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KR20160027875A - 발광소자 - Google Patents

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KR20160027875A
KR20160027875A KR1020140194260A KR20140194260A KR20160027875A KR 20160027875 A KR20160027875 A KR 20160027875A KR 1020140194260 A KR1020140194260 A KR 1020140194260A KR 20140194260 A KR20140194260 A KR 20140194260A KR 20160027875 A KR20160027875 A KR 20160027875A
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KR
South Korea
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bonding pad
electrode
semiconductor layer
conductive
light emitting
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Pending
Application number
KR1020140194260A
Other languages
English (en)
Inventor
이소라
채종현
Original Assignee
서울바이오시스 주식회사
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.)
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by 서울바이오시스 주식회사 filed Critical 서울바이오시스 주식회사
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Priority to CN201580045770.0A priority patent/CN106605306B/zh
Priority to DE202015009890.8U priority patent/DE202015009890U1/de
Priority to DE112015003963.5T priority patent/DE112015003963T5/de
Priority to JP2017510623A priority patent/JP6757313B2/ja
Priority to CN201710702110.6A priority patent/CN107579140B/zh
Priority to PCT/KR2015/008841 priority patent/WO2016032194A1/ko
Priority to KR1020160005771A priority patent/KR101616552B1/ko
Publication of KR20160027875A publication Critical patent/KR20160027875A/ko
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Abstract

본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 특히 본딩패드가 실장기판 상에 솔더링되는 발광소자에 있어서, 솔더링 과정에서 발생되는 보이드 발생 현상을 최소화할 수 있는 본딩패드 형상을 갖는 발광소자에 관한 것이다.

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 특히 본딩패드가 실장기판 상에 솔더링되는 발광소자에 있어서, 솔더링 과정에서 발생되는 보이드 발생 현상을 최소화 할 수 있는 본딩패드 형상을 갖는 발광소자에 관한 것이다.
고출력 발광소자를 얻기 위해서는 발광 효율을 높이거나, 패키지를 소형화시키거나, 열 저항을 낮추는 등의 요소를 고려하여 소자를 제작하여야 한다. 상기 조건을 만족시키기 위해서 현재 널리 사용되고 있는 것이 플립칩 방식의 발광소자이다.
플립칩 방식은 솔더 범프(solder bump)를 이용한 칩 본딩 방식을 의미하는 것으로, 기존의 와이어 본딩 방식에 비하여 본딩 길이가 거의 없기 때문에, 본딩에 의한 인덕턴스를 1/10 이하로 줄일 수 있고, 따라서 해당 방식에 의하는 경우 칩 패키지의 집적화가 가능하다.
즉, 플립칩 방식에서는 기판 쪽으로 빛을 나오게 함으로써 전극패드에서의 광 손실을 없앨 수 있으며, p층에 반사막을 증착하여 실장기판 쪽으로 진행되는 광자의 경로를 반대방향으로 바꿈으로써 추출효율을 향상시킬수 있다. 또한 플립칩 방식에 의하면 전류확산이 개선되어 낮은 순방향 전압이 제공된다.
또한, 고출력 발광소자의 경우 주입 전류가 커질 때 많은 열이 발생하게 되는데, 열발생 영역인 활성층으로부터 방열구조까지의 거리가 가까우므로 방열이 용이하여 열저항이 크게 감소한다. 따라서 대면적 발광소자와 같은 고출력소자에서는 대부분 플립칩 방식을 채용하고 있다.
한편, 플립칩 방식이 널리 사용되고 있는 대면적 발광소자는 전류 분산을 돕기 위하여 다양한 구조가 제안되고 있는데, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재되는 활성층이 2개 이상으로 분리되고, 상기 2개 이상의 활성층이 하나의 제1도전형 반도체층을 공유하는 형태도 알려져 있다.
이러한 플립칩 방식은 고온의 열원을 가하여 솔더 범프를 용융함으로써 칩의 본딩패드와 실장기판이 전기적으로 접속하도록 하는 것인데, 솔더 범프를 용융시키는 공정을 리플로우(reflow)라고 한다.
리플로우 공정 중에는 플럭스가 증발하여 용융 솔더가 응고할 때 기포가 그 내부에 갇히게 되어 보이드(void)가 발생될 수 있다. 보이드는 방열기능을 약화시키고, 칩의 본딩패드와 실장기판 간 접합불량을 일으켜 발광소자의 신뢰성을 떨어뜨리는 가장 큰 원인이 되고 있다.
따라서, 발광소자의 신뢰성을 향상시키기 위하여, 보이드 발생 현상을 최소화하기 위한 기술이 요구되는 실정이다.
본 발명과 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2013-0030178호(2013.03.26 공개)에는 플립칩 방식을 채택한 대면적 발광소자가 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 본딩패드가 실장기판 상에 솔더링되는 발광소자에 있어서, 솔더링 과정에서 발생되는 보이드 발생 현상을 최소화할 수 있는 본딩패드 형상을 갖는 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자는 본딩패드가 실장기판 상에 솔더링되는 것으로서, 상기 본딩패드는 연결전극에 의하여 각각 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제1전극 및 제2전극과 연결되고, 솔더볼 접촉 가능 영역에 2개 이상의 선 형상의 본딩패드가 형성되어 있으며, 상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드 중 적어도 2개는 서로 대면하되, 서로 대면하는 2개의 본딩패드 사이에 비도전 영역이 존재하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광소자는 본딩패드가 실장기판 상에 솔더링되는 것으로서, 상기 본딩패드는 연결전극에 의하여 각각 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제1전극 및 제2전극과 연결되고, 솔더볼 접촉 가능 영역 중 일부에 본딩패드가 형성되어 있고, 솔더볼 접촉 가능 영역 중 나머지에 보이드 탈출용 비도전 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광소자에 의하면 큰 보이드가 형성되지 않거나, 보이드가 본딩패드 내 갇히지 않고 잘 빠져나갈 수 있는 본딩패드 형상을 가짐으로써 솔더링 과정에서 발생되는 보이드 발생 현상이 최소화되는바, 발광소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 의한 본딩패드 형상을 포함하는 발광소자의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 발광소자에 대하여 A'-A 방향으로 절단한 경우의 단면도이다.
도 2 내지 도 6, 및 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전극 형상을 포함하는 발광소자의 평면도이다.
도 7a는 도 3의 발광소자에 대하여 B-B' 방향으로 절단한 경우의 단면도이다.
도 7b는 도 3의 발광소자에 대하여 C-C' 방향으로 절단한 경우의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것인바, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광소자에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 의한 본딩패드 형상을 포함하는 발광소자의 평면도, 도 1b는 도 1a의 발광소자에 대하여 A'-A 방향으로 절단한 경우의 단면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 전극 형상을 포함하는 발광소자는 활성층(112)이 제1 도전형 반도체층(111)과 제2 도전형 반도체층(113) 사이에 개재되도록, 기판 상(101)에 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)이 형성되어 있는 구조를 갖는다.
기판(101)은 Al2O3, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge 등과 같은 공지의 재료를 선택하여 이용할 수 있다. 상기 기판(101)의 위 및/또는 아래에는 요철 패턴이 형성될 수 있으며, 상기 요철 패턴의 형상은 스트라이프 형상, 렌즈 형상, 기둥 형상, 뿔 형상 등 자유롭게 선택 가능하다.
제1 도전형 반도체층(111)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 반도체층이다. 상기 제1 도전형 반도체층(111)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(111)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트인 Si, Ge, Sn, Se, Te 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
활성층(112)은 단일 양자 우물 또는 다중 양자 우물(MQW) 구조로 형성될 수 있다. 즉, 3족-5족 화합물 반도체 재료를 이용하여 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예컨대 활성층(112)은 InGaN 우물층/GaN 장벽층이 교대로 형성된 구조를 가질 수 있다. 상기 활성층(112)은 제1 도전형 반도체층(111)에서 공급되는 캐리어와 제2 도전형 반도체층(113)에서 공급되는 캐리어가 재결합하면서 광을 발생시킨다. 상기 제1 도전형 반도체층(111)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 반도체층(111)에서 공급되는 캐리어는 전자일 수 있고, 제2 도전형 반도체층(113)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 반도체층(113)에서 공급되는 캐리어는 정공일 수 있다.
제2 도전형 반도체층(113)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 반도체층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(113)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(113)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트인 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발광소자는 도 1에 나타낸 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113) 이외에도 결정 품질 향상을 위하여 비도핑층이나 기타 버퍼층을 포함할 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(113)이 p형 반도체층인 경우, 활성층(112)과 제2 도전형 반도체층(113) 사이에 형성되는 전자차단층(미도시)과 같이 다양한 기능층들이 포함될 수 있다.
질화물계 반도체 적층(110)은 제1 도전형 반도체층(111)을 부분적으로 노출시키는 노출 영역(e)을 포함할 수 있으며, 노출 영역(e)을 통해 제1 도전형 반도체층(111)과 제1 전극(140)이 전기적으로 접속될 수 있다. 노출 영역(e)의 위치, 형태, 및 개수에 따라 전류 분산 효율 및 발광 장치의 발광 패턴이 조절될 수 있다. 노출 영역(e)은 사진 및 식각 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 노출 영역(e)은 사진 및 식각 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트를 이용하여 식각 영역을 정의하고, ICP와 같은 건식 식각을 이용하여 제2 도전형 반도체층(113)과 활성층(112)을 식각함으로써 노출 영역(e)이 형성될 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니지만, 도 1b는 노출 영역(e)이 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)을 관통하는 홀 형태로 형성된 예를 보여준다. 홀을 통해 제1 도전형 반도체층(111)과 제1 전극(140)이 전기적으로 접속된다. 홀은 도시된 바와 같이 규칙적으로 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 홀의 위치, 형태 및 개수에 따라 전류 분산 효율 및 발광 장치의 발광 패턴이 조절될 수 있다.
제2 전극(120)은 제2 도전형 반도체층(113) 상에 위치하며, 제2 도전형 반도체층(113)과 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 전극(120)은 반사 금속층(121)을 포함하며, 나아가 장벽 금속층(122)을 포함할 수 있으며, 장벽 금속층(122)은 반사 금속층(121)의 상면 및 측면을 덮을 수 있다. 예컨대, 반사 금속층(121)의 패턴을 형성하고, 그 위에 장벽 금속층(122)을 형성함으로써, 장벽 금속층(122)이 반사 금속층(121)의 상면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사 금속층(121)은 Ag, Ag 합금, Ni/Ag, NiZn/Ag, TiO/Ag 층을 증착 및 패터닝하여 형성될 수 있다.
한편, 장벽 금속층(122)은 Ni, Cr, Ti, Pt 또는 그 복합층으로 형성될 수 있으며, 반사 금속층(121)의 금속 물질이 확산되거나 오염되는 것을 방지한다. 또한, 제2 전극(120)은 ITO(Indium tin oxide)를 포함할 수 있다. ITO는 광투과율이 높은 금속 산화물로 이루어져서, 제2 전극(120)에 의한 광의 흡수를 억제하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 전극(140)은 제1 도전형 반도체층(111)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제1 전극(140)은 질화물계 반도체 적층(110)을 덮을 수 있다. 또한, 제1 전극(140)은 제2 전극(120)을 노출시키는 개구부(140b)를 가질 수 있다. 제1 전극(140)은 개구부(140b)를 제외한 성장 기판(100)의 거의 전 영역 상부에 형성될 수 있다. 따라서, 제1 전극(140)을 통해 전류가 성장 기판(100)의 거의 전 영역 상부에 쉽게 분산될 수 있다. 제1 전극(140)은 Al층과 같은 고반사 금속층을 포함할 수 있으며, 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 또한, 고반사 금속층 상에 Ni, Cr, Au 등의 단층 또는 복합층 구조의 보호층이 형성될 수 있다. 제1 전극(140)은 예컨대, Ti/Al/Ti/Ni/Au 의 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 전극(140)은 질화물계 반도체 적층(110) 상에 금속 물질을 증착하고, 이를 패터닝하여 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 장치는 하부 절연층(130)을 더 포함할 수 있다. 하부 절연층(130)은 질화물계 반도체 적층(110)의 상면 및 제2 전극(120)의 상면과 측면을 덮으며, 상기 질화물계 반도체 적층(110)과 상기 제1 전극(140) 사이에 위치하여 제1 전극(140)을 상기 제2 전극(120)으로부터 절연시킬 수 있다. 하부 절연층(130)은 특정 영역에서 제1 도전형 반도체층(111) 및 제2 도전형 반도체층(113)에 전기적 접속을 허용하기 위한 개구부(130a, 130b)를 갖는다. 예컨대, 하부 절연층(130)은 제1 도전형 반도체층(111)을 노출시키는 개구부(130a)와 제2 전극(120)을 노출시키는 개구부(130b)를 가질 수 있다. 하부 절연층(130)의 개구부(130b)는 제1 전극(140)의 개구부(140b)에 비해 상대적으로 좁은 면적을 가질 수 있다. 하부 절연층(130)은 화학기상증착(CVD) 등의 기술을 사용하여 SiO2 등의 산화막, SiNx 등의 질화막, MgF2의 절연막으로 형성될 수 있다. 하부 절연층(130)은 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다중층으로 형성될 수도 있다. 나아가 하부 절연층(130)은 저굴절 물질층과 고굴절 물질층이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기(DBR)를 포함할 수 있다. 예컨대, SiO2/TiO2 나 SiO2/Nb2O5 등의 층을 적층함으로써 반사율이 높은 절연 반사층을 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 장치는 상부 절연층(150)을 더 포함할 수 있다. 상부 절연층(150)은 제1 전극(140)의 일부를 덮을 수 있다. 상부 절연층(150)은 제1 전극(140)을 노출시키는 개구부(150a) 및 제2 전극(120)을 노출시키는 개구부(150b)를 가질 수 있다. 상부 절연층(150)의 개구부(150b)는 제1 전극(140)의 개구부(140b) 및 하부 절연층(130)의 개구부(130b)에 비해 상대적으로 더 좁은 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(140)의 개구부(140b)의 측벽 뿐만 아니라 하부 절연층(130)의 개구부(130b)의 측벽들도 상부 절연층(150) 에 의해 덮일 수 있다. 이 경우, 제2 전극(120)을 습기 등으로부터 더 효과적으로 보호할 수 있다. 구체적으로, 제2 전극(120)이 장벽 금속층을 포함하지 않더라도 외부의 습기가 제2 전극(120)의 반사 금속층으로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 상부 절연층(150)은 제1 전극(140) 상에 산화물 절연층, 질화물 절연층 또는 폴리이미드, 테플론, 파릴렌 등의 폴리머를 증착 및 패터닝하여 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 소자의 본딩패드(200)는 제1 전극(140) 및 제2 전극(120)과 각각 전기적으로 접속하는 제1 본딩패드(200a) 및 제2 본딩패드(200b)를 포함할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니지만, 도 1b를 참조하면, 제1 본딩패드(200a)는 상부 절연층(150)의 개구부(150a)에 형성된 제1연결전극을 통해 제1 전극(140)과 접속하고, 제2 본딩패드(200b)는 상부 절연층(150)의 개구부(150b)에 형성된 제2 연결전극을 통해 제2 전극(120)에 접속될 수 있다. 제1 본딩패드(200a) 및 제2 본딩패드(200b)는 제1 전극(140) 및 제2 전극(120)을 기판에 효과적으로 접속시키는 역할을 할 수 있다. 제1 본딩패드(200a) 및 제2 본딩패드(200b)은 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예컨대 사진 및 식각 기술 또는 리프트 오프 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 제1 본딩패드(200a) 및 제2 본딩패드(200b)는 예컨대 Ti, Cr, Ni 등의 접착층과 Al, Cu, Ag 또는 Au 등의 고전도 금속층을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 본딩패드(200a, 200b)가 포함되는 발광소자는 다수의 분리된 활성층이 하나의 제1 도전형 반도체층(111)을 공유하는 형태일 수 있다.
종래에는 실장기판과 본딩패드간의 본딩이 용이하도록 제1 본딩패드(200a)와 제2 본딩패드(200b)가 솔더볼 접촉 가능 영역(210) 내에서 최대한 넓은 면적을 차지하도록 설계하였다.
그러나 이 경우, 리플로우 공정 중에서 발생되는 보이드가 발광소자의 신뢰성을 떨어뜨리는바, 큰 보이드가 형성되지 않거나, 보이드가 전극 내 갇히지 않고 잘 빠져나갈 수 있는 전극 형상을 설계할 필요가 있게 되었다.
이러한 필요성에 의하여 본 발명에 따른 전극 형상을 갖는 발광소자는 도 1 내지 도 6에 나타난 바와 같이, 본딩패드(200a, 200b)가 실장기판 상에 솔더링되는 것으로서, 상기 본딩패드(200a, 200b)는 연결전극에 의하여 각각 제1 도전형 반도체층(111) 및 제2 도전형 반도체층(113)과 전기적으로 연결되고, 솔더볼 접촉 가능 영역(210)에 2개 이상의 선 형상의 본딩패드(200a, 200b)가 형성되어 있으며, 상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드(200a, 200b) 중 적어도 2개는 서로 대면하되, 서로 대면하는 2개의 본딩패드(200a, 200b) 사이에 비도전 영역(220)이 존재하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 솔더볼 접촉 가능 영역(210)은 발광소자가 실장기판에 위치하는 솔더볼과 접촉할 수 있는 부분을 의미하는 것으로, 리플로우 공정에 의해 솔더가 용융되는 경우, 솔더볼 접촉 가능 영역(210)은 용융 솔더가 차지하게 되는 영역 내에 포함될 수 있다.
제1 본딩패드(200a)에 해당되는 내용은 제2 본딩패드(200b)에도 그대로 적용되므로, 편의상 이하에서는 제1 본딩패드(200a)를 기준으로 본 발명의 본딩패드에 대하여 설명한다.
여기에서 선 형상의 본딩패드(200a)라 함은, 면적을 갖는 전극에 있어서 길이가 폭 보다 더 큰 형상인 것을 의미한다.
여기에서 비도전 영역(220)은 본딩패드(200a)가 형성되지 않은 영역으로서, 상부 절연층(150)이 노출된 부분을 의미한다. 즉, 상부 절연층(150)과 본딩패드(200a)층 간 단차에 의한 공간이 이에 해당된다.
여기에서 본딩패드가 서로 대면한다는 의미는, 본딩패드가 서로 평행하게 마주보거나, 평행하지 않더라도 서로 마주보는 것으로 인정될 수 있는 것이라면 모두 해당된다.
즉, 본 발명의 발광소자에 포함되는 본딩패드(200a)는, 2개 이상의 선 형상의 본딩패드(200a) 중 적어도 2개는 서로 대면하되, 서로 대면하는 2개의 전극 사이에 비도전 영역(220)이 존재하게 됨으로써, 보이드 발생이 최소화된다.
구체적으로, 도 1a에 나타난 바와 같이, 상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드(200a) 중 적어도 2개는 서로 이격될 수 있다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드(200a) 중 적어도 2개는 서로 연결될 수 있다.
또한, 도 1a에 나타난 선 형상의 본딩패드는 도 3 내지 도 6에 나타난 바와 같이 연결부에 의해 어느 위치에서든 모두 연결될 수 있다.
도 3을 예로 들면, 3개의 연결부를 통해 4개의 선 형상의 본딩패드(200a)가 모두 연결된다. 즉, 도 3 내지 도 6에 나타난 바와 같이, 상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드(200a)가 n개(n=2) 형성되어 있다면, 적어도 n-1개 이상의 연결부가 포함될 경우, 선 형상의 본딩패드(200a)가 모두 서로 연결될 수 있게 된다.
도 3 내지 도 6에 나타난 형상 이외에도 선 형상의 본딩패드(200a)는 서로 대면하는 2개의 본딩패드 사이에 비도전 영역(220)이 존재한다는 조건만 만족하면 더 많은 연결부를 갖고 연결될 수도 있다.
즉, 본 발명의 발광소자에 포함되는 본딩패드는 기본적으로, 2개 이상의 선 형상의 본딩패드(200a) 중 적어도 2개는 서로 대면하되, 서로 대면하는 2개의 본딩패드(200a) 사이에 비도전 영역(220)이 존재하게 됨으로써, 절연층(150)의 상부가 노출되고, 이로써 절연층(150)과 본딩패드(200a)층 간 단차에 의한 공간이 마련되므로, 리플로우 공정에서 발생된 큰 보이드가 형성되지 않도록 설계된다.
도 7a, 7b에 도 3의 발광소자에 대하여 B-B', C-C' 방향으로 절단한 경우의 단면도를 각각 나타내었는바, 상기한 효과에 대하여 확인할 수 있다.
먼저 도 7a에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제2 본딩패드(200b)는 서로 대면하는 선 형상의 본딩패드 사이에 비도전 영역(220)이 있고, 이는 즉 절연층(150)과 본딩패드(200b)층 간 단차에 의한 공간으로서, 해당 공간으로 리플로우 공정에서 발생된 보이드가 빠져나가게 되므로 제품의 신뢰성이 향상될 수 있게 된다.
마찬가지로, 도 7b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 본딩패드(200a)는 서로 대면하는 선 형상의 본딩패드 사이에 비도전 영역(220)이 있고, 이는 즉 절연층(150)과 본딩패드(200a)층 간 단차에 의한 공간으로서, 해당 공간으로 리플로우 공정에서 발생된 보이드가 빠져나가게 되므로 제품의 신뢰성이 향상될 수 있게 된다.
선 형상의 본딩패드(200a)의 폭(t)은 200um이하인 것이 바람직하다. 상기 범위를 초과하는 경우에는 본딩패드(200a) 내 솔더볼 접촉 가능 영역(210)에서 발생된 보이드 존재 지점으로부터 비도전 영역까지의 거리가 너무 멀어지므로, 보이드가 빠져나가지 못하고 본딩패드(200a) 내에 갇히게 되어, 실장기판과의 접합이 불량해지고 방열성능이 떨어지는 등, 발광소자의 신뢰도가 저하된다.
또한, 선 형상의 본딩패드(200a)의 폭(t)은 40㎛ 이상인 것이 바람직하다. 상기 범위 미만인 경우에는 본딩패드(200a)로의 전류주입량이 저하되어 발광소자의 발광효율이 감소되는 문제가 있다.
또한, 선 형상의 본딩패드(200a)의 면적은 솔더볼 접촉 가능 영역 면적(210)의 40% 이상인 것이 바람직하다. 상기 범위 미만인 경우에는 본딩패드(200a)로의 전류주입량이 저하되어 발광소자의 발광효율이 감소되는 문제가 있다.
본 발명의 본딩패드의 형상은 상술한 구체예에 한정되지 않고, 전극 폭 이상의 지름을 갖는 보이드는 발생하지 않도록 설계한다는 측면에서 당업자가 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 변형이 가능하다.
이에 따라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 형상을 갖는 발광소자는, 도 8에 나타난 바와 같이, 본딩패드(200a, 200b)가 실장기판 상에 솔더링되는 것으로서, 상기 본딩패드(200a, 200b)는 연결전극에 의하여 각각 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제1 전극(140) 및 제2 전극(120)과 연결되고, 솔더볼 접촉 가능 영역(210) 중 일부에 본딩패드(200a)가 형성되어 있고, 솔더볼 접촉 가능 영역(210) 중 나머지에 보이드 탈출용 비도전 패턴(230)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기에서 보이드 탈출용 비도전 패턴(230)이란, 본딩패드(200a, 200b)가 형성되지 않은 영역에 대응되는 것으로서, 절연층(150)의 상부가 노출됨으로써 상부 절연층(150)과 본딩패드(200a, 200b)층 간 단차에 의한 공간이 마련되므로, 리플로우 공정에서 발생된 보이드가 빠져나갈 수 있는 공간의 형태를 의미한다.
즉, 본 발명의 발광소자에 포함되는 본딩패드(200a, 200b)는 솔더볼 접촉 가능 영역(210) 중 일부에 본딩패드(200a, 200b)가 형성되어 있고, 솔더볼 접촉 가능 영역(210) 중 나머지에 보이드 탈출용 비도전 패턴(230)이 형성됨으로써, 비도전 패턴(230)을 통해 보이드가 빠져나갈 수 있으므로 보이드 발생이 최소화된다.
구체적으로, 도 8에 나타난 바와 같이, 비도전 패턴(230)은 본딩패드(200a, 200b) 내 임의의 점(P)에서 200㎛ 이내에 솔더볼 접촉 가능 영역(210)의 테두리부 방향으로 형성될 수 있다. 이를 통해 발생되는 보이드가 비도전 패턴(230)을 통해 바로 빠져나갈 수 있게 된다.
즉, 전극 내 임의의 점(P)에서 200㎛가 초과해버리면 보이드가 빠져나가기 어려우므로 보이드가 빠져나갈 수 있도록 전극을 형성하지 않고 보이드 탈출용 비도전 패턴(230)을 형성하여 주는 것이 바람직하다.
상기 비도전 패턴(230)은 솔더볼 접촉 가능 영역(210)의 테두리부 방향으로 갈수록 넓어지는 테이퍼 형상일 수도 있다.
비도전 패턴(230)이 솔더볼 접촉 가능 영역(210)의 테두리부 방향으로 갈수록 넓어지는 테이퍼 형상을 갖게 되는 경우, 보이드가 용이하게 빠져나갈 수 있게 된다.
또한, 본딩패드(200a, 200b)의 면적은 솔더볼 접촉 가능 영역(210) 면적의 40% 이상인 것이 바람직하다. 상기 범위 미만인 경우에는 전극으로의 전류주입량이 저하되어 발광소자의 발광효율이 감소되는 문제가 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
101: 기판
111: 제1 도전형 반도체층
112: 활성층
113: 제2 도전형 반도체층
110: 질화물계 반도체층
120: 제2 전극
121: 반사금속층
122: 장벽금속층
130: 하부 절연층
140: 제1 전극
150: 상부 절연층
200a: 제1 본딩패드
200b: 제2 본딩패드
210: 솔더볼 접촉 가능 영역
220: 비도전 영역
230: 비도전 패턴

Claims (19)

  1. 본딩패드가 실장기판 상에 솔더링되는 발광소자에 있어서,
    상기 본딩패드는 연결전극에 의하여 각각 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과전기적으로 접속된 제1 전극 및 제2 전극과 연결되고,
    솔더볼 접촉 가능 영역에 2개 이상의 선 형상의 본딩패드가 형성되어 있으며,
    상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드 중 적어도 2개는 서로 대면하되, 서로 대면하는 2개의 본딩패드 사이에 비도전 영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드 중 적어도 2개는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드 중 적어도 2개는 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2개 이상의 선 형상의 본딩패드는 n개(n=2) 형성되어 있고, 적어도 n-1개 이상의 연결부를 포함하여 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선 형상의 본딩패드의 폭은 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선 형상의 본딩패드의 폭은 40㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선 형상의 본딩패드의 면적은 솔더볼 접촉 가능 영역 면적의 40% 이상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 연결전극은 본딩패드와 제1 전극을 전기적으로 연결하는 제1 연결전극 및 본딩패드와 제2 전극을 전기적으로 연결하는 제2 연결전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 연결전극은 제1 전극상에 위치하는 상부 절연층의 개구부에 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제2 연결전극은 제2 전극상에 위치하는 하부 절연층 및 제1 전극상에 위치하는 상부 절연층의 개구부에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 본딩패드는 서로 이격된 제1 본딩패드 및 제2 본딩패드를 포함하고,
    상기 발광소자는 상기 제1 본딩패드에 전기적으로 연결되는 제1 도전형 반도체층과, 상기 제2 본딩패드에 전기적으로 연결되는 제2 도전형 반도체층과, 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 개재되는 활성층을 포함하되,
    상기 활성층이 2개 이상으로 분리된 것을 특징으로 하는 발광소자.
  12. 본딩패드가 실장기판 상에 솔더링되는 발광소자에 있어서,
    상기 본딩패드는 연결전극에 의하여 각각 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 접속된 제1 전극 및 제2 전극과 연결되고,
    솔더볼 접촉 가능 영역 중 일부에 본딩패드가 형성되어 있고, 솔더볼 접촉 가능 영역 중 나머지에 보이드 탈출용 비도전 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 비도전 패턴은 본딩패드 전극 내 임의의 점에서 200㎛ 이내에 솔더볼 접촉 가능 영역의 테두리부 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비도전 패턴은 상기 솔더볼 접촉 가능 영역의 테두리부 방향으로 갈수록 넓어지는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 본딩패드의 면적은 솔더볼 접촉 가능 영역 면적의 40% 이상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 연결전극은 본딩패드와 제1 전극을 전기적으로 연결하는 제1 연결전극 및 본딩패드와 제2 전극을 전기적으로 연결하는 제2 연결전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제1 연결전극은 제1 전극상에 위치하는 상부 절연층의 개구부에 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 제2 연결전극은 제2 전극상에 위치하는 하부 절연층 및 제1 전극상에 위치하는 상부 절연층의 개구부에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 본딩패드는 서로 이격된 제1 본딩패드 및 제2 본딩패드를 포함하고,
    상기 발광소자는 상기 제1 본딩패드와 전기적으로 연결되는 제1 도전형 반도체층과, 상기 제2 본딩패드와 전기적으로 연결되는 제2 도전형 반도체층과, 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층사이에 개재되는 활성층을 포함하되,
    상기 활성층이 2개 이상으로 분리된 것을 특징으로 하는 발광소자.
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