀들(D3, D4) 사이의 노드에 연결된다. 한편, 교류전원(45)의 단자는 발광셀들(D1, D4) 사이의 노드에 연결되고, 접지는 발광셀들(D2, D3) 사이의 노드에 연결된다.Referring to FIG. 1B, the light emitting cells 41a, 41b, 41c, 41d, 41e, and 41f constitute a series light emitting cell array 41. Meanwhile, a bridge rectifier including light emitting cells D1, D2, D3, and D4 is disposed between the AC power source 45, the series light emitting cell array 41, and the ground and the series light emitting cell array 41. An anode terminal of the series light emitting cell array 41 is connected to a node between the light emitting cells D1 and D2, and a cathode terminal is connected to a node between light emitting cells D3 and D4. On the other hand, the terminal of the AC power supply 45 is connected to the node between the light emitting cells (D1, D4), the ground is connected to the node between the light emitting cells (D2, D3).

상기 교류전원(45)이 양의 위상을 갖는 경우, 브리지 정류기의 발광셀들(D1, D3)이 턴온되고, 발광셀들(D2, D4)이 턴오프된다. 따라서, 전류는 브리지 정류기의 발광셀(D1), 상기 직렬 발광셀 어레이(41) 및 브리지 정류기의 발광셀(D3)을 거쳐 접지로 흐른다.When the AC power source 45 has a positive phase, the light emitting cells D1 and D3 of the bridge rectifier are turned on and the light emitting cells D2 and D4 are turned off. Therefore, the current flows to the ground via the light emitting cell D1 of the bridge rectifier, the series light emitting cell array 41 and the light emitting cell D3 of the bridge rectifier.

한편, 상기 교류전원(45)이 음의 위상을 갖는 경우, 브리지 정류기의 발광셀 들(D1, D3)이 턴오프되고, 발광셀들(D2, D4)이 턴온된다. 따라서, 전류는 브리지 정류기의 발광셀(D2), 상기 직렬 발광셀 어레이(41) 및 브리지 정류기의 발광셀(D4)을 거쳐 교류전원으로 흐른다.On the other hand, when the AC power source 45 has a negative phase, the light emitting cells D1 and D3 of the bridge rectifier are turned off and the light emitting cells D2 and D4 are turned on. Accordingly, the current flows to the AC power through the light emitting cell D2 of the bridge rectifier, the series light emitting cell array 41 and the light emitting cell D4 of the bridge rectifier.

결과적으로, 직렬 발광셀 어레이(41)에 브리지 정류기를 연결하므로써, 교류전원(45)을 사용하여 직렬 발광셀 어레이(41)를 계속적으로 구동시킬 수 있다. 여기서, 브리지 정류기의 단자들이 교류전원(45) 및 접지에 연결되도록 구성하였으나, 브리지 정류기의 상기 단자들이 교류전원의 양 단자에 연결되도록 구성할 수도 있다.As a result, by connecting the bridge rectifier to the series light emitting cell array 41, it is possible to continuously drive the series light emitting cell array 41 using the AC power supply 45. Here, although the terminals of the bridge rectifier are configured to be connected to the AC power source 45 and the ground, the terminals of the bridge rectifier may be configured to be connected to both terminals of the AC power source.

본 실시예에 따르면, 하나의 직렬 발광셀 어레이를 교류전원에 전기적으로 연결하여 구동시킬 수 있으며, 도 1a의 발광소자에 비해 발광셀의 사용효율을 높일 수 있다.According to this embodiment, one series of light emitting cell arrays can be electrically connected to and driven by an AC power source, and the use efficiency of the light emitting cells can be improved compared to the light emitting device of FIG.

도 1a 또는 도 1b를 참조하여 설명한 발광셀들은 단일 기판 상에 배치된다.The light emitting cells described with reference to FIG. 1A or 1B are disposed on a single substrate.

따라서, 상기 기판이 전도성인 경우, 상기 발광셀들은 기판으로부터 절연되어야 한다. 이하, 기판으로부터 절연된 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법을 설명한다.Therefore, when the substrate is conductive, the light emitting cells must be insulated from the substrate. Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting device having light emitting cells insulated from a substrate will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3 내지 도 6은 상기 발광소자를 제조하는 방법을 도 2의 순서도에 따라 설명하기 위한 단면도들이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 6 illustrate a method of manufacturing the light emitting device. Cross-sectional views for explaining according to the flowchart.

도 2 및 도 3을 참조하면, 우선 기판(51)을 준비한다(단계 1). 상기 기판은 예컨대 전도성 탄화실리콘 기판, 반도체성 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 기판 등일 수 있다.2 and 3, first, the substrate 51 is prepared (step 1). The substrate may be, for example, a conductive silicon carbide substrate, a semiconductor gallium nitride (GaN), an aluminum nitride (AlN) substrate, or the like.

상기 기판(51) 표면에 불순물 이온들을 주입하여 기판 표면을 절연층으로 변환시킨다(단계 3). 여기서, 상기 이온들이 주입되어 절연층으로 변환된 기판 표면을 이온주입층(51a)으로 정의한다. 상기 이온들은 이온 임플란트(ion implant) 기술을 사용하여 주입될 수 있으며, 기판 표면으로부터 1 내지 10 ㎛의 깊이로 주입될 수 있다. 상기 이온의 종류는 상기 기판의 구성물질들에 따라 선택된다. Impurity ions are implanted into the surface of the substrate 51 to convert the surface of the substrate into an insulating layer (step 3). Here, the surface of the substrate in which the ions are implanted and converted into the insulating layer is defined as the ion implantation layer 51a. The ions may be implanted using an ion implant technique and implanted at a depth of 1-10 μm from the substrate surface. The type of ion is selected according to the constituents of the substrate.

예를 들어, 상기 기판이 탄화실리콘 기판인 경우, 상기 이온은 산소이온일 수 있다. 산소이온은 이온 임플란트 기술에 의해 1014 ions/cm2 ~ 1019 ions/cm2의 도즈(dose)량으로 탄화실리콘 기판내에 주입될 수 있으며, 실리콘과 결합하여 실리콘산화층을 형성한다. 상기 실리콘산화층을 형성하기 위해 이온주입 후, 열처리공정이 추가될 수 있다.For example, when the substrate is a silicon carbide substrate, the ions may be oxygen ions. Oxygen ions can be implanted into the silicon carbide substrate by the ion implant technique in a dose of 10 14 ions / cm 2 to 10 19 ions / cm 2 and combined with silicon to form a silicon oxide layer. After ion implantation to form the silicon oxide layer, a heat treatment process may be added.

한편, 이온들이 주입된 후, 산소분위기에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.Meanwhile, after the ions are implanted, the heat treatment process may be performed in an oxygen atmosphere.

이 경우, 상기 이온은 산소이온 이외에, 규소, 탄소, 불활성가스, 질소 또는 수소이온들일 수 있다. 이러한 이온들은 탄화실리콘 기판의 표면에 결함들을 생성하고, 산소분위기에서 열처리 하는 동안 상기 결함들에서 실리콘산화층이 쉽게 형성된다.In this case, the ions may be silicon, carbon, inert gas, nitrogen or hydrogen ions in addition to oxygen ions. These ions create defects on the surface of the silicon carbide substrate, and a silicon oxide layer is easily formed from the defects during heat treatment in an oxygen atmosphere.

상기 기판이 AlN인 경우, SiC와 마찬가지로 산화층을 형성하는 방법이 사용될 수 있다. 즉, 산소이온을 주입하거나, 다른 이온들을 주입하여 결함을 생성시킨 후, 열처리 하여 기판 표면에 알루미늄 산화층을 형성할 수 있다.When the substrate is AlN, a method of forming an oxide layer similarly to SiC may be used. That is, after implanting oxygen ions or implanting other ions to generate a defect, the aluminum oxide layer may be formed on the surface of the substrate by heat treatment.

상기 기판이 N형 GaN인 경우, 전자수용체(acceptor)를 이온주입하여 절연층으로 변환시킬 수 있다. 상기 전자수용체는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 전이금속일 수 있다. 예컨대, 상기 전자수용체는 Mg이온 또는 Fe이온 등일 수 있다.In the case where the substrate is an N-type GaN, an electron acceptor may be implanted into an insulating layer. The electron acceptor may be an alkali metal, an alkaline earth metal or a transition metal. For example, the electron acceptor may be Mg ion or Fe ion.

도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 이온주입층(51a) 상에 버퍼층(53)을 형성한다. 상기 버퍼층은 III-N계 물질, 예컨대 AlN, InN 또는 GaN일 수 있다. 상기 버퍼층은 금속유기 화학기상증착법(metalorganic chemical vapor deposition; MOCVD), 분자선 성장법(molecular beam epitaxy; MBE) 또는 수소화물 기상성장법(hydride vapor phase epitaxy; HVPE) 등을 사용하여 형성할 수 있다.2 and 4, a buffer layer 53 is formed on the ion implantation layer 51a. The buffer layer may be a III-N based material, such as AlN, InN or GaN. The buffer layer may be formed using metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), or hydride vapor phase epitaxy (HVPE).

상기 버퍼층(53) 상에 N형 반도체층(55), 활성층(57) 및 P형 반도체층(59)을 형성한다(단계 7). 상기 N형 반도체층(55), 활성층(57) 및 P형 반도체층(59)은 MOCVD, MBE 또는 HVPE법을 사용하여 형성될 수 있다.An N-type semiconductor layer 55, an active layer 57, and a P-type semiconductor layer 59 are formed on the buffer layer 53 (step 7). The N-type semiconductor layer 55, the active layer 57, and the P-type semiconductor layer 59 may be formed using MOCVD, MBE, or HVPE.

상기 N형 반도체층(55)은 N형 불순물이 주입된 GaN 계열, 예컨대 N형 AlxGa1-xN(0≤x≤1)막일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한, P형 반도체층(59)은 P형 불순물이 주입된 GaN 계열, 예컨대 P형 AlxGa1-xN(0≤x≤1)막일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 N형 및 P형 반도체층들은 InxGa1-xN(0≤x≤1)막일 수 있으며, 다층막으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 N형 불순물로는 Si을 사용할 수 있으며, P형 불순물로 는 마그네슘(Mg)을 사용할 수 있다.The N-type semiconductor layer 55 may be a GaN-based implanted N-type impurity, for example, an N-type Al x Ga 1-x N (0≤x≤1) film, but is not limited thereto and may be formed of various semiconductor layers. have. In addition, the P-type semiconductor layer 59 may be a GaN-based implanted P-type impurity, for example, a P-type Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) film, but is not limited thereto and may be formed of various semiconductor layers. Can be. The N-type and P-type semiconductor layers may be In x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) layers, and may be formed of a multilayer. Meanwhile, Si may be used as the N-type impurity, and magnesium (Mg) may be used as the P-type impurity.

상기 활성층(57)은 일반적으로 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막 구조를 갖는다. 상기 양자우물층과 장벽층은 AlxInyGa1-x-yN(0≤x, y≤1, 0≤x+y≤1) 화합물을 사용하여 형성할 수 있으며, N형 또는 P형의 불순물이 주입될 수 있다.The active layer 57 generally has a multilayer film structure in which a quantum well layer and a barrier layer are repeatedly formed. The quantum well layer and the barrier layer may be formed using an Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x, y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) compound, and an N-type or P-type impurity. This can be injected.

상기 P형 반도체층(59) 상에 금속층(61)이 더 형성될 수 있다. 상기 금속층(61)은 투명전극층일 수 있으며, P형 반도체층(59)에 균일한 전류를 공급하기 위해 형성된다.A metal layer 61 may be further formed on the P-type semiconductor layer 59. The metal layer 61 may be a transparent electrode layer and is formed to supply a uniform current to the P-type semiconductor layer 59.

한편, 상기 반도체층들(55, 57, 59)은 상기 이온주입층(51a) 상에 차례로 형성될 수 있다. 즉, 상기 버퍼층(53)은 생략될 수 있다.Meanwhile, the semiconductor layers 55, 57, and 59 may be sequentially formed on the ion implantation layer 51a. That is, the buffer layer 53 may be omitted.

도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 금속층(61), P형 반도체층(59), 활성층(57), N형 반도체층(55) 및 버퍼층(53)을 패터닝하여 셀들을 분리하고, N형 반도체층(55)의 상부면을 노출시킨다(단계 9). 그 결과, 노출된 N형 반도체층(55a)을 갖는 발광셀들(56)이 형성된다.2 and 5, the metal layer 61, the P-type semiconductor layer 59, the active layer 57, the N-type semiconductor layer 55, and the buffer layer 53 are patterned to separate cells, and the N-type. The top surface of the semiconductor layer 55 is exposed (step 9). As a result, the light emitting cells 56 having the exposed N-type semiconductor layer 55a are formed.

상기 각 층들은 사진 및 식각기술을 사용하여 패터닝될 수 있다. 예컨대, 상기 금속층(61) 상에 셀들을 분리하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 금속층(61), P형 반도체층(59), 활성층(57), N형 반도체층(55) 및 버퍼층(53)을 차례로 식각한다. 이에 따라, 서로 이격된 N형 반도체층들(55a) 및 버퍼층들(53a)이 형성된다. 그 후, 분리된 셀들을 갖는 기판 상에 N형 반도체층(55a)의 노출영역을 한정하는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이를 식각마스크로 사용하여 금속층(61), P형 반도체층(59) 및 활성층을 차례로 식각하여 N형 반도체층(55a)의 상부면을 노출시킨다. 그 결과, 상기 N형 반도체층들(55a) 각각의 일부분 상에 위치하는 P형 반도체층(59a), 상기 P형 반도체층(59a) 상에 위치하는 금속층(61a) 및 상기 P형 반도체층(59a)과 N형 반도체층(55a) 사이에 개재된 활성층(57a)들이 형성된다.Each of these layers can be patterned using photo and etching techniques. For example, a photoresist pattern for separating cells is formed on the metal layer 61, and the metal layer 61, the P-type semiconductor layer 59, the active layer 57, and N are formed by using the photoresist pattern as an etching mask. The semiconductor layer 55 and the buffer layer 53 are etched sequentially. Accordingly, the N-type semiconductor layers 55a and the buffer layers 53a spaced apart from each other are formed. Thereafter, a photoresist pattern defining an exposed area of the N-type semiconductor layer 55a is formed on the substrate having the separated cells, and the metal layer 61, the P-type semiconductor layer 59, and the like are used as an etching mask. The active layer is sequentially etched to expose the top surface of the N-type semiconductor layer 55a. As a result, a P-type semiconductor layer 59a located on a portion of each of the N-type semiconductor layers 55a, a metal layer 61a located on the P-type semiconductor layer 59a, and the P-type semiconductor layer ( The active layers 57a interposed between 59a and the N-type semiconductor layer 55a are formed.

이와 달리, N형 반도체층(55)의 상부면을 먼저 노출시키어, 상기 금속층(61a), P형 반도체층(59a) 및 활성층(57a)을 먼저 형성하고, 노출된 N형 반도체층 및 버퍼층을 다시 패터닝하여 N형 반도체층들(55a) 및 버퍼층들(53a)을 형성할 수 있다.Alternatively, the upper surface of the N-type semiconductor layer 55 is first exposed to form the metal layer 61a, the P-type semiconductor layer 59a and the active layer 57a, and then the exposed N-type semiconductor layer and the buffer layer are formed. The N-type semiconductor layers 55a and the buffer layers 53a may be formed by patterning again.

상기 버퍼층들(53a)을 패터닝하는 동안, 상기 이온주입층(51a)도 패터닝할 수 있다. While patterning the buffer layers 53a, the ion implantation layer 51a may also be patterned.

본 실시예에 있어서, 상기 버퍼층(53)은 전도성 버퍼층일 수 있다. 이와 달리, 상기 버퍼층(53)이 절연층인 경우, 버퍼층을 패터닝하여 버퍼층들(53a)을 형성하는 공정은 생략될 수 있다.In the present embodiment, the buffer layer 53 may be a conductive buffer layer. In contrast, when the buffer layer 53 is an insulating layer, the process of forming the buffer layers 53a by patterning the buffer layer may be omitted.

도 2 및 도 6을 참조하면, 발광셀들(56)을 전기적으로 연결하는 금속배선들(65)을 형성한다(단계 11). 상기 금속배선들(65)은 발광셀들(56)을 연결하여 직렬 발광셀 어레이를 형성한다. 상기 기판(51) 상에 적어도 두개의 직렬 발광셀 어레이들이 형성될 수 있으며, 상기 어레이들은 서로 반대로 흐르는 전류에 의해 구동되도록 배치된다. 이와 달리, 상기 기판(51) 상에 직렬 발광셀 어레이와 함께 발광셀 들(56)로 구성된 브리지 정류기가 형성될 수 있다.2 and 6, metal wirings 65 electrically connecting the light emitting cells 56 are formed (step 11). The metal wires 65 connect the light emitting cells 56 to form a series light emitting cell array. At least two series of light emitting cell arrays may be formed on the substrate 51, and the arrays are arranged to be driven by currents flowing opposite to each other. Alternatively, a bridge rectifier including light emitting cells 56 together with a series light emitting cell array may be formed on the substrate 51.

상기 금속배선들(65)은 금속 와이어 또는 전기 도금 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 전기도금 기술을 사용하여 금속배선들(65)을 형성할 경우, 에어 브리지(air bridge) 방식 또는 층덮힘(step-coverage) 방식으로 형성할 수 있다.The metal wires 65 may be formed using a metal wire or an electroplating technique. When the metal wires 65 are formed using the electroplating technique, the metal wires 65 may be formed by an air bridge method or a step-coverage method.

한편, 상기 금속배선들(65)을 형성하기 전, 상기 노출된 N형 반도체층(55a) 상에 오믹 콘택층(63)이 더 형성될 수 있으며, P형 반도체층(59a) 상에도 오믹 콘택층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.Meanwhile, before forming the metal wires 65, an ohmic contact layer 63 may be further formed on the exposed N-type semiconductor layer 55a, and an ohmic contact may also be formed on the P-type semiconductor layer 59a. Layers (not shown) may be formed.

본 실시예에 따르면, 기판(51) 상에 직렬 연결된 발광셀 어레이들을 구비하여, 교류전원에서 구동될 수 있는 발광 소자를 제공할 수 있다. 한편, 절연층으로 변환된 이온주입층(51a)을 형성하여, SiC 기판과 같은 전도성 기판(51)으로부터 전기적으로 절연된 발광셀들을 제공할 수 있어, 제조비용 증가를 방지할 수 있다.According to the present exemplary embodiment, light emitting devices that may be driven by an AC power source may be provided with light emitting cell arrays connected in series on the substrate 51. On the other hand, by forming the ion implantation layer 51a converted into an insulating layer, it is possible to provide light emitting cells electrically insulated from a conductive substrate 51 such as a SiC substrate, thereby preventing an increase in manufacturing cost.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 8 내지 도 12는 도 7의 순서도에 따라 상기 발광소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate according to another embodiment of the present invention. FIGS. 8 to 12 are views illustrating the light emitting device according to the flowchart of FIG. 7. Sectional drawing for demonstrating the manufacturing method.

도 7 및 도 8을 참조하면, 기판(71)을 준비한다(단계 101). 상기 기판은 예컨대 전도성 탄화실리콘 기판, 반도체성 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 기판 등일 수 있다.7 and 8, the substrate 71 is prepared (step 101). The substrate may be, for example, a conductive silicon carbide substrate, a semiconductor gallium nitride (GaN), an aluminum nitride (AlN) substrate, or the like.

상기 기판(71) 상에 버퍼층(73)을 형성한다(단계 103). 상기 버퍼층은, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, III-N계 물질, 예컨대 AlN, InN 또는 GaN일 수 있 다.A buffer layer 73 is formed on the substrate 71 (step 103). As described with reference to FIG. 4, the buffer layer may be a III-N-based material such as AlN, InN, or GaN.

도 7 및 도 9를 참조하면, 상기 버퍼층(73)에 이온 임플란트 기술을 사용하여 불순물 이온들을 주입하여, 상기 버퍼층을 절연층으로 변환시킨다(단계 105). 여기서, 상기 불순물 이온이 주입된 버퍼층을 이온주입층(73a)으로 정의한다.7 and 9, impurity ions are implanted into the buffer layer 73 using an ion implant technique to convert the buffer layer into an insulating layer (step 105). The buffer layer into which the impurity ions are implanted is defined as an ion implantation layer 73a.

상기 이온은 알칼리 금속이온, 알칼리 토금속이온 또는 전이금속이온일 수 있다. 예컨대, 상기 이온은 Mg이온, Cr이온 또는 Fe이온 등일 수 있다.The ion may be an alkali metal ion, alkaline earth metal ion or transition metal ion. For example, the ions may be Mg ions, Cr ions or Fe ions.

불순물 이온들을 주입하지 않고 형성된 버퍼층(73)은 잔여 산소이온 등이 전자공여체(donor)로 작용하여 N형 반도체층이 된다. 따라서, 전자수용체(acceptor)로 작용하는 금속 이온을 주입하여 상기 전자공여체와 상쇄시키므로써, 상기 버퍼층(73)을 절연층으로 변환시킬 수 있다. 이때, 상기 이온주입층(73a)은 N형 반도체층에 비해 상대적으로 저항이 높은 반절연층(semi-insulating layer)이 된다.In the buffer layer 73 formed without implanting impurity ions, residual oxygen ions or the like act as an electron donor to form an N-type semiconductor layer. Therefore, the buffer layer 73 can be converted into an insulating layer by injecting metal ions acting as an electron acceptor to offset the electron donor. In this case, the ion implantation layer 73a is a semi-insulating layer having a higher resistance than the N-type semiconductor layer.

도 7 및 도 10을 참조하면, 상기 이온주입층(73a), 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, N형 반도체층(75), 활성층(77) 및 P형 반도체층(79)을 형성한다(단계 107). 이에 더하여, 상기 P형 반도체층(79) 상에 금속층(81)을 더 형성할 수 있다.7 and 10, as described with reference to the ion implantation layer 73a and FIG. 4, an N-type semiconductor layer 75, an active layer 77, and a P-type semiconductor layer 79 are formed ( Step 107). In addition, a metal layer 81 may be further formed on the P-type semiconductor layer 79.

도 7 및 도 11을 참조하면, 상기 금속층(81), P형 반도체층(79), 활성층(77), N형 반도체층(75) 및 이온주입층(73a)을 패터닝하여 셀들을 분리하고, N형 반도체층(75)의 상부면을 노출시킨다(단계 109). 그 결과, 노출된 N형 반도체층(75a)을 갖는 발광셀들(76)이 형성된다.7 and 11, the metal layer 81, the P-type semiconductor layer 79, the active layer 77, the N-type semiconductor layer 75, and the ion implantation layer 73a are patterned to separate cells. The top surface of the N-type semiconductor layer 75 is exposed (step 109). As a result, light emitting cells 76 having the exposed N-type semiconductor layer 75a are formed.

상기 금속층(81), 반도체층들(75, 77, 79) 및 이온주입층(73a)을 패터닝하는 것은, 도 5를 참조하여 설명한 금속층(61), 반도체층들(55, 57, 59) 및 버퍼층(53) 을 패터닝하는 것과 동일하다. 그 결과, 서로 이격된 버퍼층들(73b)이 형성되고, 상기 버퍼층들(73b) 각각의 상에 위치하는 N형 반도체층(75a), 상기 N형 반도체층(75a) 일부분의 상부에 위치하는 P형 반도체층(79a) 및 상기 N형 반도체층과 P형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 발광셀(56)이 형성된다.Patterning the metal layer 81, the semiconductor layers 75, 77, 79, and the ion implantation layer 73a includes the metal layer 61, the semiconductor layers 55, 57, 59, and It is the same as patterning the buffer layer 53. As a result, buffer layers 73b spaced apart from each other are formed, and the N-type semiconductor layer 75a positioned on each of the buffer layers 73b and P located above a portion of the N-type semiconductor layer 75a are formed. The light emitting cell 56 including the type semiconductor layer 79a and an active layer interposed between the N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor layer is formed.

도 7 및 도 12를 참조하면, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 발광셀들(76)을 전기적으로 연결하는 금속배선들(85)을 형성한다(단계 111). 상기 금속배선들(85)을 형성하기 전, 상기 노출된 N형 반도체층(75a) 상에 오믹콘택층(83)을 더 형성할 수 있으며, 상기 P형 반도체층(79a) 상에도 오믹콘택층(도시하지 않음)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 12, as described with reference to FIG. 6, metal wires 85 electrically connecting the light emitting cells 76 are formed (step 111). Before forming the metal wires 85, an ohmic contact layer 83 may be further formed on the exposed N-type semiconductor layer 75a, and an ohmic contact layer may also be formed on the P-type semiconductor layer 79a. (Not shown) can be formed.

본 실시예에 따르면, 버퍼층(73)을 절연층으로 변환시키어 발광셀들(76)을 기판(71)으로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 따라서, 전도성 탄화실리콘 기판 상에 복수개의 발광셀들을 형성할 수 있다.According to the present exemplary embodiment, the light emitting cells 76 may be electrically insulated from the substrate 71 by converting the buffer layer 73 into an insulating layer. Therefore, a plurality of light emitting cells can be formed on the conductive silicon carbide substrate.

이하, 본 발명의 실시예들 따른 발광소자들을 상세히 설명한다.Hereinafter, light emitting devices according to embodiments of the present invention will be described in detail.

다시, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 기판(51)을 포함한다. 상기 기판은 전도성 탄화실리콘 기판, AlN 기판 또는 GaN 기판과 같이 전도성 기판일 수 있다.Referring back to FIG. 6, the light emitting device according to the embodiment of the present invention includes a substrate 51. The substrate may be a conductive substrate such as a conductive silicon carbide substrate, an AlN substrate, or a GaN substrate.

상기 기판(51) 상부에 서로 이격되어 위치하는 복수개의 발광셀들(56)이 위치한다. 상기 발광셀들 각각은 N형 반도체층(55a), 활성층(57a) 및 P형 반도체층(59a)을 포함한다. 상기 P형 반도체층은 상기 N형 반도체층(55a) 일부분의 상부에 위치하며, 상기 활성층은 P형 반도체층(59a)과 N형 반도체층(55a) 사이에 개재된 다. 따라서, 상기 N형 반도체층(55a) 일부분의 상부면이 노출된다.A plurality of light emitting cells 56 are spaced apart from each other on the substrate 51. Each of the light emitting cells includes an N-type semiconductor layer 55a, an active layer 57a, and a P-type semiconductor layer 59a. The P-type semiconductor layer is positioned over a portion of the N-type semiconductor layer 55a, and the active layer is interposed between the P-type semiconductor layer 59a and the N-type semiconductor layer 55a. Thus, an upper surface of a portion of the N-type semiconductor layer 55a is exposed.

한편, 상기 기판(51)과 상기 발광셀들(56) 사이에 이온주입층(51a)이 개재된다. 상기 이온주입층(51a)은 상기 기판(51) 표면 상에 이온 임플란트 기술에 의해 이온이 주입되어, 상기 기판(51) 표면이 변환된 절연층이다. 상기 발광셀들(56)은 상기 이온주입층(51a)에 의해 상기 기판(51)으로부터 전기적으로 절연된다.Meanwhile, an ion implantation layer 51a is interposed between the substrate 51 and the light emitting cells 56. The ion implantation layer 51a is an insulating layer in which ions are implanted on the surface of the substrate 51 by ion implant technology, and the surface of the substrate 51 is converted. The light emitting cells 56 are electrically insulated from the substrate 51 by the ion implantation layer 51a.

상기 기판이 탄화실리콘 또는 AlN 기판인 경우, 상기 이온은 산소, 규소, 탄소, 불활성 가스 또는 수소 이온 이거나, 이들의 혼합이온들일 수 있으며, 상기 절연층은 실리콘산화층 또는 알루미늄산화층일 수 있다. 상기 기판이 GaN인 경우, 상기 이온은 알칼리 금속이온, 알칼리 토금속이온 또는 전이금속이온 등일 수 있으며, 상기 절연층은 반절연(semi-insulating) GaN이다.When the substrate is a silicon carbide or AlN substrate, the ions may be oxygen, silicon, carbon, inert gas or hydrogen ions, or mixed ions thereof, and the insulating layer may be a silicon oxide layer or an aluminum oxide layer. When the substrate is GaN, the ions may be alkali metal ions, alkaline earth metal ions or transition metal ions, and the insulating layer is semi-insulating GaN.

한편, 상기 이온주입층(51a)과 상기 발광셀들(56) 사이에 버퍼층들(53a)이 개재될 수 있다. 상기 버퍼층들은 서로 이격되어 위치할 수 있다.Meanwhile, buffer layers 53a may be interposed between the ion implantation layer 51a and the light emitting cells 56. The buffer layers may be spaced apart from each other.

금속배선들(65)이 상기 발광셀들을 전기적으로 연결할 수 있다. 이에 더하여, 상기 금속배선들과 상기 N형 반도체층(55a) 사이에 오믹 콘택층(63)이 개재될 수 있으며, 상기 금속배선들과 P형 반도체층(59a) 사이에 금속층(61a)이 각각 위치할 수 있다. 상기 금속층(61a)은 투명전극층일 수 있다. 이에 더하여, 상기 금속배선들과 P형 반도체층(59a) 사이에 오믹 콘택층(도시하지 않음)이 더 개재될 수 있다.Metal wires 65 may electrically connect the light emitting cells. In addition, an ohmic contact layer 63 may be interposed between the metal wires and the N-type semiconductor layer 55a, and a metal layer 61a is disposed between the metal wires and the P-type semiconductor layer 59a, respectively. Can be located. The metal layer 61a may be a transparent electrode layer. In addition, an ohmic contact layer (not shown) may be further interposed between the metal wires and the P-type semiconductor layer 59a.

상기 금속배선들(65)에 의해 상기 기판(51) 상에 적어도 두개의 직렬 발광셀 어레이들이 형성될 수 있다. 상기 직렬 발광셀 어레이들은 서로 반대로 흐르는 전 류에 의해 구동되도록 배치된다. 또한, 상기 기판(51) 상에 직렬 발광셀 어레이와 함께 브리지 정류기가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 소자를 교류전원에 직접 연결하여 구동시킬 수 있다.At least two series of light emitting cell arrays may be formed on the substrate 51 by the metal wires 65. The series light emitting cell arrays are arranged to be driven by currents flowing opposite to each other. In addition, a bridge rectifier may be disposed together with the series light emitting cell array on the substrate 51. Accordingly, the light emitting device can be driven by directly connecting to an AC power source.

도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자는 기판(71)을 포함한다. 상기 기판(71) 상부에, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 발광셀들(76)이 서로 이격되어 위치하며, 상기 발광셀들(76)은 금속배선들(85)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 12, a light emitting device according to another embodiment of the present invention includes a substrate 71. As described above with reference to FIG. 6, the light emitting cells 76 are spaced apart from each other, and the light emitting cells 76 may be electrically connected to each other by metal wires 85. have.

한편, 상기 발광셀들(76)과 상기 기판(71) 사이에 이온주입층(73b)이 개재된다. 상기 이온주입층(73b)은 이온 임플란트 기술에 의해 이온이 주입되어 절연층으로 변환된 버퍼층으로, III-N계 물질, 예컨대 AlN, InN 또는 GaN 등일 수 있다. 이때, 상기 이온은 알칼리 금속이온, 알칼리 토금속이온 또는 전이금속이온 등일 수 있으며, 예컨대 Mg 이온, Cr 이온 또는 Fe 이온 등일 수 있다.Meanwhile, an ion implantation layer 73b is interposed between the light emitting cells 76 and the substrate 71. The ion implantation layer 73b is a buffer layer in which ions are implanted and converted into an insulating layer by an ion implant technique, and may be a III-N-based material such as AlN, InN, or GaN. In this case, the ions may be alkali metal ions, alkaline earth metal ions or transition metal ions, for example, Mg ions, Cr ions or Fe ions.

본 실시예들에 따른 발광소자들은 이온주입층(51a 또는 73b)에 의해 기판으로부터 절연된 발광셀들(56 또는 76)을 갖는다. 따라서, 기판에 의해 발광셀들이 단락되는 것을 방지할 수 있다.The light emitting devices according to the embodiments have light emitting cells 56 or 76 insulated from the substrate by the ion implantation layer 51a or 73b. Therefore, it is possible to prevent the light emitting cells from being shorted by the substrate.

본 발명의 실시예들에 따르면, 교류전원에 직접 연결하여 구동시킬 수 있는 발광 소자를 제공할 수 있으며, 이온주입층을 채택하여 단일 기판 상에 형성된 복수개의 발광셀들이 상기 기판으로부터 전기적으로 분리된 발광 소자를 제공할 수 있다. 이에 따라, 열전도성이 우수하며, 값싼 전도성 탄화실리콘 기판을 사용할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to provide a light emitting device which can be driven by directly connecting to an AC power source, wherein a plurality of light emitting cells formed on a single substrate by adopting an ion implantation layer are electrically separated from the substrate. A light emitting device can be provided. Accordingly, it is possible to use an inexpensive conductive silicon carbide substrate which is excellent in thermal conductivity.

Claims (9)

기판;Board; 상기 기판 상부에 서로 이격되어 위치하는 복수개의 발광셀들; 및A plurality of light emitting cells spaced apart from each other on the substrate; And 상기 기판과 상기 복수개의 발광셀들 사이에 개재되고, 이온이 주입되어 절연층으로 변환된 이온주입층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자.A light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from the substrate, characterized in that it comprises an ion implantation layer interposed between the substrate and the plurality of light emitting cells, the ion is implanted into an insulating layer. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 이온주입층은 이온 임플란트에 의해 상기 탄화실리콘 기판의 표면에 이온이 주입되어 상기 기판의 표면이 변환된 절연층인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자.The ion implantation layer is a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate, characterized in that the ion implanted into the surface of the silicon carbide substrate by the ion implant is converted to the surface of the substrate. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 이온은 산소 이온인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자. And a plurality of light emitting cells insulated from the substrate, wherein the ions are oxygen ions. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 이온주입층과 상기 발광셀들 사이에 개재된 버퍼층을 더 포함하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자.And a plurality of light emitting cells insulated from the substrate further comprising a buffer layer interposed between the ion implantation layer and the light emitting cells. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 이온주입층은 이온 임플란트에 의해 이온이 주입되어 절연층으로 변환된 버퍼층인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광 소자.The ion implantation layer is a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate, characterized in that the buffer layer is ion implanted by the ion implant and converted into an insulating layer. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 버퍼층은 III-N계 물질이고,The buffer layer is a III-N-based material, 상기 이온은 철(Fe)이온인 것을 특징으로 하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자.And a plurality of light emitting cells insulated from the substrate, wherein the ions are iron (Fe) ions. 기판을 준비하고,Prepare the substrate, 상기 기판 표면에 이온 임플란트 기술을 사용하여 이온들을 주입하여 이온주입층을 형성하고,Implanting ions into the surface of the substrate using ion implantation technology to form an ion implantation layer, 상기 이온들이 주입된 기판 상부에 서로 이격된 복수개의 발광셀들을 형성하는 것을 포함하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법.A method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate comprising forming a plurality of light emitting cells spaced apart from each other on the substrate implanted with the ions. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 복수개의 발광셀들을 형성하기 전, 상기 이온주입층 상에 버퍼층을 형 성하는 것을 더 포함하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법.A method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate further comprising forming a buffer layer on the ion implantation layer before forming the plurality of light emitting cells. 기판을 준비하고,Prepare the substrate, 상기 기판 상에 버퍼층을 형성하고,Forming a buffer layer on the substrate, 상기 버퍼층에 이온 임플란트 기술을 사용하여 이온들을 주입하여 상기 버퍼층을 절연층으로 변환시키고,Implanting ions into the buffer layer using an ion implant technique to convert the buffer layer into an insulating layer, 상기 절연층으로 변환된 버퍼층 상에 서로 이격된 복수개의 발광셀들을 형성하는 것을 포함하는 기판으로부터 절연된 복수개의 발광셀들을 갖는 발광소자를 제조하는 방법.A method of manufacturing a light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate comprising forming a plurality of light emitting cells spaced apart from each other on the buffer layer converted to the insulating layer.
KR20050010978A 2005-02-04 2005-02-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and method of fabricating the same Expired - Lifetime KR101203141B1 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050010978A KR101203141B1 (en) 2005-02-05 2005-02-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and method of fabricating the same
JP2007553999A JP5192239B2 (en) 2005-02-04 2005-07-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method for manufacturing the same
US11/815,255 US7772601B2 (en) 2005-02-04 2005-07-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
EP05765877A EP1864338A4 (en) 2005-02-04 2005-07-05 LIGHT EMITTER WITH A PLURALITY OF CELLS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
PCT/KR2005/002124 WO2006083065A1 (en) 2005-02-04 2005-07-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
EP10159433.1A EP2259318A3 (en) 2005-02-04 2005-07-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
TW094135727A TWI282616B (en) 2005-02-04 2005-10-13 Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
US12/410,101 US7772602B2 (en) 2005-02-04 2009-03-24 Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
US12/774,525 US7880183B2 (en) 2005-02-04 2010-05-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
JP2012039236A JP2012129546A (en) 2005-02-04 2012-02-24 Light emitting device having multiple light emitting cells and method of fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050010978A KR101203141B1 (en) 2005-02-05 2005-02-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and method of fabricating the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060090446A true KR20060090446A (en) 2006-08-11
KR101203141B1 KR101203141B1 (en) 2012-11-20

Family

ID=37571648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20050010978A Expired - Lifetime KR101203141B1 (en) 2005-02-04 2005-02-05 Light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and method of fabricating the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101203141B1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100898585B1 (en) * 2006-11-16 2009-05-20 서울반도체 주식회사 A light emitting device in which a plurality of cells are combined and a method of manufacturing the same
KR101272703B1 (en) * 2006-09-25 2013-06-10 서울옵토디바이스주식회사 LIGHT EMITTING DIODE HAVING AlGaInP ACTIVE LAYER
KR20140047872A (en) * 2012-10-15 2014-04-23 서울바이오시스 주식회사 Semiconductor device having insulation structure and method of fabricating the same
WO2014061940A1 (en) * 2012-10-15 2014-04-24 Seoul Viosys Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
KR101459554B1 (en) * 2007-10-09 2014-11-07 엘지전자 주식회사 Light emitting cell and method of making the same
KR101540370B1 (en) * 2009-12-09 2015-07-29 에피스타 코포레이션 Led structure and the led package thereof
KR20160097676A (en) * 2015-02-09 2016-08-18 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device, and light emitting device array including the same
KR20190054461A (en) * 2017-11-13 2019-05-22 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4246424B2 (en) 2001-10-11 2009-04-02 財団法人ファインセラミックスセンター Si-based semiconductor device having quantum well structure and manufacturing method thereof

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101272703B1 (en) * 2006-09-25 2013-06-10 서울옵토디바이스주식회사 LIGHT EMITTING DIODE HAVING AlGaInP ACTIVE LAYER
KR100898585B1 (en) * 2006-11-16 2009-05-20 서울반도체 주식회사 A light emitting device in which a plurality of cells are combined and a method of manufacturing the same
KR101459554B1 (en) * 2007-10-09 2014-11-07 엘지전자 주식회사 Light emitting cell and method of making the same
KR101540370B1 (en) * 2009-12-09 2015-07-29 에피스타 코포레이션 Led structure and the led package thereof
KR20140047872A (en) * 2012-10-15 2014-04-23 서울바이오시스 주식회사 Semiconductor device having insulation structure and method of fabricating the same
WO2014061940A1 (en) * 2012-10-15 2014-04-24 Seoul Viosys Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
CN104737310A (en) * 2012-10-15 2015-06-24 首尔伟傲世有限公司 Semiconductor device and method of fabricating the same
US9111840B2 (en) 2012-10-15 2015-08-18 Seoul Viosys Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
US9537045B2 (en) 2012-10-15 2017-01-03 Seoul Viosys Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
TWI636583B (en) * 2012-10-15 2018-09-21 南韓商首爾偉傲世有限公司 Semiconductor device and method of manufacturing same
KR20160097676A (en) * 2015-02-09 2016-08-18 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device, and light emitting device array including the same
KR20190054461A (en) * 2017-11-13 2019-05-22 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR101203141B1 (en) 2012-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7772602B2 (en) Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
US7704771B2 (en) Light emitting device, method of manufacturing the same and monolithic light emitting diode array
US8129848B2 (en) Light emitting device having a plurality of light emitting cells connected in series and method of fabricating the same
US20090272991A1 (en) LIGHT EMITTING DIODE HAVING AlInGaP ACTIVE LAYER AND METHOD OF FABRICATING THE SAME
CN101859758A (en) High Voltage Low Current Surface Emitting LEDs
KR101203141B1 (en) Light emitting device having a plurality of light emitting cells insulated from a substrate and method of fabricating the same
JP2006080441A (en) Semiconductor light emitting device
KR100765385B1 (en) Light emitting device in which a plurality of light emitting cells are arranged
KR101138946B1 (en) Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
KR100898585B1 (en) A light emitting device in which a plurality of cells are combined and a method of manufacturing the same
KR101216934B1 (en) Light emitting element having arrayed cells and method of fabricating the same
KR101272703B1 (en) LIGHT EMITTING DIODE HAVING AlGaInP ACTIVE LAYER
KR100599014B1 (en) Light emitting device having a hetero semiconductor repeating layer and a method of manufacturing the same
KR101171325B1 (en) Light emitting device having a plurality of light emitting cells and method of fabricating the same
KR101308129B1 (en) Light emitting device and method of fabricating the same
KR101221336B1 (en) Light emitting device and method of fabricating the same
KR100599013B1 (en) A light emitting device having a plurality of light emitting cells and a method of manufacturing the same
KR100663043B1 (en) Light emitting device having a semi-insulating layer formed on an epitaxial substrate and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20050205

N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20050527

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20100120

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20050205

Comment text: Patent Application

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20110525

Patent event code: PE09021S01D

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20110806

Patent event code: PE09021S01D

PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Final Notice of Reason for Refusal

Patent event date: 20120320

Patent event code: PE09021S02D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20120903

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20121114

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20121115

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150924

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150924

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160907

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160907

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170911

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170911

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180906

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20191001

Start annual number: 8

End annual number: 8