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WO2018117680A2 - 반도체 발광소자 - Google Patents

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WO2018117680A2
WO2018117680A2 PCT/KR2017/015220 KR2017015220W WO2018117680A2 WO 2018117680 A2 WO2018117680 A2 WO 2018117680A2 KR 2017015220 W KR2017015220 W KR 2017015220W WO 2018117680 A2 WO2018117680 A2 WO 2018117680A2
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WO
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electrode
layer
semiconductor
film
semiconductor layer
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PCT/KR2017/015220
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French (fr)
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WO2018117680A3 (ko
Inventor
진근모
정연호
전수근
박준천
이성기
이성규
Original Assignee
주식회사 세미콘라이트
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Publication date
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Priority claimed from KR1020170022954A external-priority patent/KR101877747B1/ko
Priority claimed from KR1020170027714A external-priority patent/KR101928309B1/ko
Priority claimed from KR1020170027717A external-priority patent/KR101928312B1/ko
Priority claimed from KR1020170055399A external-priority patent/KR101928313B1/ko
Priority claimed from KR1020170072715A external-priority patent/KR101928306B1/ko
Application filed by 주식회사 세미콘라이트 filed Critical 주식회사 세미콘라이트
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Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor light emitting device as a whole, and more particularly, to a semiconductor light emitting device for preventing a short.
  • the present disclosure relates generally to semiconductor light emitting devices, and more particularly, to semiconductor light emitting devices having improved performance.
  • the present disclosure relates generally to a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting device structure using the same, and more particularly, to a semiconductor light emitting device having a structure for improving a reflectance and a semiconductor light emitting device structure using the same.
  • the present disclosure relates to a semiconductor light emitting device as a whole, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor light emitting device having improved light emission efficiency.
  • the present disclosure relates to a semiconductor light emitting device as a whole, and more particularly, to a semiconductor light emitting device for increasing reliability of soldering (soldering).
  • the present disclosure relates to a method of manufacturing a semiconductor light emitting device as a whole, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor light emitting device having improved light emission efficiency.
  • the semiconductor light emitting device refers to a semiconductor optical device that generates light through recombination of electrons and holes, for example, a group III nitride semiconductor light emitting device.
  • the group III nitride semiconductor consists of a compound of Al (x) Ga (y) In (1-x-y) N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1).
  • GaAs type semiconductor light emitting elements used for red light emission, etc. are mentioned.
  • FIG. 1 is a view illustrating an example of a semiconductor light emitting device disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1611480.
  • the semiconductor light emitting device includes a substrate 310, a plurality of semiconductor layers 330, 340, 350, a buffer layer 320, a light absorption prevention film 341, a current diffusion conductive film 360, a non-conductive reflective film 391, and a first electrode 375. , A second electrode 385, a first electrical connection 373, a second electrical connection 383, a first lower electrode 371, and a second lower electrode 381.
  • the refractive index of the air layer is so large that light does not go out of the non-conductive reflecting film 391 to the air layer and is reflected.
  • the light hitting the first electrode 375 and the second electrode 385 reflects light, but part of the light is absorbed, and thus the reflection efficiency is lower than the reflection in the air layer.
  • the size of the first electrode 375 and the second electrode 385 is reduced to make the area where the air layer and the non-conductive reflective film 391 touch.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting device disclosed in Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2011-0031099.
  • FIG. 2A is a plan view of the light emitting device 201
  • FIG. 2B is a sectional view taken along the line A-A of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a sectional view taken along the line B-B of FIG.
  • the light emitting device 201 is provided with a transparent conductive layer 230 provided on the p-side contact layer 228 and a plurality of p electrodes 240 provided in a part of the region on the transparent conductive layer 230.
  • the light emitting device 201 includes a plurality of n electrodes provided on the n-side contact layer 222 exposed by a plurality of vias formed from the p-side contact layer 228 to at least the surface of the n-side contact layer 222.
  • a lower insulating layer 250 provided on the inner surface of the via and the transparent conductive layer 230, and a reflective layer 260 provided inside the lower insulating layer 250 are provided.
  • the reflective layer 260 is provided at portions except the upper portions of the p electrode 240 and the n electrode 242.
  • the lower insulating layer 250 in contact with the transparent conductive layer 230 may include a via 250a extending in the vertical direction on each p electrode 240 and a via 250b extending in the vertical direction on each n electrode 242.
  • the p wiring 270 and the n wiring 272 are provided on the lower insulating layer 250 in the light emitting device 201.
  • the p-wire 270 may include a second planar conductive part 2700 extending in a planar direction on the lower insulating layer 250, and a plurality of second electrically connected to the respective p electrodes 240 through the via 250a. It has a vertical conductive portion 2702.
  • the n wiring 272 may include a first planar conductive part 2720 extending in the planar direction on the lower insulating layer 250, a via 250b of the lower insulating layer 250, and a via formed in the semiconductor stack structure. It has a plurality of first vertical conductive portions 2722 electrically connected to the respective n electrodes 242 through.
  • the light emitting device 201 includes an upper insulating layer 280 provided on the lower insulating layer 250 in contact with the p wiring 270, the n wiring 272, and the transparent conductive layer 230, and an upper insulating layer.
  • P-side junction electrode 290 electrically connected to p-line 270 through p-side opening 280a provided in layer 280 and n-side opening 280b provided in upper insulating layer 280.
  • An n-side junction electrode 292 electrically connected to the wiring 272 is provided.
  • 20 is a view showing an example of a conventional semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device includes a growth substrate 10 (eg, a sapphire substrate), a growth layer 10, a buffer layer 20, a first semiconductor layer 30 having a first conductivity (eg, an n-type GaN layer), electrons and holes.
  • the active layer 40 eg, INGaN / (In) GaN MQWs
  • the second semiconductor layer 50 eg, p-type GaN layer
  • a transmissive conductive film 60 for spreading current and an electrode 70 serving as a bonding pad are formed thereon, and an electrode serving as a bonding pad on the etched and exposed first semiconductor layer 30.
  • the semiconductor light emitting device of the form as shown in FIG. 20 is particularly called a Lateral Chip.
  • the growth substrate 10 side is electrically connected to the outside becomes a mounting surface.
  • FIG. 21 is a view showing another example of the semiconductor light emitting device shown in US Patent No. 7,262,436. For convenience of description, reference numerals have been changed.
  • the semiconductor light emitting device includes a growth substrate 10 and a growth substrate 10, a first semiconductor layer 30 having a first conductivity, an active layer 40 that generates light through recombination of electrons and holes, and a first conductivity.
  • a second semiconductor layer 50 having another second conductivity is sequentially deposited, and there are formed three electrode layers 90, 91, 92 for reflecting light toward the growth substrate 10 side.
  • the first electrode film 90 may be an Ag reflecting film
  • the second electrode film 91 may be a Ni diffusion barrier film
  • the third electrode film 92 may be an Au bonding layer.
  • An electrode 80 serving as a bonding pad is formed on the etched and exposed first semiconductor layer 30.
  • the electrode film 92 side is electrically connected to the outside, it becomes a mounting surface.
  • a semiconductor light emitting device of the same type as that of FIG. 21 is called a flip chip.
  • the electrode 80 formed on the first semiconductor layer 30 is at a lower level than the electrode films 90, 91, and 92 formed on the second semiconductor layer, but may be formed at the same height. You can also do that.
  • the height reference may be the height from the growth substrate 10.
  • 22 is a view showing an example of a conventional semiconductor light emitting device structure.
  • the semiconductor light emitting device structure 100 includes a lead type (110, 120), a mold 130, and a vertical type semiconductor light emitting device (150) in the cavity 140, the mold 130
  • the cavity 140 surrounded by is filled with an encapsulant 170 containing the wavelength conversion material 160.
  • a lower surface of the vertical semiconductor light emitting device 150 is electrically connected directly to the lead frame 110, and an upper surface of the vertical semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the lead frame 120 by a wire 180.
  • a portion of the light emitted from the vertical semiconductor light emitting device 150 may excite the wavelength converter 160 to produce light of different colors, and two different lights may be mixed to form white light.
  • the semiconductor light emitting device 150 may produce blue light, and light generated by being excited by the wavelength converter 160 may be yellow light, and blue light and yellow light may be mixed to produce white light.
  • FIG. 22 illustrates a semiconductor light emitting device structure using a vertical semiconductor light emitting device 150, but a semiconductor light emitting device structure having the same shape as that of FIG. 22 may be manufactured using the semiconductor light emitting devices shown in FIGS. 20 and 21. have.
  • FIG. 21 is a view showing another example of the semiconductor light emitting device shown in US Patent No. 7,262,436. For convenience of description, reference numerals have been changed.
  • the semiconductor light emitting device includes a growth substrate 10 and a growth substrate 10, a first semiconductor layer 30 having a first conductivity, an active layer 40 that generates light through recombination of electrons and holes, and a first conductivity.
  • a second semiconductor layer 50 having another second conductivity is sequentially deposited, and there are formed three electrode layers 90, 91, 92 for reflecting light toward the growth substrate 10 side.
  • the first electrode film 90 may be an Ag reflecting film
  • the second electrode film 91 may be a Ni diffusion barrier film
  • the third electrode film 92 may be an Au bonding layer.
  • An electrode 80 serving as a bonding pad is formed on the etched and exposed first semiconductor layer 30.
  • the electrode film 92 side is electrically connected to the outside, it becomes a mounting surface.
  • a semiconductor light emitting device of the same type as that of FIG. 21 is called a flip chip.
  • the electrode 80 formed on the first semiconductor layer 30 is at a lower level than the electrode films 90, 91, and 92 formed on the second semiconductor layer, but may be formed at the same height. You can also do that.
  • the height reference may be the height from the growth substrate 10.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting device disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-20913.
  • the semiconductor light emitting device includes a substrate 100, a buffer layer 200 grown on the substrate 100, an n-type semiconductor layer 300 grown on the buffer layer 200, and an active layer 400 grown on the n-type semiconductor layer 300.
  • the bonding pad 700 and the n-side bonding pad 800 are formed on the etched and exposed n-type semiconductor layer 300.
  • the distributed Bragg reflector 900 DBR: Distributed Bragg Reflector
  • the metal reflecting film 904 are provided on the transparent conductive film 600. According to this configuration, the light absorption by the metal reflective film 904 is reduced, but there is a disadvantage in that current spreading is not smoother than using the electrodes 901, 902, 903.
  • a second electrode formed on the nonconductive reflecting film and electrically connected to the second semiconductor layer through the opening;
  • a block is provided, and a semiconductor light
  • an electrode portion formed on the nonconductive reflective film, wherein the ohmic electrode is formed of a plurality of metal layers, and a semiconductor light emitting device that does not include a reflective layer is provided.
  • an method of manufacturing a semiconductor light emitting device comprising: forming a plurality of semiconductor layers on a substrate, the first semiconductor having a first conductivity; A plurality of semiconductor layers having a layer, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and an active layer interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and generating light through recombination of electrons and holes.
  • a method of manufacturing a semiconductor light emitting device including: forming an electrode; wherein an upper surface of the flat layer has a flat surface and a lower surface of the flat layer has a non-flat surface.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a semiconductor light emitting device shown in Korean Patent Publication No. 10-1611480;
  • FIG. 2 is a view illustrating an example of a semiconductor light emitting device disclosed in Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2011-0031099;
  • FIG. 3 is a view illustrating an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement relationship between first and second lower electrodes provided in each of the first and second electrode parts illustrated in FIG. 3;
  • FIG. 6 is a view showing still another example of the arrangement relationship between the first and second lower electrodes
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 8 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • FIG. 9 is a view for explaining an example of a non-conductive reflective film according to the present disclosure.
  • FIG. 10 is a view illustrating reflection of light in a non-conductive reflective film and a connecting electrode according to the present disclosure
  • FIG. 11 is a view showing still another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 12 is a view showing still another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line E-E ′ of FIG. 7;
  • FIG. 14 is a view showing still another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 15 is a view illustrating a nonconductive reflecting film according to the present disclosure.
  • FIG. 16 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • FIG. 17 illustrates another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • FIG. 18 is a view showing still another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 19 is a view showing still another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • 21 is a view showing an example of a semiconductor light emitting device disclosed in US Patent No. 7,262,436;
  • FIG. 30 is a view showing an example of a semiconductor light emitting device disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-20913;
  • 31 is a view for explaining an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 32 is a view for explaining an example of a cross section taken along a line A-A in FIG. 31;
  • 33 is a diagram illustrating a relationship between a nonconductive reflecting film and an ohmic electrode
  • 34 is a diagram illustrating a relationship between a non-conductive reflective film and an ohmic electrode according to the present disclosure
  • 35 is a view for explaining another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • 36 is a view for explaining another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 37 is a view for explaining an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • 38 is a view showing a bonding relationship between an electrode and an external electrode of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • 39 is a view showing a change in bonding force between electrodes and external electrodes of semiconductor light emitting devices according to the Examples and Comparative Examples;
  • FIG. 40 is a view for explaining another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • 41 is a view for explaining another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 43 is a view for explaining the relationship between the nonconductive reflective film and the flat layer shown in FIG. 42;
  • 44 is a view for explaining a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • 46 is a view for explaining another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 3 is a view showing an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • Figure 3a is a view showing a semiconductor light emitting device seen in plan view
  • Figure 3b illustrates an example of a cross section taken along the line AA in
  • Figure 3a is a view for explaining an example of a cross section taken along the BB line in FIG. 3A.
  • the semiconductor light emitting device 1 may include a substrate 10, a plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50, a non-conductive reflecting film 91, an insulating layer 95, and a first electrode portion 75. And a second electrode portion 85.
  • the group III nitride semiconductor light emitting element will be described as an example.
  • the first electrode portion 75 and the second electrode portion 85 may include the lower electrodes 71 and 81, the connecting electrodes 72 and 82, the lower electrical connections 73 and 83, the upper electrical connections 74 and 84, and The pad electrodes 101 and 102 may be included.
  • the plurality of connection electrodes 72 and 82 are alternately disposed in the vertical direction, and the lower electrodes 71 and 81 are formed in islands or dots, and thus are not formed to extend long. Absorption of light is reduced.
  • Sapphire, SiC, Si, GaN and the like are mainly used as the substrate 10, and the substrate 10 may be finally removed.
  • the semiconductor layers 30, 40, and 50 include a buffer layer 20, a first semiconductor layer 30, a second semiconductor layer 50, and an active layer 40 formed on the substrate 10.
  • the positions of the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 may be changed, and are mainly made of GaN in the group III nitride semiconductor light emitting device.
  • the first semiconductor layer 30 (eg, Si-doped GaN) has a first conductivity
  • the second semiconductor layer 50 (eg, Mg-doped GaN) has a second conductivity different from the first conductivity.
  • An active layer 40 eg, an InGaN / (In) GaN multi-quantum well structure
  • Each of the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may be formed in multiple layers, and the buffer layer 20 may be omitted.
  • the semiconductor light emitting device 1 is a light-transmissive conductive material between the plurality of semiconductor layers 30, 40, 50 and the nonconductive reflecting film 91, for example, between the second semiconductor layer 50 and the nonconductive reflecting film 91.
  • the membrane may further comprise, but may be omitted.
  • the transparent conductive film may be formed of a transparent conductive material (eg, ITO), an ohmic metal layer (Cr, Ti, etc.), a reflective metal layer (Al, Ag, etc.), or a combination thereof.
  • a transparent conductive material eg, ITO
  • Cr, Ti, etc. an ohmic metal layer
  • Al, Ag, etc. a reflective metal layer
  • the transparent conductive film is preferably made of a transparent conductive material (eg, ITO).
  • the non-conductive reflective film 91 is formed on the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 so as to reflect the light generated by the active layer 40 toward the first semiconductor layer 30, and may be formed of a dielectric.
  • the nonconductive reflector 91 may be a distributed Bragg reflector.
  • the nonconductive reflecting film 91 is formed to cover the lower electrodes 71 and 81 and the plurality of semiconductor layers 30, 40 and 50.
  • the non-conductive reflecting film 91 is insulative and is connected to the plurality of semiconductor layers 30, 40, 50 by an electrical connection 73, 83 passing through the non-conductive reflecting film 91. It is a flip chip in electrical communication.
  • the non-conductive reflecting film 91 is formed of an insulating material at least the side of the light reflecting of the non-conductive reflecting film 91 to reduce the light absorption by the metal reflecting film, preferably DBR (Distributed Bragg Reflector) or ODR It may be a multilayer structure including an omni-directional reflector. Insulating means that the non-conductive reflecting film 91 is not used as a means of electrical conduction, and does not necessarily mean that the entire non-conductive reflecting film 91 should be made of only a non-conductive material.
  • the insulating layer 95 is formed on the nonconductive reflecting film 91.
  • the insulating layer 95 may be a dielectric.
  • SiO can be 2, is not limited to this, and the like SiN, TiO 2, Al 2 O 3, Su-8 can be used.
  • the insulating layer 95 is formed to cover the connection electrodes 72 and 82 and the non-conductive reflecting film 91.
  • the refractive index of the insulating layer 95 covering the non-conductive reflective film 91 is similar to that of the non-conductive reflective film 91, so it is not reflected and transmits well. Therefore, some of the light that is not reflected by the non-conductive reflecting film 91 escapes to the insulating layer 95, so that the light efficiency is inferior. Therefore, the light exiting to the insulating layer 95 is entirely covered on the non-conductive reflecting film 91 by the connection electrodes 72 and 82 to reflect the light exiting to the insulating layer 95.
  • the first electrode portion 75 is electrically connected to the first semiconductor layer 30 and supplies one of electrons and holes.
  • the second electrode unit 85 is electrically connected to the second semiconductor layer 50 and supplies the other one of electrons and holes.
  • the first pad electrode 101 is provided on the insulating layer 95 and has a first conductivity.
  • the first connection electrode 72 is formed between the non-conductive reflecting film 91 and the insulating layer 95 and is electrically connected to the first pad electrode 101.
  • the first lower electrode 71 may be electrically connected to the first semiconductor layer 30 and may contact the first semiconductor layer 30.
  • the first lower electrical connection 73 passes through the non-conductive reflective film 91 to connect the first lower electrode 71 and the first connection electrode 72.
  • the first upper electrical connection 74 penetrates through the insulating layer 95 to connect the first connection electrode 72 and the first pad electrode 101.
  • the second pad electrode 102 is provided on the insulating layer 95 and has a second conductivity.
  • the second connection electrode 82 is formed between the non-conductive reflecting film 91 and the insulating layer 95 and is electrically connected to the second pad electrode 102.
  • the second lower electrode 81 may be electrically connected to the second semiconductor layer 50 and may contact the second semiconductor layer 50.
  • the second lower electrical connection 83 penetrates the non-conductive reflecting film 91 to connect the second lower electrode 81 and the second connection electrode 82.
  • the second upper electrical connection 84 penetrates through the insulating layer 95 to connect the second connection electrode 82 and the second pad electrode 102.
  • the first connection electrode 72 extends in a horizontal direction in a first direction x on the non-conductive reflecting film 91 and is a vertical direction crossing the first direction x. And spaced apart at predetermined intervals in the direction y.
  • the first pad electrode 101 is electrically connected to the first connection electrode 72 and the first lower electrode 71 through the first upper electrical connection 74 and the first lower electrical connection 73.
  • the electrons are supplied to the layer 30.
  • the second connection electrode 82 is formed on the entire upper surface of the non-conductive reflective film 91 except for the first connection electrode 72. That is, the first connection electrode 72 positioned on the top surface of the nonconductive reflective film 91 is surrounded by the second connection electrode 82 and is formed on the top surface of the nonconductive reflective film 91.
  • the second pad electrode 102 is electrically connected to the second connection electrode 82 and the second lower electrode 81 through the second upper electrical connection 84 and the second lower electrical connection 81 to form a second semiconductor. Holes are supplied to layer 50.
  • the first and second lower electrodes 71 and 81 are in contact between the first lower electrical connection 72 and the first semiconductor layer 30 and between the second lower electrical connection 82 and the second semiconductor layer 50. Formed for resistance reduction and stable electrical connection respectively.
  • Ohmic metals Cr, Ti, etc.
  • the first and second lower electrodes 71 and 81 are formed of island type electrodes made of a dot, a circle, a polygon, and the like, and generally mean a shape that does not extend to one side.
  • the operating voltage of the semiconductor light emitting device 1 is lowered due to the first and second lower electrodes 71 and 81.
  • the first and second connection electrodes 72 and 82 may be formed of metal.
  • the first pad electrode 101 and the second pad electrode 102 are electrodes for electrical connection with the external electrodes, and may also be bonded, soldered, or wire bonded to the external electrodes.
  • the external electrode may be a conductive part provided in the sub-mount, a lead frame of the package, an electrical pattern formed on the PCB, and the like, and the external electrode may not be particularly limited in form.
  • the first pad electrode 101 and the second pad electrode 102 are formed to have a certain area to be a heat dissipation passage.
  • the lower electrodes 71 and 81, the connecting electrodes 72 and 82, the pad electrodes 101 and 102 are formed in the semiconductor light emitting device, they are composed of a plurality of metal layers.
  • the lowermost layer should have high bonding strength and bonding strength, and materials such as Cr and Ti may be mainly used, and Ni, Ti, TiW, and the like may also be used.
  • Au is used for wire bonding or for connection with external electrodes.
  • the Ni, Ti, TiW, W, etc. are used between the lowermost layer and the uppermost layer according to the required specifications, or when a high reflectance is required. For example, Al, Ag, or the like is used.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement relationship between the first and second lower electrodes 71 and 81 provided in the first and second electrode portions 75 and 85 shown in FIG. 3, and FIGS. 5 and 4. Is a view showing another example of the arrangement relationship between the first and second lower electrodes 71 and 81.
  • the first and second lower electrodes 71 and 81 are preferably formed in an island or dot form.
  • the second lower electrodes 81 are arranged equidistantly about the first lower electrodes 71.
  • a plurality of second lower electrodes 81 may be arranged in a radial shape with respect to the first lower electrode 71.
  • the semiconductor light emitting device 1 is illustrated to have a hexagonal pattern by covering the first lower electrode 71 by six second lower electrodes 81.
  • the present invention is not limited thereto, and the second lower electrodes 81 may be arranged in at least four even numbers.
  • eight second lower electrodes 81 may be arranged equidistantly with respect to one first lower electrode 71.
  • a plurality of structures may be arranged in which eight second lower electrodes 81 are arranged on the non-conductive reflective film 91 at equidistant distances with respect to one first lower electrode 71.
  • the left, right, up, and down may have the same arrangement, but is not limited thereto.
  • the first lower electrode 71 is arranged radially by six second lower electrodes 81, and the distances a1, a2, between the second lower electrode 81 and the first lower electrode 71, respectively. It is preferable that all of a3, a4, a5, and a6) are the same.
  • the distance b between the second lower electrode 81 and the adjacent second lower electrode 81 is the distance a1, a2, a3, a4, between the first lower electrode 71 and the second lower electrode 81. It is preferable to form the same as a5, a6).
  • the six second lower electrodes 81 are arranged at an equidistant distance around the first lower electrode 71, the lowering of the luminance is reduced since the branch electrodes are not included to reduce the emission area. do.
  • the distances a1, a2, a3, a4, a5, a6 from the second lower electrode 81 adjacent to the at least one first lower electrode 71 of the plurality of first lower electrodes 71 may be They are all the same, keeping a constant gap. That is, the distances a1, a2, a3, a4, a5, and a6 between the first lower electrode 71 and the second lower electrode 81 are adjacent to the first lower electrode 81 sharing the second lower electrode 81. Since the distances a1, a2, a3, a4, a5, a6 between the 71 and the second lower electrode 81 are the same, the current flows well by preventing the current from being uniformly supplied and increasing the operating voltage. Lose.
  • the adjacent first lower electrodes 71 may include five second lower electrodes ( By sharing only four second lower electrodes 81 of the 81, the second lower electrodes 81 are not uniformly arranged around the first lower electrode 71.
  • the adjacent first lower electrode 71 may be formed of four of the seven second lower electrodes 81.
  • the second lower electrodes 81 are not evenly arranged around the first lower electrode 71.
  • the second lower electrodes 81 may be arranged in a zigzag shape between the plurality of first connection electrodes 72 spaced apart in the vertical direction.
  • the second lower electrode 81 is not positioned below the first connection electrode 72 extending in the horizontal direction. That is, the second lower electrode 81 is not positioned between the first lower electrodes 71 spaced apart in the horizontal direction.
  • the second lower electrode 81 When the second lower electrode 81 is positioned between the first lower electrodes 71 spaced apart in the horizontal direction, a short may occur between the first connection electrodes 72. It is preferable that the second lower electrode 81 is not positioned between the first lower electrodes 71.
  • first connection electrode 72 connecting the plurality of first lower electrodes 81 is connected to avoid the second lower electrode 81, thereby causing a disconnection phenomenon. May occur.
  • an electrode was formed as shown in FIG. 2. However, it was found that the reflection efficiency of the light is further lowered, and the refractive index of the upper insulation layer and the lower insulation layer is similar, so that the light is not reflected as shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the semiconductor light emitting device includes a plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50, a nonconductive reflecting film 91, an insulating layer 95, a first electrode portion 75, and a second electrode portion 85.
  • the first electrode portion 75 and the second electrode portion 85 may include lower electrodes 71 and 81, branch electrodes 98, connection electrodes 72 and 82, and electrodes 101 and 102.
  • the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may include a first semiconductor layer 30, a second semiconductor layer 50, and an active layer 40.
  • the first semiconductor layer 30 has a first conductivity
  • the second semiconductor layer 50 has a second conductivity.
  • the active layer 40 is formed between the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 and generates light.
  • the non-conductive reflective film 91 is formed on the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 so as to reflect light generated in the active layer toward the first semiconductor layer 30, and may be formed of a dielectric.
  • the nonconductive reflector 91 may be a distributed Bragg reflector.
  • the insulating layer 95 is formed on the nonconductive reflecting film 91.
  • the insulating layer 95 may be a dielectric.
  • it may be SiO2.
  • the first electrode portion 75 is electrically connected to the first semiconductor layer 30 and supplies one of electrons and holes.
  • the second electrode unit 85 is electrically connected to the second semiconductor layer 50 and supplies the other one of electrons and holes. At least one of the first electrode portion 75 and the second electrode portion 85 includes connection electrodes 72 and 82.
  • connection electrodes 72 and 82 are formed between the nonconductive reflecting film 91 and the insulating layer 95 and may cover 50% or more on the nonconductive reflecting film 91. In this case, one of the connection electrodes 72 and 82 may cover 50% or more, and the sum of the areas of the connection electrodes 72 and 82 may also cover 50% or more of the non-conductive reflective film 91.
  • the connection electrodes 72 and 82 may be formed of metal. For example, it is preferable to form with Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al, etc.
  • the semiconductor light emitting device is composed of a plurality of metal layers.
  • the lowermost layer should have high bonding strength and bonding strength, and materials such as Cr and Ti may be mainly used, and Ni, Ti, TiW, and the like may also be used.
  • Au is used for wire bonding or for connection with external electrodes.
  • Ni, Ti, TiW, W, or the like is used between the lowermost layer and the uppermost layer depending on the required specification, or when a high reflectance is required. , Al, Ag and the like are used.
  • connection electrode 82 of the second electrode portion 85 preferably forms a plurality of openings 99, and the connection electrode 72 of the first electrode portion 75 may be provided in the plurality of openings 99. Can be.
  • at least one of the first electrode portion 75 and the second electrode portion 85 may include a branch electrode 98.
  • the branch electrode 98 may be formed between the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 and the non-conductive reflective film 91, and the branch electrode 98 and the connection electrodes 72 and 82 may be electrically connected to each other.
  • the refractive index of the insulating layer 95 covering the nonconductive reflecting film 91 is similar to that of the nonconductive reflecting film 91, so that the refractive index is not reflected and the transmission is good. Thus, some of the light that is not reflected by the non-conductive reflecting film 91 exits to the insulating layer 95 and has a problem in that light efficiency is lowered. Thus, the light passing through the insulating layer 95 is covered by the connection electrodes 72 and 82 on the non-conductive reflective film 91 as a whole to reflect the light exiting into the insulating layer 95. For example, the connecting electrode 82 of the second electrode portion 85 entirely covers the non-conductive reflective film 91.
  • the opening 99 formed by the second electrode portion 85 is formed, and it is preferable to allow the first electrode 75 to pass through the opening 99.
  • the first electrode portion 75 may or may not have the connection electrode 72.
  • each island may be formed in the plurality of openings 99 of the connection electrode 82 of the second electrode portion 85.
  • the number of islands of the connection electrode 72 provided in the opening 99 may be determined according to the number of the openings 99 of the connection electrodes 82 formed on the non-conductive reflective film 91.
  • only the second electrode portion 85 is formed in the opening 99 of the first electrode portion 75. desirable.
  • FIG 8 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • connection electrode 8A illustrates an example in which one of the connection electrodes 72 and 82 covers 50% or more of the plurality of islands on the non-conductive reflective film 91.
  • the connecting electrode 72 of the first electrode portion 75 forms a plurality of islands
  • the connecting electrode 82 of the second electrode portion 85 does not completely surround the first electrode portion 75, but only a portion thereof. It is formed so that, as shown in Figure 8 (a) can be connected to one side.
  • the connection electrode 82 of the second electrode unit 85 may be formed of a plurality of islands.
  • connection electrodes 72 and 82 illustrates one of the connection electrodes 72 and 82 forming a plurality of islands, and covering 50% or more of the plurality of islands on the non-conductive reflecting film 91 and the other of the connection electrodes 72 and 82. Is an example of surrounding a plurality of islands.
  • the connecting electrode 72 of the first electrode portion 75 forms a plurality of islands
  • the connecting electrode 82 of the second electrode portion 85 forms a plurality of openings 99. Islands are provided in the plurality of openings 99, respectively, and the plurality of islands cover 50% or more of the non-conductive reflecting film 91.
  • FIG. 9 is a view for explaining an example of the non-conductive reflective film included in the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the nonconductive reflecting film 91 may be made of a single dielectric layer or may have a multilayer structure.
  • the non-conductive reflecting film 91 is formed of a non-conductive material to reduce light absorption by the metal reflecting film.
  • the non-conductive reflecting film 91 is a dielectric film 91b and a distribution Bragg reflector 91a.
  • a height difference occurs due to the same structure as the lower electrodes 71 and 81 (see FIG. 7). Therefore, prior to the deposition of the distributed Bragg reflector 91a, which requires precision, the dielectric film 91b having a predetermined thickness is formed, whereby the distributed Bragg reflector 91a can be stably manufactured, and also helps to reflect light. Can give
  • the material of the dielectric film 91b is suitably SiO 2, and the thickness thereof is preferably 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m. If the thickness of the dielectric film 91b is too thin, it may be insufficient to cover the lower electrodes 71 and 81 having a height of about 2 ⁇ m to 3 ⁇ m. If the thickness of the dielectric film 91b is too thin, the subsequent openings 62 and 63 may be formed. It can be a burden. The thickness of the dielectric film 91b may then be thicker than the thickness of the subsequent distribution Bragg reflector 91a. In addition, it is necessary to form the dielectric film 91b in a manner more suitable for securing device reliability.
  • the dielectric film 91b made of SiO 2 is preferably formed by Chemical Vapor Deposition (CVD), and particularly, Plasma Enhanced CVD (PECVD).
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PECVD Plasma Enhanced CVD
  • the chemical vapor deposition method is advantageous compared to physical vapor deposition (PVD), such as E-Beam Evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • the dielectric film 91b is preferably formed by chemical vapor deposition to reduce the height difference and ensure reliable insulation. Therefore, it is possible to secure the function as a reflective film while ensuring the reliability of the semiconductor light emitting element.
  • the distributed Bragg reflector 91a is formed on the dielectric film 91b.
  • the distributed Bragg reflector 91a is formed by stacking a pair of SiO 2 and TiO 2 a plurality of times, for example.
  • the distribution Bragg reflector 91a may be formed of a combination of a high refractive index material such as Ta 2 O 5, HfO, ZrO, and SiN, and a dielectric thin film (typically SiO 2) having a lower refractive index.
  • the distribution Bragg reflector 95a may be formed by repeated stacking of SiO 2 / TiO 2, SiO 2 / Ta 2 O 2, or SiO 2 / HfO, and SiO 2 / TiO 2 has good reflection efficiency for blue light and SiO 2 / for UV light. Ta2O2 or SiO2 / HfO will have good reflection efficiency.
  • the distribution Bragg reflector 91a is composed of SiO 2 / TiO 2, an optimization process is considered in consideration of the incident angle and the reflectance according to the wavelength based on the optical thickness of 1/4 of the wavelength of the light emitted from the active layer 40 (see FIG. 7). It is desirable to pass through, and the thickness of each layer does not necessarily have to conform to 1/4 optical thickness of the wavelength.
  • the Distribution Bragg reflector 91a may be a physical vapor deposition (PVD), and in particular, an electron beam deposition (E-Beam Evaporation) or a sputtering method ( It is preferable to form by sputtering or thermal evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • E-Beam Evaporation electron beam deposition
  • sputtering method It is preferable to form by sputtering or thermal evaporation.
  • the clad film 91c may be made of a metal oxide such as Al 2 O 3, a dielectric film 91 b such as SiO 2, SiON, MgF, CaF, or the like.
  • the top layer of the distributed Bragg reflector 91a consisting of a plurality of pairs of SiO2 / TiO2 may be TiO2, considering that it can be made of an SiO2 layer having a thickness of about ⁇ / 4n, the clad film 91c is It is preferable to be thicker than [lambda] / 4n to be differentiated from the top layer of the distributed Bragg reflector 91a to be located.
  • the clad film 91c is too thick, not less than 3.0 ⁇ m, because not only a burden on the subsequent opening forming process but also an increase in thickness does not contribute to the efficiency improvement and only a material cost can be increased. Therefore, in order not to burden the subsequent process, the maximum value of the thickness of the clad film 91c may be appropriately formed within 1 ⁇ m to 3 ⁇ m. However, in some cases, it is not impossible to form more than 3.0um.
  • the effective refractive index of the first distributed Bragg reflector 91a is larger than that of the dielectric film 91b for the reflection and guide of light.
  • the distribution Bragg reflector 91a and the upper electrodes 101 and 102 are in direct contact with each other, a portion of the light traveling through the distribution Bragg reflector 91a may be absorbed by the upper electrodes 101 and 102. Therefore, when the clad film 91c having a lower refractive index than the distribution Bragg reflector 91a is introduced, light absorption by the upper electrodes 101 and 102 may be greatly reduced.
  • the dielectric film 91b-the distributed Bragg reflector 91a-the clad film 91c can be described in terms of an optical waveguide.
  • the optical waveguide is a structure that guides the light by using total reflection by surrounding the light propagation part with a material having a lower refractive index. From this point of view, when the distributed Bragg reflector 91a is viewed as the propagation section, the dielectric film 91b and the clad film 91c surround the propagation section and can be viewed as part of the optical waveguide.
  • the dielectric film 91 b has a refractive index smaller than the effective refractive index of the Distribution Bragg reflector 91 a. It may be made of a dielectric (eg SiO2).
  • the effective refractive index refers to the equivalent refractive index of light that can travel in a waveguide made of materials having different refractive indices.
  • the clad film 91c may also be made of a material (eg, Al 2 O 3, SiO 2, SiON, MgF, CaF) that is lower than the effective refractive index of the distribution Bragg reflector 91 a.
  • the distribution Bragg reflector 91a is composed of SiO 2 / TiO 2
  • the refractive index of SiO 2 is 1.46 and the refractive index of TiO 2 is 2.4
  • the effective refractive index of the distribution Bragg reflector has a value between 1.46 and 2.4. Therefore, the dielectric film 91b may be made of SiO2, and the thickness thereof is appropriately 0.2um to 1.0um.
  • the clad film 91c may also be formed of SiO 2 having a refractive index of 1.46 smaller than the effective refractive index of the distribution Bragg reflector 91a.
  • the dielectric film 91b is omitted from the viewpoint of the overall technical idea of the present disclosure, and is composed of the distributed Bragg reflector 91a and the clad film 91c. There is no reason to rule out this.
  • a case in which a dielectric film 91b made of TiO2 is used may be considered.
  • the case where the clad film 91c is omitted may also be considered.
  • the clad film may be used even when the distributed Bragg reflector 91a includes a TiO2 layer on the uppermost layer. Omitting (91c) may also be considered.
  • the dielectric film 91b, the distributed Bragg reflector 91a, and the clad film 91c serve as an optical waveguide as the nonconductive reflecting film 91, and the total thickness is preferably 1 to 8 um.
  • the distributed Bragg reflector 91a has a higher reflectance as light L3 closer to the vertical direction reflects approximately 99% or more.
  • obliquely incident light L1 and L2 pass through the distribution Bragg reflector 91a and enter the upper surface of the clad film 91c or the non-conductive reflecting film 91 and are not covered by the upper electrodes 101 and 102.
  • light is almost reflected (L1), part of light L2 incident on the upper electrodes 101 and 102 is absorbed.
  • FIG. 10 is a view illustrating reflection of light in a non-conductive reflective film and a connecting electrode according to the present disclosure.
  • the light emitted from the active layer 40 is emitted toward the nonconductive reflecting film 91.
  • the emitted light is reflected by the non-conductive reflecting film 91, some of which passes through without being reflected (L1). This is because the light emitted toward the insulating layer 95 has a similar refractive index between the insulating layer 95 and the nonconductive reflecting film 91, so that the light tends to escape from the nonconductive reflecting film 91 to the insulating layer 95.
  • the connecting electrodes 72 and 82 are formed to cover most of the non-conductive reflecting film 91 to reflect the light toward the plurality of semiconductor layers.
  • FIG 11 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the connecting electrode 72 (see FIG. 7) is divided into the first connecting electrode 112 and the first lower electrical connection 113, and the connecting electrode 82 (see FIG. 7) is connected to the second connecting electrode 122.
  • the second lower electrical connection 123 will be described separately.
  • the upper electrode 101 and the lower electrode 71 of the first electrode portion 75 are referred to as the first upper electrode 101 and the first lower electrode 71 and the upper electrode of the second electrode portion 85.
  • the lower electrode 81 is referred to as the second upper electrode 102 and the second lower electrode 81.
  • Fig. 11A is a view showing the semiconductor light emitting device seen in plan view.
  • the first electrode portion 75 includes a first upper electrode 101, a first connection electrode 112, a first lower electrode 71, and a first lower electrical connection 113, and the second electrode portion 85. ) Includes a second upper electrode 102, a second connection electrode 122, a second lower electrode 81, and a second lower electrical connection 123.
  • the first upper electrode 101 is provided on the insulating layer 95 and has a first conductivity.
  • the first connection electrode 112 is formed between the non-conductive reflecting film 91 and the insulating layer 95 and is electrically connected to the first upper electrode 101.
  • the first lower electrode 71 may be electrically connected to the first semiconductor layer 30 and may contact the first semiconductor layer 30.
  • the first lower electrical connection 113 connects the first lower electrode 71 and the first connection electrode 112.
  • the second upper electrode 102 is provided on the insulating layer 95 and has a second conductivity.
  • the second connection electrode 122 is formed between the non-conductive reflecting film 91 and the insulating layer 95 and is electrically connected to the second upper electrode 102.
  • the second lower electrode 81 may be electrically connected to the second semiconductor layer 50 and may contact the second semiconductor layer 50.
  • the second lower electrical connection 123 connects the second lower electrode 81 and the second connection electrode 122.
  • the first upper electrode 101 may be formed by avoiding the second lower electrical connection 123, and the second upper electrode 102 may be formed by avoiding the first lower electrical connection 113. .
  • the first upper electrode 101 may be formed to avoid the second connection electrode 122, and the second upper electrode 102 may be one or more formed to avoid the first connection electrode 112. . The reason is explained in detail in FIG.
  • the distance D1 between the first upper electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D2 between the second upper electrode 102 and the first lower electrical connection 113 on the plan view At least one or more may have a spacing.
  • the distance D1 between the first upper electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D2 between the second upper electrode 102 and the first lower electrical connection 113 on the plan view. At least one of) may have a spacing of more than 15um, because it is formed with a margin due to the photoresist process.
  • the distance D1 and D2 may be formed apart to have an insulation effect.
  • At least one of the distance D1 between the first upper electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D2 between the second upper electrode 102 and the first lower electrical connection 113. Can be kept constant. This is because the distance D1 between the first upper electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D2 between the second upper electrode 102 and the first lower electrical connection 113 should be constant. Electrostatic discharge and electrical overstes can be improved.
  • FIG. 11 (a) is a figure which shows the cross section which cut
  • FIG 12 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the first upper electrode 101 forms an opening 131, and the second lower electrical connection 123 is provided in the opening 131 of the first upper electrode 101, or the second upper electrode 102 is opened. 132 is formed, and the first lower electrical connection 113 is provided in the opening 132 of the second upper electrode 102.
  • the distance D2 between the first upper electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D1 between the second upper electrode 102 and the first lower electrical connection 113 are constant. Can be maintained. This is because the distance D2 between the first upper electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D1 between the second upper electrode 102 and the first lower electrical connection 113 must be constant. Electrostatic Discharge and Electrical Overstess can be improved.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line E-E 'of FIG. 7.
  • the first lower electrical connection 113 and the second lower electrical connection 123 may be formed to protrude from the upper surface of the non-conductive reflecting film 91, or may be formed to be recessed from the upper surface of the non-conductive reflecting film 91. Can be.
  • the insulating layer 95 or the non-conductive reflective film 95 is distorted and deposited to form the insulating layer 95 or the non-conductive layer. Cracks may occur in the malleable reflective film 91.
  • a material forming the second upper electrode 102 may be introduced into the crack, and the first electrode 75 and the second electrode 85 may be electrically connected to each other to cause a short.
  • the first upper electrode 101 may be formed to avoid the second lower electrical connection 123
  • the second upper electrode 102 may be formed to avoid the first lower electrical connection 113.
  • FIG 14 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • Fig. 14A is a plan view
  • Figs. 14B and 14C are cross-sectional views taken along line F-F 'and G-G' of Fig. 14A.
  • the semiconductor light emitting device includes a plurality of semiconductor layers 430, 440, and 450, a non-conductive reflective film 480, a first electrode part 470, and a second electrode part 490.
  • the plurality of semiconductor layers 430, 440, and 450 may include a first semiconductor layer 430, a second semiconductor layer 450, and an active layer 440.
  • the first semiconductor layer 430 has a first conductivity
  • the second semiconductor layer 450 has a second conductivity different from the first conductivity.
  • the active layer 440 is formed between the first semiconductor layer 430 and the second semiconductor layer 450, and generates light through recombination of electrons and holes.
  • the non-conductive reflective film 480 is formed on the plurality of semiconductor layers 430, 440, and 450 and reflects the light generated by the active layer 440 toward the first semiconductor layer 430.
  • the first electrode part 470 is electrically connected to the first semiconductor layer 430, and supplies one of electrons and holes
  • the second electrode part 490 is electrically connected to the second semiconductor layer 450. Supply the other of electrons and holes.
  • the first electrode part 470 includes a first upper electrode 471, a first lower electrode 473, a first branch electrode 474, and a first lower electrical connection 475, and the second electrode part 490.
  • the first upper electrode 471 is formed to avoid the second branch electrode 494, and the second upper electrode 491 is formed to avoid the first branch electrode 474.
  • the first upper electrode 471 formed to avoid the second branch electrode 494 and the second upper electrode 491 formed to avoid the first branch electrode 474 may be applied to the semiconductor light emitting device. That is, the first upper electrode 471 is provided with recesses 472 and 492 so as not to cover the second branch electrode 494.
  • the non-conductive reflective film 480 on the first branch electrode 474 may be formed to be recessed lower than the surroundings. This is called the groove portion 481.
  • the crack is good in the side portion 483 of the groove portion 481. Therefore, the second upper electrode 491 is formed to avoid the groove 481.
  • the crack is formed between the first branch electrode 474 and the second upper electrode 491.
  • the second upper electrode 291 is not formed on the upper surface of the non-conductive reflective film 480 in the portion where the first branch electrode 474 is formed, and the non-conductive reflective film 480 is exposed. As a result, the first branch electrode 474 and the second upper electrode 291 are not shorted through the crack. Details will be described with reference to FIG. 15.
  • a first branch electrode 474 is formed on the first semiconductor layer 430 of the plurality of semiconductor layers 430, 440, and 450 of FIG. 14B, and the first semiconductor electrode 474 may be formed from the second semiconductor layer 450 to the first semiconductor layer 430.
  • the hole 477 is formed, and the first branch electrode 474 is formed in the hole 477 by being connected to the first semiconductor layer 430.
  • the non-conductive reflective film 480 on the second branch electrode 494 may protrude higher than the surroundings. This is called the protrusion 482. Cracks are likely to occur at the side 483 of the protrusion 482. Therefore, the first upper electrode 471 is formed to avoid the protrusion 482. The crack is formed between the second branch electrode 494 and the first upper electrode 471. The first upper electrode 271 is not formed on the upper surface of the non-conductive reflective film 480 in the portion where the second branch electrode 494 is formed, and the non-conductive reflective film 480 is exposed. As a result, the second branch electrode 494 and the first upper electrode 271 are not shorted through the crack. Details will be described with reference to FIG. 15.
  • 15 is a view illustrating a nonconductive reflecting film according to the present disclosure.
  • FIG. 15A is an enlarged view of a portion H of FIG. 14B
  • FIG. 15B is an enlarged view of a portion I of FIG. 14C
  • FIG. 15C is a view of FIG. 14A.
  • Fig. 2 shows another example in which the F-F 'cross-section is enlarged.
  • the nonconductive reflecting film 480 is formed of a plurality of layers as shown in FIG. 10.
  • the non-conductive reflective film 480 is stacked on the plurality of semiconductor layers 430, 440, and 450, and is formed along a shape in which the plurality of semiconductor layers 430, 440, and 450 are formed. According to the surface shape of the plurality of semiconductor layers 430, 440, and 450, the non-conductive reflecting film 480 is not flat and is stacked unevenly. As a result, a protrusion 482 or a groove 481 may be formed on the non-conductive reflective film 480 on the branch electrodes 474 and 494.
  • cracks When impacted from the outside, cracks may occur in the side portion 483 of the protrusion 482 or the side portion 483 of the groove 481 of the non-conductive reflective film 480, and the cracks generated are continuously inside the non-conductive reflective film 480. Can be formed into When the first upper electrode 471 or the second upper electrode 491 is formed on the cracks, materials forming the first upper electrode 471 and the second upper electrode 491 enter the cracks, and the first upper electrode 471 is formed. And the second lower electrode 473 may be electrically connected or may be shorted when the second upper electrode 491 and the first lower electrode 493 are electrically connected. Therefore, the first upper electrode 471 and the second upper electrode 491 may be formed to avoid the portion where the crack is formed.
  • a high temperature solder 500 may be used.
  • the solder 500 is formed on the first upper electrode 471 or the second upper electrode 491 while the first upper electrode 471 or the second upper electrode 491 is melted at a high temperature.
  • the solder 500 since the solder 500 may enter into the crack to generate a short, it is preferable that the solder 500 is formed to avoid the portion where the crack is formed. This is because the solder 500 is formed only on the first upper electrode 471 or the second upper electrode 491.
  • the second upper electrode 491 or the first upper electrode 471 is formed around the first lower electrode 473 or the second lower electrode 493 having different conductivity to form the first upper electrode 471. Even if the solder 500 is formed on the second upper electrode 491, the short circuit does not occur.
  • Fig. 15 (c) is a diagram showing a cross section taken along line FF 'of 10 (a).
  • the height of the first branch electrode 474 may be higher than the depth of the hole 477.
  • the depth of the hole 477 may be 1 to 2 ⁇ m from the top surfaces of the semiconductor layers 430, 440, and 450, and the height of the first branch electrode 474 inside the hole 477 may be 1.5 to 2.5 ⁇ m.
  • the non-conductive reflective film 480 formed on the first branch electrode 474 may form a protrusion 482. Cracks may be formed on the side portion 483 of the protrusion 482 toward the first branch electrode 474. Therefore, the second upper electrode 491 having the concave portion 492 surrounding the protrusion 482 may be formed.
  • 16 is a view showing still another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 16A illustrates an example in which a concave portion 492 is formed in a plan view so that the second upper electrode 491 surrounds the first branch electrode 474, avoiding the first branch electrode 474.
  • 16B illustrates an example in which the concave portion 472 is formed such that the first upper electrode 471 surrounds the second branch electrode 494 and avoids the second branch electrode 494.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the semiconductor light emitting device includes a plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50, a nonconductive reflecting film 91, an insulating layer 95, a first electrode portion 75, and a second electrode portion 85.
  • the first electrode portion 75 and the second electrode portion 85 may include lower electrodes 71 and 81, branch electrodes 98, connection electrodes 72 and 82, and pad electrodes 101 and 102.
  • the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may include a first semiconductor layer 30, a second semiconductor layer 50, and an active layer 40.
  • the first semiconductor layer 30 has a first conductivity
  • the second semiconductor layer 50 has a second conductivity.
  • the active layer 40 is formed between the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 and generates light.
  • the non-conductive reflective film 91 is formed on the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 so as to reflect light generated in the active layer toward the first semiconductor layer 30, and may be formed of a dielectric.
  • the nonconductive reflector 91 may be a distributed Bragg reflector.
  • the insulating layer 95 is formed on the nonconductive reflecting film 91.
  • the insulating layer 95 may be a dielectric. For example, it may be SiO 2 .
  • the first electrode portion 75 is electrically connected to the first semiconductor layer 30 and supplies one of electrons and holes.
  • the second electrode unit 85 is electrically connected to the second semiconductor layer 50 and supplies the other one of electrons and holes. At least one of the first electrode portion 75 and the second electrode portion 85 includes connection electrodes 72 and 82.
  • connection electrodes 72 and 82 are formed between the nonconductive reflecting film 91 and the insulating layer 95 and may cover 50% or more on the nonconductive reflecting film 91. In this case, one of the connection electrodes 72 and 82 may cover 50% or more, and the sum of the areas of the connection electrodes 72 and 82 may also cover 50% or more of the non-conductive reflective film 91.
  • the connection electrodes 72 and 82 may be formed of metal. For example, it is preferable to form with Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al, etc. In general, when the lower electrodes 71 and 81, the branch electrodes 98, the connection electrodes 72 and 82, the pad electrodes 101 and 102 are formed in the semiconductor light emitting device, the plurality of metal layers are formed.
  • the lowermost layer should have high bonding strength and bonding strength, and materials such as Cr and Ti may be mainly used, and Ni, Ti, TiW, and the like may also be used.
  • As the top layer Au is used for wire bonding or for connection with external electrodes.
  • the Ni, Ti, TiW, W, etc. are used between the lowermost layer and the uppermost layer according to the required specifications, or when a high reflectance is required. For example, Al, Ag, or the like is used.
  • connection electrode 82 of the second electrode portion 85 preferably forms a plurality of openings 99, and the connection electrode 72 of the first electrode portion 75 may be provided in the plurality of openings 99. Can be.
  • at least one of the first electrode portion 75 and the second electrode portion 85 may include a branch electrode 98.
  • the branch electrode 98 may be formed between the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 and the non-conductive reflective film 91, and the branch electrode 98 and the connection electrodes 72 and 82 may be electrically connected to each other.
  • the refractive index of the insulating layer 95 covering the nonconductive reflecting film 91 is similar to that of the nonconductive reflecting film 91, so that the refractive index is not reflected and the transmission is good. Thus, some of the light that is not reflected by the non-conductive reflecting film 91 exits to the insulating layer 95 and has a problem in that light efficiency is lowered. Thus, the light passing through the insulating layer 95 is covered by the connection electrodes 72 and 82 on the non-conductive reflective film 91 as a whole to reflect the light exiting into the insulating layer 95. For example, the connecting electrode 82 of the second electrode portion 85 entirely covers the non-conductive reflective film 91.
  • the opening 99 formed by the second electrode portion 85 is formed, and it is preferable to allow the first electrode 75 to pass through the opening 99.
  • the first electrode portion 75 may or may not have the connection electrode 72.
  • each island may be formed in the plurality of openings 99 of the connection electrode 82 of the second electrode portion 85.
  • the number of islands of the connection electrode 72 provided in the opening 99 may be determined according to the number of the openings 99 of the connection electrodes 82 formed on the non-conductive reflective film 91.
  • only the second electrode portion 85 is formed in the opening 99 of the first electrode portion 75. desirable.
  • FIG 8 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • connection electrode 8A illustrates an example in which one of the connection electrodes 72 and 82 covers 50% or more of the plurality of islands on the non-conductive reflective film 91.
  • the connecting electrode 72 of the first electrode portion 75 forms a plurality of islands
  • the connecting electrode 82 of the second electrode portion 85 does not completely surround the first electrode portion 75, but only a portion thereof. It is formed so that, as shown in Figure 8 (a) can be connected to one side.
  • the connection electrode 82 of the second electrode unit 85 may be formed of a plurality of islands.
  • connection electrodes 72 and 82 illustrates one of the connection electrodes 72 and 82 forming a plurality of islands, and covering 50% or more of the plurality of islands on the non-conductive reflecting film 91 and the other of the connection electrodes 72 and 82. Is an example of surrounding a plurality of islands.
  • the connecting electrode 72 of the first electrode portion 75 forms a plurality of islands
  • the connecting electrode 82 of the second electrode portion 85 forms a plurality of openings 99. Islands are respectively provided in the plurality of openings 99, and the plurality of islands cover 50% or more of the non-conductive reflecting film.
  • FIG. 9 is a view for explaining an example of the non-conductive reflective film included in the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the nonconductive reflecting film 91 may be made of a single dielectric layer or may have a multilayer structure.
  • the non-conductive reflecting film 91 is formed of a non-conductive material to reduce light absorption by the metal reflecting film.
  • the non-conductive reflecting film 91 is a dielectric film 91b and a distribution Bragg reflector 91a.
  • a height difference occurs due to the same structure as the lower electrodes 71 and 81 (see FIG. 7). Therefore, prior to the deposition of the distributed Bragg reflector 91a, which requires precision, the dielectric film 91b having a predetermined thickness is formed, whereby the distributed Bragg reflector 91a can be stably manufactured, and also helps to reflect light. Can give
  • the material of the dielectric film 91b is suitably SiO 2 , and the thickness thereof is preferably 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m. If the thickness of the dielectric film 91b is too thin, it may be insufficient to cover the lower electrodes 71 and 81 having a height of about 2 ⁇ m to 3 ⁇ m. If the thickness of the dielectric film 91b is too thin, the subsequent openings 62 and 63 may be formed. It can be a burden. The thickness of the dielectric film 91b may then be thicker than the thickness of the subsequent distribution Bragg reflector 91a. In addition, it is necessary to form the dielectric film 91b in a manner more suitable for securing device reliability.
  • the dielectric film 91b made of SiO 2 is preferably formed by Chemical Vapor Deposition (CVD), and particularly, Plasma Enhanced CVD (PECVD).
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PECVD Plasma Enhanced CVD
  • the chemical vapor deposition method is advantageous compared to physical vapor deposition (PVD), such as E-Beam Evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • the dielectric film 91b is preferably formed by chemical vapor deposition to reduce the height difference and ensure reliable insulation. Therefore, it is possible to secure the function as a reflective film while ensuring the reliability of the semiconductor light emitting element.
  • the distributed Bragg reflector 91a is formed on the dielectric film 91b.
  • the distributed Bragg reflector 91a is formed by stacking a pair of SiO 2 and TiO 2 a plurality of times, for example.
  • distributed Bragg reflector (91a) can be configured with a combination, such as Ta 2 O 5, HfO, ZrO , SiN , such as high refractive index material than the low dielectric thin film (typically, SiO 2) refractive index.
  • the distribution Bragg reflector 95a may be formed by repeated stacking of SiO 2 / TiO 2 , SiO 2 / Ta 2 O 2 , or SiO 2 / HfO, and SiO 2 / TiO 2 is the reflection efficiency for blue light.
  • the distribution Bragg reflector 91a is composed of SiO 2 / TiO 2 , the incident angle and reflectance according to the wavelength are considered in consideration of the optical thickness of 1/4 of the wavelength of the light emitted from the active layer 40 (see FIG. 7). It is desirable to go through an optimization process, and the thickness of each layer does not necessarily have to conform to 1/4 optical thickness of the wavelength. The number of combinations is suitable for 4 to 40 pairs.
  • the Distributed Bragg reflector 91a may be a physical vapor deposition (PVD), and in particular, an electron beam deposition (E-Beam Evaporation) or sputtering. It is preferable to form by Sputtering or Thermal Evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • E-Beam Evaporation electron beam deposition
  • sputtering it is preferable to form by Sputtering or Thermal Evaporation.
  • the clad film 91c may be made of a metal oxide such as Al 2 O 3 , a dielectric film 91b such as SiO 2 , SiON, MgF, CaF, or the like.
  • the uppermost layer of the distributed Bragg reflector 91a composed of a plurality of pairs of SiO 2 / TiO 2 may be TiO 2 , considering that it can be made of an SiO 2 layer having a thickness of about ⁇ / 4n, the clad film 91c ) Is preferably thicker than [lambda] / 4n so as to be different from the top layer of the distributed Bragg reflector 91a.
  • the clad film 91c is too thick, not less than 3.0 ⁇ m, because not only a burden on the subsequent opening forming process but also an increase in thickness does not contribute to the efficiency improvement and only a material cost can be increased. Therefore, in order not to burden the subsequent process, the maximum value of the thickness of the clad film 91c may be appropriately formed within 1 ⁇ m to 3 ⁇ m. However, in some cases, it is not impossible to form more than 3.0um.
  • the effective refractive index of the first distributed Bragg reflector 91a is larger than that of the dielectric film 91b for the reflection and guide of light.
  • the distribution Bragg reflector 91a and the pad electrodes 101 and 102 are in direct contact with each other, part of the light traveling through the distribution Bragg reflector 91a may be absorbed by the pad electrodes 101 and 102. Therefore, when the clad film 91c having a lower refractive index than the distribution Bragg reflector 91a is introduced, light absorption by the pad electrodes 101 and 102 may be greatly reduced.
  • the dielectric film 91b-the distributed Bragg reflector 91a-the clad film 91c can be described in terms of an optical waveguide.
  • the optical waveguide is a structure that guides the light by using total reflection by surrounding the light propagation part with a material having a lower refractive index. From this point of view, when the distributed Bragg reflector 91a is viewed as the propagation section, the dielectric film 91b and the clad film 91c surround the propagation section and can be viewed as part of the optical waveguide.
  • the dielectric film 91b has an effective refractive index of the Distribution Bragg reflector 91a. It may be made of a smaller dielectric (eg SiO 2 ).
  • the effective refractive index refers to the equivalent refractive index of light that can travel in a waveguide made of materials having different refractive indices.
  • the clad film 91c may also be made of a material (eg, Al 2 O 3 , SiO 2 , SiON, MgF, CaF) that is lower than the effective refractive index of the distribution Bragg reflector 91a.
  • the distributed Bragg reflector 91a is composed of SiO 2 / TiO 2
  • the refractive index of SiO 2 is 1.46 and the refractive index of TiO 2 is 2.4
  • the effective refractive index of the distributed Bragg reflector has a value between 1.46 and 2.4. Therefore, the dielectric film 91b may be made of SiO 2 , and the thickness thereof is appropriately 0.2um to 1.0um.
  • the clad film 91c may also be formed of SiO 2 having a refractive index of 1.46 smaller than the effective refractive index of the distribution Bragg reflector 91a.
  • the dielectric film 91b is omitted from the viewpoint of the overall technical idea of the present disclosure, and is composed of the distributed Bragg reflector 91a and the clad film 91c. There is no reason to rule out this.
  • a case in which a dielectric film 91b made of TiO 2 is used may be considered.
  • the case where the clad film 91c is omitted may also be considered.
  • the dielectric film 91b and the distributed Bragg reflector 91a are designed in consideration of the reflectance of the light traveling substantially in the transverse direction, the clad is distributed even when the distributed Bragg reflector 91a includes the TiO 2 layer on the uppermost layer. It may also be conceivable if the film 91c is omitted.
  • the dielectric film 91b, the distributed Bragg reflector 91a, and the clad film 91c serve as an optical waveguide as the nonconductive reflecting film 91, and the total thickness is preferably 1 to 8 um.
  • the distributed Bragg reflector 91a has a higher reflectance as light L3 closer to the vertical direction reflects approximately 99% or more.
  • obliquely incident light L1 and L2 pass through the distribution Bragg reflector 91a and enter the upper surface of the clad film 91c or the non-conductive reflecting film 91 and are not covered by the pad electrodes 101 and 102.
  • light is almost reflected (L1), part of the light L2 incident on the pad electrodes 101 and 102 is absorbed.
  • FIG. 10 is a view illustrating reflection of light in a non-conductive reflective film and a connecting electrode according to the present disclosure.
  • the light emitted from the active layer 40 is emitted toward the nonconductive reflecting film 91.
  • the emitted light is reflected by the non-conductive reflecting film 91, some of which passes through without being reflected (L1). This is because the light emitted toward the insulating layer 95 has a similar refractive index between the insulating layer 95 and the nonconductive reflecting film 91, so that the light tends to escape from the nonconductive reflecting film 91 to the insulating layer 95.
  • the connecting electrodes 72 and 82 are formed to cover most of the non-conductive reflecting film 91 to reflect the light toward the plurality of semiconductor layers.
  • FIG 11 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • connection electrode 72 having the first conductivity is divided into the first connection electrode 112 and the first lower electrical connection 113, and the connection electrode 82 having the second conductivity (see FIG. 7).
  • the connection electrode 72 having the first conductivity Will be described by dividing into a second connection electrode 122 and a second lower electrical connection 123.
  • the pad electrode 101 and the lower electrode 71 of the first electrode portion 75 are referred to as the first pad electrode 101 and the first lower electrode 71 and the pad electrode of the second electrode portion 85.
  • the lower electrode 81 is referred to as the second pad electrode 102 and the second lower electrode 81.
  • Fig. 11A is a view showing the semiconductor light emitting device seen in plan view.
  • the first electrode portion 75 includes a first pad electrode 101, a first connection electrode 112, a first lower electrode 71, and a first lower electrical connection 113, and the second electrode portion 85. ) Includes a second pad electrode 102, a second connection electrode 122, a second lower electrode 81, and a second lower electrical connection 123.
  • the first pad electrode 101 is provided on the insulating layer 95 and has a first conductivity.
  • the first connection electrode 112 is formed between the non-conductive reflecting film 91 and the insulating layer 95 and is electrically connected to the first pad electrode 101.
  • the first lower electrode 71 may be electrically connected to the first semiconductor layer 30 and may contact the first semiconductor layer 30.
  • the first lower electrical connection 113 connects the first lower electrode 71 and the first connection electrode 112.
  • the second pad electrode 102 is provided on the insulating layer 95 and has a second conductivity.
  • the second connection electrode 122 is formed between the non-conductive reflecting film 91 and the insulating layer 95 and is electrically connected to the second pad electrode 102.
  • the second lower electrode 81 may be electrically connected to the second semiconductor layer 50 and may contact the second semiconductor layer 50.
  • the second lower electrical connection 123 connects the second lower electrode 81 and the second connection electrode 122.
  • the first pad electrode 101 may be formed by avoiding the second lower electrical connection 123, and the second pad electrode 102 may be formed by avoiding the first lower electrical connection 113. .
  • the first pad electrode 101 may be formed to avoid the second connection electrode 122, and the second pad electrode 102 may be formed to avoid the first connection electrode 112. . The reason is explained in detail in FIG.
  • the distance D1 between the first pad electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D2 between the second pad electrode 102 and the first lower electrical connection 113 on the plan view At least one or more may have a spacing.
  • At least one of) may have a spacing of more than 15um, because it is formed with a margin due to the photoresist process.
  • the distance D1 and D2 may be formed apart to have an insulation effect.
  • At least one of the distance D1 between the first pad electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D2 between the second pad electrode 102 and the first lower electrical connection 113. Can be kept constant. This is because the distance D1 between the first pad electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D2 between the second pad electrode 102 and the first lower electrical connection 113 should be constant. Electrostatic discharge and electrical overstress can be improved.
  • FIG. 11 (a) is a figure which shows the cross section which cut
  • FIG 12 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the first pad electrode 101 forms an opening 131, and the second lower electrical connection 123 is provided in the opening 131 of the first pad electrode 101, or the second pad electrode 102 is an opening. 132 is formed, and the first lower electrical connection 113 is provided in the opening 132 of the second pad electrode 102.
  • the distance D2 between the first pad electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D1 between the second pad electrode 102 and the first lower electrical connection 113 are constant. Can be maintained. This is because the distance D2 between the first pad electrode 101 and the second lower electrical connection 123 and the distance D1 between the second pad electrode 102 and the first lower electrical connection 113 must be constant. Electrostatic Discharge and Electrical Overstess can be improved.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line E-E 'of FIG. 7.
  • the first lower electrical connection 113 and the second lower electrical connection 123 may be formed to protrude from the upper surface of the non-conductive reflecting film 91, or may be formed to be recessed from the upper surface of the non-conductive reflecting film 91. Can be.
  • the insulating layer 95 or the non-conductive reflective film 95 is distorted and deposited to form the insulating layer 95 or the non-conductive layer. Cracks may occur in the malleable reflective film 91.
  • a material forming the second pad electrode 102 may be introduced into the crack, and the first electrode 75 and the second electrode 85 may be electrically connected to each other to cause a short.
  • the first pad electrode 101 may be formed to avoid the second lower electrical connection 123
  • the second pad electrode 102 may be formed to avoid the first lower electric connection 113.
  • FIG 17 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the first electrode 75 and the second electrode 85 do not include the branch electrode 98 (see FIG. 7).
  • FIG. 17A is a view showing the semiconductor light emitting device as viewed in plan view
  • FIG. 17B is a view showing the first pad electrode 201 and the second pad electrode 202 in plan view.
  • the first electrode unit 75 connects the first pad electrode 201, the first connection electrode 212, the first lower electrode 271, the first lower electrical connection 213, and the first upper electrical connection 214.
  • the second electrode part 85 may include a second pad electrode 202, a second connection electrode 222, a second lower electrode 281, a second lower electrical connection 223, and a second upper electrical connection ( 224).
  • the first pad electrode 201 is provided on the insulating layer 295 and has a first conductivity.
  • the first connection electrode 212 is formed between the non-conductive reflecting film 291 and the insulating layer 295 and is electrically connected to the first pad electrode 201.
  • the first lower electrode 271 may be electrically connected to the first semiconductor layer 230 and may contact the first semiconductor layer 230.
  • the first lower electrical connection 213 connects the first lower electrode 271 and the first connection electrode 212 through the non-conductive reflective film 291.
  • the first upper electrical connection 214 connects the first connection electrode 212 and the first pad electrode 201 through the insulating layer 295.
  • the second pad electrode 202 is provided on the insulating layer 295 and has a second conductivity.
  • the second connection electrode 222 is formed between the non-conductive reflecting film 291 and the insulating layer 295 and is electrically connected to the second pad electrode 202.
  • the second connection electrode 222 is formed on the entire upper surface of the non-conductive reflective film 291 except for the first connection electrode 212.
  • the second lower electrode 281 may be electrically connected to the second semiconductor layer 250 and may contact the second semiconductor layer 250.
  • the second lower electrical connection 223 connects the second lower electrode 281 and the second connection electrode 222 through the non-conductive reflective film 291.
  • the second upper electrical connection 224 connects the second connection electrode 222 and the second pad electrode 202 through the insulating layer 295.
  • the first pad electrode 201 is electrically connected to the first connection electrode 212 and the first lower electrode 271 through the first upper electrical connection 214 and the first lower electrical connection 213 to form a first semiconductor.
  • the electrons are supplied to the layer 320.
  • the second pad electrode 202 is electrically connected to the second connection electrode 222 and the second lower electrode 281 through the second upper electrical connection 224 and the second lower electrical connection 223 to form a second semiconductor. Holes are supplied to layer 250.
  • the first pad electrode 201 and the second pad electrode 202 include a plurality of openings 290 corresponding to the first lower electrical connection 213.
  • first pad electrode 201 and the second pad electrode 202 expose a first connection electrode 212 positioned at the center of the first pad electrode 201 and the second pad electrode 202. And a first opening 290 and a second opening 292 positioned at both sides of the first pad electrode 201 and the second pad electrode 202.
  • the first lower electrical connection 213 is provided in the plurality of openings 290 and 292. Accordingly, in the plan view, the first pad electrode 201 and the second pad electrode 202 are formed to avoid the first lower electrical connection 213.
  • first connection electrode 212 corresponding to the first lower electrical connection 213 is exposed by the plurality of openings 290 and 292. Accordingly, the first pad electrode 201 and the second pad electrode 202 are formed to avoid the exposed first connection electrode 212 on the plan view.
  • the first lower electrode 271 and the second lower electrode 281 may be formed to protrude from the upper surface of the non-conductive reflective film 291 or may be formed to be recessed from the upper surface of the non-conductive reflective film 291. Can be.
  • a height difference may occur due to a structure such as the first semiconductor layer 230 exposed by mesa etching.
  • the nonconductive reflecting film 291 when the nonconductive reflecting film 291 is distorted and deposited by the first lower electrode 271 and the second lower electrode 281 having a height difference, the nonconductive reflecting film 291 or the insulating layer 295 is correspondingly disposed. ) May cause cracks.
  • FIG. 18 is a view illustrating still another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • FIG. 18A illustrates the semiconductor light emitting device as viewed in plan view
  • FIG. 18B illustrates the plurality of second pads as viewed in plan view.
  • the electrode 2020 and the second pad electrode 202 are shown.
  • the second pad electrodes 2020 are formed of a plurality of second pad electrodes 2021, 2022, and 2023 spaced apart from each other in a vertical direction crossing the first connection electrode 212 formed in the horizontal direction.
  • the plurality of second pad electrodes 2020 may include a second lower electrical connection positioned at a first opening 290 corresponding to the first lower electrical connection 213 and an extension line AA connecting the first opening 290. And a third opening 294 corresponding to 223.
  • the semiconductor light emitting device of FIG. 18 has the same characteristics as the semiconductor light emitting device of FIG. 17 except for the plurality of second pad electrodes 2020.
  • FIG. 19 is a view showing another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • FIG. 19 (a) is a view showing a semiconductor light emitting device seen in plan view
  • FIG. 19 (b) shows a first pad electrode ( 201 and 2nd pad electrode 202 are shown.
  • the first pad electrode 201 and the second pad electrode 202 include a fourth opening 296 corresponding to the first lower electrical connection 213 and not exposing the first connection electrode 212.
  • the diameter of the opening of the fourth opening 296 is preferably smaller than the diameter of the first opening 290 shown in FIGS. 17 and 18.
  • the semiconductor light emitting device of FIG. 19 has the same characteristics as the semiconductor light emitting device of FIG. 17 except for the fourth opening 294 corresponding to the plurality of first openings 290.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the semiconductor light emitting device 200 may include a plurality of semiconductor layers 210, a non-conductive reflective film 220, a first electrode 230, a second electrode 240, and a block 250. Include.
  • the plurality of semiconductor layers 210 may include a first semiconductor layer 211, a second semiconductor layer 212, and an active layer 213, and the first semiconductor layer 211 may have a first conductivity and a second semiconductor layer.
  • 212 has a second conductivity different from the first conductivity, and the active layer 213 is interposed between the first semiconductor layer 211 and the second semiconductor layer 212 and generates light through recombination of electrons and holes.
  • the nonconductive reflecting film 220 is formed on the plurality of semiconductor layers 210 and includes an opening.
  • the first electrode 230 is formed on the nonconductive reflecting film 220 and is electrically connected to the first semiconductor layer 211 through the opening of the nonconductive reflecting film 220.
  • the second electrode 240 is formed on the nonconductive reflecting film 220 and is electrically connected to the second semiconductor layer 212 through the opening of the nonconductive reflecting film 220.
  • the block 250 is provided between the first electrode 230 and the second electrode 240, and a passage 270 is formed between the first electrode 230 and the second electrode 240 and the passage 270.
  • a plurality of blocks 250 are provided at both ends of the gap, and a gap is formed between the block 250 and the block 250.
  • 24 is a diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting device structure according to the present disclosure.
  • the semiconductor light emitting device structure 300 further includes a substrate 310 and an encapsulant 320 in the semiconductor light emitting device 200 of FIG. 22, and further includes a mold 330. can do.
  • the substrate 310 may be electrically connected to the first electrode 230 and the second electrode 240, and the encapsulant 320 may be coated on the semiconductor light emitting device 200 to protect it from the outside.
  • Reference numeral 210 may surround the non-conductive reflective film 220, the first electrode 230, the second electrode 240, and the block 250.
  • a passage 270 is formed between the first electrode 230 and the second electrode 240, and a plurality of blocks 250 are provided at both ends 271 of the passage 270, and the plurality of blocks 250 are provided.
  • a cavity 260 which is an empty space, is formed between the block 250 and the block 250.
  • the portion of the non-conductive reflecting film 220 having the cavity 260 has a high reflectance. This will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the block 250 has a height h
  • the first electrode 230 has a first height h1
  • the second electrode 240 has a second height h2
  • the height h of the block 250 Is equal to or lower than the first height h1 of the first electrode 230 and the second height h2 of the second electrode 240.
  • 25 is a view showing another example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure and another example of a semiconductor light emitting device structure using the same.
  • FIG. 25A shows a semiconductor light emitting device
  • FIG. 25B shows a cross-sectional view taken along line A-A 'of the semiconductor light emitting device of FIG. 25 (c) and 25 (d) show a semiconductor light emitting device structure using the semiconductor light emitting devices of FIGS. 25 (a) and 25 (b).
  • the block 250, the first electrode 230, and the second electrode 240 may be in contact with each other.
  • the block 250 may be formed of an insulating material.
  • the insulating material may be an oxide (OXIDE) series such as SIO2, TIO2, Nb2O5, Ta2O5, HfO2, and the like.
  • OXIDE oxide
  • the solder material is formed on the first electrode 230 and the second electrode 240, since the solder material does not adhere well to the block 250, the first electrode 230, the second electrode 240, and the block ( 250) may be in contact.
  • the block 250 may be formed to contact the first electrode 230 and the second electrode 240. have. For this reason, since the cavity 260 is formed, much light is reflected by the cavity 260 to the some semiconductor layer side.
  • 26 to 29 are diagrams illustrating an example of a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the semiconductor light emitting device 200 including the first electrode 230 and the second electrode 240 is prepared.
  • the height h of the insulating material 410 is equal to the first height h1 of the first electrode 230 of the semiconductor light emitting device 200 and the second height h2 of the second electrode 240.
  • the mask 420 is placed on the insulating material 410 on which the block 250 is to be formed. 29, the insulating material 410 around the mask 420 and the mask 420 is removed. As a result, only the insulating material 410 under the mask 420 remains to form the block 250.
  • FIG. 9 is a view for explaining an example of the non-conductive reflective film according to the present disclosure.
  • the nonconductive reflecting film 220 may be formed of a single dielectric layer or may have a multilayer structure.
  • the non-conductive reflecting film 220 is formed of a non-conductive material for reducing light absorption by the metal reflecting film, and as an example of a multilayer structure, the non-conductive reflecting film 220 is a dielectric film 220b, a distribution Bragg reflector 220a. A distributed bragg reflector and a clad film 220c.
  • the material of the dielectric film 220b is preferably SiO2, and the thickness thereof is preferably 0.2um to 1.0um. The thickness of the dielectric film 220b may then be thicker than the thickness of the subsequent distribution Bragg reflector 220a.
  • the dielectric film 220b needs to be formed in a manner more suitable for securing device reliability.
  • the dielectric film 220b made of SiO 2 is preferably formed by Chemical Vapor Deposition (CVD), and particularly, Plasma Enhanced CVD (PECVD). In step coverage, the chemical vapor deposition method is advantageous compared to physical vapor deposition (PVD), such as E-Beam Evaporation.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PECVD Plasma Enhanced CVD
  • the dielectric film 220b is formed by E-Beam Evaporation, it is difficult to form the dielectric film 220b at the designed thickness in the region having the height difference, and thus the reflectance of light may be lowered.
  • electrical insulation can also cause problems. Therefore, the dielectric film 220b is preferably formed by chemical vapor deposition to reduce the height difference and ensure insulation. Therefore, it is possible to secure the function as a reflective film while ensuring the reliability of the semiconductor light emitting device 200.
  • the distributed Bragg reflector 220a is formed on the dielectric film 220b.
  • the distributed Bragg reflector 220a is formed by stacking a pair of SiO 2 and TiO 2 a plurality of times, for example.
  • the distribution Bragg reflector 220a may be formed of a combination of a high refractive index material such as Ta 2 O 5, HfO, ZrO, and SiN, and a dielectric thin film having a lower refractive index (typically SiO 2).
  • the distribution Bragg reflector 220a may be formed by repeated stacking of SiO 2 / TiO 2, SiO 2 / Ta 2 O 2, or SiO 2 / HfO, and SiO 2 / TiO 2 has good reflection efficiency for blue light and SiO 2 / for UV light. Ta2O2 or SiO2 / HfO will have good reflection efficiency.
  • the distribution Bragg reflector 220a is composed of SiO 2 / TiO 2, an optimization process is considered in consideration of the incident angle and the reflectance according to the wavelength based on an optical thickness of 1/4 of the wavelength of light emitted from the active layer 213 (see FIG. It is desirable to pass through, and the thickness of each layer does not necessarily have to conform to 1/4 optical thickness of the wavelength.
  • the Distribution Bragg reflector 220a may be a physical vapor deposition (PVD) method, and in particular, an electron beam deposition (E-Beam Evaporation) method or a sputtering method ( It is preferable to form by sputtering or thermal evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • E-Beam Evaporation electron beam deposition
  • sputtering sputtering
  • the clad film 220c may be made of a metal oxide such as Al 2 O 3, a dielectric film 220b such as SiO 2, SiON, MgF, CaF, or the like.
  • the clad film 220c preferably has a thickness of? / 4n to 3.0um.
  • ⁇ is the wavelength of light generated in the active layer 213, and n is the refractive index of the material forming the clad film 220c.
  • ⁇ is 450 nm (4500 A)
  • the top layer of the distributed Bragg reflector 220a made up of a plurality of pairs of SiO2 / TiO2 may be TiO2, considering that it can be made of an SiO2 layer having a thickness of about ⁇ / 4n, the clad film 220c is located below It is preferable to be thicker than ⁇ / 4n so as to be differentiated from the top layer of the distributed Bragg reflector 220a.
  • the clad film 220c is too thick, which is not less than 3.0 ⁇ m, because not only a burden on the subsequent opening forming process but also an increase in thickness does not contribute to an improvement in efficiency and only a material cost can be increased. Therefore, in order not to burden the subsequent process, the maximum value of the thickness of the clad film 220c may be appropriately formed within 1 ⁇ m to 3 ⁇ m. However, in some cases, it is not impossible to form more than 3.0um.
  • the effective refractive index of the first distributed Bragg reflector 220a is larger than that of the dielectric film 220b for the reflection and guide of light.
  • the distribution Bragg reflector 220a the first electrode 230 and the second electrode 240 are in direct contact, a part of the light traveling through the Distribution Bragg reflector 220a is the first electrode 230 and the second electrode. Absorbed by 240. Therefore, when the clad film 220c having a lower refractive index than the distribution Bragg reflector 220a is introduced, light absorption by the first electrode 230 and the second electrode 240 may be greatly reduced.
  • the dielectric film 220b-the distributed Bragg reflector 220a-the clad film 220c can be described in terms of an optical waveguide.
  • the optical waveguide is a structure that guides the light by using total reflection by surrounding the light propagation part with a material having a lower refractive index. From this point of view, when the distribution Bragg reflector 220a is viewed as the propagation portion, the dielectric film 220b and the clad film 220c may be regarded as part of the optical waveguide as a configuration surrounding the propagation portion.
  • the dielectric film 220b has a refractive index smaller than the effective refractive index of the Distribution Bragg reflector 220a. It may be made of a dielectric (eg SiO2).
  • the effective refractive index refers to the equivalent refractive index of light that can travel in a waveguide made of materials having different refractive indices.
  • the clad film 220c may also be made of a material (eg, Al 2 O 3, SiO 2, SiON, MgF, CaF) that is lower than the effective refractive index of the distribution Bragg reflector 220a.
  • the distribution Bragg reflector 220a is composed of SiO 2 / TiO 2
  • the refractive index of SiO 2 is 1.46 and the refractive index of TiO 2 is 2.4
  • the effective refractive index of the distribution Bragg reflector has a value between 1.46 and 2.4. Therefore, the dielectric film 220b may be made of SiO 2, and the thickness thereof is appropriately 0.2um to 1.0um.
  • the clad film 220c may also be formed of SiO 2 having a refractive index of 1.46 smaller than the effective refractive index of the distribution Bragg reflector 220a.
  • the dielectric film 220b is omitted from the viewpoint of the overall technical idea of the present disclosure, and is composed of the distributed Bragg reflector 220a and the clad film 220c. There is no reason to rule out this.
  • a case in which a dielectric film 220b made of TiO2 is used may be considered.
  • the case where the clad film 220c is omitted may also be considered.
  • Omitting 220c may also be considered.
  • the dielectric film 220b, the distributed Bragg reflector 220a, and the clad film 220c serve as an optical waveguide as the non-conductive reflecting film 220, and preferably have a total thickness of 1 to 8 um.
  • the distributed Bragg reflector 220a has a higher reflectance as light L3 closer to the vertical direction reflects approximately 99% or more.
  • obliquely incident light L1 and L2 pass through the distribution Bragg reflector 220a and enter the upper surface of the clad film 220c or the non-conductive reflecting film 220, and the first electrode 230 and the second electrode ( In the portion not covered by the 240, light is almost reflected (L1), but part of the light L2 incident on the first electrode 230 and the second electrode 240 is absorbed.
  • FIG. 10 is a view illustrating reflection of light in a non-conductive reflective film and a cavity according to the present disclosure.
  • Some of the light emitted from the active layer 213 is emitted toward the non-conductive reflective film 220.
  • the emitted light is reflected by the non-conductive reflecting film 220, and some of the light passes through the light without being reflected (L1). This is because the light emitted toward the encapsulation member 320 has a similar refractive index between the encapsulation member 320 and the non-conductive reflecting film 220, so that the light easily escapes from the non-conductive reflecting film 220 through the encapsulating material 320. .
  • a cavity 260 is formed on at least a portion of an upper surface of the non-conductive reflective film 220 on which the electrode is not formed, thereby preventing the encapsulant 320 from being formed. Light is reflected toward the plurality of semiconductor layers 210.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a cross section taken along line A-A in FIG. 31.
  • the semiconductor light emitting device 1 may include a substrate 10, a plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50, a non-conductive reflective film 91, an insulating layer 95, and a first electrode part. 80 and the second electrode part 70 are included.
  • the group III nitride semiconductor light emitting element will be described as an example.
  • Sapphire, SiC, Si, GaN and the like are mainly used as the substrate 10, and the substrate 10 may be finally removed.
  • the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may include a first semiconductor layer 30, an active layer 40, and a second semiconductor layer 50 sequentially stacked.
  • the positions of the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 may be changed, and are mainly made of GaN in the group III nitride semiconductor light emitting device.
  • the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may include a buffer layer 20 formed on the substrate 10, a first semiconductor layer 30 having a first conductivity (eg, Si-doped GaN), and a second different from the first conductivity.
  • a conductive second semiconductor layer 50 eg, Mg-doped GaN
  • an active layer interposed between the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 to generate light through recombination of electrons and holes ( 40; e.g., InGaN / (In) GaN multi-quantum well structure).
  • Each of the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may be formed in multiple layers, and the buffer layer 20 may be omitted.
  • the active layer 40 is formed between the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 and generates light.
  • the semiconductor light emitting device 1 includes a light-transmissive conductive film between the plurality of semiconductor layers 30, 40, 50 and the nonconductive reflecting film 91, for example, between the second semiconductor layer 50 and the nonconductive reflecting film 91. 60).
  • the transparent conductive film 60 may be omitted.
  • the transparent conductive layer 60 may be formed of a transparent conductive material (eg, ITO), an ohmic metal layer (Cr, Ti, etc.), a reflective metal layer (Al, Ag, etc.), or a combination thereof.
  • the light transmissive conductive film 60 is preferably made of a light transmissive conductive material (eg, ITO).
  • the non-conductive reflective film 91 may be formed on the plurality of semiconductor layers 130, 140, and 150 to reflect the light generated by the active layer 40 toward the first semiconductor layer 30, and may be formed of a dielectric material. In the present disclosure, the nonconductive reflective film 91 is formed to cover the transparent conductive film 60, the first and second ohmic electrodes 81 and 71, and the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50.
  • the non-conductive reflecting film 91 is insulative and is connected to the plurality of semiconductor layers 30, 40, 50 by an electrical connection 82, 72 passing through the non-conductive reflecting film 91. It is a flip chip in electrical communication.
  • the non-conductive reflecting film 91 is formed of an insulating material at least the side of the light reflecting of the non-conductive reflecting film 91 to reduce the light absorption by the metal reflecting film, preferably DBR (Distributed Bragg Reflector) or ODR It may be a multilayer structure including an omni-directional reflector. Insulating means that the non-conductive reflecting film 91 is not used as a means of electrical conduction, and does not necessarily mean that the entire non-conductive reflecting film 91 should be made of only a non-conductive material.
  • the non-conductive reflecting film 91 In forming the non-conductive reflecting film 91, a height difference occurs due to the uneven structure such as the first and second ohmic electrodes 81 and 71, and the layer structure of the non-conductive reflecting film 91 is distorted to reduce the reflectance. It will be described later.
  • the nonconductive reflecting film 91 is composed of a plurality of layers 91a, 91b, 91c, which will be described later.
  • the insulating layer 95 is formed on the nonconductive reflecting film 91.
  • the insulating layer 95 is formed to cover the first and second connection electrodes 83 and 73 and the nonconductive reflective film 91.
  • the insulating layer 95 may be made of SiO 2 .
  • the insulating layer 95 is not limited thereto, and SiN, TiO 2 , Al 2 O 3 , Su-8, or the like may be used.
  • the refractive index of the insulating layer 95 covering the non-conductive reflective film 91 is similar to that of the non-conductive reflective film 91, so it is not reflected and transmits well. Therefore, some of the light that is not reflected by the non-conductive reflecting film 91 exits to the insulating layer 95 and has a problem in that light efficiency is inferior. Therefore, the first and second connection electrodes 83 and 73 cover the light exiting to the insulating layer 95 entirely on the non-conductive reflecting film 91 to reflect the light exiting to the insulating layer 95. do.
  • the first electrode portion 80 and the second electrode portion 70 are the ohmic electrodes 81 and 71, the connection electrodes 83 and 73, the electrical connections 82, 84, 72 and 74, and the pad electrodes 85 and 75. Each).
  • the first electrode part 80 is provided to be in electrical communication with the first semiconductor layer 30, and supplies one of electrons and holes.
  • the second electrode part 70 is provided to be in electrical communication with the second semiconductor layer 50, and supplies the other one of electrons and holes.
  • the first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 are formed on the nonconductive reflective film 191.
  • the first connection electrode 83 is electrically connected to the first semiconductor layer 30 through the first electrical connection 82
  • the second connection electrode 73 is connected to the second electrical connection 72. It is electrically connected to the second semiconductor layer 50.
  • first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 are formed on the non-conductive reflecting film 91 in a wide manner. This is because the first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 may absorb shocks on the nonconductive reflective film 91 to prevent cracking or breaking of the nonconductive reflective film 91.
  • first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 are made of metal, the first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 may also absorb light, so that the first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 may be formed to be narrow. I think that it is a method to raise brightness.
  • the first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 may be formed of metal.
  • the first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 pass through the non-conductive reflecting film 91, and the first connection electrode 83 and the second connection electrode 73 and the plurality of semiconductor layers 30 and 50. ) To communicate electrically.
  • the first electrical connection 82 is in electrical communication with the first connection electrode 83 and the first semiconductor layer 30, and the second electrical connection 72 is connected with the second connection electrode 73 and the second.
  • the semiconductor layer 50 is electrically connected.
  • the first ohmic electrode 81 is formed between the first electrical connection 82 and the first semiconductor layer 30 to reduce contact resistance and provide stable electrical connection.
  • the second ohmic electrode 71 is formed between the second electrical connection 72 and the second semiconductor layer 50 to reduce contact resistance and provide stable electrical connection.
  • Ohmic metal may be used for the first ohmic electrode 81 and the second ohmic electrode 71.
  • the first ohmic electrode 81 and the second ohmic electrode 71 are formed of an island type electrode made of a dot, a circle, a polygon, and the like, and generally mean a shape that does not extend to one side.
  • the operating voltage of the semiconductor light emitting device 1 is lowered due to the first ohmic electrode 81 and the second ohmic electrode 71.
  • heights of the first and second ohmic electrodes 81 and 71 may be minimized to increase the reflectance of the non-conductive reflecting film 91.
  • the thicknesses T1 of the first and second ohmic electrodes 81 and 71 may be about 1,000 mW to 5,000 mW, which will be described later.
  • the third electrical connection 84 and the fourth electrical connection 74 penetrate through the insulating layer 95, and the first pad electrode 85 and the second pad electrode 75, the first connection electrode 83, and the first connection electrode 83 and the first connection electrode 83 and the first connection electrode 83 and the first connection electrode 83, respectively.
  • the two connecting electrodes 73 are electrically connected to each other.
  • the third electrical connection 84 is in electrical communication with the first pad electrode 85 and the first connection electrode 83
  • the fourth electrical connection 74 is connected with the second pad electrode 75 and the second.
  • the connection electrode 73 is in electrical communication.
  • a plurality of third electrical connections 84 and fourth electrical connections 74 may be formed. For example, the number of the third electrical connection 84 and the fourth electrical connection 74 may be greater than the number of the first electrical connection 82 and the second electrical connection 72.
  • the first pad electrode 85 is electrically connected to the first connection electrode 83 through the third electrical connection 84 to supply electrons to the first semiconductor layer 30.
  • the second pad electrode 75 is electrically connected to the second connection electrode 73 through the fourth electrical connection 74 to supply holes to the second semiconductor layer 50.
  • the first pad electrode 85 and the second pad electrode 75 are electrodes for electrical connection with the external electrode, and may be eutectic bonded, soldered or wire bonded with the external electrode.
  • the external electrode may be a conductive part provided in the sub-mount, a lead frame of the package, an electrical pattern formed on the PCB, and the like, and the external electrode may not be particularly limited in form.
  • the first pad electrode 85 and the second pad electrode 75 are formed to have an area to some extent, so that they become heat dissipation passages.
  • the first connection electrode 83, the second connection electrode 73, and the like are formed in the semiconductor light emitting device, a plurality of metal layers are formed.
  • the lowermost layer should have high bonding strength and bonding strength, and materials such as Cr and Ti may be mainly used, and Ni, Ti, TiW, and the like may also be used.
  • As the top layer Au is used for wire bonding or for connection with external electrodes. In order to reduce the amount of Au and compensate for the relatively soft Au properties, Ni, Ti, TiW, W, or the like is used between the lowermost layer and the uppermost layer depending on the required specification, or when a high reflectance is required. , Al, Ag and the like are used.
  • the non-conductive reflecting film 91 is a multi-layer structure.
  • the non-conductive reflecting film 91 is formed due to the uneven structure such as the first and second ohmic electrodes 81 and 71. There will be a height difference. Accordingly, by forming the dielectric film 91b having a predetermined thickness prior to the formation of the distributed Bragg reflector 91a requiring precision, the distributed Bragg reflector 91a can be stably formed, and also helps to reflect light. Can give In addition, as shown in FIG.
  • the non-conductive reflecting film 91 is disposed on the distribution Bragg reflector 91a for the light guide and the relationship with the connection electrodes 83 and 73 formed on the non-conductive reflecting film 91.
  • the clad film 91c may be included.
  • the material of the dielectric film 91b is suitably SiO 2, and the thickness thereof is preferably 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m. If the thickness of the dielectric film 91b is too thin, it may be insufficient to cover the electrode 75 with a height of about 2 ⁇ m to 3 ⁇ m, and if too thick, it may burden the subsequent opening forming process. The thickness of the dielectric film 91b may be thicker than the thickness of the subsequent distribution Bragg reflector 91a. In addition, it is necessary to form the dielectric film 91b in a manner more suitable for securing device reliability.
  • the dielectric film 91b made of SiO 2 is preferably formed by Chemical Vapor Deposition (CVD), and particularly, Plasma Enhanced CVD (PECVD).
  • the chemical vapor deposition method is advantageous compared to physical vapor deposition (PVD), such as E-Beam Evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • the dielectric film 91b is preferably formed by chemical vapor deposition to reduce the height difference and ensure reliable insulation. Therefore, it is possible to secure the function as a reflective film while ensuring the reliability of the semiconductor light emitting element.
  • the distributed Bragg reflector 91a is formed on the dielectric film 91b.
  • the distributed Bragg reflector 91a is formed by stacking a pair of SiO 2 and TiO 2 a plurality of times, for example.
  • the distribution Bragg reflector 91a may be formed by a combination of a high refractive index material such as Ta 2 O 5, HfO, ZrO, and SiN and a dielectric thin film having a lower refractive index (typically SiO 2).
  • the distributed Bragg reflector 95a may be formed by repeated stacking of SiO2 / TiO2, SiO2 / Ta2O2, or SiO2 / HfO pairs, and SiO2 / TiO2 has good reflection efficiency for blue light and SiO2 for UV light. / Ta2O2 or SiO2 / HfO will have good reflection efficiency.
  • the distribution Bragg reflector 91a is composed of SiO2 / TiO2 pairs
  • the thickness of each layer is based on the optical thickness of 1/4 of the wavelength of light emitted from the active layer 40, and the reflectance according to the incident angle and the wavelength It is desirable to go through an optimization process in consideration of this, and the thickness of each layer does not necessarily have to conform to 1/4 optical thickness of the wavelength.
  • the Distribution Bragg reflector 91a may be a physical vapor deposition (PVD) method, and in particular, an electron beam deposition (E-Beam Evaporation) method or a sputtering method ( It is preferable to form by sputtering) or thermal evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • E-Beam Evaporation electron beam deposition
  • sputtering sputtering method
  • the clad film 91c may be made of a metal oxide such as Al 2 O 3, a dielectric film such as SiO 2, SiON, MgF, CaF, or the like.
  • the top layer of the distributed Bragg reflector 91a made up of a plurality of pairs of SiO 2 / TiO 2 may be TiO 2 , considering that it may be made of an SiO 2 layer having a thickness of about ⁇ / 4n, the clad film 91c is It is preferable to be thicker than [lambda] / 4n so as to be differentiated from the uppermost layer of the distributed Bragg reflector 91a which is located below.
  • the clad film 91c is too thick to be 3.0 mu m or more because not only a burden on the subsequent opening forming process but also an increase in thickness does not contribute to efficiency improvement and only a material cost can be increased. Therefore, in order not to burden the subsequent process, it is appropriate that the maximum value of the thickness of the clad film 91c is formed within 1 ⁇ m to 3 ⁇ m. However, in some cases, it is not impossible to form more than 3.0 ⁇ m.
  • the effective refractive index of the distributed Bragg reflector 91a is larger than that of the dielectric film 91b for the reflection and guide of light.
  • the distribution Bragg reflector 91a is in direct contact with the connection electrodes 73 and 83, a portion of the light traveling through the distribution Bragg reflector 91a may be absorbed by the connection electrodes 73 and 83. Therefore, when the clad film 91c having a lower refractive index than the distribution Bragg reflector 91a is introduced, light absorption by the connection electrodes 73 and 83 may be greatly reduced.
  • the dielectric film 91b-the distributed Bragg reflector 91a-the clad film 91c can be described in terms of an optical waveguide.
  • the optical waveguide is a structure that guides the light by using total reflection by surrounding the light propagation part with a material having a lower refractive index. From this point of view, when the distributed Bragg reflector 91a is viewed as the propagation section, the dielectric film 91b and the clad film 91c surround the propagation section and can be viewed as part of the optical waveguide.
  • the dielectric film 91 b has a refractive index smaller than the effective refractive index of the Distribution Bragg reflector 91 a. It may be made of a dielectric (eg SiO2).
  • the effective refractive index refers to the equivalent refractive index of light that can travel in a waveguide made of materials having different refractive indices.
  • the clad film 91c may also be made of a material (eg, Al 2 O 3, SiO 2, SiON, MgF, CaF) that is lower than the effective refractive index of the distribution Bragg reflector 91 a.
  • the dielectric film 91b may be made of SiO 2, and the thickness thereof is appropriately 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • the clad film 91c may also be formed of SiO 2 having a refractive index of 1.46 smaller than the effective refractive index of the distribution Bragg reflector 91a.
  • the dielectric film 91b is omitted from the viewpoint of the overall technical idea of the present disclosure, and is composed of the distributed Bragg reflector 91a and the clad film 91c. There is no reason to rule out this. Instead of the distribution Bragg reflector 91a, it may be considered to include the dielectric film 91b made of TiO2. In addition, when the distribution Bragg reflector 91a is equipped with the SiO2 layer in the uppermost layer, it may be considered to omit the clad film 91c.
  • the clad film may be used even when the distributed Bragg reflector 91a includes a TiO2 layer on the uppermost layer.
  • the dielectric film 91b, the distributed Bragg reflector 91a, and the clad film 91c serve as a light wave guide as the non-conductive reflecting film 91, and preferably have a total thickness of 1 ⁇ m to 8 ⁇ m. .
  • the oblique light L1 and L2 are also reflected by the connecting electrodes 83 and 73 or the non-conductive reflecting film 91, but the distributed Bragg reflector 91a is close to the vertical direction.
  • the ODR is used as the nonconductive reflecting film 91, light in all directions can be well reflected.
  • each material layer In order for a multilayer structure such as DBR and ODR to function as a reflective film, each material layer must be well formed to a specially designed thickness. However, referring to FIG. 33 (b), due to the thickness T2 of the structures under the non-conductive reflecting film 91, that is, the ohmic electrodes 830 and 730, an area where a height difference occurs in the non-conductive reflecting film 91 is formed. A) occurs. In the region A having such a height difference, each material layer may not be formed to a designed thickness, or each layer may be cut off or unable to follow the height difference, or a shape may be distorted. As a result, the reflectance of the non-conductive reflecting film 91 may be reduced in the region A having a height difference, such that light L11 and L12 may leak or increase absorption loss.
  • the ohmic electrodes 830 and 730 are formed to have a predetermined thickness because they are formed as extending type electrodes connected to each other. It is set to have a thickness of, for example, about 2 ⁇ m in order to obtain stability of the connection and a stable operating voltage.
  • the ohmic electrodes 830 and 730 may include a contact layer 100, a reflective layer 200, a diffusion barrier layer 300, and an etch barrier layer 400.
  • the contact layer 100 is disposed on the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50, and is formed of metal (eg, Cr, Ti) having good adhesion and electrical contact properties with the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50. Can be done.
  • metal eg, Cr, Ti
  • the reflective layer 200 is disposed on the contact layer 100, and reflects the light generated by the active layer 40 to the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50.
  • the reflective layer 200 is formed of a metal having excellent reflectivity (eg, Al, Ag). It is preferable to make.
  • the reflective layer 200 may be made of Al, Ag, or a combination thereof.
  • the reflective layer 200 may be formed to have a thickness of 1000A to 10000A or more so as to represent the active layer 40.
  • the diffusion barrier layer 300 is disposed on the reflective layer 200, and prevents the material forming the etch barrier layer 400 from diffusing to another layer.
  • the diffusion barrier layer 300 may be formed of at least one selected from Ti, Ni, Cr, Pt, W, TiW, and the like.
  • the etch stop layer 400 is disposed on the diffusion barrier layer 300 and is an uppermost layer of the ohmic electrodes 830 and 730.
  • the etch stop layer 400 prevents damage to the diffusion barrier layer 300 while maintaining a bonding force with the non-conductive reflective film 91.
  • the etch stop layer 400 is made of a material such as Ti, Ni, W, TiW, Cr, Pd, Mo, and the like, and maintains a bonding force with the non-conductive reflective film 91 to improve reliability.
  • the ohmic electrodes 830 and 730 may be formed of Cr (100) / Al (200) / Pt (300) / Ti (400), but are not limited thereto.
  • the thickness of the reflective layer 200 becomes thick, the thickness of the diffusion barrier layer 300 also needs to be thick.
  • the reflective layer 200 and the diffusion barrier layer 300 may be used. Alternately, repeated deposition can result in a more stable electrode structure.
  • a contact layer a repeated deposition structure and an etch stop layer, Cr (100) / Al (200) / Ni (300) / Al (200) / Ni (300) / Al (200) / PT (300) / Ti (400)
  • Cr 100
  • the thickness T2 of the ohmic electrodes 830 and 730 increases as the reflective layer 200 and the diffusion barrier layer 300 are alternately repeatedly deposited to increase the amount of light reflection. Accordingly, as the thicknesses of the ohmic electrodes 830 and 730 are increased, a height difference is generated, and the layer structure of the non-conductive reflecting film 91 is distorted, thereby reducing the reflectance.
  • FIG. 34 is a view illustrating a relationship between a non-conductive reflective film and an ohmic electrode according to the present disclosure.
  • the thickness T1 of the ohmic electrodes 81 and 71 according to the present disclosure is a conventional ohmic. It is formed thinner than the thickness T2 of the electrodes 830 and 730.
  • the ohmic electrodes 81 and 71 may include the contact layer 100, the diffusion barrier layer 300, and the etch barrier layer 400. That is, the reflective layer 200 is not included.
  • the diffusion barrier layer 300 may be formed of Rh having a reflectance of about 80% in the visible light wavelength range of 380-800 nm, in particular, 450 nm.
  • the ohmic electrodes 81 and 71 may be formed to have a thickness T1 smaller than that of the conventional art. Since the ohmic electrodes 81 and 71 are formed as island electrodes and do not include a separate branch electrode, the electrodes do not have to be thick. When the ohmic electrodes 81 and 71 are thinly formed, when the configuration of the reflective layer 200 made of Al having a high reflectance is stacked, the reflective layer 200 made of Al having a low melting point may be melted and the layer may be deformed to cause damage.
  • the melting point of Cr is about 1920 ° C
  • the melting point of Al is about 660.1 ° C
  • the melting point of Pt platinum
  • Rh rhodium, Rhodium
  • the melting point of Ti titanium, Titanium
  • the structures under the non-conductive reflecting film 91 that is, the ohmic electrodes 81 and 71 do not include the reflecting layer 200, and thus the non-conductive reflecting film 91 is formed due to the thin thickness T1.
  • the region B where a difference in height is generated than in the prior art, is generated. Since the layer structure of the non-conductive reflecting film 91 is not distorted by the region B where such a low height difference occurs, the reflectance decreases, and each material layer is formed to a designed thickness, and each layer follows the height difference. Can not be broken. Accordingly, in the region B where the low height difference occurs, the reflectivity is increased by preventing distortion of the non-conductive reflecting film 91, thereby reducing the loss of light L11 and L12, thereby increasing reliability and improving luminance.
  • 35 is a view for explaining another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure, wherein the semiconductor light emitting device 2 includes a light absorption prevention film 41.
  • the light absorption prevention layer 41 is provided around the second connection electrode 73.
  • the light absorption prevention film 41 is formed between the second semiconductor layer 50 and the transparent conductive film 60 to correspond to the second connection electrode 73, and a part of the light absorption prevention film 41 is formed on the second connection electrode ( 73).
  • the light absorption prevention film 41 may be omitted.
  • the light absorption prevention layer 41 may only have a function of reflecting some or all of the light generated in the active layer 40, and a current flows directly below the second connection electrode 73 from the second connection electrode 73. It may have only a function of blocking current (current blocking), or may have both functions.
  • the light absorption prevention layer 41 may be formed of a single layer (eg, SiO 2 ), a multilayer (eg, SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 ), a distributed Bragg reflector, or a single layer of a light transmissive material having a lower refractive index than that of the second semiconductor layer 150. Or a combination of a layer and a distributed Bragg reflector.
  • the light absorption prevention layer 41 may be made of a non-conductive material (eg, a dielectric film such as SiOx or TiOx).
  • the thickness of the light absorption prevention film 41 0.01 micrometer-1.0 micrometer are suitable according to a structure. If the thickness of the light absorption prevention film 41 is too thin, the function is weak. If the thickness is too thick, deposition of the transparent conductive film 60 formed on the light absorption prevention film 41 may be difficult.
  • the light absorption prevention film 41 does not necessarily need to be made of a nonconductive material. However, by using the dielectric material, it is possible to increase the effect of suppressing the direct current flowing directly below the electrode 75.
  • the light-transmitting conductive film 60 for diffusing current into the second semiconductor layer 50 covers the light absorption prevention film 41 and is formed on the second semiconductor layer 50.
  • a portion of the light absorption prevention layer 41 may be exposed from the second connection electrode 73, and may be formed to the periphery of the second connection electrode 73.
  • the length of the light absorption prevention film 41 is longer than that of the second connection electrode 73, the height difference between the second ohmic electrode 71 and the nonconductive reflecting film 91 decreases, thereby reducing the nonconductive reflecting film 91.
  • the decrease in reflectance caused by the distortion of the layer structure can be reduced. Accordingly, it is possible to reduce the leakage or absorption loss of light in the distortion region.
  • the semiconductor light emitting element 2 described in FIG. 35 has the same characteristics as the semiconductor light emitting element 1 described in FIGS. 31 and 32 except for the light absorption prevention film 41.
  • 36 is a view for explaining another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure, wherein the side surface of the ohmic electrode 711 of the semiconductor light emitting device 3 has an inclined surface with respect to the light absorption prevention film 41.
  • the side surface of the ohmic electrode 711 is formed to be inclined surface with respect to the light absorption prevention film 41.
  • the non-conductive reflective film 91 may be formed to better follow a plurality of layers along the contour of the ohmic electrode 711 when the non-conductive reflective film 91 is formed.
  • the semiconductor light emitting element 2 described in FIG. 36 has the same characteristics as the semiconductor light emitting element 2 described in FIG. 35 except for the ohmic electrode 711 having a side surface thereof.
  • FIG. 37 is a view for explaining an example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure
  • FIG. 38 is a view showing a detailed cross section of the electrode shown in FIG. 37.
  • the semiconductor light emitting device 1 may include a substrate 10, a plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50, a transparent conductive film 60, a light reflection layer R, a first electrode 80, and the like.
  • the second electrode 70 is included.
  • the group III nitride semiconductor light emitting element will be described as an example.
  • Sapphire, SiC, Si, GaN and the like are mainly used as the substrate 10, and the substrate 10 may be finally removed.
  • the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may include a first semiconductor layer 30, an active layer 40, and a second semiconductor layer 50 sequentially stacked.
  • the positions of the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 may be changed, and are mainly made of GaN in the group III nitride semiconductor light emitting device.
  • the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may include a buffer layer 20 formed on the substrate 10, a first semiconductor layer 30 having a first conductivity (eg, Si-doped GaN), and a second different from the first conductivity.
  • a conductive second semiconductor layer 50 eg, Mg-doped GaN
  • an active layer interposed between the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 to generate light through recombination of electrons and holes ( 40; e.g., InGaN / (In) GaN multi-quantum well structure).
  • Each of the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may be formed in multiple layers, and the buffer layer 20 may be omitted.
  • the active layer 40 is formed between the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 and generates light.
  • the transparent conductive film 60 is formed between the second semiconductor layer 50 and the second electrode 70, and the transparent conductive film 60 may be omitted.
  • the transparent conductive film 60 may be formed of a transparent conductive electrode (ITO, etc.), an ohmic metal layer (Cr, Ti, etc.), a reflective metal layer (Al, Ag, etc.), or a combination thereof.
  • the transparent conductive film 60 is preferably made of a transparent conductive material (eg, ITO).
  • the light reflection layer R is interposed between the second semiconductor layer 50, the first electrode 80, and the second electrode 70.
  • the light reflection layer R is formed on the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 so as to reflect the light generated by the active layer 40 toward the first semiconductor layer 30, and may be formed of a dielectric material.
  • the light reflection layer R is an insulator and is a flip chip electrically connected to the plurality of semiconductor layers by an electrical connection passing through the light reflection layer R.
  • the light reflection layer R is formed of an insulating material to reduce light absorption by the metal reflective film, and may preferably have a multilayer structure including a distributed bragg reflector (DBR) or an omni-directional reflector (ODR). .
  • DBR distributed bragg reflector
  • ODR omni-directional reflector
  • the first electrode 80 is provided to be in electrical communication with the first semiconductor layer 30, and supplies one of electrons and holes.
  • the second electrode 70 is provided to be in electrical communication with the second semiconductor layer 50, and supplies the other one of electrons and holes.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 are made of a metal having good bonding properties, good electrical properties, and generally made of a plurality of metal layers.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 include a contact layer 100, a reflective layer 200, and a bonding layer 300, respectively.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 preferably have the same layer structure, but may have different layer structures.
  • the contact layer 100 is disposed on the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 and is electrically connected to the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50.
  • the contact layer 100 is not limited thereto, and the contact layer 100 may be positioned on the transparent conductive film 60.
  • the contact layer 100 is preferably made of a metal having good bonding properties and electrical contact properties with the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 or the transparent conductive film 60.
  • the contact layer 100 may be made of Cr, Ti, TiW, or the like, and Al, Ag, or the like having good reflectance may be used. In the present disclosure, it is described as consisting of Cr or Ti, but is not limited thereto.
  • the reflective layer 200 is disposed on the contact layer 100, and reflects the light generated by the active layer 40 to the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50.
  • the reflective layer 200 may be omitted.
  • the reflective layer 200 is preferably made of a metal having excellent reflectance.
  • the reflective layer 200 may be made of Al, Ag, or a combination thereof. In the present disclosure, it is described as consisting of Al, but is not limited thereto.
  • the bonding layer 300 is formed of at least one layer having different melting points, and is disposed on the reflective layer 200.
  • the bonding layer 300 includes an anti-oxidation layer 303 as a top layer, a bonding layer 301 positioned on the reflective layer 200, and a diffusion barrier layer 302 positioned between the antioxidant layer 303 and the bonding layer 301. .
  • the antioxidant layer 303 may be made of Au or Al, and any material may be used as long as it is exposed to the outside and does not oxidize well in contact with oxygen.
  • Au having good electrical conductivity is mainly used. In the present disclosure, it is described as consisting of Au, but is not limited thereto.
  • the diffusion barrier layer 302 prevents the material forming the antioxidant layer 303 from diffusing to another layer.
  • the diffusion barrier layer 302 may be made of at least one selected from Ti, Ni, Cr, W, TiW, and the like, and when a high reflectance is required, Al, Ag, or the like may be used. Although disclosed as being made of Ni in the present disclosure, it is not limited thereto.
  • the diffusion barrier layer 302 may be omitted as a buffer layer of the antioxidant layer 303.
  • the bonding layer 301 is a layer for preventing damage to the reflective layer 200 and is made of a material that maintains a good bonding force with the reflective layer 200.
  • it is made of a material such as Pt, Cu, Rh, Ni, W, TiW, Cr, Pd, Mo, etc., which is not damaged or damaged during solder bonding.
  • Pt may be used to maintain the bonding force, thereby improving reliability.
  • it is not limited thereto.
  • a more stable electrode structure may be provided.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 which are upper electrodes positioned on the uppermost layer, are electrodes for electrical connection with the external electrodes 410 and 412.
  • the external electrodes may be formed through soldering. 410 and 412.
  • the external electrodes 410 and 412 may be a conductive part provided in the sub-mount, a lead frame of the package, an electrical pattern formed in the PCB, and the like, and the conductive wires provided independently of the semiconductor light emitting device are not particularly limited in form.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 are fixed to the external electrodes 410 and 411 through soldering.
  • the external electrodes 410 and 411 are insulated by an insulating part 412 made of an electrically insulating material positioned between the external electrodes 410 and 411.
  • an external electrode contacting the semiconductor light emitting device 1 with the solder material 400 containing tin (Sn) as a main component.
  • the first electrode 80 of the semiconductor light emitting device 1 may be formed of the solder material 400 through the anti-oxidation layer 303 and the diffusion barrier layer 302 and the molten solder layer 500.
  • the second electrode 70 is fixed to the external electrodes 410 and 411.
  • the solder material 400 may include Sn, PbSn, PbSnAg, PbInAb, PbAg, SnPbAg, PbIn, CdZn, and the like.
  • the solder material 400 having a melting point of about 250 ⁇ 300 °C can be used.
  • the anti-oxidation layer 303 and the diffusion barrier layer 302 which are melted with the solder material 400 and mixed in the solder layer 500 have a higher melting point than the solder material 400, and the bonding layer which does not melt with the solder material 400.
  • 301 is preferably made of a material having a higher melting point than the antioxidant layer 303 and the diffusion barrier layer 302.
  • the antioxidant layer 303 is made of Au having a melting point of about 1063 ° C.
  • the diffusion barrier layer 302 is made of Ni having a melting point of about 1453 ° C.
  • the bonding layer 301 has a melting point of about 1769 ° C. Is made of.
  • the bonding layer 301, the diffusion barrier layer 302, and the antioxidant layer 303 may have the same thickness. However, the thickness of the bonding layer 301 may be smaller than the thickness of the diffusion barrier layer 302 and the antioxidant layer 303. For example, the thickness of the bonding layer 301 may be formed at least 1/2 of the thickness of the diffusion barrier layer 302 and the antioxidant layer 303.
  • the bonding layer 301 is formed of Pt having a higher melting point than that of the diffusion barrier layer 302 and the antioxidant layer 303, thereby preventing damage to the reflective layer 200 while maintaining a bonding force with the reflective layer 200 made of Al regardless of thickness. You can prevent it.
  • 39 is a view showing a change in bonding force between the electrode and the external electrode of the semiconductor light emitting device according to the embodiment and the comparative example in which the bonding layer 301 according to the present disclosure, the vertical axis and the upper electrode of the uppermost layer of the semiconductor light emitting device and The value represents the bonding force between the external electrodes, and the horizontal axis represents the time for which the bonding force is maintained.
  • the change in the bonding force between the upper electrode and the external electrode of the semiconductor light emitting device is shown using a DTS (Die Shear Test).
  • DTS Die Shear Test
  • the upper electrode according to the embodiment of the present invention is a contact layer 100 / reflection layer 200 / contact layer 100 / reflection layer 200 / contact layer 100 / reflection layer 200 / junction layer 301 It is composed of a combination of the anti-diffusion layer 302 and the anti-oxidation layer 303, and the comparative example does not include a separate bonding layer.
  • the contact layer 100 is mainly used a material such as Cr, Ti
  • the reflective layer 200 is mainly used a material such as Al, Ag
  • the bonding layer 301 is mainly used a material such as Pt
  • diffusion barrier layer A material such as Ti and Ni is mainly used for the 302, and the antioxidant layer 303 may be mainly Au, but is not limited thereto.
  • Comparative Example It has a higher bonding force between the semiconductor light emitting element and the external electrode.
  • the initial 0h has a bonding force of about 3000, after about 300h has elapsed about 800, and after about 500h has a bonding force of about 600.
  • the initial 0h has a bonding force of about 3400, after about 300h has elapsed about 2400, and after about 500 hours (h) of about 2400 Has bonding strength.
  • the Example maintains about 5 times higher bonding strength than the Comparative Example, even if the time elapses, compared to the Comparative Example, in which the bonding force decreases with time.
  • the embodiment according to the present disclosure has a higher bonding strength initially than the embodiment by adding a bonding layer 301 made of Pt.
  • the bonding force of the embodiment to which the bonding layer 301 made of Pt is added may maintain the bonding force between the upper electrode and the external electrode of the semiconductor light emitting device over time compared to the bonding force of the comparative example, thereby improving reliability.
  • the first semiconductor layer 30, the active layer 40, the second semiconductor layer 50, the transparent conductive film 60 on the substrate 10 Example: ITO is formed and mesa-etched to expose a portion of the first semiconductor layer 30. Mesa etching may be performed before or after the transparent conductive layer 60 is formed. The transparent conductive film 60 may be omitted.
  • the transparent conductive film 60 Before forming the transparent conductive film 60, it may be considered to form the light absorption prevention film 65 on the second semiconductor layer 50 corresponding to the second electrode 80.
  • the light reflection layer R is formed on the transparent conductive film 60.
  • an electrical connection consisting of openings is formed in the light reflection layer R by dry etching or wet etching, or a combination thereof.
  • the electrical connection connected to the exposed first semiconductor layer 30 is formed up to a part of the light reflection layer R, the second semiconductor layer 50, the active layer 40 and the first semiconductor layer 30,
  • the electrical connection to the semiconductor layer 50 is formed to expose a portion of the transparent conductive film 60 through the light reflection layer R.
  • the electrical connection between the exposed first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 may be formed after the formation of the light reflection layer R, but, alternatively, before the formation of the light reflection layer R or the light reflection layer R After the formation, a part of the electrical connection to the first semiconductor layer 30 exposed to the plurality of semiconductor layers 30, 40 and 50 is formed, and the first semiconductor layer 30 to which the light reflection layer R is exposed After being formed to cover the electrical connection to be connected, the electrical connection is formed through an additional process penetrating the light reflection layer (R), and the electrical connection is connected to the second semiconductor layer 50 at the same time as the additional process or another process Can be formed.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 are formed on the light reflection layer (R).
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 may be deposited using sputtering equipment, E-beam equipment, or the like.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 may be formed of at least one layer having different melting points.
  • a contact layer 100 made of Cr is formed on the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 or the first semiconductor layer 30 and the transparent conductive film 60, and the contact layer (
  • the reflective layer 200 made of Al is formed on the reflective layer 200
  • the contact layer 100 made of Ti is formed on the reflective layer 200
  • the reflective layer 200 made of Al is repeatedly stacked to form Pt / Ni /.
  • a bonding layer 300 made of Au is formed on the reflective layer 200.
  • the contact layer 100 / reflection layer 200 / bonding layer 301 / anti-diffusion layer 302 / antioxidant layer 303 is preferably composed of a combination, but is not limited thereto.
  • the contact layer 100 and the reflective layer 200 may be alternately repeatedly stacked so as to have a more stable electrode structure.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 may be electrically connected to the external electrodes 410 and 412 through soldering.
  • the semiconductor light emitting device 2 includes a light absorption preventing part 65.
  • the semiconductor light emitting device 2 may include a light absorption preventing part 65 formed on the second semiconductor layer 50 corresponding to the second electrode 70.
  • the light absorption prevention unit 65 may be omitted.
  • the light absorption prevention part 65 is a single layer (e.g. SiO2), a multilayer film (e.g., Si02 / TiO2 / SiO2), a distribution Bragg reflector, a single layer, and a light-transmitting material having a refractive index lower than that of the p-type semiconductor layer 50. Or a Bragg reflector.
  • the light absorption prevention part 65 may be made of a non-conductive material (eg, a dielectric film such as SiOx or TiOx).
  • the light-transmitting conductive film 60 for diffusing current into the second semiconductor layer 50 covers the light absorption preventing portion 65 and is formed on the second semiconductor layer 50.
  • the light absorption prevention part 65 of the semiconductor light emitting element 2 shown in FIG. 40 has the same characteristics as the semiconductor light emitting element 1 shown in FIG.
  • 41 is a view for explaining another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the semiconductor light emitting device 3 may include a substrate 110, a plurality of semiconductor layers 130, 140, and 150, a non-conductive reflective film 191, an insulating layer 195, a first electrode part 180, and a second electrode part ( 170).
  • the group III nitride semiconductor light emitting element will be described as an example.
  • Sapphire, SiC, Si, GaN and the like are mainly used as the substrate 110, and the substrate 110 may be finally removed.
  • the plurality of semiconductor layers 130, 140, and 150 may include a first semiconductor layer 130, an active layer 140, and a second semiconductor layer 150 sequentially stacked.
  • the positions of the first semiconductor layer 130 and the second semiconductor layer 150 may be changed, and are mainly made of GaN in the group III nitride semiconductor light emitting device.
  • the plurality of semiconductor layers 130, 140, and 150 may include a buffer layer 120 formed on the substrate 110, a first semiconductor layer 130 having a first conductivity (eg, Si-doped GaN), and a second different from the first conductivity.
  • a conductive second semiconductor layer 150 eg, Mg-doped GaN
  • an active layer interposed between the first semiconductor layer 130 and the second semiconductor layer 150 to generate light through recombination of electrons and holes ( 140; for example, InGaN / (In) GaN multi-quantum well structure).
  • Each of the semiconductor layers 130, 140, and 150 may be formed in multiple layers, and the buffer layer 120 may be omitted.
  • the active layer 140 is formed between the first semiconductor layer 130 and the second semiconductor layer 150 and generates light.
  • the semiconductor light emitting device includes a transparent conductive film 160 between the semiconductor layers 130, 140, 150 and the nonconductive reflective film 191, for example, between the second semiconductor layer 150 and the nonconductive reflective film 191. It may include.
  • the transparent conductive film 160 may be omitted.
  • the transparent conductive film 160 may be formed of a transparent conductive electrode (ITO, etc.), an ohmic metal layer (Cr, Ti, etc.), a reflective metal layer (Al, Ag, etc.), or a combination thereof.
  • the transparent conductive film 160 is preferably made of a transparent conductive material (eg, ITO).
  • the non-conductive reflective film 191 is formed on the plurality of semiconductor layers 130, 140, and 150 to reflect the light generated by the active layer 140 toward the first semiconductor layer 130, and may be formed of a dielectric.
  • the nonconductive reflecting film 191 is insulative and is a flip chip electrically connected to the plurality of semiconductor layers by an electrical connection passing through the nonconductive reflecting film 191.
  • the non-conductive reflecting film 191 is formed of an insulating material to reduce light absorption by the metal reflecting film, and may preferably be a multilayer structure including a distributed bragg reflector (DBR) or an omni-directional reflector (ODR). have.
  • DBR distributed bragg reflector
  • ODR omni-directional reflector
  • the insulating layer 195 is formed on the nonconductive reflecting film 191.
  • the insulating layer 195 may be made of SiO 2 .
  • the insulating layer 195 is not limited thereto, and SiN, TiO 2, Al 2 O 3, Su-8, or the like may be used.
  • the refractive index of the insulating layer 195 covering the non-conductive reflective film 191 is similar to the refractive index of the non-conductive reflective film 191, so that it is not reflected and transmits well. Thus, some of the light that is not reflected by the non-conductive reflective film 191 exits to the insulating layer 195 and has a problem in that light efficiency is inferior. Thus, the light exiting to the insulating layer 195 is covered by the connection electrodes 182 and 172 on the non-conductive reflective film 191 as a whole, so that the light exiting to the insulating layer 195 is reflected.
  • the first electrode part 180 and the second electrode part 170 may include the ohmic electrodes 181 and 171, the branch electrode 198, the connection electrode 182 and 172, the electrical connection 183, 184, 173, and 174. Pad electrodes 185 and 175, respectively.
  • the first electrode unit 180 is provided to be in electrical communication with the first semiconductor layer 130, and supplies one of electrons and holes.
  • the second electrode unit 170 is provided to be in electrical communication with the second semiconductor layer 150, and supplies the other one of electrons and holes.
  • the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 are formed on the nonconductive reflecting film 191.
  • the first connection electrode 182 is electrically connected to the first semiconductor layer 130 through the first electrical connection 183.
  • the second connection electrode 172 is electrically connected to the second semiconductor layer 150 through the second electrical connection 173.
  • first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 be formed on the non-conductive reflective film 191 in a wide manner. This is because the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 on the nonconductive reflecting film 191 may absorb a shock to prevent cracking or breaking of the nonconductive reflecting film 191.
  • first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 are formed of a metal, the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 may also absorb light. I think that it is a method to raise brightness.
  • the branch electrode 198 is formed between the semiconductor layers 130, 140, and 150 and the nonconductive reflecting film 191, and the branch electrode 198, the first connection electrode 182, and the second connection electrode 172 are provided. May be electrically connected.
  • the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 may be formed of metal.
  • the first electrical connection 183 and the second electrical connection 173 pass through the non-conductive reflecting film 191, and electrically connect the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 to the plurality of semiconductor layers. do.
  • the first electrical connection 183 is in electrical communication with the first connection electrode 182 and the first semiconductor layer 130
  • the second electrical connection 173 is connected with the second connection electrode 172 and the second.
  • the semiconductor layer 150 is in electrical communication.
  • the first ohmic electrode 181 is formed between the first electrical connection 183 and the first semiconductor layer 130 to reduce contact resistance and provide stable electrical connection.
  • the second ohmic electrode 171 is formed between the second electrical connection 173 and the second semiconductor layer 150 to reduce contact resistance and provide stable electrical connection.
  • the ohmic metal (Cr, Ti, etc.) may be used as the first ohmic electrode 181 and the second ohmic electrode 171, may be formed of a reflective metal (Al, Ag), or the like, or may be a combination thereof. .
  • the operating voltage of the semiconductor light emitting device is lowered due to the first ohmic electrode 181 and the second ohmic electrode 171.
  • the third electrical connection 184 and the fourth electrical connection 175 penetrate through the insulating layer 195, and the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175, the first connection electrode 182, and the first connection electrode 182 may be formed.
  • 2 connection electrode 172 is electrically connected.
  • the third electrical connection 184 is in electrical communication with the first pad electrode 185 and the first connection electrode 182, and the fourth electrical connection 174 is connected with the second pad electrode 175 and the second.
  • the connection electrode 172 is in electrical communication.
  • a plurality of third electrical connections 184 and fourth electrical connections 174 may be formed.
  • the number of the third electrical connections 184 and the fourth electrical connections 174 may be greater than the number of the first electrical connections 183 and the second electrical connections 173.
  • the first pad electrode 185 is electrically connected to the first connection electrode 182 through the third electrical connection 184 to supply electrons to the first semiconductor layer 130.
  • the second pad electrode 175 is electrically connected to the second connection electrode 172 through the fourth electrical connection 174 to supply holes to the second semiconductor layer 150.
  • the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 are electrodes for electrical connection with the external electrodes, and may be electrically connected to the external electrodes through soldering.
  • the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 are formed to have a certain area to be a heat dissipation passage.
  • the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 have the same structure as that shown in FIG. 38.
  • the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 include a contact layer 100, a reflective layer 200, and a bonding layer 300 formed on the insulating layer 195.
  • the bonding layer 300 includes an anti-oxidation layer 303 as a top layer, a bonding layer 301 positioned on the reflective layer 200, and a diffusion barrier layer 302 positioned between the antioxidant layer 303 and the bonding layer 301. .
  • the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 are a combination of a contact layer 100 / reflection layer 200 / bonding layer 301 / anti-diffusion layer 302 / antioxidant layer 303 It is preferably configured as, but is not limited thereto. In this case, the contact layer 100 and the reflective layer 200 may be alternately repeatedly stacked so as to have a more stable electrode structure.
  • the bonding layer 301 made of Pt By forming the bonding layer 301 made of Pt on the reflective layer 200, by maintaining the layer instead of the anti-oxidation layer 303 and the diffusion barrier layer 302 that is melted during solder bonding to prevent damage of the reflective layer 200, Al The strength of the semiconductor light emitting device 3 may be increased by maintaining the bonding force with the reflective layer 200.
  • the ohmic electrodes 181, 171, the branch electrodes 198, the connection electrodes 182, 172, and the like are generally formed in the semiconductor light emitting device, the plurality of metal layers is formed.
  • the lowermost layer should have a high bonding strength and bonding strength, and materials such as Cr and Ti may be mainly used, and Ni, Ti, TiW, and the like may also be used.
  • Au is used for wire bonding or for connection with external electrodes.
  • Ni, Ti, TiW, W, or the like is used between the lowermost layer and the uppermost layer depending on the required specification, or when a high reflectance is required. , Al, Ag and the like are used.
  • the first semiconductor layer 130, the active layer 140, the second semiconductor layer 150, the transparent conductive film 160 on the substrate 110 Eg, ITO is formed and mesa-etched to expose a portion of the first semiconductor layer 130 corresponding to the first electrical connection 183.
  • Mesa etching may be performed before or after the transparent conductive layer 160 is formed.
  • the transparent conductive film 60 may be omitted.
  • ohmic electrodes 181 and 171 are formed on the transparent conductive film 60 and the exposed first semiconductor layer 130, respectively. Although the ohmic electrodes 181 and 171 may be omitted, the ohmic electrodes 181 and 171 may be provided to suppress an increase in operating voltage and to provide stable electrical contact.
  • the light-transmitting conductive film 60 may be considered to form a light absorption prevention film on the second semiconductor layer 150 corresponding to the ohmic electrode 171.
  • a non-conductive reflective film 191 is formed on the transparent conductive film 60.
  • a first electrical connection 183 and a second electrical connection 173 formed of openings in the non-conductive reflective film 191 are formed by dry etching or wet etching, or a combination thereof.
  • the first electrical connection 183 and the second electrical connection 173 are formed to contact the first ohmic electrode 181 and the second ohmic electrode 171, respectively.
  • the first electrical connection 183 is formed up to the non-conductive reflective film 191, the second semiconductor layer 150, the active layer 140, and a portion of the first semiconductor layer 130.
  • the second electrical connection 173 is formed to penetrate the non-conductive reflective film 191 to expose a portion of the transparent conductive film 60.
  • the first electrical connection 183 and the second electrical connection 173 may be formed after the formation of the nonconductive reflecting film 191, but alternatively, a plurality of the first and second electrical connections 183 and 173 may be formed before or after the formation of the nonconductive reflecting film 191.
  • the first electrical connection 183 is partially formed on the semiconductor layers 130, 140, and 150 of the semiconductor layer, and the non-conductive reflective film 191 is formed to cover the first electrical connection 183, the non-conductive reflective film 191 is formed.
  • the first electrical connection 183 may be formed through the additional process penetrating, and the second electrical connection 173 may be formed simultaneously with the additional process or in another process.
  • the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 are formed on the nonconductive reflective film 191.
  • the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 may be deposited using sputtering equipment, E-beam equipment, or the like.
  • the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 may be formed using Cr, Ti, Ni, or a combination thereof for stable electrical contact, and may include a reflective metal layer such as Al or Ag. .
  • the first connection electrode 182 may be formed to contact the first semiconductor layer 130 through a plurality of first electrical connections 183, and the second connection electrode 172 may connect the second electrical connection 173. It may be formed in contact with the transparent conductive film 60 through.
  • an insulating layer 195 covering the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172 is formed.
  • Representative material of the insulating layer 195 is SiO 2 , without being limited thereto, SiN, TiO 2 , Al 2 O 3 , Su-8, or the like may be used.
  • a third electrical connection 184 and a fourth electrical connection 174 are formed in the insulating layer 195 by dry etching or wet etching, or a combination thereof.
  • the third electrical connection 184 and the fourth electrical connection 174 are formed to contact the first connection electrode 182 and the second connection electrode 172, respectively.
  • the third electrical connection 184 and the fourth electrical connection 174 may be formed after the insulating layer 195 is formed, but alternatively, may be formed before the insulating layer 195 is formed.
  • the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 are formed on the insulating layer 195.
  • the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 may be deposited using sputtering equipment, E-beam equipment, or the like.
  • the first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 may be formed of at least one layer having different melting points.
  • the contact layer 100 made of Cr is formed on the insulating layer 195, the reflective layer 200 made of Al is formed on the contact layer 100, and the contact layer made of Ti is formed on the reflective layer 200 ( 100 is formed, the reflective layer 200 made of Al is repeatedly stacked, and a bonding layer 300 made of Pt / Ni / Au is formed on the reflective layer 200.
  • first pad electrode 185 and the second pad electrode 175 may be electrically connected to the external electrodes 410 and 412 through soldering.
  • the semiconductor light emitting device 1 may include a substrate 10, a plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50, a non-conductive reflective film 91, a first electrode part 8, and a second electrode part ( 7).
  • the group III nitride semiconductor light emitting element will be described as an example.
  • Sapphire, SiC, Si, GaN and the like are mainly used as the substrate 10, and the substrate 10 may be finally removed.
  • the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may include a first semiconductor layer 30, an active layer 40, and a second semiconductor layer 50 sequentially stacked.
  • the positions of the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 may be changed, and are mainly made of GaN in the group III nitride semiconductor light emitting device.
  • the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may include a buffer layer 20 formed on the substrate 10, a first semiconductor layer 30 having a first conductivity (eg, Si-doped GaN), and a second different from the first conductivity.
  • a conductive second semiconductor layer 50 eg, Mg-doped GaN
  • an active layer interposed between the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 to generate light through recombination of electrons and holes ( 40; e.g., InGaN / (In) GaN multi-quantum well structure).
  • Each of the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 may be formed in multiple layers, and the buffer layer 20 may be omitted.
  • the active layer 40 is formed between the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor layer 50 and generates light.
  • the semiconductor light emitting device may include a transparent conductive film 60 between the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 and the flat layer 90, for example, between the second semiconductor layer 50 and the flat layer 90. Can be.
  • the transparent conductive film 60 may be omitted.
  • the transparent conductive layer 60 may be formed of a transparent conductive material (eg, ITO), an ohmic metal layer (Cr, Ti, etc.), a reflective metal layer (Al, Ag, etc.), or a combination thereof.
  • the light transmissive conductive film 60 is preferably made of a light transmissive conductive material (eg, ITO).
  • the flattening layer 90 flattens the upper surface, which is the uppermost layer of the plurality of semiconductor layers 30, 40, 50 having a height difference. Accordingly, it is preferable that the upper surface 90a of the flat layer 90 has a flat surface, and the lower surface 90b of the flat layer 90 has a non-flat surface.
  • the flattening layer 90 includes SiO 2 and / or SiNx, and the like, and may be formed using various coating methods such as inkjet printing, screen printing or spin coating.
  • the flat layer 90 is preferably formed by a method such as spin coating of SiO 2 as an insulating material, but is not limited thereto.
  • the thickness of the flattening layer 90 flattening the upper surface which is the uppermost layer of the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 having a height difference, has a minimum thickness.
  • the flat contact with the non-conductive reflective film 91 on the lower surface 90b of the flat layer 90 in contact with the second ohmic electrode 71 or the transparent conductive film 60 or the second semiconductor layer 50 has a minimum thickness.
  • the thickness of the upper surface 90a of the layer 90 is 0.2 ⁇ m to 2.5 ⁇ m, and the lower surface 90b of the flat layer 90 that contacts the first ohmic electrode 81 or the exposed first semiconductor layer 30.
  • the thickness to the upper surface 90a of the flat layer 90 in contact with the nonconductive reflective film 91 may be 1.2 ⁇ m to 4 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the non-conductive reflective film 91 is formed on the flat layer 90 to reflect the light generated by the active layer 40 toward the first semiconductor layer 30, and may be formed of a dielectric material.
  • the non-conductive reflecting film 91 is insulative and is connected to the plurality of semiconductor layers 30, 40, 50 by an electrical connection 82, 72 passing through the non-conductive reflecting film 91. It is a flip chip in electrical communication.
  • the nonconductive reflector 91 may be formed of an insulating material to reduce light absorption by the metal reflector, and may be a multilayer structure including a distributed bragg reflector (DBR) or an omni-directional reflector (ODR). have.
  • DBR distributed bragg reflector
  • ODR omni-directional reflector
  • the first electrode part 8 includes a first ohmic electrode 81, a first electrical connection 82, and a first electrode 80.
  • the first electrode part 8 is provided to electrically communicate with the first semiconductor layer 30 through the non-conductive reflective film 91 and the flat layer 90, and supplies one of electrons and holes.
  • the first ohmic electrode 81 is formed between the first electrical connection 82 and the first semiconductor layer 30 to reduce contact resistance and provide stable electrical connection.
  • the first ohmic electrode 81 may be made of ohmic metal (Cr, Ti, etc.), may be formed of reflective metals (Al, Ag), or the like, or may be a combination thereof.
  • the operating voltage of the semiconductor light emitting device 1 is lowered due to the first ohmic electrode 81.
  • the first electrical connection 81 penetrates the non-conductive reflecting film 91 and the flat layer 90, and is in electrical communication with the first electrode 80 and the first semiconductor layer 30.
  • the first electrode 80 may be formed of metal.
  • the second electrode portion 7 includes a second ohmic electrode 71, a second electrical connection 72, and a second electrode 70.
  • the second electrode part 7 is provided to electrically communicate with the second semiconductor layer 50 through the non-conductive reflective film 91 and the flat layer 90, and supplies the other one of electrons and holes.
  • the second ohmic electrode 71 is formed between the second electrical connection 72 and the second semiconductor layer 50 to reduce contact resistance and provide stable electrical connection.
  • the second ohmic electrode 71 may be made of ohmic metal (Cr, Ti, or the like), may be formed of reflective metals (Al, Ag), or the like, or a combination thereof.
  • the operating voltage of the semiconductor light emitting device 1 is lowered due to the second ohmic electrode 71.
  • the second electrical connection 71 penetrates the non-conductive reflecting film 91 and the flat layer 90, and electrically connects the second electrode 70 and the second semiconductor layer 50.
  • the second electrode 70 may be formed of metal.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 are formed on the non-conductive reflecting film 91 in a wide manner.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 are made of a metal having good bonding properties, good electrical properties, and generally made of a plurality of metal layers.
  • the narrower method is to increase the luminance. do.
  • the non-conductive reflective film 91 since most of the light is reflected by the non-conductive reflective film 91 toward the first semiconductor layer 30, only a small amount of light enters the first electrode 80 and the second electrode 70, and part of the light is absorbed. It has been found that the wideness of the first electrode 80 and the second electrode 70 does not have much effect on the luminance. Therefore, by forming the first electrode 80 and the second electrode 70 on the nonconductive reflective film 91 in a wide manner, the stability and reliability of the semiconductor light emitting device can be improved.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 preferably have the same layer structure, but may have different layer structures.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 are electrodes for electrical connection with the external electrode, and may also be eutectic bonded, soldered, or wire bonded with the external electrode.
  • the external electrode may be a conductive part provided in the sub-mount, a lead frame of the package, an electrical pattern formed on the PCB, and the like, and the external electrode may not be particularly limited in form.
  • the first electrode 80 and the second electrode 70 are formed to have a certain area to be a heat dissipation passage.
  • the plurality of metal layers is formed.
  • the lowermost layer should have high bonding strength and bonding strength, and materials such as Cr and Ti may be mainly used, and Ni, Ti, TiW, and the like may also be used.
  • Au is used for wire bonding or for connection with external electrodes.
  • Ni, Ti, TiW, W, or the like is used between the lowermost layer and the uppermost layer depending on the required specification, or when a high reflectance is required. , Al, Ag and the like are used.
  • FIG. 43 is a view for explaining the relationship between the nonconductive reflective film and the flat layer shown in FIG. 42.
  • FIG. 43 (a) is a view showing a reflection path of the non-conductive reflective film when the flat light emitting layer is not included in the semiconductor light emitting device.
  • 43B illustrates a reflection path of a nonconductive reflecting film when a flat layer is included in a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the non-conductive reflecting film 9 may consist of a single dielectric layer or may have a multilayer structure.
  • the non-conductive reflecting film 91 is formed of a non-conductive material to reduce light absorption by the metal reflecting film.
  • the non-conductive reflecting film 9 is formed of the dielectric film 9b and the distribution Bragg reflector 9a.
  • the semiconductor light emitting device has a height difference due to a structure such as the ohmic electrodes 81 and 71 or the first semiconductor layer 30 exposed by mesa etching.
  • the dielectric film 9b is deposited on the semiconductor light emitting element having the height difference, and the distribution Bragg reflector 9a reflecting the light is deposited on the dielectric film 9b, and the clad film 9 is deposited on the distribution Bragg reflector 9a.
  • 9c) is deposited sequentially.
  • the dielectric film 9b made of SiO 2 is formed using Chemical Vapor Deposition (CVD) or Physical Vapor Deposition (PVD).
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • the dielectric film 9b is not formed as a flat surface in the region having the height difference, but is formed in a shape having a curved thickness according to the height difference. Accordingly, the dielectric film 9b is difficult to be formed to the designed thickness, which may lower the reflectance of light and may cause problems in electrical insulation.
  • a distributed Bragg reflector 9a consisting of repeated stacking of materials having different reflectances on the dielectric film 9b, for example, repeated stacking of SiO 2 / TiO 2 , SiO 2 / Ta 2 O 2 , or SiO 2 / HfO. ) Is formed.
  • the distribution Bragg reflector 9a has a repeating laminated structure of SiO 2 / TiO 2 , it is formed by being repeatedly laminated along the dielectric film 9b formed of a non-flat layer by the height difference. As a result, it is formed of a non-flat layer having a height difference of the distribution Bragg reflector 9a.
  • the clad film 9c may be made of a metal oxide such as Al 2 O 3 , a dielectric film 9b such as SiO 2 , SiON, MgF, CaF, or the like.
  • the clad film 9c is also formed of a non-flat layer having a height difference by the distribution Bragg reflector 9a formed by a non-flat layer by a height difference.
  • the distribution Bragg reflector 9a is formed.
  • the lower surface is formed into an uneven surface due to the height difference, so that the reflection of the light is not smoothly performed, and thus the reflectance of the light is lowered and electrical insulation problems may occur.
  • the distributed Bragg reflector 9a has a higher reflectance as light closer to the vertical direction reflects approximately 99% or more.
  • most of the lights L11 and L12 incident on the nonconductive reflecting film 9 are obliquely incident due to the height difference.
  • the flat layer 90 When the flat layer 90 is included, such as the semiconductor light emitting device according to the present disclosure, a height difference caused by a structure such as the ohmic electrodes 81 and 71 or the first semiconductor layer 30 exposed by mesa etching is flat. Reduced by 90. That is, the flat layer 90 has a non-flat surface on the lower surface 90b by the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 having a height difference, and the upper surface 90b has a flat surface. At this time, the flat layer 90 preferably has a minimum thickness. For example, it may have a size of at least 1.2um and at most 4um.
  • the flat layer 90 is preferably formed of an insulating material SiO 2 by a method such as spin coating, but is not limited thereto.
  • the non-conductive reflective film 91 also has a flat surface due to the flat layer 90 having the flat surface 90b, the upper surface 90b has a higher reflectance than the conventional non-conductive reflective film 9 having the non-flat surface due to the height difference. Can be.
  • the nonconductive reflecting film 91 includes a dielectric film 91b, a distributed Bragg reflector 91a, and a clad film 91c.
  • the dielectric film 91b is preferably made of the same insulating material as the flattening layer 90 that flattens the upper surfaces of the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 having the height difference, but is not limited thereto.
  • the flat layer 90 and the dielectric film 91b are preferably made of SiO 2 .
  • 44 is a view for explaining a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
  • the first semiconductor layer 130, the active layer 140, the second semiconductor layer 150, and the transparent conductive layer 160 are formed on the substrate 110, and mesa-etched to correspond to the first electrode 180. A portion of the first semiconductor layer 130 is exposed. Mesa etching may be performed before or after the transparent conductive layer 160 is formed. The transparent conductive film 160 may be omitted.
  • first and second ohmic electrodes 181 and 171 are formed on the transparent conductive film 160 and the exposed first semiconductor layer 130, respectively. Although the first and second ohmic electrodes 181 and 171 may be omitted, the first and second ohmic electrodes 181 and 171 may be provided to suppress an increase in operating voltage and to provide stable electrical contact.
  • a light absorption prevention film (not shown) corresponding to the second ohmic electrode 171 on the second semiconductor layer 150 before the transparent conductive film 160 is formed.
  • the top surface 190a of the flat layer 190 has a flat surface
  • the bottom surface 190b has a non-flat surface.
  • the thickness of the flattening layer 90 flattening the upper surface of the plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50 having a height difference has a minimum thickness.
  • the planar contacting the non-conductive reflective film 91 on the lower surface 90b of the planarization layer 90 in contact with the second ohmic electrode 171, the transparent conductive film 160, or the second semiconductor layer 150 has a minimum thickness.
  • the thickness of the upper surface 90a of the layer 90 is 0.2 ⁇ m to 2.5 ⁇ m, and the lower surface 90b of the flat layer 90 that contacts the first ohmic electrode 81 or the exposed first semiconductor layer 30.
  • the thickness to the upper surface 90a of the flat layer 90 in contact with the nonconductive reflective film 91 may be 1.2 ⁇ m to 4 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the flat layer 190 is preferably formed of SiO 2 , which is an insulating material, by a spin coating method, the present invention is not limited thereto.
  • heat treatment and / or drying to cure it may be performed at a temperature of 120 ° C. to 170 ° C. for a time of 30 seconds to 5 minutes.
  • the above-described heat treatment and / or drying temperature and time is limited to stably form the flat layer 190 on the semiconductor light emitting device, but the present invention is not limited thereto.
  • a non-conductive reflective film 191 is formed on the flat layer 190.
  • the non-conductive reflective film 191 has a flat bottom surface by the top surface 190a of the flat layer 190 having a flat surface.
  • the nonconductive reflecting film 191 is formed of an insulating material to reduce light absorption by the metal reflecting film, and may preferably have a multilayer structure including a distributed bragg reflector (DBR) or an omni-directional reflector (ODR).
  • DBR distributed bragg reflector
  • ODR omni-directional reflector
  • An example of the multilayer structure includes a dielectric film 191b, a distributed Bragg reflector 191a, and a clad film 191c.
  • the dielectric film 191b is formed by being stacked on the top surface 190a of the flat layer 190 having a flat surface.
  • the material of the dielectric film 191b is preferably SiO 2, which is the same insulating material as the flat layer 190. By being made of the same insulating material, the bonding force between the flat layer 190 and the non-conductive reflective film 191 is increased to have a stable physical and electrical contact.
  • the dielectric film 191b is formed by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD), unlike the flat layer 190 formed by coating and curing by spin coating.
  • the distribution Bragg reflector 191a is formed as a flat layer on the dielectric film 191b formed of the flat layer by the top surface 190a of the flat layer 190 having the flat surface.
  • the distribution Bragg reflector 91a may be composed of repeated stacking of materials having different reflectances, for example, SiO 2 / TiO 2 , SiO 2 / Ta 2 O 2 , or SiO 2 / HfO.
  • SiO 2 / TiO 2 has good reflection efficiency, and for UV light, SiO 2 / Ta 2 O 2 , or SiO 2 / HfO will have good reflection efficiency.
  • the clad film 91c may be made of a metal oxide such as Al 2 O 3 , a dielectric film 91b such as SiO 2 , SiON, MgF, CaF, or the like.
  • the distributed Bragg reflector 91a has a higher reflectance as light closer to the vertical direction reflects approximately 99% or more.
  • the planar layer 190 and the non-conductive reflecting film 191 are penetrated to correspond to the ohmic electrodes 181 and 171 by dry etching or wet etching, or a combination thereof. Electrical connections 182 and 172 are formed.
  • Electrical connections 182 and 172 electrically connected to the exposed first semiconductor layer 130 and the second semiconductor layer 150 may be formed after the formation of the non-conductive reflective film 191, but are not limited thereto.
  • the first electrode 180 and the second electrode 170 are formed on the nonconductive reflective film 191.
  • the first electrode 180 and the second electrode 170 may be deposited using sputtering equipment, E-beam equipment, or the like.
  • the first electrode 180 and the second electrode 170 may be electrically connected to an external electrode (package, COB, submount, etc.) by a method such as stud bump, conductive paste, and eutectic bonding.
  • a method such as stud bump, conductive paste, and eutectic bonding.
  • the semiconductor light emitting device since the first electrode 180 and the second electrode 170 may be formed on the non-conductive reflective film 191 by the same process, there is almost no height difference between the two electrodes. Thus there is an advantage in the case of eutectic bonding.
  • the uppermost portions of the first electrode 180 and the second electrode 170 are eutectic bonding such as Au / Sn alloy and Au / Sn / Cu alloy. It can be formed of a material.
  • the semiconductor light emitting device 2 includes a light absorption preventing unit 265.
  • the semiconductor light emitting device 2 may include a light absorption preventing part 265 formed on the second semiconductor layer 250 corresponding to the second electrode 270.
  • the light absorption prevention unit 265 may be omitted.
  • the light absorption prevention unit 265 is a single layer (eg SiO 2), a multilayer film (eg Si02 / TiO 2 / SiO 2), a distribution Bragg reflector, and a single layer made of a light-transmitting material having a lower refractive index than the second semiconductor layer 250. Or a Bragg reflector.
  • the light absorption prevention unit 265 may be made of a non-conductive material (eg, a dielectric film such as SiOx or TiOx).
  • the transparent conductive film 260 that diffuses the current into the second semiconductor layer 250 covers the light absorption preventing part 265 and is formed on the second semiconductor layer 250.
  • the semiconductor light emitting element 2 shown in FIG. 45 has the same characteristics as the semiconductor light emitting element 1 shown in FIG. 42 except for the light absorption preventing unit 265.
  • the semiconductor light emitting device 3 includes an insulating layer 385 and first and second electrode portions 385 and 375.
  • the insulating layer 395 is formed over the nonconductive reflecting film 391.
  • Insulating layer 395 may be formed of SiO 2.
  • the insulating layer 395 is not limited thereto, and SiN, TiO 2 , Al 2 O 3 , Su-8, or the like may be used.
  • the refractive index of the insulating layer 395 covering the nonconductive reflecting film 391 is similar to that of the nonconductive reflecting film 391, so that the light is not reflected and transmits well. Thus, some of the light that is not reflected by the non-conductive reflective film 391 exits to the insulating layer 395 and has a problem in that light efficiency is inferior. Thus, the light exiting to the insulating layer 395 is covered by the first and second electrodes 380 and 370, which are connecting electrodes, to cover the entire surface of the non-conductive reflective film 391. Reflect it.
  • the nonconductive reflective film 391 As a result, a part of light that is not reflected by the nonconductive reflective film 391 is also reflected by the first and second electrodes 380 and 370, which are connection electrodes, and comes out of the semiconductor light emitting device 3 to increase light extraction efficiency.
  • the first and second electrode portions 385 and 375 pass through the first and second pad electrodes 384 and 374 and the insulating layer 385 as upper electrodes, and the first and second electrodes 380 and 380 as connection electrodes. ) And third and fourth electrical connections 383 and 373 electrically connecting the first and second pad electrodes 384 and 374 which are upper electrodes.
  • the third electrical connection 383 and the fourth electrical connection 373 pass through the insulating layer 395 and include the first pad electrode 384 and the second pad electrode 374 and the first connection electrode 380 and the first connection electrode.
  • the two connecting electrodes 370 are electrically connected.
  • the third electrical connection 383 is in electrical communication with the first pad electrode 384 and the first connection electrode 382
  • the fourth electrical connection 373 is connected with the second pad electrode 374 and the second.
  • the connection electrode 372 is in electrical communication.
  • a plurality of third electrical connections 383 and fourth electrical connections 373 may be formed. For example, the number of the third electrical connections 383 and the fourth electrical connections 373 may be greater than the number of the first electrical connections 382 and the second connection electrodes 372.
  • the first pad electrode 384 is electrically connected to the first connection electrode 382 through the third electrical connection 383 to supply electrons to the first semiconductor layer 330.
  • the second pad electrode 374 is electrically connected to the second connection electrode 372 through the fourth electrical connection 373 to supply holes to the second semiconductor layer 350.
  • the first pad electrode 384 and the second pad electrode 374 are electrodes for electrical connection with the external electrodes, and are formed to have a certain area to serve as heat dissipation passages.
  • the semiconductor light emitting device 3 described in FIG. 45 has the same characteristics as the semiconductor light emitting device 1 described in FIG. 42 except for the insulating layer 385 and the first and second electrode portions 385 and 375.
  • a semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and having electrons and holes
  • a plurality of semiconductor layers having an active layer that generates light through recombination of the semiconductors;
  • a reflection film formed on the plurality of semiconductor layers to reflect light generated in the active layer toward the first semiconductor layer;
  • An insulating layer formed on the reflective film;
  • a first electrode part electrically connected to the first semiconductor layer and supplying one of electrons and holes;
  • a second electrode part electrically connected to the second semiconductor layer and supplying the other one of electrons and holes, wherein the first electrode part comprises: a first pad electrode disposed on the insulating layer; A first connection electrode formed between the reflective film and the insulating layer; And a first lower electrode connected to the first semiconductor layer, wherein the second electrode part comprises: a second pad electrode disposed on the insulating layer; At least one second connection
  • At least one second lower electrode is not located below the first connection electrode extending in the horizontal direction.
  • the first lower electrode and the at least one second lower electrode are formed in an island or dot form.
  • a semiconductor light emitting device in which at least four or more even second lower electrodes are arranged radially around the first lower electrode.
  • the semiconductor light emitting device having the same distance between the first lower electrode and the second lower electrode as the distance between the adjacent first lower electrode and the second lower electrode sharing the second lower electrode.
  • a semiconductor light emitting device in which at least one second lower electrode is arranged in a zigzag shape between a plurality of first connection electrodes that are alternately spaced apart in the vertical direction.
  • the reflective film includes a semiconductor light emitting device including one of a distributed Bragg reflector and an omni-directional reflector (ODR).
  • ODR omni-directional reflector
  • a semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and having electrons and holes A plurality of semiconductor layers having an active layer that generates light through recombination of the semiconductors; A non-conductive reflecting film formed over the plurality of semiconductor layers to reflect light generated in the active layer toward the first semiconductor layer; A first electrode part electrically connected to the first semiconductor layer and supplying one of electrons and holes; And a second electrode part electrically connected to the second semiconductor layer and supplying the other one of electrons and holes, wherein each of the first electrode part and the second electrode part includes: an upper electrode provided on the non-conductive reflective film ; A lower electrode connected to one of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; And an electrical connection connecting the lower electrode and the upper electrode, wherein one of the first electrode part and the second electrode part includes: a branch electrode connected to the lower electrode and extending toward the other upper electrode of the semiconductor light
  • a semiconductor light emitting element wherein the other upper electrode is formed so that the non-conductive reflecting film is exposed on the branch electrode.
  • the branch electrode is a semiconductor light emitting element provided under the non-conductive reflecting film.
  • a semiconductor light emitting device comprising at least one of a protrusion protruding from a periphery and a groove lower than a periphery, wherein the non-conductive reflective film formed on the branch electrode is formed to avoid at least one of the protrusion and the groove.
  • the first electrode portion includes: a groove formed to expose the first semiconductor layer in the plurality of semiconductor layers; And a first branch electrode provided in the groove and connected to the first semiconductor layer, wherein the groove portion is formed on the first branch electrode.
  • the second electrode portion includes: a second branch electrode connected to the second semiconductor layer, wherein the protrusion is formed on the second branch electrode.
  • a semiconductor light emitting device in which protrusions and grooves have side portions, and cracks are generated at the side portions.
  • the first electrode portion includes: a groove formed to expose the first semiconductor layer in the plurality of semiconductor layers; And a first branch electrode provided in the groove and connected to the first semiconductor layer, wherein the protrusion is formed on the first branch electrode.
  • the other upper electrode is formed so that the non-conductive reflecting film is exposed on the branch electrode, and the branch electrode is provided under the non-conductive reflecting film, and the non-conductive reflecting film formed on the branch electrode has at least one of a protrusion projecting more than the periphery and a lower groove.
  • a concave portion formed to avoid at least one of the protrusion and the groove portion, and the first electrode portion includes: a groove formed to expose the first semiconductor layer on the plurality of semiconductor layers; And a first branch electrode provided in the groove and connected to the first semiconductor layer, wherein the groove portion is formed on the first branch electrode, and the second electrode portion includes: a second branch electrode connected to the second semiconductor layer.
  • the protrusion is formed on the second branch electrode, and the concave portion is formed to have a distance between the branch electrode and the 5 to 10um on the plan view, the protrusion and the groove portion have a side portion, and cracks occur at the side portion, and the solder is formed on the upper electrode.
  • Semiconductor light emitting device is formed.
  • a semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and having electrons and holes
  • a plurality of semiconductor layers having an active layer that generates light through recombination of the semiconductors;
  • a reflection film formed on the plurality of semiconductor layers to reflect light generated in the active layer toward the first semiconductor layer;
  • An insulating layer formed on the reflective film;
  • a first electrode part electrically connected to the first semiconductor layer and supplying one of electrons and holes;
  • a second electrode part electrically connected to the second semiconductor layer and supplying the other one of electrons and holes
  • the first electrode part comprises: a first pad electrode disposed on the insulating layer; A first connection electrode formed between the reflective film and the insulating layer; A first lower electrode connected to the first semiconductor layer; And a first lower electrical connection connecting the first lower electrode and the first connection electrode
  • the second electrode part comprises: a second pad electrode
  • a semiconductor light emitting device in which a portion of a first connection electrode corresponding to a first lower electrical connection is exposed by a plurality of openings on a plan view.
  • the first pad electrode and the second pad electrode are formed to avoid the exposed first connection electrode.
  • a semiconductor light emitting device comprising a plurality of second pad electrodes, each of the plurality of second pad electrodes including openings corresponding to the first lower electrical connection.
  • the plurality of second pad electrodes are spaced apart from each other in a vertical direction crossing the length direction of the first connection electrode.
  • each of the plurality of second pad electrodes includes openings corresponding to second lower electrical connections positioned on extension lines connecting the openings.
  • a semiconductor light emitting element having an insulating property wherein at least one of the first electrode and the second electrode is a flip chip provided on the opposite side of the plurality of semiconductor layers with respect to the reflective film.
  • the reflective film may include one of a distributed Bragg reflector and an omni-directional reflector (ODR).
  • the second connection electrode is a semiconductor light emitting device formed on the entire upper surface of the reflective layer except for the first connection electrode.
  • a semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and having electrons and holes
  • a non-conductive reflecting film formed over the plurality of semiconductor layers and including an opening;
  • a first electrode formed on the nonconductive reflecting film and electrically connected to the first semiconductor layer through the opening;
  • a second electrode formed on the nonconductive reflecting film and electrically connected to the second semiconductor layer through the opening;
  • a block provided between the first electrode and the second electrode, wherein a passage is formed between the first electrode and the second electrode, and a plurality of blocks are provided at both ends of the passage and spaced between the block and the block.
  • the semiconductor light emitting element is formed.
  • the semiconductor light emitting device has a block including a first height, the first electrode and the second electrode includes a second height, and the first height of the block is equal to or lower than the second height of the first electrode and the second electrode .
  • a semiconductor light emitting device in which a block, a first electrode, and a second electrode contact each other.
  • a semiconductor light emitting device structure comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; A plurality of semiconductor layers including an active layer generating light through recombination of holes; A non-conductive reflecting film formed over the plurality of semiconductor layers and including an opening; A first electrode formed on the nonconductive reflecting film and electrically connected to the first semiconductor layer through the opening; A second electrode formed on the nonconductive reflecting film and electrically connected to the second semiconductor layer through the opening; A block provided between the first electrode and the second electrode; A substrate electrically connected to the first electrode and the second electrode; And an encapsulant surrounding the plurality of semiconductor layers, the non-conductive reflecting film, the first electrode, the second electrode, and the block, wherein a passage is formed between the first electrode and the second electrode, and a plurality of ends are provided at both ends of the passage.
  • the semiconductor light emitting device structure is provided with a block, the cavity is formed between the
  • the block includes a first height, the first electrode and the second electrode include a second height, and the first height of the block is equal to or lower than the second height of the first electrode and the second electrode. structure.
  • a semiconductor light emitting device structure wherein the block is formed of an insulating material.
  • a semiconductor light emitting device structure in contact between a block and a first electrode and a second electrode.
  • a semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer And a plurality of semiconductor layers having an active layer that generates light by recombination of holes; An ohmic electrode electrically connected to the plurality of semiconductor layers; A non-conductive reflecting film covering a plurality of semiconductor layers and ohmic electrodes and reflecting light from the active layer; And an electrode portion formed on the nonconductive reflective film, wherein the ohmic electrode does not include a reflective layer when the ohmic electrode is formed of a plurality of metal layers.
  • a semiconductor light emitting element having a thickness of an ohmic electrode of 0.2 ⁇ m or less.
  • the ohmic electrode includes: a contact layer in contact with the plurality of semiconductor layers; A diffusion barrier layer overlying the contact layer; And an etch stop layer on the diffusion layer.
  • An ohmic electrode is a semiconductor light emitting element consisting of a circular or polygonal island shape.
  • the nonconductive reflecting film includes: at least one of a distributed Bragg reflector and an omni-directional reflector (ODR).
  • ODR omni-directional reflector
  • a light absorption prevention layer interposed between the plurality of semiconductor layers and the ohmic electrode, wherein the length of the light absorption prevention film is longer than the length of the ohmic electrode.
  • a semiconductor light emitting device comprising: a transmissive conductive film interposed between the light absorption prevention film and the ohmic electrode and covering the second semiconductor layer.
  • a semiconductor light emitting element wherein the side of the ohmic electrode has an inclined surface with respect to the light absorption prevention film.
  • an insulating layer formed on the non-conductive reflecting film wherein the electrode portion comprises: a connection electrode formed between the non-conductive reflecting film and the insulating layer; And a pad electrode positioned on the insulating layer, wherein the pad electrode is electrically connected to the connection electrode by an electrical connection passing through the insulating layer.
  • a semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and having electrons and holes A plurality of semiconductor layers having an active layer that generates light through recombination of the semiconductors; A non-conductive reflecting film formed over the plurality of semiconductor layers to reflect light generated in the active layer to the first semiconductor layer; A first electrode part electrically connected to the first semiconductor layer and supplying one of electrons and holes; And a second electrode part electrically connected to the second semiconductor layer and supplying the other one of electrons and holes, wherein at least one of the first electrode part and the second electrode part includes: a first semiconductor layer or a second semiconductor layer; A contact layer in contact with at least one semiconductor layer; A reflective layer positioned over the contact layer and reflecting light; And a bonding layer on the reflective layer, the bonding layer comprising at least one or more layers having different melting points.
  • the bonding layer is an antioxidant layer, which is the uppermost bonding layer; And a bonding layer positioned under the antioxidant layer and positioned over the reflective layer.
  • a semiconductor light emitting device further comprising; a diffusion barrier layer positioned between the antioxidant layer and the bonding layer.
  • a semiconductor light emitting element in which the melting point of the antioxidant layer is lower than the melting point of the bonding layer.
  • a semiconductor light emitting device in which the melting points of the antioxidant layer and the diffusion barrier layer are lower than the melting point of the bonding layer.
  • a semiconductor light emitting element in which the thickness of the antioxidant layer is thicker than the thickness of the bonding layer.
  • a semiconductor light emitting element in which the thickness of the antioxidant layer and the diffusion barrier layer is thicker than the thickness of the bonding layer.
  • a semiconductor light emitting element in which contact layers and reflecting layers are alternately stacked below a bonding layer.
  • an insulating layer formed on the non-conductive reflecting film wherein at least one of the first electrode part and the second electrode part comprises: a connection electrode formed between the non-conductive reflecting film and the insulating layer; And a pad electrode on the insulating layer, the pad electrode including a contact layer, a reflective layer, and a bonding layer.
  • At least one of the first electrode portion and the second electrode portion includes: a branch electrode formed between the plurality of semiconductor layers and the non-conductive reflective film, wherein the branch electrode and the connection electrode are electrically connected.
  • a method of manufacturing a semiconductor light emitting device comprising: forming a plurality of semiconductor layers on a substrate, comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity; And forming a plurality of semiconductor layers interposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and having an active layer that generates light through recombination of electrons and holes; Mesa etching the first semiconductor layer to expose a portion of the first semiconductor layer; Forming a planarization layer planarizing the exposed first semiconductor layer and the second semiconductor layer having a height difference; Forming a non-conductive reflective film over the flat layer; And forming a first electrode and a second electrode on the nonconductive reflecting film, wherein the first electrode and the second electrode are electrically connected to the first semiconductor layer and the second semiconductor layer exposed through the nonconductive reflecting film and the flat layer, respectively. Forming an electrode; wherein the top surface of the flat layer has a flat surface and the bottom surface of the flat layer has a
  • DBR distributed Bragg reflector
  • the nonconductive reflecting film includes a dielectric film located between the flat layer and the distribution Bragg reflector; And a clad film positioned on the distribution Bragg reflector; Method for manufacturing a semiconductor light emitting device comprising at least one of.
  • (62) A method for manufacturing a semiconductor light emitting element, wherein the dielectric film and the flat layer are made of the same insulating material.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the thickness from the lower surface of the flat layer in contact with the second semiconductor layer to the upper surface of the flat layer in contact with the non-conductive reflective film is at most 2.5 ⁇ m, and the non-conductive at the lower surface of the flat layer in contact with the exposed first semiconductor layer.
  • the semiconductor light emitting device decreases the luminance because the branch electrodes do not include a separate branch electrode for reducing the emission area.
  • the semiconductor device is provided with a semiconductor light emitting device having an improved flow of current by preventing current from being increased by uniformly supplying current by forming a constant gap between the first lower electrode and the second lower electrode.
  • a semiconductor light emitting device which prevents a short by forming a recess in an upper electrode.
  • the semiconductor light emitting element which prevents a short by a solder is provided.
  • the semiconductor light emitting element which prevents a short by preventing solder from being formed in the part which produces many cracks is provided.
  • a semiconductor light emitting device which prevents a short by forming a concave portion avoiding a groove portion or a protrusion portion.
  • a semiconductor light emitting device having a structure which prevents a short due to a crack caused by a height difference is provided by including a plurality of openings corresponding to a first lower electrical connection, by a first pad electrode and a second pad electrode. do.
  • a semiconductor light emitting device for enhancing the light emission effect of light and a semiconductor light emitting device structure using the same.
  • a semiconductor light emitting device in which an encapsulant is not formed between electrodes, so that light is effectively emitted, and a semiconductor light emitting device structure using same.
  • the luminance of the light may be improved by reducing the distortion of the non-conductive reflective film and reducing the light loss.
  • one semiconductor light emitting device it is possible to provide a semiconductor light emitting device chip that is easy to solder.
  • the non-conductive reflecting film is formed flat by the flat layer, thereby providing a semiconductor light emitting device having increased reflection efficiency.

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 개시는 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층 측으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 반사막; 반사막의 위에 형성된 절연층; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고, 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부;를 포함하며, 제1 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제1 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 제1 연결전극; 그리고 제1 반도체층과 연결되는 제1 하부전극;을 포함하고, 제2 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제2 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 제2 연결전극; 그리고 제2 반도체층과 연결되는 적어도 하나의 제2 하부전극;을 포함하고, 제1 하부전극을 중심으로 적어도 하나의 제2 하부전극이 등거리로 배열되는 반도체 발광소자에 관한 것이다.

Description

반도체 발광소자
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 쇼트(Short)를 방지하는 반도체 발광소자에 관한 것이다.
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 성능이 향상된 반도체 발광소자에 관한 것이다.
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자 및 이를 이용한 반도체 발광소자 구조물에 관한 것으로, 특히 반사율을 향상하기 위한 구조를 가지는 반도체 발광소자 및 이를 이용한 반도체 발광소자 구조물에 관한 것이다.
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 발광효율을 높인 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 납땜(솔더링)의 신뢰도를 높이는 반도체 발광소자에 관한 것이다.
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발광효율을 높인 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 한국 등록특허공보 제10-1611480호에 제시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자는 기판(310), 복수의 반도체층(330,340,350), 버퍼층(320), 빛흡수 방지막(341), 전류확산 도전막(360), 비도전성 반사막(391), 제1 전극(375), 제2 전극(385), 제1 전기적 연결(373), 제2 전기적 연결(383), 제1 하부전극(371), 및 제2 하부전극(381)을 포함한다.
비도전성 반사막(391) 위에 전극이 형성된 경우에서, 빛은 비도전성 반사막(391)에서 공기층으로 나갈 때, 공기층의 굴절률이 커서 비도전성 반사막(391)에서 공기층으로 빛이 나가지 못하고 반사가 된다. 하지만, 제1 전극(375), 제2 전극(385)에 닿은 빛은 빛이 반사도 되지만, 일부는 흡수되어 공기층에서의 반사보다 반사효율이 떨어졌다. 그 결과 제1 전극(375), 제2 전극(385)의 크기를 작게 하여 공기층과 비도전성 반사막(391)이 닿는 부위를 넓게 만들도록 하였다.
도 2는 한국 공개특허공보 제10-2011-0031099호에 제시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2(a)는 발광 소자(201)의 평면도이며, 도 2(b)는 도 2(a)의 A-A 단면도이며, 도 2(c)는 도 2(a)의 B-B 단면도이다. 발광 소자(201)에는 p측 접촉층(228) 위에 제공된 투명 도전층(230)과, 투명 도전층(230) 상의 일부의 영역에 제공된 복수의 p 전극(240)이 제공된다. 또한, 발광 소자(201)에는 p측 접촉층(228)으로부터 적어도 n측 접촉층(222)의 표면까지 형성된 복수의 비어에 의해 노출된 n측 접촉층(222) 상에 제공된 복수의 n 전극(242)과, 비어의 내면 및 투명 도전층(230) 위에 제공된 하부 절연층(250)과, 하부 절연층(250)의 내부에 제공된 반사층(260)이 제공된다. 반사층(260)은 p 전극(240) 및 n 전극(242)의 상방을 제외한 부분에 제공된다. 투명 도전층(230)에 접촉하는 하부 절연층(250)은, 각 p 전극(240) 상에서 수직 방향으로 연장되는 비어(250a)와, 각 n 전극(242) 상에서 수직 방향으로 연장되는 비어(250b)를 가진다. 또한, p 배선(270)과 n 배선(272)이 발광 소자(201) 내의 하부 절연층(250) 상에 제공된다. p 배선(270)은 하부 절연층(250) 상에서 평면 방향으로 연장되는 제2 평면 도전부(2700)와, 비어(250a)를 통해서 각각의 p 전극(240)에 전기적으로 접속된 복수의 제2 수직 도전부(2702)를 가진다. 또한, n 배선(272)은, 하부 절연층(250) 상에서 평면 방향으로 연장되는 제1 평면 도전부(2720)와, 하부 절연층(250)의 비어(250b) 및 반도체 적층 구조에 형성된 비어를 통해서 각각의 n 전극(242)에 전기적으로 접속된 복수의 제1 수직 도전부(2722)를 가진다. 또한, 발광 소자(201)에는, p 배선(270), n 배선(272), 및 투명 도전층(230)에 접촉하는 하부 절연층(250) 상에 제공된 상부 절연층(280)과, 상부 절연층(280)에 제공된 p측 개구(280a)를 통해서 p 배선(270)에 전기적으로 접속되는 p측 접합 전극(290)과, 상부 절연층(280)에 제공된 n측 개구(280b)를 통해서 n 배선(272)에 전기적으로 접속된 n측 접합 전극(292)이 제공된다.
도 20은 종래의 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면이다.
반도체 발광소자는 성장기판(10; 예: 사파이어 기판), 성장기판(10) 위에, 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: n형 GaN층), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예; INGaN/(In)GaN MQWs), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: p형 GaN층)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 전류 확산을 위한 투광성 전도막(60)과, 본딩 패드로 역할하는 전극(70)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 본딩 패드로 역할하는 전극(80: 예: Cr/Ni/Au 적층 금속 패드)이 형성되어 있다. 도 20과 같은 형태의 반도체 발광소자를 특히 레터럴 칩(Lateral Chip)이라고 한다. 여기서, 성장기판(10) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면이 된다.
도 21은 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 제시된 반도체 발광소자의 다른 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호를 변경하였다.
반도체 발광소자는 성장기판(10), 성장기판(10) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 성장기판(10) 측으로 빛을 반사시키기 위한 3층으로 된 전극막(90, 91, 92)이 형성되어 있다. 제1 전극막(90)은 Ag 반사막, 제2 전극막(91)은 Ni 확산 방지막, 제3 전극막(92)은 Au 본딩층 일 수 있다. 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 본딩 패드로 기능하는 전극(80)이 형성되어 있다. 여기서, 전극막(92) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면이 된다. 도 21와 같은 형태의 반도체 발광소자를 특히 플립 칩(Flip Chip)이라고 한다. 도 21에 도시된 플립 칩의 경우 제1 반도체층(30) 위에 형성된 전극(80)이 제2 반도체층 위에 형성된 전극막(90, 91, 92)보다 낮은 높이에 있지만, 동일한 높이에 형성될 수 있도록 할 수도 있다. 여기서 높이의 기준은 성장기판(10)으로부터의 높이일 수 있다.
도 22는 종래의 반도체 발광소자 구조물의 일 예를 보여주는 도면이다.
반도체 발광소자 구조물(100)은 리드 프레임(110, 120), 몰드(130), 그리고 캐비티(140) 내에 수직형 반도체 발광소자(150; Vertical Type Light Emitting Chip)가 구비되어 있고, 몰드(130)로 둘러싸인 캐비티(140)는 파장 변환재(160)를 함유하는 봉지재(170)로 채워져 있다. 수직형 반도체 발광소자(150)의 하면이 리드 프레임(110)에 전기적으로 직접 연결되고, 상면이 와이어(180)에 의해 리드 프레임(120)에 전기적으로 연결되어 있다. 수직형 반도체 발광소자(150)에서 나온 광의 일부가 파장 변환재(160)를 여기 시켜 다른 색의 광을 만들어 두 개의 서로 다른 광이 혼합되어 백색광을 만들 수 있다. 예를 들어 반도체 발광소자(150)는 청색광을 만들고 파장 변환재(160)에 여기 되어 만들어진 광은 황색광이며, 청색광과 황색광이 혼합되어 백색광을 만들 수 있다. 도 22는 수직형 반도체 발광소자(150)를 사용한 반도체 발광소자 구조물을 보여주고 있지만, 도 20 및 도 21에 도시된 반도체 발광소자를 사용하여 도 22와 같은 형태의 반도체 발광소자 구조물을 제조할 수도 있다.
도 21은 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 제시된 반도체 발광소자의 다른 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호를 변경하였다.
반도체 발광소자는 성장기판(10), 성장기판(10) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 성장기판(10) 측으로 빛을 반사시키기 위한 3층으로 된 전극막(90, 91, 92)이 형성되어 있다. 제1 전극막(90)은 Ag 반사막, 제2 전극막(91)은 Ni 확산 방지막, 제3 전극막(92)은 Au 본딩층 일 수 있다. 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 본딩 패드로 기능하는 전극(80)이 형성되어 있다. 여기서, 전극막(92) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면이 된다. 도 21와 같은 형태의 반도체 발광소자를 특히 플립 칩(Flip Chip)이라고 한다. 도 21에 도시된 플립 칩의 경우 제1 반도체층(30) 위에 형성된 전극(80)이 제2 반도체층 위에 형성된 전극막(90, 91, 92)보다 낮은 높이에 있지만, 동일한 높이에 형성될 수 있도록 할 수도 있다. 여기서 높이의 기준은 성장기판(10)으로부터의 높이일 수 있다.
도 30은 일본 공개특허공보 제2006-20913호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자는 기판(100), 기판(100) 위에 성장되는 버퍼층(200), 버퍼층(200) 위에 성장되는 n형 반도체층(300), n형 반도체층(300) 위에 성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 성장되는 p형 반도체층(500), p형 반도체층(500) 위에 형성되며, 전류 확산 기능을 하는 투광성 도전막(600), 투광성 도전막(600) 위에 형성되는 p측 본딩 패드(700) 그리고 식각되어 노출된 n형 반도체층(300) 위에 형성되는 n측 본딩 패드(800)를 포함한다. 그리고 투광성 도전막(600) 위에는 분포 브래그 리플렉터(900; DBR: Distributed Bragg Reflector)와 금속 반사막(904)이 구비되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 금속 반사막(904)에 의한 빛 흡수를 감소하지만, 전극(901,902,903)을 이용하는 것보다 상대적으로 전류 확산이 원활치 못한 단점이 있다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층 측으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 반사막; 반사막의 위에 형성된 절연층; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고, 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부;를 포함하며, 제1 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제1 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 제1 연결전극; 그리고 제1 반도체층과 연결되는 제1 하부전극;을 포함하고, 제2 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제2 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 적어도 하나의 제2 연결전극; 그리고 제2 반도체층과 연결되는 제2 하부전극;을 포함하고, 제1 하부전극을 중심으로 적어도 하나의 제2 하부전극이 등거리로 배열되는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층 측으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 비도전성 반사막; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고, 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부;를 포함하며, 제1 전극부와 제2 전극부 각각은: 비도전성 반사막 상부에 구비된 상부전극; 제1 반도체층 및 제2 반도체층 중 하나와 연결되는 하부전극; 그리고, 하부전극과 상부전극을 연결하는 전기적연결;을 포함하고, 제1 전극부와 제2 전극부 중 하나는: 하부전극과 연결되어, 반도체 발광소자의 다른 상부전극을 향해 뻗어 있는 가지전극;을 포함하고, 평면도 상에서, 다른 상부전극은 가지전극을 덮지 않도록 둘러싸는 오목부를 구비하는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층 측으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 반사막; 반사막의 위에 형성된 절연층; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고, 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부;를 포함하며, 제1 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제1 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 제1 연결전극; 제1 반도체층과 연결되는 제1 하부전극; 그리고, 제1 하부전극과 제1 연결전극을 연결하는 제1 하부전기적연결;을 포함하고, 제2 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제2 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 제2 연결전극; 제2 반도체층과 연결되는 제2 하부전극; 그리고, 제2 하부전극과 제2 연결전극을 연결하는 제2 하부전기적연결;을 포함하고, 제1 패드전극 및 제2 패드전극은 제1 하부전기적연결에 대응되는 복수의 개구를 포함하는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층; 복수의 반도체층 위에 형성되고, 개구를 포함하는 비도전성 반사막; 비도전성 반사막 위에 형성되어 개구를 통해 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 비도전성 반사막 위에 형성되어 개구를 통해 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 그리고, 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비되는 블록;을 포함하며, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 통로가 형성되며, 통로의 양단에 복수의 블록이 구비되며, 블록과 블록 사이에 간격이 형성되는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자 구조물에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층; 복수의 반도체층 위에 형성되고, 개구를 포함하는 비도전성 반사막; 비도전성 반사막 위에 형성되어 개구를 통해 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 비도전성 반사막 위에 형성되어 개구를 통해 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비되는 블록; 제1 전극과 제2 전극과 전기적으로 연결되는 기판; 그리고, 복수의 반도체층, 비도전성 반사막, 제1 전극, 제2 전극 및 블록을 둘러싸는 봉지재;를 포함하며, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 통로가 형성되며, 통로의 양단에 복수의 블록이 구비되며, 블록과 블록 사이에 캐비티가 형성되는 반도체 발광소자 구조물이 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 복수의 반도체층과 전기적으로 연결되는 오믹 전극; 복수의 반도체층 및 오믹 전극을 덮으며, 활성층으로부터의 빛을 반사하는 비도전성 반사막; 그리고 비도전성 반사막 위에 형성된 전극부;를 포함하고, 오믹 전극은 복수개의 금속층으로 이루어지면, 반사층을 포함하지 않는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체 층으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 비도전성 반사막; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부를 포함하며, 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는: 제1 반도체층 또는 제2 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층과 접촉하는 접촉층; 접촉층 위에 위치하며, 빛을 반사하는 반사층; 그리고 반사층 위에 위치하는 본딩층;으로서, 용융점이 서로 다른 적어도 1개 이상의 층으로 이루어지는 본딩층을 포함하는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 기판 상에 복수의 반도체층을 형성하는 단계;로서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층을 형성하는 단계; 제1 반도체층을 메사 식각하여 일부를 노출하는 단계; 높이차를 갖는 노출된 제1 반도체층 및 제2 반도체층을 평탄화하는 평탄층을 형성하는 단계; 평탄층 위에 비도전성 반사막을 형성하는 단계; 그리고 비도전성 반사막 위에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계;로서, 비도전성 반사막 및 평탄층을 관통하여 각각 노출된 제1 반도체층 및 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하고, 평탄층의 상면은 평탄한 면을 갖고, 평탄층의 하면은 비평탄한 면을 갖는 반도체 발광소자의 제조 방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 한국 등록특허공보 제10-1611480호에 제시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 한국 공개특허공보 제10-2011-0031099호에 제시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 전극부 각각에 구비된 제1 및 제2 하부전극 사이의 배열관계를 나타내는 도면,
도 5 및 도 4는 제1 및 제2 하부전극 사이의 배열관계의 다른 예를 나타내는 도면,
도 6은 제1 및 제2 하부전극 사이의 배열관계의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 비도전성 반사막의 일 예를 설명한 도면,
도 10은 본 개시에 따른 비도전성 반사막 및 연결전극에서 빛의 반사를 설명하는 도면,
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 13은 도 7의 E-E'로 자른 단면을 나타내는 도면,
도 14는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 15는 본 개시에 따른 비도전성 반사막을 설명한 도면,
도 16은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 17은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 18은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 19는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 21은 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 30은 일본 공개특허공보 제2006-20913호에 제시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 31은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 32는 도 31에서 A-A 선을 따라 절단한 단면의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 33은 비도전성 반사막 및 오믹 전극의 관계를 설명하는 도면,
도 34는 본 개시에 따른 비도전성 반사막 및 오믹 전극의 관계를 설명하는 도면,
도 35는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 36은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 37은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 38은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 전극과 외부 전극 간의 접합 관계를 나타내는 도면,
도 39는 실시예와 비교예에 따른 반도체 발광소자의 전극과 외부 전극 간의 접합력의 변화를 나타내는 도면,
도 40은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 41은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 42는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 43은 도 42에 도시된 비전도성 반사막과 평탄층의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 44는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면,
도 45는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 46은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 도 3a는 평면도 상에서 본 반도체 발광소자를 나타내는 도면이고, 도 3b는 도 3a에서 A-A선을 따라 절단한 단면의 일 예를 설명하기 위한 도면이며, 도 3c는 도 3a에서 B-B선을 따라 절단한 단면의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 반도체 발광소자(1)는 기판(10), 복수의 반도체층(30, 40, 50), 비도전성 반사막(91), 절연층(95), 제1 전극부(75) 및 제2 전극부(85)를 포함한다. 이하, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 하여 설명한다.
제1 전극부(75)와 제2 전극부(85)는 하부전극(71, 81), 연결전극(72, 82), 하부전기적연결(73, 83), 상부전기적연결(74, 84) 및 패드전극(101, 102)을 포함할 수 있다. 평면도로 볼 때, 복수개의 연결전극(72, 82)은 교대로 수직방향으로 배치되고, 하부전극(71, 81)은 섬 또는 도트(dot) 형태로 형성됨으로써, 길게 연장되어 형성되지 않으므로 금속에 의한 빛흡수가 감소한다.
기판(10)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 기판(10)은 최종적으로 제거될 수 있다.
복수의 반도체층(30, 40, 50)은 기판(10) 위에 형성된 버퍼층(20), 제1 반도체층(30), 제2 반도체층(50) 및 활성층(40)을 포함한다. 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다.
제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN)은 제1 도전성을 가지며, 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN)은 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가진다. 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)은 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 형성되며, 빛이 발생한다. 복수의 반도체층(30, 40, 50) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층(20)은 생략될 수 있다.
한편, 반도체 발광소자(1)는 복수의 반도체층(30, 40, 50)과 비도전성 반사막(91) 사이 예를 들어, 제2 반도체층(50)과 비도전성 반사막(91) 사이에 투광성 도전막을 더 포함할 수 있수 있지만, 생략될 수 있다.
투광성 도전막은 투광성 도전성 물질(예: ITO), 오믹 금속층(Cr, Ti 등), 반사 금속층(Al, Ag, 등) 등으로 형성될 수 있으며, 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다. 금속층에 의한 빛흡수를 감소하기 위해 투광성 도전막은 투광성 도전성 물질(예: ITO)로 이루어지는 것이 바람직하다.
비도전성 반사막(91)은 활성층(40)에서 생성된 빛을 제1 반도체층(30) 측으로 반사하도록 복수의 반도체층(30, 40, 50) 위에 형성되며, 유전체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 비도전성 반사막(91)은 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector)일 수 있다.
비도전성 반사막(91)은 하부전극(71, 81) 및 복수의 반도체층(30, 40, 50)을 덮도록 형성된다.
본 예에서, 비도전성 반사막(91)은 절연성을 가지며, 비도전성 반사막(91)을 관통하는 전기적연결(an electrical connection)(73, 83)에 의해 복수의 반도체층(30, 40, 50)과 전기적으로 연통되는 플립칩(flip chip)이다.
예를 들어, 비도전성 반사막(91)은 금속 반사막에 의한 빛흡수 감소를 위해 적어도 비도전성 반사막(91)의 빛을 반사하는 측은 절연성 물질로 형성되며, 바람직하게는 DBR(Distributed Bragg Reflector) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 여기서 절연성이라는 의미는, 비도전성 반사막(91)이 전기적 도통의 수단으로 사용되지 않는다는 의미이며, 반드시 비도전성 반사막(91) 전체가 비도전성 물질로만 이루어져야 한다는 의미는 아니다.
절연층(95)은 비도전성 반사막(91) 위에 형성된다. 절연층(95)은 유전체일 수 있다. 예를 들면, SiO2 일 수 있지만, 이에 한정되지 않고, SiN, TiO2, Al2O3, Su-8 등이 사용될 수도 있다.
절연층(95)은 연결전극(72, 82) 및 비도전성 반사막(91)을 덮도록 형성된다.
비도전성 반사막(91) 위를 덮는 절연층(95)의 굴절률은 비도전성 반사막(91)의 굴절률과 비슷하여 반사되지 않고 투과가 잘된다. 그러므로 비도전성 반사막(91)에서 반사되지 못한 일부의 빛은 절연층(95)으로 빠져나가 빛의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 절연층(95)으로 빠져나가는 빛을 연결전극(72, 82)이 비도전성 반사막(91) 위를 전체적으로 덮도록 하여, 절연층(95)으로 빠져나가는 빛을 반사하도록 한다.
이로 인해, 비도전성 반사막(91)에서 반사되지 않은 일부의 빛도 연결전극(72, 82)에 의해 반사되어 반도체 발광소자(1) 밖으로 나와 빛의 추출 효율이 높아진다.
제1 전극부(75)는 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연결되며, 전자와 정공 중 하나를 공급한다.
제2 전극부(85)는 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연결되며, 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급한다.
제1 패드전극(101)은 절연층(95) 상부에 구비되며, 제1 도전성을 가진다.
제1 연결전극(72)은 비도전성 반사막(91)과 절연층(95) 사이에 형성되고, 제1 패드전극(101)과 전기적으로 연결된다.
제1 하부전극(71)은 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연결되며, 제1 반도체층(30)과 접촉할 수 있다.
제1 하부전기적연결(73)은 비도전성 반사막(91)을 관통하여 제1 하부전극(71)과 제1 연결전극(72)을 연결한다.
제1 상부전기적연결(74)은 절연층(95)을 관통하여 제1 연결전극(72)과 제1 패드전극(101)을 연결한다.
제2 패드전극(102)은 절연층(95) 상부에 구비되며, 제2 도전성을 가진다.
제2 연결전극(82)은 비도전성 반사막(91)과 절연층(95) 사이에 형성되고, 제2 패드전극(102)과 전기적으로 연결된다.
제2 하부전극(81)은 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연결되며, 제2 반도체층(50)과 접촉할 수 있다.
제2 하부전기적연결(83)은 비도전성 반사막(91)을 관통하여 제2 하부전극(81)과 제2 연결전극(82)을 연결한다.
제2 상부전기적연결(84)은 절연층(95)을 관통하여 제2 연결전극(82)과 제2 패드전극(102)을 연결한다.
도 3b를 참조하면, 제1 연결전극(72)은 비도전성 반사막(91) 위에서 수평방향인 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 위치하며, 제1 방향(x)과 교차하는 수직방향인 제2 방향(y)으로 소정 간격으로 이격되어 위치한다.
제1 패드전극(101)은 제1 상부전기적연결(74) 및 제1 하부전기적연결(73)을 통해 제1 연결전극(72) 및 제1 하부전극(71)과 전기적으로 연결되어 제1 반도체층(30)으로 전자를 공급한다.
도 3c를 참조하면, 제2 연결전극(82)은 제1 연결전극(72)을 제외한 비도전성 반사막(91)의 상부면 전체면에 형성된다. 즉, 비도전성 반사막(91)의 상부면에 위치하는 제1 연결전극(72)은 제2 연결전극(82)에 의해 둘러싸여 비도전성 반사막(91)의 상부면에 형성된다.
제2 패드전극(102)은 제2 상부전기적연결(84) 및 제2 하부전기적연결(81)을 통해 제2 연결전극(82) 및 제2 하부전극(81)과 전기적으로 연결되어 제2 반도체층(50)으로 정공을 공급한다.
제1 및 제2 하부전극(71, 81)은 제1 하부전기적연결(72)과 제1 반도체층(30) 사이와 제2 하부전기적연결(82)과 제2 반도체층(50) 사이에 접촉저항 감소와 안정적 전기적 연결을 위해 각각 형성된다. 제1 및 제2 하부전극(71, 81)은 오믹 금속(Cr, Ti 등)이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 하부전극(71, 81)은 원형, 다각형 등 점형으로 이루어진 섬형(island type) 전극으로 형성되며, 대체로 일 측으로 길게 연장(extending)되지 않는 형상을 의미한다.
제1 및 제2 하부전극(71, 81)으로 인해 반도체 발광소자(1)의 동작 전압이 낮아진다.
제1 및 제2 연결전극(72, 82)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
제1 패드전극(101) 및 제2 패드전극(102)은 외부 전극과의 전기적 연결용 전극으로서, 외부 전극과 유테틱 본딩되거나, 솔더링되거나 또는 와이어 본딩도 가능하다. 외부 전극은 서브 마운트에 구비된 도통부, 패키지의 리드 프레임, PCB에 형성된 전기 패턴 등일 수 있으며, 반도체 발광소자와 독립적으로 구비된 도선이라면 그 형태에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 제1 패드전극(101) 및 제2 패드전극(102)은 어느 정도 면적을 가지도록 형성되어 있어서 방열 통로가 된다.
또한, 일반적으로 반도체 발광소자에 하부전극(71, 81), 연결전극(72, 82), 패드전극(101, 102) 등을 형성할 때, 복수의 금속 층으로 구성된다. 최하층은 접착면과 결합력이 높아야 하며, Cr, Ti와 같은 물질이 주로 사용되며, Ni, Ti, TiW 등도 사용될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 최상층으로는 와이어 본딩 또는 외부 전극과 연결을 위해, Au이 사용된다. 그리고, Au의 양을 중리고, 상대적으로 무른 Au의 특성을 보완하기 위해, 최하층과 최상층 사이에, 요구되는 사양에 따라, Ni, Ti, TiW, W 등이 사용되거나, 높은 반사율이 요구되는 경우에, Al, Ag 등이 사용된다.
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 전극부(75, 85) 각각에 구비된 제1 및 제2 하부전극(71, 81) 사이의 배열관계를 나타내는 도면이고, 도 5 및 도 4는 제1 및 제2 하부전극(71, 81) 사이의 배열관계의 다른 예를 나타내는 도면이다. 여기서, 제1 및 제2 하부전극(71, 81)은 섬 또는 도트(dot) 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
제2 하부전극(81)은 제1 하부전극(71)을 중심으로 등거리로 배열된다. 제2 하부전극(81)은 제1 하부전극(71)을 중심으로 방사형태로 복수개가 배열된다.
본 개시에서, 도 4를 참조하면 반도체 발광소자(1)는 제1 하부전극(71)을 6개의 제2 하부전극(81)에 의해 감싸서 육각형상의 패턴을 갖도록 도시하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 제2 하부전극(81)은 최소 4개 이상의 짝수 개로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 1개의 제1 하부전극(71)을 중심으로 8개의 제2 하부전극(81)이 등거리로 배열될 수 있다. 이와 같이 1개의 제1 하부전극(71)을 중심으로 8개의 제2 하부전극(81)이 등거리로 비도전성 반사막(91) 위에 배열되는 구조가 복수개로 배열될 수 있다. 본 개시에서는 좌,우,상,하로 동일한 배열을 가질 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
제1 하부전극(71)은 6개의 제2 하부전극(81)에 의해 방사형태로 배열되고, 각각의 제2 하부전극(81)과 제1 하부전극(71) 사이의 거리(a1, a2, a3, a4, a5, a6)는 모두 동일한 것이 바람직하다.
제2 하부전극(81)과 인접한 제2 하부전극(81) 사이의 거리(b)는 제1 하부전극(71)과 제2 하부전극(81) 사이의 거리(a1, a2, a3, a4, a5, a6)와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제1 하부전극(71)을 중심으로 6개의 제2 하부전극(81)이 등거리로 배열되어 형성되는 경우, 발광면적의 감소를 줄이는 별도의 가지전극을 포함하지 않으므로 휘도의 저하가 감소된다.
더욱이, 복수의 제1 하부전극(71) 중 적어도 하나의 제1 하부전극(71)을 중심으로 인접한 제2 하부전극(81)과의 거리(a1, a2, a3, a4, a5, a6)가 모두 동일하여 일정한 간격을 유지한다. 즉, 제1 하부전극(71)과 제2 하부전극(81) 사이의 거리(a1, a2, a3, a4, a5, a6)는 제2 하부전극(81)을 공유하는 인접한 제1 하부전극(71)과 제2 하부전극(81) 사이의 거리(a1, a2, a3, a4, a5, a6)가 모두 동일함으로써, 전류가 균일하게 공급하여 동작전압이 상승되는 것을 방지하여 전류의 흐름이 좋아진다.
하지만, 1개의 제1 하부전극(71)을 중심으로 5개의 제2 하부전극(81)이 등거리로 배열되는 도 6b를 참조하면, 인접한 제1 하부전극(71)은 5개의 제2 하부전극(81) 중 4개의 제2 하부전극(81)만을 공유함으로써, 제2 하부전극(81)이 제1 하부전극(71)을 중심으로 균일하게 배열되지 않는다.
제1 하부전극(71)을 중심으로 7개의 제2 하부전극(81)이 등거리로 배열되는 도 6c 역시, 인접한 제1 하부전극(71)은 7개의 제2 하부전극(81) 중 4개의 제2 하부전극(81)만을 공유함으로써, 제2 하부전극(81)이 제1 하부전극(71)을 중심으로 균일하게 배열되지 않는다.
따라서, 전류가 균일하게 공급되지 못하여 동작전압이 상승되어 전류의 흐름이 원활하지 않다.
또한, 제2 하부전극(81)은 수직방향으로 이격되어 위치하는 복수의 제1 연결전극(72) 사이에서 지그재그 형상으로 배열되는 것이 바람직하다.
그리고, 평면도로 볼 때 제2 하부전극(81)은 수평방향으로 길게 뻗은 제1 연결전극(72) 아래에 위치하지 않는다. 즉, 수평방향으로 이격되어 위치하는 제1 하부전극(71) 사이에는 제2 하부전극(81)이 위치하지 않는다.
수평방향으로 이격되어 위치하는 제1 하부전극(71) 사이에 제2 하부전극(81)이 위치하는 경우 제1 연결전극(72) 간에 단락(short)이 발생할 수 있기 때문에 수평방향으로 이격되어 위치하는 제1 하부전극(71) 사이에는 제2 하부전극(81)이 위치하지 않는 것이 바람직하다.
예를 들어, 1개의 제1 하부전극(71)을 중심으로 4개의 제2 하부전극(81)이 등거리로 배열되는 도 6a 및 제1 하부전극(71)을 중심으로 7개의 제2 하부전극(81)이 등거리로 배열되는 도 6c에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 하부전극(81)을 연결하는 제1 연결전극(72)이 제2 하부전극(81)을 피해서 연결되기 때문에 끊김 현상이 발생할 수 있다.
빛의 반사 효율을 높이기 위하여 도 2와 같이 전극을 형성하였다. 그러나 빛의 반사 효율은 더 떨어지는 것을 발견하였고, 상부 절연층과 하부 절연층이 굴절율이 비슷하여, 도 1과 같이 빛이 반사되지 않고, 투과되어 빛의 반사 효율이 떨어지는 것을 알게 되었다.
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자는 복수의 반도체층(30,40,50), 비도전성 반사막(91), 절연층(95), 제1 전극부(75) 및 제2 전극부(85)를 포함한다. 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85)는 하부전극(71,81), 가지전극(98), 연결전극(72,82) 및 전극(101,102)를 포함할 수 있다. 복수의 반도체층(30,40,50)은 제1 반도체층(30), 제2 반도체층(50) 및 활성층(40)을 포함한다. 제1 반도체층(30)은 제1 도전성을 가지며, 제2 반도체층(50)은 제2 도전성을 가진다. 활성층(40)은 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 형성되며, 빛이 발생한다. 비도전성 반사막(91)은 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층(30) 측으로 반사하도록 복수의 반도체층(30,40,50) 위에 형성되며, 유전체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 비도전성 반사막(91)은 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 절연층(95)은 비도전성 반사막(91) 위에 형성된다. 절연층(95)은 유전체일 수 있다. 예를 들면, SiO2 일 수 있다. 제1 전극부(75)는 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연결되며, 전자와 정공 중 하나를 공급한다. 제2 전극부(85)는 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연결되며, 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급한다. 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85) 중의 적어도 하나는 연결전극(72,82)을 포함한다. 연결전극(72,82)은 비도전성 반사막(91)과 절연층(95) 사이에 형성되며, 비도전성 반사막(91) 위를 50% 이상 덮을 수 있다. 이때, 연결전극(72,82) 중 하나가 50% 이상 덮는 것을 포함하고, 연결전극(72,82)들의 면적의 합이 비도전성 반사막(91) 위를 50% 이상 덮는 것도 포함할 수 있다. 연결전극(72,82)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 일반적으로 반도체 발광소자에 하부전극(71,81), 가지전극(98), 연결전극(72,82), 상부전극(101,102) 등을 형성할 때, 복수의 금속 층으로 구성된다. 최하층은 접착면과 결합력이 높아야 하며, Cr, Ti와 같은 물질이 주로 사용되며, Ni, Ti, TiW 등도 사용될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 최상층으로는 와이어 본딩 또는 외부 전극과 연결을 위해, Au이 사용된다. 그리고, Au의 양을 줄이고, 상대적으로 무른 Au의 특성을 보완하기 위해, 최하층과 최상층 사이에, 요구되는 사양에 따라, Ni, Ti, TiW, W 등이 사용되거나, 높은 반사율이 요구되는 경우에, Al, Ag 등이 사용된다.
제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 복수의 개구(99)를 형성하는 것이 바람직하고, 제1 전극부(75)의 연결전극(72)은 복수의 개구(99) 내에 구비될 수 있다. 또한, 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85) 중의 적어도 하나는 가지전극(98)을 포함할 수 있다. 가지전극(98)은 복수의 반도체층(30,40,50)과 비도전성 반사막(91) 사이에 형성되며, 가지전극(98)과 연결전극(72,82)은 전기적으로 연결될 수 있다.
비도전성 반사막(91) 위를 덮는 절연층(95)의 굴절율은 비도전성 반사막(91)의 굴절율과 비슷하여 반사되지 않고 투과가 잘된다. 그래서, 비도전성 반사막(91)에서 반사되지 못한 일부의 빛은 절연층(95)으로 빠져나가 빛의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그래서, 절연층(95)으로 빠져나가는 빛을 연결전극(72,82)이 비도전성 반사막(91) 위를 전체적으로 덮도록 하여, 절연층(95)으로 빠져나가는 빛을 반사하도록 한다. 예를 들면, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 비도전성 반사막(91)의 위를 전체적으로 덮는다. 이때, 제2 전극부(85)가 형성한 개구(99)가 형성되며, 제1 전극부(75)가 개구(99)를 통해 지나갈 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 제1 전극부(75)는 연결전극(72)을 가질 수도 있고, 가지지 않을 수도 있다. 제1 전극부(75)가 연결전극(72)을 가지는 경우, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)의 복수의 개구(99) 내에서 각각의 섬으로 형성될 수 있다. 비도전성 반사막(91) 위에 형성된 연결전극(82)은 개구(99)의 개수에 따라서 개구(99)에 구비되는 연결전극(72)의 섬의 개수가 정해질 수 있다. 또한, 제2 전극부(85)의 개구(99) 내에는 제1 전극부(75)만 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 전극부(75)가 비도전성 반사막(91)위에서 개구(99)를 형성하면, 제1 전극부(75)의 개구(99) 내에는 제2 전극부(85)만 형성되는 것이 바람직하다.
이로 인해, 비도전성 반사막(91)에서 반사되지 않은 일부의 빛도 연결전극(72,82)에 의해 반사되어 반도체 발광소자 밖으로 나와 빛의 추출 효율이 높아진다.
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8(a)는 연결전극(72,82) 중 하나가 비도전성 반사막(91) 위를 복수의 섬으로 50% 이상 덮는 것의 일 예이다. 제1 전극부(75)의 연결전극(72)은 복수의 섬을 형성하고, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 제1 전극부(75)를 완전히 둘러싸지 않고, 일부만 둘러싸도록 형성되어, 도 8(a)와 같이 한쪽이 연결될 수 있다. 또한, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 복수의 섬으로 형성될 수 있다.
도 8(b)는 연결전극(72,82) 중 하나가 복수의 섬을 형성하며, 비도전성 반사막(91) 위를 복수의 섬으로 50% 이상 덮고, 연결전극(72,82) 중 다른 하나가 복수의 섬을 감싸는 것의 일 예이다. 제1 전극부(75)의 연결전극(72)은 복수의 섬을 형성하고, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 복수의 개구(99)를 형성한다. 복수의 개구(99)에 각각 섬들이 구비되며, 복수의 섬들은 비도전성 반사막(91) 위를 50% 이상 덮는다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자가 포함하는 비도전성 반사막의 일 예를 설명하는 도면이다.
비도전성 반사막(91)은 단일의 유전체층으로 이루어질 수도 있고, 다층구조를 가질 수도 있다. 본 예에서 비도전성 반사막(91)은 금속 반사막에 의한 빛흡수 감소를 위해 비도전성 물질로 형성되며, 다층 구조의 일 예로, 비도전성 반사막(91)은 유전체막(91b), 분포 브래그 리플렉터(91a; Distributed Bragg Reflector) 및 클래드막(91c)을 포함한다.
본 예에 따라 반도체 발광소자를 형성함에 있어서, 하부전극(71,81;도 7참고)과 같은 구조물로 인해 높이차가 생기게 된다. 따라서, 정밀성을 요하는 분포 브래그 리플렉터(91a)의 증착에 앞서, 일정 두께의 유전체막(91b)를 형성함으로써, 분포 브래그 리플렉터(91a)를 안정적으로 제조할 수 있게 되며, 빛의 반사에도 도움을 줄 수 있다.
유전체막(91b)의 재질은 SiO2가 적당하며, 그 두께는 0.2um ~ 1.0um가 바람직하다. 유전체막(91b)의 두께가 너무 얇은 경우에는 높이가 2um ~ 3um 정도인 하부전극(71,81)을 잘 덮기에 불충분할 수 있고, 너무 두꺼운 경우에는 후속하는 개구(62,63) 형성공정에 부담이 될 수 있다. 유전체막(91b)의 두께는 그 뒤에 후속하는 분포 브래그 리플렉터(91a)의 두께보다 두꺼울 수도 있다. 또한, 유전체막(91b)은 소자 신뢰성 확보에 보다 적합한 방법으로 형성할 필요가 있다. 예를 들어, SiO2로 된 유전체막(91b)은 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 그 중에서도 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD; Plasma Enhanced CVD)에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 높이차를 완화하는데(step coverage), 화학 기상 증착법이 전자선 증착법(E-Beam Evaporation) 등과 같은 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)에 비해 유리하기 때문이다. 구체적으로, 전자선 증착법(E-Beam Evaporation)으로 유전체막(91b)를 형성하면, 상기 높이차가 있는 영역에서 유전체막(91b)이 설계된 두께로 형성되기 어렵고, 이로 인해 빛의 반사율이 저하될 수 있고, 전기적 절연에도 문제가 생길 수 있다. 따라서, 유전체막(91b)은 높이차 감소와 확실한 절연을 위해 화학 기상 증착법으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 반도체 발광소자의 신뢰성을 확보하면서도 반사막으로서의 기능을 확보할 수 있게 된다.
분포 브래그 리플렉터(91a)는 유전체막(91b) 위에 형성된다. 분포 브래그 리플렉터(91a)는, 예를 들어, SiO2와 TiO2의 쌍이 복수 회 적층되어 이루어진다. 이 외에도 분포 브래그 리플렉터(91a)는 Ta2O5, HfO, ZrO, SiN 등 고 굴절률 물질과 이보다 굴절률이 낮은 유전체 박막(대표적으로 SiO2)등의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 분포 브래그 리플렉터(95a)는 SiO2/TiO2, SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO의 반복 적층으로 이루어질 수 있으며, Blue 빛에 대해서는 SiO2/TiO2가 반사효율이 좋고, UV 빛에 대해서는 SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO가 반사효율이 좋을 것이다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2로 구성되는 경우 활성층(40;도 7참고)으로부터 나오는 빛의 파장의 1/4의 광학 두께를 기본으로 입사 각도와 파장에 따른 반사율등을 고려해서 최적화 공정을 거치는 것이 바람직하며, 반드시 각 층의 두께가 파장의 1/4 광학 두께를 지켜야 하는 것은 아니다. 그 조합의 수는 4 ~ 40 페어(pairs)가 적합하다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2의 반복적층구조로 이루어지는 경우, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition), 그 중에서도 전자선 증착법(E-Beam Evaporation) 또는, 스퍼터링법(Sputtering) 또는 열 증착법(Thermal Evaporation)에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
클래드막(91c)은 Al2O3와 같은 금속 산화물, SiO2, SiON와 같은 유전체막(91b), MgF, CaF, 등의 물질로 이루어질 수 있다. 클래드막(91c)은 λ/4n 내지 3.0um의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 여기서 λ는 활성층(40)에서 생성된 빛의 파장이고, n은 클래드막(91c)을 이루는 물질의 굴절률이다. λ가 450nm(4500A)인 경우에, 4500/4*1.46 = 771A 이상의 두께로 형성될 수 있다.
다수 쌍의 SiO2/TiO2로 이루어지는 분포 브래그 리플랙터(91a)의 최상층이 TiO2가 될 수도 있지만, 만약 λ/4n 정도 두께를 가지는 SiO2층으로 이루어질 수 있다는 것을 고려한다면, 클래드막(91c)은 아래에 위치하게 되는 분포 브래그 리플랙터(91a)의 최상층과 차별되도록 λ/4n보다 두꺼운 것이 바람직하다. 그러나 후속하는 개구 형성공정에 부담이 될 뿐만 아니라 두께 증가가 효율 향상에 기여하지 못하고 재료비만 증가시킬 수 있기 때문에 클래드막(91c)은 3.0um 이상으로 너무 두꺼운 것은 바람직하지 않다. 따라서 후속 공정에 부담을 주지 않기 위해, 클래드막(91c) 두께의 최대치는 1um ~ 3um 이내로 형성되는 것이 적당할 것이다. 그러나 경우에 따라 3.0um 이상으로 형성되는 것이 불가능한 것은 아니다.
빛의 반사 및 가이드를 위해 제1 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률이 유전체막(91b)의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다. 분포 브래그 리플렉터(91a)와 상부전극(101,102)이 직접 접촉하는 경우에는 분포 브래그 리플렉터(91a)를 통해서 진행하는 빛의 일부가 상부전극(101,102)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 분포 브래그 리플렉터(91a)보다 낮은 굴절률을 가지는 클래드막(91c)을 도입하면 상부전극(101,102)에 의한 빛흡수가 많이 감소될 수 있다. 이렇게 굴절률을 선택하면 유전체막(91b)-분포 브래그 리플렉터(91a)-클래드막(91c)이 광 웨이브가이드(optical waveguide)의 관점에서 설명될 수 있다. 광 웨이브가이드는 빛의 전파부를 그 보다 굴절률이 낮은 물질로 둘러싸서, 전반사를 이용하여, 빛을 안내하는 구조물이다. 이러한 관점에서, 분포 브래그 리플렉터(91a)를 전파부로 보면, 유전체막(91b)과 클래드막(91c)은 전파부를 둘러싸는 구성으로서 광 웨이브가이드의 일부로 볼 수 있다.
예를 들어, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 빛의 흡수를 방지하도록 투광성 물질(예; SiO2/TiO2)로 형성되는 경우, 유전체막(91b)은 굴절률이 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률보다 작은 유전체(예: SiO2)로 이루어질 수 있다. 여기서, 유효 굴절률은 서로 다른 굴절률을 가진 물질들로 이루어진 도파로에서 진행할 수 있는 빛이 가지는 등가 굴절률을 의미한다. 클래드막(91c) 또한 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률보다 낮은 물질(예: Al2O3, SiO2, SiON, MgF, CaF)로 이루어질 수 있다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2로 구성되는 경우에, SiO2의 굴절률이 1.46이고, TiO2의 굴절률이 2.4이므로, 분포 브래그 리플렉터의 유효굴절률은 1.46과 2.4 사이의 값을 가진다. 따라서, 유전체막(91b)이 SiO2로 이루어질 수 있으며, 그 두께는 0.2um ~ 1.0um가 적당하다. 클래드막(91c)도 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효굴절률보다 작은 1.46의 굴절률을 가지는 SiO2로 형성될 수 있다.
광 웨이브가이드의 관점에서는 바람직하지 않지만, 본 개시의 전체 기술사상의 관점에서, 유전체막(91b)이 생략되는 경우를 생각해 볼 수 있으며, 분포 브래그 리플렉터(91a)와 클래드막(91c)으로 된 구성을 배제할 이유는 없다. 분포 브래그 리플렉터(91a) 대신에 유전체인 TiO2 재질의 유전체막(91b)을 포함하는 경우를 생각해 볼 수도 있을 것이다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 가장 위층에 SiO2 층을 구비하는 경우, 클래드막(91c)을 생략하는 경우 또한 생각해 볼 수 있을 것이다. 또한, 실질적으로 횡방향으로 진행하는 빛의 반사율을 고려해서 유전체막(91b)과 분포 브래그 리플렉터(91a)가 설계된다면, 분포 브래그 리플렉터(91a)가 가장 위층에 TiO2 층을 구비하는 경우에도 클래드막(91c)을 생략하는 경우 또한 생각해 볼 수 있을 것이다.
이와 같이, 유전체막(91b), 분포 브래그 리플렉터(91a) 및 클래드막(91c)은 비도전성 반사막(91)으로서 광 웨이브가이드의 역할을 수행하며, 전체 두께가 1 ~ 8um인 것이 바람직하다.
도 9에 예시된 바와 같이, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 수직 방향에 가까운 빛(L3)일 수록 반사율이 높아서, 대략 99% 이상 반사한다. 그러나 비스듬히 입사하는 빛(L1,L2)은 분포 브래그 리플렉터(91a)를 통과하며, 클래드 막(91c) 또는 비도전성 반사막(91)의 상면에 입사하며, 상부전극(101,102)에 의해 덮이지 않은 부분에서는 빛이 거의 반사되지만(L1), 상부전극(101,102)에 입사하는 빛(L2)은 일부가 흡수된다.
도 10은 본 개시에 따른 비도전성 반사막 및 연결전극에서 빛의 반사를 설명하는 도면이다.
활성층(40;도 7 참고)에서 발광된 빛 중 일부는 비도전성 반사막(91) 쪽으로 발광된다. 발광된 빛은 비도전성 반사막(91)에서 반사되는데, 일부는 반사되지 않고 통과한다(L1). 왜냐하면, 절연층(95) 측으로 발광된 빛은 절연층(95)과 비도전성 반사막(91)의 굴절율이 비슷하여 비도전성 반사막(91)에서 절연층(95)으로 빛이 빠져나가기 쉽기 때문이다. 절연층(95) 측으로 빠져나가는 빛을 막기 위해 연결전극(72,82)을 비도전성 반사막(91)을 대부분 덮도록 형성하여 빛을 복수의 반도체층 측으로 반사시킨다.
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
이하에서는 연결전극(72;도 7참조)을 제1 연결전극(112)과 제1 하부전기적연결(113)으로 구분하였고, 연결전극(82;도 7참조)을 제2 연결전극(122)과 제2 하부전기적연결(123)으로 구분하여 설명한다. 또한, 제1 전극부(75)의 상부전극(101), 하부전극(71)은 제1 상부전극(101), 제1 하부전극(71)이라고 하고, 제2 전극부(85)의 상부전극(102), 하부전극(81)은 제2 상부전극(102), 제2 하부전극(81)이라고 한다.
도 11(a)는 평면도 상에서 본 반도체 발광소자를 나타내는 도면이다.
제1 전극부(75)는 제1 상부전극(101), 제1 연결전극(112), 제1 하부전극(71) 및 제1 하부전기적연결(113)을 포함하고, 제2 전극부(85)는 제2 상부전극(102), 제2 연결전극(122), 제2 하부전극(81) 및 제2 하부전기적연결(123)을 포함한다.
제1 상부전극(101)은 절연층(95) 상부에 구비되며, 제1 도전성을 가진다. 제1 연결전극(112)은 비도전성 반사막(91)과 절연층(95) 사이에 형성되고, 제1 상부전극(101)과 전기적으로 연결된다. 제1 하부전극(71)은 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연결되며, 제1 반도체층(30)과 접촉할 수 있다. 제1 하부전기적연결(113)은 제1 하부전극(71)과 제1 연결전극(112)을 연결한다.
제2 상부전극(102)은 절연층(95) 상부에 구비되며, 제2 도전성을 가진다. 제2 연결전극(122)은 비도전성 반사막(91)과 절연층(95) 사이에 형성되고, 제2 상부전극(102)과 전기적으로 연결된다. 제2 하부전극(81)은 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연결되며, 제2 반도체층(50)과 접촉할 수 있다. 제2 하부전기적연결(123)은 제2 하부전극(81)과 제2 연결전극(122)을 연결한다.
평면도 상에서 제1 상부전극(101)은 제2 하부전기적연결(123)을 피해서 형성되는 것 및 제2 상부전극(102)은 제1 하부전기적연결(113)을 피해서 형성되는 것 중 하나 이상일 수 있다.
또한, 평면도 상에서 제1 상부전극(101)은 제2 연결전극(122)을 피해서 형성되는 것 및 제2 상부전극(102)은 제1 연결전극(112)을 피해서 형성되는 것 중 하나 이상일 수 있다. 그 이유는 도 13에서 자세하게 설명한다.
또한, 평면도 상에서 제1 상부전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D1) 및 제2 상부전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D2) 중 적어도 하나 이상은 간격을 가질 수 있다. 예를 들면, 평면도 상에서 제1 상부전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D1) 및 제2 상부전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D2) 중 적어도 하나 이상은 15um 이상의 간격을 가질 수 있는데, 포토레지스터 공정 때문에 여유를 두고 형성되기 때문이다. 거리(D1, D2)가 떨어져 형성되어야 절연효과가 있을 수 있다. 또한, 제1 상부전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D1) 및 제2 상부전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D2) 중 적어도 하나는 일정하게 유지할 수 있다. 왜냐하면, 제1 상부전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D1) 및 제2 상부전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D2)가 일정해야 정전기 방지(Electrostatic Discharge), 전기적 과부하(Electrical Overstess) 성능이 좋아질 수 있기 때문이다.
도 11(b)는 도 11(a)를 D-D'로 자른 단면을 나타내는 도면이다.
도 11(b)와 같이 제2 도전성을 띄는 제2 상부전극(102) 아래에는 제1 하부전기적연결(113) 및 제1 연결전극(112)이 없다.
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
제1 상부전극(101)은 개구(131)를 형성하며, 제2 하부전기적연결(123)은 제1 상부전극(101)의 개구(131)에 구비되거나, 제2 상부전극(102)은 개구(132)를 형성하며, 제1 하부전기적연결(113)은 제2 상부전극(102)의 개구(132)에 구비된다.
제1 상부전극(101)의 개구(131)에 구비되는 제2 하부전기적연결(123)과 제1 상부전극(101) 사이의 거리(D2) 및 제2 상부전극(102)의 개구(132)에 구비되는 제1 하부전기적연결(113)과 제2 상부전극(102) 사이의 거리(D1) 중 적어도 하나 이상은 간격을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 상부전극(101)의 개구(131)에 구비되는 제2 하부전기적연결(123)과 제1 상부전극(101) 사이의 거리(D2) 및 제2 상부전극(102)의 개구(132)에 구비되는 제1 하부전기적연결(113)과 제2 상부전극(102) 사이의 거리(D1) 중 적어도 하나 이상은 15um 이상 떨어질 수 있는데, 포토레지스터 공정 때문에 여유를 두고 형성되기 때문이다. 또한, 제1 상부전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D2) 및 제2 상부전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D1)는 일정하게 유지될 수 있다. 왜냐하면 제1 상부전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D2) 및 제2 상부전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D1)가 일정해야 정전기 방지(Electrostatic Discharge), 전기적 과부하(Electrical Overstess) 성능이 좋아질 수 있기 때문이다.
도 13은 도 7의 E-E'로 자른 단면을 나타내는 도면이다.
제1 하부전기적연결(113)과 제2 하부전기적연결(123)은 비도전성 반사막(91)의 상면으로부터 돌출되어있는 형태로 형성되거나, 비도전성 반사막(91)의 상면으로부터 움푹하게 들어가도록 형성될 수 있다. 제1 하부전기적연결(113)과 제2 하부전기적연결(123)이 움푹 들어가거나 돌출되어 형성되면, 절연층(95)이나 비도전성 반사막(95)이 왜곡되어 증착되어 절연층(95)이나 비도전성 반사막(91)에 크랙이 발생할 수 있다. 크랙으로 제2 상부전극(102)을 형성하는 물질이 들어가 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85)가 전기적으로 연결되어 쇼트가 일어날 수 있다. 제2 상부전극(102)과 제1 하부전기적연결(123)의 거리가 가까워짐으로 인해 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85) 사이에 쇼트가 일어날 수 있기 때문에, 도 11(a)와 같이 평면도상에서 제1 상부전극(101)이 제2 하부전기적연결(123)을 피하여 형성되고, 제2 상부전극(102)이 제1 하부전기적연결(113)을 피하도록 형성될 수 있다.
도 14는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 14(a)는 평면도이고, 도 14(b)와 도 14(c)는 도 14(a)의 F-F', G-G' 단면도이다.
반도체 발광소자는 복수의 반도체층(430,440,450), 비도전성 반사막(480), 제1 전극부(470) 및 제2 전극부(490)를 포함한다.
복수의 반도체층(430,440,450)은 제1 반도체층(430), 제2 반도체층(450), 활성층(440)을 포함한다. 제1 반도체층(430)은 제1 도전성을 가지고, 제2 반도체층(450)은 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가진다. 활성층(440)은 제1 반도체층(430)과 제2 반도체층(450) 사이에 형성되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성한다.
비도전성 반사막(480)은 복수의 반도체층(430,440,450) 위에 형성되며, 활성층(440)에서 생성된 빛을 제1 반도체층(430)측으로 반사한다.
제1 전극부(470)는 제1 반도체층(430)과 전기적으로 연결되고, 전자와 정공 중 하나를 공급하고, 제2 전극부(490)는 제2 반도체층(450)과 전기적으로 연결되어, 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급한다. 제1 전극부(470)는 제1 상부전극(471), 제1 하부전극(473), 제1 가지전극(474) 및 제1 하부전기적연결(475)을 포함하고, 제2 전극부(490)는 제2 상부전극(491), 제2 하부전극(493), 제2 가지전극(494) 및 제2 하부전기적연결(495)을 포함한다.
평면도 상에서 제1 상부전극(471)은 제2 가지전극(494)을 피해서 형성되고, 제2 상부전극(491)은 제1 가지전극(474)을 피해서 형성된다. 제1 상부전극(471)이 제2 가지전극(494)을 피해서 형성되는 것과 제2 상부전극(491)이 제1 가지전극(474)을 피해서 형성되는 것은 각각 반도체 발광소자에 적용될 수 있다. 즉, 제1 상부전극(471)은 제2 가지전극(494)을 덮지 않고 둘러싸도록 오목부(472,492)가 구비된다.
도 14(b)와 같이 제1 가지전극(474) 위의 비도전성 반사막(480)은 주위보다 낮게 함몰되어 형성될 수 있다. 이를 홈부(481)라고 한다. 홈부(481)의 측부(483)에서는 크랙이 잘 생긴다. 그러므로, 홈부(481)을 피해 제2 상부전극(491)이 형성된다. 크랙은 제1 가지전극(474)과 제2 상부전극(491) 사이에 형성되어 있다. 제1 가지전극(474)이 형성된 부분의 비도전성 반사막(480)의 상면에는 제2 상부전극(291)이 형성되지 않고, 비도전성 반사막(480)이 드러난다. 이로인해, 크랙을 통해 제1 가지전극(474)과 제2 상부전극(291)은 쇼트되지 않는다. 자세한 내용은 도 15에서 설명한다.
도 14(b)의 복수의 반도체층(430,440,450)의 제1 반도체층(430)에는 제1 가지전극(474)이 형성되는데, 제2 반도체층(450)으로부터 제1 반도체층(430) 까지의 홀(477)이 형성되고, 홀(477) 내부에 제1 반도체층(430)과 연결되어 제1 가지전극(474)이 형성된다.
도 14(c)와 같이 제2 가지전극(494) 위의 비도전성 반사막(480)은 주위보다 높게 돌출되어 형성될 수 있다. 이를 돌출부(482)라고 한다. 돌출부(482)의 측부(483)에서 크랙이 잘 생긴다. 그러므로, 돌출부(482)를 피해 제1 상부전극(471)이 형성된다. 크랙은 제2 가지전극(494)과 제1 상부전극(471) 사이에 형성되어 있다. 제2 가지전극(494)이 형성된 부분의 비도전성 반사막(480)의 상면에는 제1 상부전극(271)이 형성되지 않고, 비도전성 반사막(480)이 드러난다. 이로인해, 크랙을 통해 제2 가지전극(494)과 제1 상부전극(271)은 쇼트되지 않는다. 자세한 내용은 도 15에서 설명한다.
평면도 상에서 제1 가지전극(474) 및 제2 가지전극(494)과 제1 가지전극(474) 및 제2 가지전극(494) 위에 형성된 제1 상부전극(471)과 제2 상부전극(491)의 오목부(492) 사이에는 5~10um사이의 거리(d)가 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 5um 이하의 거리에서는 홈부(481)와 돌출부(482)에 제1 상부전극(471)과 제2 상부전극(491)이 형성될 수 있고, 10um 이상의 거리(d)에서는 제1 상부전극(471)과 제2 상부전극(491)의 크기가 작아질 수 있기 때문이다.
도 15는 본 개시에 따른 비도전성 반사막을 설명한 도면이다.
도 15(a)는 도 14(b)의 H 부분을 확대한 도면이고, 도 15(b)는 도 14(c)의 I 부분을 확대한 도면이며, 도 15(c)는 도 14(a)의 F-F'단면을 확대한 다른 예를 나타낸 도면이다.
비도전성 반사막(480)은 도 10과 같이 복수 개의 층으로 형성된다. 비도전성 반사막(480)은 복수의 반도체층(430,440,450) 위에 쌓이는데, 복수의 반도체층(430,440,450)이 형성된 형상을 따라 형성된다. 복수의 반도체층(430,440,450)의 표면형상에 따라 비도전성 반사막(480)이 평탄하지 않고, 울퉁불퉁하게 쌓인다. 이로인해 가지전극(474,494) 위의 비도전성 반사막(480) 위에는 돌출부(482)나 홈부(481)가 형성될 수 있다. 외부에서 충격을 받으면 비도전성 반사막(480)의 돌출부(482)의 측부(483) 또는 홈부(481)의 측부(483)에서 크랙이 발생할 수 있으며, 발생한 크랙은 계속적으로 비도전성 반사막(480) 안쪽으로 형성되어 나아갈 수 있다. 크랙 위에 제1 상부전극(471)이나 제2 상부전극(491)을 형성하면 제1 상부전극(471) 및 제2 상부전극(491)의 형성하는 재료가 크랙으로 들어가서 제1 상부전극(471)과 제2 하부전극(473)이 전기적으로 연결되거나 제2 상부전극(491)과 제1 하부전극(493)이 전기적으로 연결되면 쇼트 될 수 있다. 그러므로, 크랙이 형성된 부위를 피해서 제1 상부전극(471) 및 제2 상부전극(491)이 형성될 수 있다.
또한, 제1 상부전극(471)이나 제2 상부전극(491)이 형성된 후, 반도체 발광소자(400)를 외부 기판에 전기적으로 연결할 때, 일 예로 높은 온도의 솔더(500)를 사용할 수 있다. 제1 상부전극(471) 또는 제2 상부전극(491)이 높은 온도에 녹으면서 솔더(500)가 제1 상부전극(471) 또는 제2 상부전극(491)에 형성된다. 이때, 솔더(500)가 크랙 안으로 들어가서 쇼트를 발생시킬 수 있으므로, 크랙 형성이 많이 되는 부분을 피해서 솔더(500)가 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 솔더(500)는 제1 상부전극(471) 또는 제2 상부전극(491) 위에만 형성되기 때문이다. 그러므로, 다른 도전성을 가진 제1 하부전극(473) 또는 제2 하부전극(493) 주위를 피해서 제2 상부전극(491) 또는 제1 상부전극(471)을 형성하여, 제1 상부전극(471)과 제2 상부전극(491) 위에 솔더(500)가 형성되더라도 쇼트가 되지 않는다.
도 15(c)는 10(a)의 F-F'의 단면을 나타낸 도면이다.
제1 가지전극(474)의 높이는 홀(477)의 깊이보다 높게 형성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 반도체층(430,440,450)의 상면으로부터 홀(477)의 깊이는 1~2um이고, 홀(477) 내부의 제1 가지전극(474)의 높이는 1.5~2.5um로 형성될 수 있다. 그에 따라 제1 가지전극(474) 위에 형성된 비도전성 반사막(480)은 돌출부(482)를 형성할 수 있다. 돌출부(482)의 측부(483)에는 제1 가지전극(474)를 향해서 크랙이 형성될 수 있다. 그러므로, 돌출부(482)를 둘러싼 오목부(492)가 형성된 제2 상부전극(491)이 형성될 수 있다.
도 16은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 16(a)는 평면도 상에서 제2 상부전극(491)이 제1 가지전극(474)을 피해 제1 가지전극(474)을 둘러싸도록 오목부(492)가 형성된 예이고, 도 16(b)는 평면도 상에서 도 16(b)는 제1 상부전극(471)이 제2 가지전극(494)을 피해 제2 가지전극(494)을 둘러싸도록 오목부(472)가 형성된 예이다.
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자는 복수의 반도체층(30,40,50), 비도전성 반사막(91), 절연층(95), 제1 전극부(75) 및 제2 전극부(85)를 포함한다. 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85)는 하부전극(71,81), 가지전극(98), 연결전극(72,82) 및 패드전극(101,102)를 포함할 수 있다. 복수의 반도체층(30,40,50)은 제1 반도체층(30), 제2 반도체층(50) 및 활성층(40)을 포함한다. 제1 반도체층(30)은 제1 도전성을 가지며, 제2 반도체층(50)은 제2 도전성을 가진다. 활성층(40)은 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 형성되며, 빛이 발생한다. 비도전성 반사막(91)은 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층(30) 측으로 반사하도록 복수의 반도체층(30,40,50) 위에 형성되며, 유전체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 비도전성 반사막(91)은 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 절연층(95)은 비도전성 반사막(91) 위에 형성된다. 절연층(95)은 유전체일 수 있다. 예를 들면, SiO2 일 수 있다. 제1 전극부(75)는 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연결되며, 전자와 정공 중 하나를 공급한다. 제2 전극부(85)는 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연결되며, 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급한다. 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85) 중의 적어도 하나는 연결전극(72,82)을 포함한다. 연결전극(72,82)은 비도전성 반사막(91)과 절연층(95) 사이에 형성되며, 비도전성 반사막(91) 위를 50% 이상 덮을 수 있다. 이때, 연결전극(72,82) 중 하나가 50% 이상 덮는 것을 포함하고, 연결전극(72,82)들의 면적의 합이 비도전성 반사막(91) 위를 50% 이상 덮는 것도 포함할 수 있다. 연결전극(72,82)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 일반적으로 반도체 발광소자에 하부전극(71,81), 가지전극(98), 연결전극(72,82), 패드전극(101,102) 등을 형성할 때, 복수의 금속 층으로 구성된다. 최하층은 접착면과 결합력이 높아야 하며, Cr, Ti와 같은 물질이 주로 사용되며, Ni, Ti, TiW 등도 사용될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 최상층으로는 와이어 본딩 또는 외부 전극과 연결을 위해, Au이 사용된다. 그리고, Au의 양을 중리고, 상대적으로 무른 Au의 특성을 보완하기 위해, 최하층과 최상층 사이에, 요구되는 사양에 따라, Ni, Ti, TiW, W 등이 사용되거나, 높은 반사율이 요구되는 경우에, Al, Ag 등이 사용된다.
제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 복수의 개구(99)를 형성하는 것이 바람직하고, 제1 전극부(75)의 연결전극(72)은 복수의 개구(99) 내에 구비될 수 있다. 또한, 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85) 중의 적어도 하나는 가지전극(98)을 포함할 수 있다. 가지전극(98)은 복수의 반도체층(30,40,50)과 비도전성 반사막(91) 사이에 형성되며, 가지전극(98)과 연결전극(72,82)은 전기적으로 연결될 수 있다.
비도전성 반사막(91) 위를 덮는 절연층(95)의 굴절율은 비도전성 반사막(91)의 굴절율과 비슷하여 반사되지 않고 투과가 잘된다. 그래서, 비도전성 반사막(91)에서 반사되지 못한 일부의 빛은 절연층(95)으로 빠져나가 빛의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그래서, 절연층(95)으로 빠져나가는 빛을 연결전극(72,82)이 비도전성 반사막(91) 위를 전체적으로 덮도록 하여, 절연층(95)으로 빠져나가는 빛을 반사하도록 한다. 예를 들면, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 비도전성 반사막(91)의 위를 전체적으로 덮는다. 이때, 제2 전극부(85)가 형성한 개구(99)가 형성되며, 제1 전극부(75)가 개구(99)를 통해 지나갈 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 제1 전극부(75)는 연결전극(72)을 가질 수도 있고, 가지지 않을 수도 있다. 제1 전극부(75)가 연결전극(72)을 가지는 경우, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)의 복수의 개구(99) 내에서 각각의 섬으로 형성될 수 있다. 비도전성 반사막(91) 위에 형성된 연결전극(82)은 개구(99)의 개수에 따라서 개구(99)에 구비되는 연결전극(72)의 섬의 개수가 정해질 수 있다. 또한, 제2 전극부(85)의 개구(99) 내에는 제1 전극부(75)만 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 전극부(75)가 비도전성 반사막(91)위에서 개구(99)를 형성하면, 제1 전극부(75)의 개구(99) 내에는 제2 전극부(85)만 형성되는 것이 바람직하다.
이로 인해, 비도전성 반사막(91)에서 반사되지 않은 일부의 빛도 연결전극(72,82)에 의해 반사되어 반도체 발광소자 밖으로 나와 빛의 추출 효율이 높아진다.
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8(a)는 연결전극(72,82) 중 하나가 비도전성 반사막(91) 위를 복수의 섬으로 50% 이상 덮는 것의 일 예이다. 제1 전극부(75)의 연결전극(72)은 복수의 섬을 형성하고, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 제1 전극부(75)를 완전히 둘러싸지 않고, 일부만 둘러싸도록 형성되어, 도 8(a)와 같이 한쪽이 연결될 수 있다. 또한, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 복수의 섬으로 형성될 수 있다.
도 8(b)는 연결전극(72,82) 중 하나가 복수의 섬을 형성하며, 비도전성 반사막(91) 위를 복수의 섬으로 50% 이상 덮고, 연결전극(72,82) 중 다른 하나가 복수의 섬을 감싸는 것의 일 예이다. 제1 전극부(75)의 연결전극(72)은 복수의 섬을 형성하고, 제2 전극부(85)의 연결전극(82)은 복수의 개구(99)를 형성한다. 복수의 개구(99)에 각각 섬들이 구비되며, 복수의 섬들은 비도전성 반사막 위를 50% 이상 덮는다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자가 포함하는 비도전성 반사막의 일 예를 설명하는 도면이다.
비도전성 반사막(91)은 단일의 유전체층으로 이루어질 수도 있고, 다층구조를 가질 수도 있다. 본 예에서 비도전성 반사막(91)은 금속 반사막에 의한 빛흡수 감소를 위해 비도전성 물질로 형성되며, 다층 구조의 일 예로, 비도전성 반사막(91)은 유전체막(91b), 분포 브래그 리플렉터(91a; Distributed Bragg Reflector) 및 클래드막(91c)을 포함한다.
본 예에 따라 반도체 발광소자를 형성함에 있어서, 하부전극(71,81;도 7참고)과 같은 구조물로 인해 높이차가 생기게 된다. 따라서, 정밀성을 요하는 분포 브래그 리플렉터(91a)의 증착에 앞서, 일정 두께의 유전체막(91b)를 형성함으로써, 분포 브래그 리플렉터(91a)를 안정적으로 제조할 수 있게 되며, 빛의 반사에도 도움을 줄 수 있다.
유전체막(91b)의 재질은 SiO2가 적당하며, 그 두께는 0.2um ~ 1.0um가 바람직하다. 유전체막(91b)의 두께가 너무 얇은 경우에는 높이가 2um ~ 3um 정도인 하부전극(71,81)을 잘 덮기에 불충분할 수 있고, 너무 두꺼운 경우에는 후속하는 개구(62,63) 형성공정에 부담이 될 수 있다. 유전체막(91b)의 두께는 그 뒤에 후속하는 분포 브래그 리플렉터(91a)의 두께보다 두꺼울 수도 있다. 또한, 유전체막(91b)은 소자 신뢰성 확보에 보다 적합한 방법으로 형성할 필요가 있다. 예를 들어, SiO2로 된 유전체막(91b)은 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 그 중에서도 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD; Plasma Enhanced CVD)에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 높이차를 완화하는데(step coverage), 화학 기상 증착법이 전자선 증착법(E-Beam Evaporation) 등과 같은 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)에 비해 유리하기 때문이다. 구체적으로, 전자선 증착법(E-Beam Evaporation)으로 유전체막(91b)를 형성하면, 상기 높이차가 있는 영역에서 유전체막(91b)이 설계된 두께로 형성되기 어렵고, 이로 인해 빛의 반사율이 저하될 수 있고, 전기적 절연에도 문제가 생길 수 있다. 따라서, 유전체막(91b)은 높이차 감소와 확실한 절연을 위해 화학 기상 증착법으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 반도체 발광소자의 신뢰성을 확보하면서도 반사막으로서의 기능을 확보할 수 있게 된다.
분포 브래그 리플렉터(91a)는 유전체막(91b) 위에 형성된다. 분포 브래그 리플렉터(91a)는, 예를 들어, SiO2와 TiO2의 쌍이 복수 회 적층되어 이루어진다. 이 외에도 분포 브래그 리플렉터(91a)는 Ta2O5, HfO, ZrO, SiN 등 고 굴절률 물질과 이보다 굴절률이 낮은 유전체 박막(대표적으로 SiO2)등의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 분포 브래그 리플렉터(95a)는 SiO2/TiO2, SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO의 반복 적층으로 이루어질 수 있으며, Blue 빛에 대해서는 SiO2/TiO2가 반사효율이 좋고, UV 빛에 대해서는 SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO가 반사효율이 좋을 것이다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2로 구성되는 경우 활성층(40; 도 7참고)으로부터 나오는 빛의 파장의 1/4의 광학 두께를 기본으로 입사 각도와 파장에 따른 반사율등을 고려해서 최적화 공정을 거치는 것이 바람직하며, 반드시 각 층의 두께가 파장의 1/4 광학 두께를 지켜야 하는 것은 아니다. 그 조합의 수는 4 ~ 40 페어(pairs)가 적합하다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2의 반복적층구조로 이루어지는 경우, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition), 그 중에서도 전자선 증착법(E-Beam Evaporation) 또는, 스퍼터링법(Sputtering) 또는 열 증착법(Thermal Evaporation)에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
클래드막(91c)은 Al2O3와 같은 금속 산화물, SiO2, SiON와 같은 유전체막(91b), MgF, CaF, 등의 물질로 이루어질 수 있다. 클래드막(91c)은 λ/4n 내지 3.0um의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 여기서 λ는 활성층(40)에서 생성된 빛의 파장이고, n은 클래드막(91c)을 이루는 물질의 굴절률이다. λ가 450nm(4500A)인 경우에, 4500/4*1.46 = 771A 이상의 두께로 형성될 수 있다.
다수 쌍의 SiO2/TiO2로 이루어지는 분포 브래그 리플랙터(91a)의 최상층이 TiO2가 될 수도 있지만, 만약 λ/4n 정도 두께를 가지는 SiO2층으로 이루어질 수 있다는 것을 고려한다면, 클래드막(91c)은 아래에 위치하게 되는 분포 브래그 리플랙터(91a)의 최상층과 차별되도록 λ/4n보다 두꺼운 것이 바람직하다. 그러나 후속하는 개구 형성공정에 부담이 될 뿐만 아니라 두께 증가가 효율 향상에 기여하지 못하고 재료비만 증가시킬 수 있기 때문에 클래드막(91c)은 3.0um 이상으로 너무 두꺼운 것은 바람직하지 않다. 따라서 후속 공정에 부담을 주지 않기 위해, 클래드막(91c) 두께의 최대치는 1um ~ 3um 이내로 형성되는 것이 적당할 것이다. 그러나 경우에 따라 3.0um 이상으로 형성되는 것이 불가능한 것은 아니다.
빛의 반사 및 가이드를 위해 제1 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률이 유전체막(91b)의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다. 분포 브래그 리플렉터(91a)와 패드전극(101,102)이 직접 접촉하는 경우에는 분포 브래그 리플렉터(91a)를 통해서 진행하는 빛의 일부가 패드전극(101,102)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 분포 브래그 리플렉터(91a)보다 낮은 굴절률을 가지는 클래드막(91c)을 도입하면 패드전극(101,102)에 의한 빛흡수가 많이 감소될 수 있다. 이렇게 굴절률을 선택하면 유전체막(91b)-분포 브래그 리플렉터(91a)-클래드막(91c)이 광 웨이브가이드(optical waveguide)의 관점에서 설명될 수 있다. 광 웨이브가이드는 빛의 전파부를 그 보다 굴절률이 낮은 물질로 둘러싸서, 전반사를 이용하여, 빛을 안내하는 구조물이다. 이러한 관점에서, 분포 브래그 리플렉터(91a)를 전파부로 보면, 유전체막(91b)과 클래드막(91c)은 전파부를 둘러싸는 구성으로서 광 웨이브가이드의 일부로 볼 수 있다.
예를 들어, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 빛의 흡수를 방지하도록 투광성 물질(예; SiO2/TiO2)로 형성되는 경우, 유전체막(91b)은 굴절률이 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률보다 작은 유전체(예: SiO2)로 이루어질 수 있다. 여기서, 유효 굴절률은 서로 다른 굴절률을 가진 물질들로 이루어진 도파로에서 진행할 수 있는 빛이 가지는 등가 굴절률을 의미한다. 클래드막(91c) 또한 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률보다 낮은 물질(예: Al2O3 , SiO2 , SiON, MgF, CaF)로 이루어질 수 있다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2로 구성되는 경우에, SiO2의 굴절률이 1.46이고, TiO2의 굴절률이 2.4이므로, 분포 브래그 리플렉터의 유효굴절률은 1.46과 2.4 사이의 값을 가진다. 따라서, 유전체막(91b)이 SiO2로 이루어질 수 있으며, 그 두께는 0.2um ~ 1.0um가 적당하다. 클래드막(91c)도 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효굴절률보다 작은 1.46의 굴절률을 가지는 SiO2로 형성될 수 있다.
광 웨이브가이드의 관점에서는 바람직하지 않지만, 본 개시의 전체 기술사상의 관점에서, 유전체막(91b)이 생략되는 경우를 생각해 볼 수 있으며, 분포 브래그 리플렉터(91a)와 클래드막(91c)으로 된 구성을 배제할 이유는 없다. 분포 브래그 리플렉터(91a) 대신에 유전체인 TiO2 재질의 유전체막(91b)을 포함하는 경우를 생각해 볼 수도 있을 것이다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 가장 위층에 SiO2 층을 구비하는 경우, 클래드막(91c)을 생략하는 경우 또한 생각해 볼 수 있을 것이다. 또한, 실질적으로 횡방향으로 진행하는 빛의 반사율을 고려해서 유전체막(91b)과 분포 브래그 리플렉터(91a)가 설계된다면, 분포 브래그 리플렉터(91a)가 가장 위층에 TiO2 층을 구비하는 경우에도 클래드막(91c)을 생략하는 경우 또한 생각해 볼 수 있을 것이다.
이와 같이, 유전체막(91b), 분포 브래그 리플렉터(91a) 및 클래드막(91c)은 비도전성 반사막(91)으로서 광 웨이브가이드의 역할을 수행하며, 전체 두께가 1 ~ 8um인 것이 바람직하다.
도 9에 예시된 바와 같이, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 수직 방향에 가까운 빛(L3)일 수록 반사율이 높아서, 대략 99% 이상 반사한다. 그러나 비스듬히 입사하는 빛(L1,L2)은 분포 브래그 리플렉터(91a)를 통과하며, 클래드 막(91c) 또는 비도전성 반사막(91)의 상면에 입사하며, 패드전극(101,102)에 의해 덮이지 않은 부분에서는 빛이 거의 반사되지만(L1), 패드전극(101,102)에 입사하는 빛(L2)은 일부가 흡수된다.
도 10은 본 개시에 따른 비도전성 반사막 및 연결전극에서 빛의 반사를 설명하는 도면이다.
활성층(40; 도 7 참고)에서 발광된 빛 중 일부는 비도전성 반사막(91) 쪽으로 발광된다. 발광된 빛은 비도전성 반사막(91)에서 반사되는데, 일부는 반사되지 않고 통과한다(L1). 왜냐하면, 절연층(95) 측으로 발광된 빛은 절연층(95)과 비도전성 반사막(91)의 굴절율이 비슷하여 비도전성 반사막(91)에서 절연층(95)으로 빛이 빠져나가기 쉽기 때문이다. 절연층(95) 측으로 빠져나가는 빛을 막기 위해 연결전극(72,82)을 비도전성 반사막(91)을 대부분 덮도록 형성하여 빛을 복수의 반도체층 측으로 반사시킨다.
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
이하에서는 제1 도전성을 가지는 연결전극(72; 도 7참조)을 제1 연결전극(112)과 제1 하부전기적연결(113)으로 구분하였고, 제2 도전성을 가지는 연결전극(82; 도 7참조)을 제2 연결전극(122)과 제2 하부전기적연결(123)으로 구분하여 설명한다. 또한, 제1 전극부(75)의 패드전극(101), 하부전극(71)은 제1 패드전극(101), 제1 하부전극(71)이라고 하고, 제2 전극부(85)의 패드전극(102), 하부전극(81)은 제2 패드전극(102), 제2 하부전극(81)이라고 한다.
도 11(a)는 평면도 상에서 본 반도체 발광소자를 나타내는 도면이다.
제1 전극부(75)는 제1 패드전극(101), 제1 연결전극(112), 제1 하부전극(71) 및 제1 하부전기적연결(113)을 포함하고, 제2 전극부(85)는 제2 패드전극(102), 제2 연결전극(122), 제2 하부전극(81) 및 제2 하부전기적연결(123)을 포함한다.
제1 패드전극(101)은 절연층(95) 상부에 구비되며, 제1 도전성을 가진다. 제1 연결전극(112)은 비도전성 반사막(91)과 절연층(95) 사이에 형성되고, 제1 패드전극(101)과 전기적으로 연결된다. 제1 하부전극(71)은 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연결되며, 제1 반도체층(30)과 접촉할 수 있다. 제1 하부전기적연결(113)은 제1 하부전극(71)과 제1 연결전극(112)을 연결한다.
제2 패드전극(102)은 절연층(95) 상부에 구비되며, 제2 도전성을 가진다. 제2 연결전극(122)은 비도전성 반사막(91)과 절연층(95) 사이에 형성되고, 제2 패드전극(102)과 전기적으로 연결된다. 제2 하부전극(81)은 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연결되며, 제2 반도체층(50)과 접촉할 수 있다. 제2 하부전기적연결(123)은 제2 하부전극(81)과 제2 연결전극(122)을 연결한다.
평면도 상에서 제1 패드전극(101)은 제2 하부전기적연결(123)을 피해서 형성되는 것 및 제2 패드전극(102)은 제1 하부전기적연결(113)을 피해서 형성되는 것 중 하나 이상일 수 있다.
또한, 평면도 상에서 제1 패드전극(101)은 제2 연결전극(122)을 피해서 형성되는 것 및 제2 패드전극(102)은 제1 연결전극(112)을 피해서 형성되는 것 중 하나 이상일 수 있다. 그 이유는 도 13에서 자세하게 설명한다.
또한, 평면도 상에서 제1 패드전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D1) 및 제2 패드전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D2) 중 적어도 하나 이상은 간격을 가질 수 있다. 예를 들면, 평면도 상에서 제1 패드전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D1) 및 제2 패드전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D2) 중 적어도 하나 이상은 15um 이상의 간격을 가질 수 있는데, 포토레지스터 공정 때문에 여유를 두고 형성되기 때문이다. 거리(D1, D2)가 떨어져 형성되어야 절연효과가 있을 수 있다. 또한, 제1 패드전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D1) 및 제2 패드전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D2) 중 적어도 하나는 일정하게 유지할 수 있다. 왜냐하면, 제1 패드전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D1) 및 제2 패드전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D2)가 일정해야 정전기 방지(Electrostatic Discharge), 전기적 과부하(Electrical Overstress) 성능이 좋아질 수 있기 때문이다.
도 11(b)는 도 11(a)를 D-D'로 자른 단면을 나타내는 도면이다.
도 11(b)와 같이 제2 도전성을 띄는 제2 패드전극(102) 아래에는 제1 도전성을 띄는 제1 하부전기적연결(113) 및 제1 연결전극(112)이 없다.
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
제1 패드전극(101)은 개구(131)를 형성하며, 제2 하부전기적연결(123)은 제1 패드전극(101)의 개구(131)에 구비되거나, 제2 패드전극(102)은 개구(132)를 형성하며, 제1 하부전기적연결(113)은 제2 패드전극(102)의 개구(132)에 구비된다.
제1 패드전극(101)의 개구(131)에 구비되는 제2 하부전기적연결(123)과 제1 패드전극(101) 사이의 거리(D2) 및 제2 패드전극(102)의 개구(132)에 구비되는 제1 하부전기적연결(113)과 제2 패드전극(102) 사이의 거리(D1) 중 적어도 하나이상은간격을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 패드전극(101)의 개구(131)에 구비되는 제2 하부전기적연결(123)과 제1 패드전극(101) 사이의 거리(D2) 및 제2 패드전극(102)의 개구(132)에 구비되는 제1 하부전기적연결(113)과 제2 패드전극(102) 사이의 거리(D1) 중 적어도 하나이상은 15um 이상 떨어질 수 있는데, 포토레지스터 공정 때문에 여유를 두고 형성되기 때문이다. 또한, 제1 패드전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D2) 및 제2 패드전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D1)는 일정하게 유지될 수 있다. 왜냐하면 제1 패드전극(101)과 제2 하부전기적연결(123) 사이의 거리(D2) 및 제2 패드전극(102)과 제1 하부전기적연결(113) 사이의 거리(D1)가 일정해야 정전기 방지(Electrostatic Discharge), 전기적 과부하(Electrical Overstess) 성능이 좋아질 수 있기 때문이다.
도 13은 도 7의 E-E'로 자른 단면을 나타내는 도면이다.
제1 하부전기적연결(113)과 제2 하부전기적연결(123)은 비도전성 반사막(91)의 상면으로부터 돌출되어있는 형태로 형성되거나, 비도전성 반사막(91)의 상면으로부터 움푹하게 들어가도록 형성될 수 있다. 제1 하부전기적연결(113)과 제2 하부전기적연결(123)이 움푹 들어가거나 돌출되어 형성되면, 절연층(95)이나 비도전성 반사막(95)이 왜곡되어 증착되어 절연층(95)이나 비도전성 반사막(91)에 크랙이 발생할 수 있다. 크랙으로 제2 패드전극(102)을 형성하는 물질이 들어가 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85)가 전기적으로 연결되어 쇼트가 일어날 수 있다. 제2 패드전극(102)과 제1 하부전기적연결(123)의 거리가 가까워짐으로 인해 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85) 사이에 쇼트가 일어날 수 있기 때문에, 도 11(a)와 같이 평면도상에서 제1 패드전극(101)이 제2 하부전기적연결(123)을 피하고, 제2 패드전극(102)이 제1 하부전기적연결(113)을 피하도록 형성될 수 있다.
도 17은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
이하에서는 제1 전극부(75)와 제2 전극부(85)이 가지전극(98; 도 7 참조)을 포함하지 않는다.
도 17(a)는 평면도 상에서 본 반도체 발광소자를 나타내는 도면이고, 도 17(b)는 평면도 상에서 본 제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)을 나타내는 도면이다.
제1 전극부(75)는 제1 패드전극(201), 제1 연결전극(212), 제1 하부전극(271), 제1 하부전기적연결(213) 및 제1 상부전기적연결(214)을 포함하고, 제2 전극부(85)는 제2 패드전극(202), 제2 연결전극(222), 제2 하부전극(281), 제2 하부전기적연결(223) 및 제2 상부전기적연결(224)을 포함한다.
제1 패드전극(201)은 절연층(295) 상부에 구비되며, 제1 도전성을 가진다.
제1 연결전극(212)은 비도전성 반사막(291)과 절연층(295) 사이에 형성되고, 제1 패드전극(201)과 전기적으로 연결된다.
제1 하부전극(271)은 제1 반도체층(230)과 전기적으로 연결되며, 제1 반도체층(230)과 접촉할 수 있다.
제1 하부전기적연결(213)은 비도전성 반사막(291)을 관통하여 제1 하부전극(271)과 제1 연결전극(212)을 연결한다.
제1 상부전기적연결(214)은 절연층(295)을 관통하여 제1 연결전극(212)과 제1 패드전극(201)을 연결한다.
제2 패드전극(202)은 절연층(295) 상부에 구비되며, 제2 도전성을 가진다.
제2 연결전극(222)은 비도전성 반사막(291)과 절연층(295) 사이에 형성되고, 제2 패드전극(202)과 전기적으로 연결된다. 제2 연결전극(222)은 제1 연결전극(212)을 제외한 비도전성 반사막(291)의 상부면 전체면에 형성된다.
제2 하부전극(281)은 제2 반도체층(250)과 전기적으로 연결되며, 제2 반도체층(250)과 접촉할 수 있다.
제2 하부전기적연결(223)은 비도전성 반사막(291)을 관통하여 제2 하부전극(281)과 제2 연결전극(222)을 연결한다.
제2 상부전기적연결(224)은 절연층(295)을 관통하여 제2 연결전극(222)과 제2 패드전극(202)을 연결한다.
제1 패드전극(201)은 제1 상부전기적연결(214) 및 제1 하부전기적연결(213)을 통해 제1 연결전극(212) 및 제1 하부전극(271)과 전기적으로 연결되어 제1 반도체층(320)으로 전자를 공급한다.
제2 패드전극(202)은 제2 상부전기적연결(224) 및 제2 하부전기적연결(223)을 통해 제2 연결전극(222) 및 제2 하부전극(281)과 전기적으로 연결되어 제2 반도체층(250)으로 정공을 공급한다.
제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)은 제1 하부전기적연결(213)에 대응되는 복수의 개구(290)를 포함한다.
이때, 제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)은 제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)의 중심 부분에 위치하는 제1 연결전극(212)을 노출하는 제1 개구(290) 및 제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)의 양쪽 측면에 위치하는 제2 개구(292)를 포함한다.
제1 하부전기적연결(213)은 복수의 개구(290, 292) 내부에 구비된다. 이에 따라, 평면도 상에서 제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)은 제1 하부전기적연결(213)을 피해서 형성된다.
또한, 복수의 개구(290, 292)에 의해 제1 하부전기적연결(213)에 대응되는 제1 연결전극(212)의 일부분이 노출된다. 이에 따라, 평면도 상에서 제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)은 노출된 제1 연결전극(212)을 피해서 형성된다.
제1 하부전극(271) 및 제2 하부전극(281)이 비도전성 반사막(291)의 상면으로부터 돌출되어있는 형태로 형성되거나, 비도전성 반사막(291)의 상면으로부터 움푹하게 들어가있는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 비도전성 반사막(291)을 형성함에 있어서, 메사 식각에 의해 노출된 제1 반도체층(230)과 같은 구조물로 인해 높이차가 생기게 될 수 있다.
이에 따라, 높이차를 갖는 제1 하부전극(271) 및 제2 하부전극(281)에 의해 비도전성 반사막(291)이 왜곡되어 증착되는 경우 이에 대응하여 비도전성 반사막(291)이나 절연층(295)에 크랙이 발생할 수 있다.
하지만, 본 개시에서와 같이 제1 하부전극(271) 및 제1 하부전기적연결(213)에 대응하여 형성된 제1 연결전극(212) 위에 배치된 제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)가 개구(290, 292)를 포함함으로써, 제1 하부전극(271) 및 제1 하부전기적연결(213)의 높이차로 인해 발생하는 크랙으로 인한 쇼트 현상이 발생하지 않는다.
도 18은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 18(a)는 평면도 상에서 본 반도체 발광소자를 나타내는 도면이고, 도 18(b)는 평면도 상에서 본 복수의 제2 패드전극(2020) 및 제2 패드전극(202)을 나타내는 도면이다.
제2 패드전극(2020)은 수평방향으로 형성된 제1 연결전극(212)과 교차하는 수직방향으로 서로 이격되어 복수 제2 패드전극(2021, 2022, 2023)로 형성된다.
복수의 제2 패드전극(2020)은 제1 하부전기적연결(213)에 대응되는 제1 개구(290) 및 제1 개구(290)를 연결하는 연장선(A-A)에 위치하는 제2 하부전기적연결(223)에 대응되는 제3 개구(294)를 포함한다.
도 18에 기재된 반도체 발광소자는 복수의 제2 패드전극(2020)을 제외하고는 도 17에 기재된 반도체 발광소자와 동일한 특성을 갖는다.
도 19는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 19(a)는 평면도 상에서 본 반도체 발광소자를 나타내는 도면이고, 도 19(b)는 평면도 상에서 본 제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)을 나타내는 도면이다.
제1 패드전극(201) 및 제2 패드전극(202)은 제1 하부전기적연결(213)에 대응되며 제1 연결전극(212)를 노출하지 않는 제4 개구(296)를 포함한다. 제4 개구(296)의 개구의 지름은 도 17 및 도 18에 도시된 제1 개구(290)의 지름보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
도 19에 기재된 반도체 발광소자는 복수의 제1 개구(290)에 대응되는 제4 개구(294)를 제외하고는 도 17에 기재된 반도체 발광소자와 동일한 특성을 갖는다.
도 23은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자(200)에 있어서, 반도체 발광소자(200)는 복수의 반도체층(210), 비도전성 반사막(220), 제1 전극(230), 제2 전극(240) 및 블록(250)을 포함한다. 복수의 반도체층(210)은 제1 반도체층(211), 제2 반도체층(212) 및 활성층(213)을 포함하며, 제1 반도체층(211)은 제1 도전성을 가지며, 제2 반도체층(212)은 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지며, 활성층(213)은 제1 반도체층(211)과 제2 반도체층(212) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성한다. 비도전성 반사막(220)은 복수의 반도체층(210) 위에 형성되고, 개구를 포함한다. 제1 전극(230)은 비도전성 반사막(220) 위에 형성되고, 비도전성 반사막(220)의 개구를 통해 제1 반도체층(211)과 전기적으로 연결된다. 제2 전극(240)은 비도전성 반사막(220) 위에 형성되고, 비도전성 반사막(220)의 개구를 통해 제2 반도체층(212)과 전기적으로 연결된다. 블록(250)은 제1 전극(230)과 제2 전극(240) 사이에 구비되며, 제1 전극(230)과 제2 전극(240) 사이에는 통로(270)가 형성되고, 통로(270)의 양단에 복수의 블록(250)이 구비되며, 블록(250)과 블록(250) 사이에 간격이 형성된다.
도 24는 본 개시에 따른 반도체 발광소자 구조물의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자 구조물(300)에 있어서, 반도체 발광소자 구조물(300)은 도 22의 반도체 발광소자(200)에 기판(310) 및 봉지재(320)를 더 포함하고, 몰드(330)를 더 포함할 수 있다. 기판(310)은 제1 전극(230)과 제2 전극(240)과 전기적으로 연결하고, 봉지재(320)는 반도체 발광소자(200)를 코팅하여 외부로부터 보호할 수 있고, 복수의 반도체층(210), 비도전성 반사막(220), 제1 전극(230), 제2 전극(240) 및 블록(250)을 둘러쌀 수 있다. 제1 전극(230)과 제2 전극(240) 사이에는 통로(270)가 형성되며, 통로(270)의 양단(271)에 복수의 블록(250)이 구비되며, 복수의 블록(250)이 통로(270)의 양단에서 봉지재(320)가 통로(270) 안쪽으로 들어가지 못하게 막음으로써, 블록(250)과 블록(250) 사이에 빈 공간인 캐비티(260)가 형성된다. 캐비티(260)가 형성된 비도전성 반사막(220) 부분은 반사율이 높아지게 된다. 이는 도 9과 도 10에서 설명하도록 한다.
블록(250)은 높이(h)를 가지고, 제1 전극(230)은 제1 높이(h1)과 제2 전극(240)은 제2 높이(h2)를 가지며, 블록(250)의 높이(h)는 제1 전극(230)의 제1 높이(h1)과 제2 전극(240)의 제2 높이(h2)와 같거나 낮다.
도 25는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예와 이를 이용한 반도체 발광소자 구조물의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 25(a)는 반도체 발광소자를 나타내고 도 25(b)는 도 25(a)의 반도체 발광소자의 A-A' 단면을 나타낸다. 도 25(c)와 도 25(d)는 도 25(a)와 도 25(b)의 반도체 발광소자를 이용한 반도체 발광소자 구조물을 나타낸다.
블록(250)과 제1 전극(230)과 제2 전극(240)은 접촉될 수 있다. 블록(250)은 절연재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 절연재료는 SIO2 , TIO2 , Nb2O5 , Ta2O5 , HfO2 등 옥사이드(OXIDE) 계열 일 수 있다. 제1 전극(230)과 제2 전극(240)에 솔더물질이 형성될 때, 블록(250)에는 솔더물질이 잘 부착되지 않기 때문에 제1 전극(230)과 제2 전극(240)과 블록(250)이 접촉되어도 상관 없다. 또한, 제1 전극(230)과 제2 전극(240) 사이의 통로(270)를 완벽하게 막기 위해서는 블록(250)이 제1 전극(230)과 제2 전극(240)과 접촉되도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 캐비티(260)가 형성되기 때문에, 캐비티(260)에 의해 복수의 반도체층 측으로 빛이 많이 반사된다.
도 26 내지 도 29는 본 개시에 따른 반도체 발광소자를 만드는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 26과 같이 제1 전극(230)과 제2 전극(240)이 구비된 반도체 발광소자(200)를 준비한다. 도 27과 같이 반도체 발광소자(200)의 제1 전극(230)의 제1 높이(h1)와 제2 전극(240)의 제2 높이(h2)와 같도록 절연재료(410)의 높이(h)를 형성한다. 도 28과 같이 블록(250)이 형성되어야 하는 절연재료(410) 위에 마스크(420)를 올린다. 도 29과 같이 마스크(420)와 마스크(420) 주위의 절연재료(410)는 제거된다. 그 결과, 마스크(420) 아래의 절연재료(410)만 남아 블록(250)이 형성된다.
도 9는 본 개시에 따른 비도전성 반사막의 일 예를 설명한 도면이다.
비도전성 반사막(220)은 단일의 유전체층으로 이루어질 수도 있고, 다층구조를 가질 수도 있다. 본 예에서 비도전성 반사막(220)은 금속 반사막에 의한 빛흡수 감소를 위해 비도전성 물질로 형성되며, 다층 구조의 일 예로, 비도전성 반사막(220)은 유전체막(220b), 분포 브래그 리플렉터(220a; Distributed Bragg Reflector) 및 클래드막(220c)을 포함한다.
유전체막(220b)의 재질은 SiO2가 적당하며, 그 두께는 0.2um ~ 1.0um가 바람직하다. 유전체막(220b)의 두께는 그 뒤에 후속하는 분포 브래그 리플렉터(220a)의 두께보다 두꺼울 수도 있다. 또한, 유전체막(220b)은 소자 신뢰성 확보에 보다 적합한 방법으로 형성할 필요가 있다. 예를 들어, SiO2로 된 유전체막(220b)은 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 그 중에서도 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD; Plasma Enhanced CVD)에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 높이차를 완화하는데(step coverage), 화학 기상 증착법이 전자선 증착법(E-Beam Evaporation) 등과 같은 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)에 비해 유리하기 때문이다. 구체적으로, 전자선 증착법(E-Beam Evaporation)으로 유전체막(220b)를 형성하면, 상기 높이차가 있는 영역에서 유전체막(220b)이 설계된 두께로 형성되기 어렵고, 이로 인해 빛의 반사율이 저하될 수 있고, 전기적 절연에도 문제가 생길 수 있다. 따라서, 유전체막(220b)은 높이차 감소와 확실한 절연을 위해 화학 기상 증착법으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 반도체 발광소자(200)의 신뢰성을 확보하면서도 반사막으로서의 기능을 확보할 수 있게 된다.
분포 브래그 리플렉터(220a)는 유전체막(220b) 위에 형성된다. 분포 브래그 리플렉터(220a)는, 예를 들어, SiO2와 TiO2의 쌍이 복수 회 적층되어 이루어진다. 이 외에도 분포 브래그 리플렉터(220a)는 Ta2O5, HfO, ZrO, SiN 등 고 굴절률 물질과 이보다 굴절률이 낮은 유전체 박막(대표적으로 SiO2)등의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 분포 브래그 리플렉터(220a)는 SiO2/TiO2, SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO의 반복 적층으로 이루어질 수 있으며, Blue 빛에 대해서는 SiO2/TiO2가 반사효율이 좋고, UV 빛에 대해서는 SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO가 반사효율이 좋을 것이다. 분포 브래그 리플렉터(220a)가 SiO2/TiO2로 구성되는 경우 활성층(213;도 23 참고)으로부터 나오는 빛의 파장의 1/4의 광학 두께를 기본으로 입사 각도와 파장에 따른 반사율등을 고려해서 최적화 공정을 거치는 것이 바람직하며, 반드시 각 층의 두께가 파장의 1/4 광학 두께를 지켜야 하는 것은 아니다. 그 조합의 수는 4 ~ 40 페어(pairs)가 적합하다. 분포 브래그 리플렉터(220a)가 SiO2/TiO2의 반복적층구조로 이루어지는 경우, 분포 브래그 리플렉터(220a)는 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition), 그 중에서도 전자선 증착법(E-Beam Evaporation) 또는, 스퍼터링법(Sputtering) 또는 열 증착법(Thermal Evaporation)에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
클래드막(220c)은 Al2O3와 같은 금속 산화물, SiO2, SiON와 같은 유전체막(220b), MgF, CaF, 등의 물질로 이루어질 수 있다. 클래드막(220c)은 λ/4n 내지 3.0um의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 여기서 λ는 활성층(213)에서 생성된 빛의 파장이고, n은 클래드막(220c)을 이루는 물질의 굴절률이다. λ가 450nm(4500A)인 경우에, 4500/4*1.46 = 771A 이상의 두께로 형성될 수 있다.
다수 쌍의 SiO2/TiO2로 이루어지는 분포 브래그 리플렉터(220a)의 최상층이 TiO2가 될 수도 있지만, 만약 λ/4n 정도 두께를 가지는 SiO2층으로 이루어질 수 있다는 것을 고려한다면, 클래드막(220c)은 아래에 위치하게 되는 분포 브래그 리플렉터(220a)의 최상층과 차별되도록 λ/4n보다 두꺼운 것이 바람직하다. 그러나 후속하는 개구 형성공정에 부담이 될 뿐만 아니라 두께 증가가 효율 향상에 기여하지 못하고 재료비만 증가시킬 수 있기 때문에 클래드막(220c)은 3.0um 이상으로 너무 두꺼운 것은 바람직하지 않다. 따라서 후속 공정에 부담을 주지 않기 위해, 클래드막(220c) 두께의 최대치는 1um ~ 3um 이내로 형성되는 것이 적당할 것이다. 그러나 경우에 따라 3.0um 이상으로 형성되는 것이 불가능한 것은 아니다.
빛의 반사 및 가이드를 위해 제1 분포 브래그 리플렉터(220a)의 유효 굴절률이 유전체막(220b)의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다. 분포 브래그 리플렉터(220a)와 제1 전극(230)과 제2전극(240)이 직접 접촉하는 경우에는 분포 브래그 리플렉터(220a)를 통해서 진행하는 빛의 일부가 제1 전극(230)과 제2전극(240)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 분포 브래그 리플렉터(220a)보다 낮은 굴절률을 가지는 클래드막(220c)을 도입하면 제1 전극(230)과 제2전극(240)에 의한 빛흡수가 많이 감소될 수 있다. 이렇게 굴절률을 선택하면 유전체막(220b)-분포 브래그 리플렉터(220a)-클래드막(220c)이 광 웨이브가이드(optical waveguide)의 관점에서 설명될 수 있다. 광 웨이브가이드는 빛의 전파부를 그 보다 굴절률이 낮은 물질로 둘러싸서, 전반사를 이용하여, 빛을 안내하는 구조물이다. 이러한 관점에서, 분포 브래그 리플렉터(220a)를 전파부로 보면, 유전체막(220b)과 클래드막(220c)은 전파부를 둘러싸는 구성으로서 광 웨이브가이드의 일부로 볼 수 있다.
예를 들어, 분포 브래그 리플렉터(220a)는 빛의 흡수를 방지하도록 투광성 물질(예; SiO2/TiO2)로 형성되는 경우, 유전체막(220b)은 굴절률이 분포 브래그 리플렉터(220a)의 유효 굴절률보다 작은 유전체(예: SiO2)로 이루어질 수 있다. 여기서, 유효 굴절률은 서로 다른 굴절률을 가진 물질들로 이루어진 도파로에서 진행할 수 있는 빛이 가지는 등가 굴절률을 의미한다. 클래드막(220c) 또한 분포 브래그 리플렉터(220a)의 유효 굴절률보다 낮은 물질(예: Al2O3, SiO2, SiON, MgF, CaF)로 이루어질 수 있다. 분포 브래그 리플렉터(220a)가 SiO2/TiO2로 구성되는 경우에, SiO2의 굴절률이 1.46이고, TiO2의 굴절률이 2.4이므로, 분포 브래그 리플렉터의 유효굴절률은 1.46과 2.4 사이의 값을 가진다. 따라서, 유전체막(220b)이 SiO2로 이루어질 수 있으며, 그 두께는 0.2um ~ 1.0um가 적당하다. 클래드막(220c)도 분포 브래그 리플렉터(220a)의 유효굴절률보다 작은 1.46의 굴절률을 가지는 SiO2로 형성될 수 있다.
광 웨이브가이드의 관점에서는 바람직하지 않지만, 본 개시의 전체 기술사상의 관점에서, 유전체막(220b)이 생략되는 경우를 생각해 볼 수 있으며, 분포 브래그 리플렉터(220a)와 클래드막(220c)으로 된 구성을 배제할 이유는 없다. 분포 브래그 리플렉터(220a) 대신에 유전체인 TiO2 재질의 유전체막(220b)을 포함하는 경우를 생각해 볼 수도 있을 것이다. 분포 브래그 리플렉터(220a)가 가장 위층에 SiO2 층을 구비하는 경우, 클래드막(220c)을 생략하는 경우 또한 생각해 볼 수 있을 것이다. 또한, 실질적으로 횡방향으로 진행하는 빛의 반사율을 고려해서 유전체막(220b)과 분포 브래그 리플렉터(220a)가 설계된다면, 분포 브래그 리플렉터(220a)가 가장 위층에 TiO2 층을 구비하는 경우에도 클래드막(220c)을 생략하는 경우 또한 생각해 볼 수 있을 것이다.
이와 같이, 유전체막(220b), 분포 브래그 리플렉터(220a) 및 클래드막(220c)은 비도전성 반사막(220)으로서 광 웨이브가이드의 역할을 수행하며, 전체 두께가 1 ~ 8um인 것이 바람직하다.
도 9에 예시된 바와 같이, 분포 브래그 리플렉터(220a)는 수직 방향에 가까운 빛(L3)일 수록 반사율이 높아서, 대략 99% 이상 반사한다. 그러나 비스듬히 입사하는 빛(L1,L2)은 분포 브래그 리플렉터(220a)를 통과하며, 클래드막(220c) 또는 비도전성 반사막(220)의 상면에 입사하며, 제1 전극(230)과 제2전극(240)에 의해 덮이지 않은 부분에서는 빛이 거의 반사되지만(L1), 제1 전극(230)과 제2전극(240)에 입사하는 빛(L2)은 일부가 흡수된다.
도 10은 본 개시에 따른 비도전성 반사막 및 캐비티에서 빛의 반사를 설명하는 도면이다.
활성층(213;도 23 참고)에서 발광된 빛 중 일부는 비도전성 반사막(220) 쪽으로 발광된다. 발광된 빛은 비도전성 반사막(220)에서 반사되는데, 일부는 반사되지 않고 통과한다(L1). 왜냐하면, 봉지재(320) 측으로 발광된 빛은 봉지재(320)과 비도전성 반사막(220)의 굴절율이 비슷하여 비도전성 반사막(220)에서 봉지재(320)를 통해 빛이 빠져나가기 쉽기 때문이다. 봉지재(320) 측으로 빠져나가는 빛을 막기 위해 전극이 형성되지 않는 비도전성 반사막(220)의 상면의 적어도 일부에 캐비티(260;도 24참조)를 형성하여 봉지재(320)가 형성되지 않도록 하고, 빛을 복수의 반도체층(210) 측으로 반사시킨다.
도 31은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 32는 도 31에서 A-A 선을 따라 절단한 단면의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
반도체 발광소자(1)는 도 31 및 도 32를 참조하면, 기판(10), 복수의 반도체층(30, 40, 50), 비도전성 반사막(91), 절연층(95), 제1 전극부(80) 및 제2 전극부(70)를 포함한다. 이하, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 하여 설명한다.
기판(10)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 기판(10)은 최종적으로 제거될 수 있다.
복수의 반도체층(30, 40, 50)은 순차적으로 적층된 제1 반도체층(30), 활성층(40) 및 제2 반도체층(50)을 포함한다.
제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다.
복수의 반도체층(30, 40, 50)은 기판(10) 위에 형성된 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN) 및 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)을 포함한다. 복수의 반도체층(30, 40, 50) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층(20)은 생략될 수 있다.
활성층(40)은 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 형성되며, 빛이 발생한다.
반도체 발광소자(1)는 복수의 반도체층(30, 40, 50)과 비도전성 반사막(91) 사이 예를 들어, 제2 반도체층(50)과 비도전성 반사막(91) 사이에 투광성 도전막(60)을 포함할 수 있다. 투광성 도전막(60)은 생략될 수 있다.
투광성 도전막(60)은 투광성 도전성 물질(예: ITO), 오믹 금속층(Cr, Ti 등), 반사 금속층(Al, Ag, 등) 등으로 형성될 수 있으며, 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다. 금속층에 의한 빛흡수를 감소하기 위해 투광성 도전막(60) 투광성 도전성 물질(예: ITO)로 이루어지는 것이 바람직하다.
비도전성 반사막(91)은 활성층(40)에서 생성된 빛을 제1 반도체층(30) 측으로 반사하도록 복수의 반도체층(130, 140, 150) 위에 형성되며, 유전체로 형성될 수 있다. 본 개시에서 비도전성 반사막(91)은 투광성 도전막(60), 제1 및 제2 오믹 전극(81, 71), 복수의 반도체층(30, 40, 50)을 덮도록 형성된다.
본 예에서, 비도전성 반사막(91)은 절연성을 가지며, 비도전성 반사막(91)을 관통하는 전기적 연결(an electrical connection)(82, 72)에 의해 복수의 반도체층(30, 40, 50)과 전기적으로 연통되는 플립칩(flip chip)이다.
예를 들어, 비도전성 반사막(91)은 금속 반사막에 의한 빛흡수 감소를 위해 적어도 비도전성 반사막(91)의 빛을 반사하는 측은 절연성 물질로 형성되며, 바람직하게는 DBR(Distributed Bragg Reflector) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 여기서 절연성이라는 의미는, 비도전성 반사막(91)이 전기적 도통의 수단으로 사용되지 않는다는 의미이며, 반드시 비도전성 반사막(91) 전체가 비도전성 물질로만 이루어져야 한다는 의미는 아니다.
비도전성 반사막(91)을 형성함에 있어서, 제1 및 제2 오믹 전극(81, 71)과 같은 요철 구조물로 인해 높이차가 생기게 되며, 비도전성 반사막(91)의 층구조가 왜곡되어 반사율이 저하될 수 있으며, 이에 대해서는 후술된다.
본 개시에서 비도전성 반사막(91)은 복수의 층(91a, 91b, 91c)으로 이루어지며 이에 대해서는 후술된다.
절연층(95)은 비도전성 반사막(91) 위에 형성된다. 본 개시에서 절연층(95)은 제1 및 제2 연결 전극(83, 73) 및 비도전성 반사막(91)을 덮도록 형성된다.
절연층(95)은 SiO2로 이루어질 수 있다. 절연층(95)은 이에 제한되지 않고 SiN, TiO2, Al2O3, Su-8 등이 사용될 수도 있다.
비도전성 반사막(91) 위를 덮는 절연층(95)의 굴절률은 비도전성 반사막(91)의 굴절률과 비슷하여 반사되지 않고 투과가 잘된다. 그러므로, 비도전성 반사막(91)에서 반사되지 못한 일부의 빛은 절연층(95)으로 빠져나가 빛의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 절연층(95)으로 빠져나가는 빛을 제1 및 제2 연결 전극(83, 73)이 비도전성 반사막(91) 위를 전체적으로 덮도록 하여, 절연층(95)으로 빠져나가는 빛을 반사하도록 한다.
이로 인해, 비도전성 반사막(91)에서 반사되지 않은 일부의 빛도 제1 및 제2 연결 전극(83, 73)에 의해 반사되어 반도체 발광소자(1) 밖으로 나와 빛의 추출 효율이 높아진다.
제1 전극부(80) 및 제2 전극부(70)는 오믹 전극(81, 71), 연결 전극(83, 73), 전기적 연결(82, 84, 72, 74), 패드 전극(85, 75)을 각각 포함한다.
제1 전극부(80)는 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연통하도록 구비되며, 전자와 정공 중 하나를 공급한다.
제2 전극부(70)는 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연통하도록 구비되며, 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급한다.
제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)은 비도전성 반사막(191) 위에 형성된다. 구체적으로, 제1 연결 전극(83)은 제1 전기적 연결(82)을 통해 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연결되고, 제2 연결 전극(73)은 제2 전기적 연결(72)을 통해 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연결된다.
제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)은 비도전성 반사막(91) 위를 대부분 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 비도전성 반사막(91) 위에서 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)이 충격을 흡수하여 비도전성 반사막(91)의 균열 또는 깨짐을 예방할 수 있기 때문이다.
일반적으로 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)은 금속으로 형성되어, 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)도 빛을 흡수할 수 있으므로, 좁게 형성하는 것이 휘도를 높이는 방법이라고 생각한다.
하지만 비도전성 반사막(91)에서 빛을 대부분 제1 반도체층(30) 측으로 반사하기 때문에 적은 양의 빛만 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)측으로 들어오고, 그 중 일부가 흡수되므로 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)이 넓은 것은 휘도에 많은 영향을 끼치지 않는다는 것을 발견하였다. 그러므로, 비도전성 반사막(91) 위에 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)을 넓게 형성함으로써, 반도체 발광소자의 안정성, 신뢰성을 높일 수 있다.
제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)은 비도전성 반사막(91)을 관통하며, 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)과 복수의 반도체층(30, 50)을 전기적으로 연통한다. 본 개시에서는 제1 전기적 연결(82)은 제1 연결 전극(83)과 제1 반도체층(30)을 전기적으로 연통하고, 제2 전기적 연결(72)은 제2 연결 전극(73)과 제2 반도체층(50)을 전기적으로 연통한다.
제1 오믹 전극(81)은 제1 전기적 연결(82)과 제1 반도체층(30) 사이에 접촉저항 감소와 안정적 전기적 연결을 위해 형성된다.
제2 오믹 전극(71)은 제2 전기적 연결(72)과 제2 반도체층(50) 사이에 접촉저항 감소와 안정적 전기적 연결을 위해 형성된다.
제1 오믹 전극(81) 및 제2 오믹 전극(71)은 오믹 금속(Cr, Ti 등)이 사용될 수 있다. 제1 오믹 전극(81) 및 제2 오믹 전극(71)은 원형, 다각형 등 점형으로 이루어진 섬형(island type) 전극으로 형성되며, 대체로 일 측으로 길게 연장(extending)되지 않는 형상을 의미한다.
제1 오믹 전극(81) 및 제2 오믹 전극(71)으로 인해 반도체 발광소자(1)의 동작 전압이 낮아진다. 본 개시에서는 비도전성 반사막(91)의 반사율이 증가할 수 있도록 제1 및 제2 오믹 전극(81, 71)의 높이를 최소화할 수 있다. 제1 오믹 전극(81) 및 제2 오믹 전극(71)의 높이가 감소함에 따라 비도전성 반사막(91)의 왜곡 현상이 감소하여 반사율의 저하가 감소할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 오믹 전극(81, 71)의 두께(T1)는 약 1,000Å~5,000Å 일 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
제3 전기적 연결(84) 및 제4 전기적 연결(74)은 절연층(95)을 관통하며, 제1 패드 전극(85) 및 제2 패드 전극(75)과 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73)을 각각 전기적으로 연통한다. 본 개시에서는 제3 전기적 연결(84)은 제1 패드 전극(85)과 제1 연결 전극(83)을 전기적으로 연통하고, 제4 전기적 연결(74)은 제2 패드 전극(75)과 제2 연결 전극(73)을 전기적으로 연통한다. 제3 전기적 연결(84) 및 제4 전기적 연결(74)이 복수개로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제 제3 전기적 연결(84) 및 제4 전기적 연결(74)의 개수는 제1 전기적 연결(82) 및 제2 전기적 연결(72)의 개수보다 많게 형성될 수 있다.
제1 패드 전극(85)은 제3 전기적 연결(84)을 통해 제1 연결 전극(83)과 전기적으로 연결되어 제1 반도체층(30)으로 전자를 공급한다.
제2 패드 전극(75)은 제4 전기적 연결(74)을 통해 제2 연결 전극(73)과 전기적으로 연결되어 제2 반도체층(50)으로 정공을 공급한다.
제1 패드 전극(85) 및 제2 패드 전극(75)은 외부 전극과의 전기적 연결용 전극으로서, 외부 전극과 유테틱 본딩되거나, 솔더링되거나 또는 와이어 본딩도 가능하다. 외부 전극은 서브 마운트에 구비된 도통부, 패키지의 리드 프레임, PCB에 형성된 전기 패턴 등일 수 있으며, 반도체 발광소자와 독립적으로 구비된 도선이라면 그 형태에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 제1 패드 전극(85) 및 제2 패드 전극(75)은 어느 정도 면적을 가지도록 형성되어 있어서 방열 통로가 된다.
또한, 일반적으로 반도체 발광소자에 제1 연결 전극(83) 및 제2 연결 전극(73) 등을 형성할 때, 복수의 금속 층으로 구성된다. 최하층은 접착면과 결합력이 높아야 하며, Cr, Ti와 같은 물질이 주로 사용되며, Ni, Ti, TiW 등도 사용될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 최상층으로는 와이어 본딩 또는 외부 전극과 연결을 위해, Au이 사용된다. 그리고, Au의 양을 줄이고, 상대적으로 무른 Au의 특성을 보완하기 위해, 최하층과 최상층 사이에, 요구되는 사양에 따라, Ni, Ti, TiW, W 등이 사용되거나, 높은 반사율이 요구되는 경우에, Al, Ag 등이 사용된다.
도 33은 비도전성 반사막(91)의 일 예를 설명하는 도면으로서, 다층 구조로서, 일반적으로, 비도전성 반사막(91)은 제1 및 제2 오믹 전극(81, 71)과 같은 요철 구조물로 인해 높이차가 생기게 된다. 따라서, 정밀성을 요하는 분포 브래그 리플렉터(91a)의 형성에 앞서, 일정 두께의 유전체막(91b)를 형성함으로써, 분포 브래그 리플렉터(91a)를 안정적으로 형성할 수 있게 되며, 빛의 반사에도 도움을 줄 수 있다. 또한, 도 33(a)에 제시된 바와 같이, 비도전성 반사막(91) 위에 형성되는 연결 전극(83, 73)과의 관계 및 광가이드를 위해 비도전성 반사막(91)은 분포 브래그 리플렉터(91a) 위에 클래드막(91c)을 포함할 수 있다.
유전체막(91b)의 재질은 SiO2가 적당하며, 그 두께는 0.2㎛ ~ 1.0㎛가 바람직하다. 유전체막(91b)의 두께가 너무 얇은 경우에는 높이가 2㎛ ~ 3㎛정도인 전극(75)을 잘 덮기에 불충분할 수 있고, 너무 두꺼운 경우에는 후속하는 개구형성공정에 부담이 될 수 있다. 유전체막(91b)의 두께는 후속하는 분포 브래그 리플렉터(91a)의 두께보다 더 두꺼울 수도 있다. 또한, 유전체막(91b)은 소자 신뢰성 확보에 보다 적합한 방법으로 형성할 필요가 있다. 예를 들어, SiO2로 된 유전체막(91b)은 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 그 중에서도 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD; Plasma Enhanced CVD)에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 상기 높이차를 완화하는데(step coverage), 화학 기상 증착법이 전자선 증착법(E-Beam Evaporation) 등과 같은 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)에 비해 유리하기 때문이다. 구체적으로, 전자선 증착법(E-Beam Evaporation)으로 유전체막(91b)를 형성하면, 상기 높이차가 있는 영역에서 유전체막(91b)이 설계된 두께로 형성되기 어렵고, 이로 인해 분포 브래그 리플렉터(91a)의 반사율이 저하될 수 있고, 전기적 절연에도 문제가 생길 수 있다. 따라서, 유전체막(91b)은 높이차 감소와 확실한 절연을 위해 화학 기상 증착법으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 반도체 발광소자의 신뢰성을 확보하면서도 반사막으로서의 기능을 확보할 수 있게 된다.
분포 브래그 리플렉터(91a)는 유전체막(91b) 위에 형성된다. 분포 브래그 리플렉터(91a)는, 예를 들어, SiO2와 TiO2의 쌍이 복수 회 적층되어 이루어진다. 이 외에도 분포 브래그 리플렉터(91a)는 Ta2O5, HfO, ZrO, SiN 등 고굴절률 물질과 이보다 굴절률이 낮은 유전체 박막(대표적으로 SiO2) 등의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 분포 브래그 리플렉터(95a)는 SiO2/TiO2, SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO 쌍의 반복 적층으로 이루어질 수 있으며, Blue 빛에 대해서는 SiO2/TiO2가 반사효율이 좋고, UV 빛에 대해서는 SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO가 반사효율이 좋을 것이다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2 쌍으로 구성되는 경우, 각 층의 두께를 활성층(40)으로부터 나오는 빛의 파장의 1/4의 광학 두께를 기본으로 하고, 입사 각도와 파장에 따른 반사율 등을 고려해서 최적화 공정을 거치는 것이 바람직하며, 반드시 각 층의 두께가 파장의 1/4 광학 두께를 지켜야 하는 것은 아니다. 상기 쌍의 적층의 수는 4 ~ 40 페어(pairs)가 적합하다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2 쌍의 반복적층구조로 이루어지는 경우, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition), 그 중에서도 전자선 증착법(E-Beam Evaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 또는 열 증착법(Thermal Evaporation)에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
클래드막(91c)은 Al2O3와 같은 금속 산화물, SiO2, SiON와 같은 유전체막, MgF, CaF, 등의 물질로 이루어질 수 있다. 클래드막(91c)은 λ/4n 내지 3.0㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 여기서 λ는 활성층(40)에서 생성된 빛의 파장이고, n은 클래드막(91c)을 이루는 물질의 굴절률이다. λ가 450nm(4500A)인 경우에, 4500/4*1.46= 771A 이상의 두께로 형성될 수 있다.
다수 쌍의 SiO2/TiO2로 이루어지는 분포 브래그 리플랙터(91a)의 최상층이 TiO2가 될 수도 있지만, λ/4n 정도 두께를 가지는 SiO2층으로 이루어질 수도 있다는 것을 고려한다면, 클래드막(91c)은 아래에 위치하게 되는 분포 브래그 리플랙터(91a)의 최상층과 차별되도록 λ/4n보다 두꺼운 것이 바람직하다. 그러나 후속하는 개구형성공정에 부담이 될 뿐만 아니라 두께 증가가 효율 향상에 기여하지 못하고 재료비만 증가시킬 수 있기 때문에 클래드막(91c)은 3.0㎛ 이상으로 너무 두꺼운 것은 바람직하지 않다. 따라서 후속 공정에 부담을 주지 않기 위해, 클래드막(91c) 두께의 최대치는 1㎛ ~ 3㎛ 이내로 형성되는 것이 적당할 것이다. 그러나 경우에 따라 3.0㎛ 이상으로 형성되는 것이 불가능한 것은 아니다.
빛의 반사 및 가이드를 위해 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률이 유전체막(91b)의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다. 분포 브래그 리플렉터(91a)와 연결 전극(73, 83)이 직접 접촉하는 경우에는 분포 브래그 리플렉터(91a)를 통해서 진행하는 빛의 일부가 연결 전극(73, 83)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 분포 브래그 리플렉터(91a)보다 낮은 굴절률을 가지는 클래드막(91c)을 도입하면 연결 전극(73, 83)에 의한 빛흡수가 많이 감소될 수 있다. 이렇게 굴절률을 선택하면 유전체막(91b)-분포 브래그 리플렉터(91a)-클래드막(91c)이 광 웨이브가이드(optical waveguide)의 관점에서 설명될 수 있다. 광 웨이브가이드는 빛의 전파부를 그 보다 굴절률이 낮은 물질로 둘러싸서, 전반사를 이용하여, 빛을 안내하는 구조물이다. 이러한 관점에서, 분포 브래그 리플렉터(91a)를 전파부로 보면, 유전체막(91b)과 클래드막(91c)은 전파부를 둘러싸는 구성으로서 광 웨이브가이드의 일부로 볼 수 있다.
예를 들어, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 빛의 흡수를 방지하도록 투광성 물질(예; SiO2/TiO2)로 형성되는 경우, 유전체막(91b)은 굴절률이 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률보다 작은 유전체(예: SiO2)로 이루어질 수 있다. 여기서, 유효 굴절률은 서로 다른 굴절률을 가진 물질들로 이루어진 도파로에서 진행할 수 있는 빛이 가지는 등가 굴절률을 의미한다. 클래드막(91c) 또한 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효 굴절률보다 낮은 물질(예: Al2O3, SiO2, SiON, MgF, CaF)로 이루어질 수 있다. 분포 브래그 리플렉터(91a)가 SiO2/TiO2로 구성되는 경우에, SiO2의 굴절률이 1.46이고, TiO2의 굴절률이 2.4이므로, 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효굴절률은 1.46과 2.4 사이의 값을 가진다. 따라서, 유전체막(91b)이 SiO2로 이루어질 수 있으며, 그 두께는 0.2㎛~1.0㎛가 적당하다. 클래드막(91c)도 분포 브래그 리플렉터(91a)의 유효굴절률보다 작은 1.46의 굴절률을 가지는 SiO2로 형성될 수 있다.
광 웨이브가이드의 관점에서는 바람직하지 않지만, 본 개시의 전체 기술사상의 관점에서, 유전체막(91b)이 생략되는 경우를 생각해 볼 수 있으며, 분포 브래그 리플렉터(91a)와 클래드막(91c)으로 된 구성을 배제할 이유는 없다. 분포 브래그 리플렉터(91a) 대신에 유전체인 TiO2 재질의 유전체막(91b)을 포함하는 경우를 고려해 볼 수 도 있을 것이다. 또한, 분포 브래그 리플렉터(91a)가 가장 위층에 SiO2 층을 구비하는 경우, 클래드막(91c)을 생략하는 것을 고려해 볼 수 있을 것이다. 또한, 실질적으로 횡방향으로 진행하는 빛의 반사율을 고려해서 유전체막(91b)과 분포 브래그 리플렉터(91a)가 설계된다면, 분포 브래그 리플렉터(91a)가 가장 위층에 TiO2 층을 구비하는 경우에도 클래드막(91c)을 생략하는 것을 고려해 볼 수 있을 것이다.
이와 같이, 유전체막(91b), 분포 브래그 리플렉터(91a) 및 클래드막(91c)은 비도전성 반사막(91)으로서 광 웨이브 가이드의 역할을 수행하며, 전체 두께가 1㎛ ~ 8㎛인 것이 바람직하다.
도 33(a)에 예시된 바와 같이, 비스듬한 빛(L1, L2)도 연결 전극(83, 73)이나, 비도전성 반사막(91)에 의해 반사되지만, 분포 브래그 리플렉터(91a)는 수직 방향에 가까운 빛(L3)일 수록 반사율이 높아서, 대략 99% 이상 반사한다. 한편, 비도전성 반사막(91)으로서, ODR을 사용하는 경우 모든 방향의 빛을 잘 반사할 수 있다.
DBR, 및 ODR 등 다층 구조가 반사막으로 기능하기 위해서는 각 물질층이 특별히 설계된 두께로 잘 형성되어야 한다. 그러나, 도 33(b)를 참조하면, 비도전성 반사막(91) 아래의 구조물들 즉, 오믹 전극(830, 730)의 두께(T2)로 인해 비도전성 반사막(91)에는 높이차가 발생하는 영역(A)이 발생한다. 이러한 높이차가 있는 영역(A)에서는 각 물질층이 설계된 두께로 형성되지 않거나, 각 층이 높이차를 따라가지 못하고 끊어지거나, 형상이 왜곡된 영역이 발생할 수 있다. 이에 따라, 높이차가 있는 영역(A)에서는 비도전성 반사막(91)의 반사율이 저하되어 빛(L11, L12)이 누설되거나 흡수손실이 증가할 수 있다.
일반적으로, 오믹 전극(830, 730)은 길게 연결되는 연장형(extending type) 전극으로 형성되기 때문에 일정 두께를 갖도록 형성된다. 연결의 안정성 및 안정적인 동작 전압을 얻기 위해 예를 들어, 약 2㎛의 두께를 갖도록 설정된다. 도 33(c)를 참조하면, 오믹 전극(830, 730)은 접촉층(100), 반사층(200), 확산 방지층(300) 및 식각 방지층(400)으로 이루어진다.
접촉층(100)은 복수의 반도체층(30, 40, 50) 위에 배치되며, 복수의 반도체층(30, 40, 50)과의 접합성 및 전기적 접촉 특성이 좋은 금속(예: Cr, Ti)으로 이루어질 수 있다.
반사층(200)은 접촉층(100) 위에 배치되며, 활성층(40)에서 생성된 빛을 복수의 반도체층(30, 40, 50)으로 반사하며, 반사율이 우수한 금속(예: Al, Ag)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반사층(200)은 Al, Ag 또는 이들의 조합 등으로 이루어질 수 있다. 빛의 반사량 증가를 더 크게 하기 위해 반사층(200)이 활성층(40)과 대변하도록 1000A~10000A 이상의 두께로 형성되는 것이 좋다.
확산 방지층(300)은 반사층(200) 위에 배치되며, 식각 방지층(400)을 이루는 물질이 다른층으로 확산되는 것을 방지한다. 확산 방지층(300)은 Ti, Ni, Cr, Pt, W, TiW 등에서 선택된 적어도 하나로 이루질 수 있다.
식각 방지층(400)은 확산 방지층(300) 위에 배치되며, 오믹 전극(830, 730)의 최상층이다. 식각 방지층(400)은 비도전성 반사막(91)과의 접합력을 유지하면서 확산 방지층(300)의 손상을 방지한다. 식각 방지층(400)은 Ti, Ni, W, TiW, Cr, Pd, Mo 등과 같은 물질로 이루어지고, 비도전성 반사막(91)과의 접합력이 유지되어 신뢰성이 향상될 수 있다.
이에 따라, 오믹 전극(830, 730)은 Cr(100)/Al(200)/Pt(300)/Ti(400)으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 반사층(200)의 두께가 두꺼워 지는 경우에는 확산 방지층(300)의 두께 역시 두꺼워 져야 하는데, 이러한 경우 확산 방지층(300) 자체에 크랙이 발생할 수도 있기 때문에 반사층(200)과 확산 방지층(300)이 교대로 반복 증착되면 좀 더 안정적인 전극 구조가 될 수 있다. 이러한 접촉층, 반복 증착 구조 및 식각 방지층으로서 Cr(100)/Al(200)/Ni(300)/Al(200)/Ni(300)/Al(200)/PT(300)/Ti(400) 등과 같은 구조를 예로 들 수 있다.
다시 말하면, 빛의 반사량을 증가시키기 위해 반사층(200)과 확산 방지층(300)이 교대로 반복 증착되면서 오믹 전극(830, 730)의 두께(T2)가 증가한다. 이에 따라, 오믹 전극(830, 730)의 두께가 증가함으로써, 높이차가 생기게 되어 비도전성 반사막(91)의 층구조가 왜곡되어 반사율이 저하될 수 있다.
도 34는 본 개시에 따른 비도전성 반사막 및 오믹 전극의 관계를 설명하는 도면으로서, 도 34(a)를 참고하면, 본 개시에 따른 오믹 전극(81, 71)의 두께(T1)는 종래의 오믹 전극(830, 730)의 두께(T2) 보다 얇게 형성된다.
오믹 전극(81, 71)은 접촉층(100), 확산 방지층(300) 및 식각 방지층(400)으로 이루어진다. 즉, 반사층(200)을 포함하지 않는다.
본 개시에서는 Cr(100)/Pt(300)/Ti(400) 등과 같은 구조로 구성되었지만, 이에 한정되지 않는다. 확산 방지층(300)은 가시광선 파장 범위 380-800nm 특히, 450nm에서 약 80%의 반사율을 갖는 Rh로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 오믹 전극(81, 71)은 반사층(200)을 포함하지 않으므로, 종래보다 얇은 두께(T1)로 형성될 수 있다. 오믹 전극(81, 71)이 섬형 전극으로 형성되어 별도의 가지 전극을 포함하지 않으므로, 전극이 두껍게 형성되지 않아도 된다. 오믹 전극(81, 71)이 얇게 형성되는 경우 반사율이 높은 Al로 이루어진 반사층(200)의 구성을 적층하면 용융점이 낮은 Al로 이루어진 반사층(200)이 용융되어 층이 변형되어 손상이 발생할 수 있다. 여기서, Cr의 용융점은 약 1920℃이고, Al(알루미늄, Aluminum)의 용융점은 약 660.1℃이며, Pt(백금, Platinum)의 용융점은 약 1769℃이며, Rh(로듐, Rhodium)의 용융점은 약 1960℃이고, Ti(티탄, Titanium)의 용융점은 1727℃이다.
도 34(b)를 참조하면, 비도전성 반사막(91) 아래의 구조물들 즉, 오믹 전극(81, 71)은 반사층(200)을 포함하지 않아 얇은 두께(T1)로 인해 비도전성 반사막(91)에는 종래보다 낮은 높이차가 발생하는 영역(B)이 발생한다. 이러한 낮은 높이차가 발생하는 영역(B)에 의해 비도전성 반사막(91)의 층구조가 왜곡되지 않으므로 반사율이 저하가 감소하고, 각 물질층이 설계된 두께로 형성되고, 각 층이 높이차를 따라가지 못하고 끊어지는 현상이 감소한다. 이에 따라, 낮은 높이차가 발생하는 영역(B)에서는 비도전성 반사막(91)의 왜곡 현상을 방지하여 반사율이 증가되어 빛(L11, L12)의 손실을 줄여 신뢰성이 증가하고 휘도가 향상될 수 있다.
도 35는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자(2)는 빛흡수 방지막(41)을 포함한다.
반도체 발광소자(2)는 도 34을 참조하면, 빛흡수 방지막(41)은 제2 연결 전극(73)의 주변에 구비된다. 빛흡수 방지막(41)은 제2 반도체층(50)과 투광성 도전막(60) 사이에 제2 연결 전극(73)에 대응하여 형성되며, 빛흡수 방지막(41)의 일부가 제2 연결 전극(73)의 주변으로 노출된다. 빛흡수 방지막(41)은 생략될 수 있다.
빛흡수 방지막(41)은 활성층(40)에서 발생된 빛의 일부 또는 전부를 반사하는 기능만 가져도 좋고, 제2 연결전극(73)으로부터의 제2 연결전극(73)의 바로 아래로 전류가 흐르지 못하도록 하는 기능(current blocking)만을 가져도 좋고, 양자의 기능을 모두 가져도 좋다.
빛흡수 방지막(41)은 제2 반도체층(150)보다 굴절률이 낮은 투광성 물질로 된 단일층(예: SiO2), 다층막(예: SiO2/TiO2/SiO2), 분포 브래그 리플렉터, 단일층과 분포 브래그 리플렉터의 결합 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 빛흡수 방지막(41)은 비도전성 물질(예: SiOx, TiOx와 같은 유전체 막)로 이루어질 수 있다.
빛흡수 방지막(41)의 두께는 구조에 따라 0.01㎛ ~ 1.0㎛가 적당하다. 빛흡수 방지막(41)의 두께가 너무 얇으면 기능이 약하고, 너무 두꺼우면 빛흡수 방지막(41) 위에 형성되는 투광성 도전막(60)의 증착이 어려워질 수 있다. 빛흡수 방지막(41)이 반드시 비도전성 물질로 구성될 필요는 없다. 다만 유전체 물질을 이용함으로써, 전극(75)의 바로 아래로 직접 전류가 흐르는 것을 억제하는 효과를 높일 수 있게 된다.
여기서, 제2 반도체층(50)으로 전류를 확산시키는 투광성 도전막(60)은 빛흡수 방지막(41)을 덮으며, 제2 반도체층(50) 위에 형성된다.
이와 같이, 빛흡수 방지막(41)은 일부가 제2 연결전극(73)으로부터 노출되며, 제2 연결전극(73)의 주변까지 형성될 수 있다. 제2 연결전극(73)의 길이 보다 빛흡수 방지막(41)의 길이를 더 길게 형성하는 경우, 제2 오믹 전극(71)과 비도전성 반사막(91) 사이의 높이차가 감소하여 비도전성 반사막(91)의 층구조가 왜곡되어 발생하는 반사율의 저하가 감소될 수 있다. 이에 따라, 빛이 왜곡 영역에서 누설 또는 흡수 손실되는 것을 줄일 수 있다.
도 35에 기재된 반도체 발광소자(2)는 빛흡수 방지막(41)을 제외하고는 도 31 및 도 32에 기재된 반도체 발광소자(1)와 동일한 특성을 갖는다.
도 36은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자(3)의 오믹 전극(711)의 측면이 빛흡수 방지막(41)에 대해 경사면을 갖는다.
오믹 전극(711)의 측면은 빛흡수 방지막(41)에 대해 경사면이 되도록 형성된다. 오믹 전극(711)의 측면이 수직면보다는 경사면이 되도록 하면, 비도전성 반사막(91) 형성시 오믹 전극(711)의 윤곽을 따라 복수의 층이 더 잘 따라가도록 형성될 수 있으므로 비도전성 반사막(91)의 왜곡 현상을 방지하여 반사율이 증가되어 빛(L11, L12)의 손실을 줄여 신뢰성이 증가하고 휘도가 향상될 수 있다.
도 36에 기재된 반도체 발광소자(2)는 측면이 경사면을 갖는 오믹 전극(711)을 제외하고는 도 35에 기재된 반도체 발광소자(2)와 동일한 특성을 갖는다.
도 37은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 38은 도 37에 도시된 전극의 상세 단면을 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자(1)는 도 37을 참조하면, 기판(10), 복수의 반도체층(30, 40, 50), 투광성 도전막(60), 광반사층(R), 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)을 포함한다. 이하, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 하여 설명한다.
기판(10)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 기판(10)은 최종적으로 제거될 수 있다.
복수의 반도체층(30, 40, 50)은 순차적으로 적층된 제1 반도체층(30), 활성층(40) 및 제2 반도체층(50)을 포함한다.
제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다.
복수의 반도체층(30, 40, 50)은 기판(10) 위에 형성된 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN) 및 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)을 포함한다. 복수의 반도체층(30, 40, 50) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층(20)은 생략될 수 있다.
활성층(40)은 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 형성되며, 빛이 발생한다.
투광성 도전막(60)은 제2 반도체층(50)과 제2 전극(70) 사이에 형성되며, 투광성 도전막(60)은 생략될 수 있다.
투광성 도전막(60)은 투광성 도전 전극(ITO 등), 오믹 금속층(Cr, Ti 등), 반사 금속층(Al, Ag, 등) 등으로 형성될 수 있으며, 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다. 금속층에 의한 빛흡수를 감소하기 위해 투광성 도전막(60)은 투광성 도전성 물질(예: ITO)로 이루어지는 것이 바람직하다.
광반사층(R)은 제2 반도체층(50)과 제1 전극(80) 및 제2 전극(70) 사이에 개재된다. 광반사층(R)은 활성층(40)에서 생성된 빛을 제1 반도체층(30) 측으로 반사하도록 복수의 반도체층(30, 40, 50) 위에 형성되며, 유전체로 형성될 수 있다.
본 예에서, 광반사층(R)은 절연성을 가지며, 광반사층(R)을 관통하는 전기적 연결(an electrical connection)에 의해 복수의 반도체층과 전기적으로 연통되는 플립칩(flip chip)이다.
예를 들어, 광반사층(R)은 금속 반사막에 의한 광흡수 감소를 위해 절연성 물질로 형성되며, 바람직하게는 DBR(Distributed Bragg Reflector) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
제1 전극(80)은 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연통하도록 구비되며, 전자와 정공 중 하나를 공급한다.
제2 전극(70)은 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연통하도록 구비되며, 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급한다.
제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 박리 방지를 위해 접합성이 좋고, 전기적 특성이 좋은 금속으로 이루어지며 복수의 금속층으로 이루어지는 것이 일반적이다.
구체적으로, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 각각 접촉층(100), 반사층(200) 및 본딩층(300)을 포함한다.
본 개시에서 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 동일한 층 구조를 갖는 것이 바람직하지만, 서로 다른 층 구조를 가질 수도 있다.
접촉층(100)은 제1 반도체층(30) 및 제2 반도체층(50) 위에 배치되며 제1 반도체층(30) 및 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연결된다. 이에 한정되지 않고, 접촉층(100)은 투광성 도전막(60) 위에 위치할 수도 있다.
접촉층(100)은 제1 반도체층(30) 및 제2 반도체층(50) 또는 투광성 도전막(60)과의 접합성 및 전기적 접촉 특성이 좋은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 접촉층(100)은 Cr, Ti 또는 TiW 등으로 이루어지며, 반사율이 좋은 Al, Ag 등이 사용될 수 있다. 본 개시에서 Cr 또는 Ti로 이루어지는 것으로 기재하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
반사층(200)은 접촉층(100) 위에 배치되며, 활성층(40)에서 생성된 빛을 복수의 반도체층(30, 40, 50)으로 반사한다. 반사층(200)은 생략될 수 있다.
반사층(200)은 반사율이 우수한 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반사층(200)은 Al, Ag 또는 이들의 조합 등으로 이루어질 수 있다. 본 개시에서 Al로 이루어지는 것으로 기재하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본딩층(300)은 용융점이 서로 다른 적어도 1개 이상의 층으로 이루어지며, 반사층(200) 위에 배치된다.
본딩층(300)은 최상위 층인 산화 방지층(303), 반사층(200) 위에 위치하는 접합층(301) 및 산화 방지층(303)과 접합층(301) 사이에 위치하는 확산 방지층(302)을 포함한다.
산화 방지층(303)은 Au 또는 Al으로 이루어질 수 있으며, 외부로 노출되어 산소와 접촉하여 산화가 잘 되지 않는 물질이라면 어떠한 물질이라도 좋다. 산화 방지층(303)은 전기 전도도가 좋은 Au가 주로 사용된다. 본 개시에서는 Au로 이루어지는 것으로 기재하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
확산 방지층(302)은 산화 방지층(303)을 이루는 물질이 다른층으로 확산되는 것을 방지한다. 확산 방지층(302)은 Ti, Ni, Cr, W, TiW 등에서 선택된 적어도 하나로 이루질 수 있으며, 높은 반사율이 요구되는 경우에, Al, Ag 등이 사용될 수 있다. 본 개시에서 Ni로 이루어지는 것으로 기재하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
확산 방지층(302)은 산화 방지층(303)의 버퍼층으로서, 생략될 수 있다.
접합층(301)은 반사층(200)의 손상을 방지하는 층으로서, 반사층(200)과의 접합력이 잘 유지되는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 납땜 접합시 손상 또는 훼손되지 않는 Pt, Cu, Rh, Ni, W, TiW, Cr, Pd, Mo 등과 같은 물질로 이루어진다. 본 개시에서는 Pt 가 사용되어 접합력이 유지되어 신뢰성이 향상될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에서 도시하지 않았지만, 접촉층(100) 및 반사층(200)이 교대로 반복 적층되는 경우 좀더 안정적인 전극 구조가 될 수 있다. 예를 들어, Cr(100)/Al(200)/Ti (100)/Al(200)/Ti(100)/Al(200)/Pt(301)/Ni(302)/Au(303) 등과 같은 구조를 가질 수 있다.
이와 같이 최상층에 위치하는 상부 전극인 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 외부 전극(410, 412)과의 전기적 연결용 전극으로서, 본 개시에서는 솔더링(soldering)을 통해 외부 전극(410, 412)과 도통된다. 외부 전극(410, 412)은 서브 마운트에 구비된 도통부, 패키지의 리드 프레임, PCB에 형성된 전기 패턴 등일 수 있으며, 반도체 발광소자와 독립적으로 구비된 도선이라면 그 형태에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
도 38은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 전극과 외부 전극 간의 접합 관계를 나타내는 도면이다.
도 38(a)를 참조하면, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 솔더링(soldering)을 통해 외부 전극(410, 411)에 고정된다. 외부 전극(410, 411)은 외부 전극(410, 411) 사이에 위치하는 전기 절연물질로 이루어지는 절연부(412)에 의해 절연되어 위치한다.
구체적으로, 도 38(b)를 참조하면, 반도체 발광소자(1)의 제조를 완료한 다음, 주석(Sn)을 주성분으로 하는 솔더 물질(400)을 반도체 발광소자(1)와 접촉하는 외부 전극(410, 411)에 도포한 후, 솔더 물질(400)이 산화 방지층(303) 및 확산 방지층(302)과 용융된 납땜층(500)을 통해 반도체 발광소자(1)의 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)이 외부 전극(410, 411)에 고정된다. 여기서 솔더 물질(400)은 Sn, PbSn, PbSnAg, PbInAb, PbAg, SnPbAg, PbIn, CdZn 등을 예로 들 수 있다. 녹는점의 관점에서, 녹는점이 250~300℃ 정도인 솔더 물질(400)이 사용될 수 있다.
솔더 물질(400)과 용융되어 납땜층(500)에 혼합되는 산화 방지층(303) 및 확산 방지층(302)은 솔더 물질(400)보다 높은 용융점을 갖고, 솔더 물질(400)과 용융되지 않는 접합층(301)은 산화 방지층(303) 및 확산 방지층(302) 보다 더 높은 용융점을 갖는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 개시에서 산화 방지층(303)은 용융점이 약 1063℃인 Au로 이루어지고, 확산 방지층(302)은 용융점이 약 1453℃인 Ni로 이루어지고, 접합층(301)은 용융점이 약 1769℃인 Pt로 이루어진다.
접합층(301), 확산 방지층(302) 및 산화 방지층(303)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 하지만, 접합층(301)의 두께는 확산 방지층(302) 및 산화 방지층(303)의 두께보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 접합층(301)의 두께는 확산 방지층(302) 및 산화 방지층(303)의 두께보다 최소 1/2 크기로 형성될 수 있다.
접합층(301)은 확산 방지층(302) 및 산화 방지층(303) 보다 용융점이 높은 Pt로 이루어짐으로써, 두께에 상관없이 Al로 이루어진 반사층(200)과의 접합력을 유지하면서 반사층(200)의 손상을 방지할 수 있다.
도 39는 본 개시에 따른 접합층(301)이 추가된 실시예 및 비교예에 따른 반도체 발광소자의 전극과 외부 전극간의 접합력의 변화를 나타내는 도면으로서, 세로축은 반도체 발광소자의 최상층인 상부 전극과 외부 전극간의 접합력에 대한 값을 나타내고, 가로축은 접합력이 유지되는 시간을 나타낸 것이다.
본 개시에서, 반도체 발광소자의 상부 전극과 외부 전극간의 접합력의 변화는 DTS(Die Shear Test)를 이용하여 나타내었다. 하지만, 이에 한정하지 않는다.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 상부 전극은 접촉층(100)/반사층(200)/접촉층(100)/반사층(200)/접촉층(100)/반사층(200)/접합층(301)/확산방지층(302)/산화방지층(303)의 조합으로 구성되고, 비교예는 별도의 접합층을 포함하고 있지 않다. 여기서, 접촉층(100)은 Cr, Ti와 같은 물질이 주로 사용되고, 반사층(200)은 Al, Ag와 같은 물질이 주로 사용되며, 접합층(301)은 Pt와 같은 물질이 주로 사용되고, 확산 방지층(302)은 Ti, Ni와 같은 물질이 주로 사용되며, 산화 방지층(303)은 Au가 주로 사용될 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
구체적으로, Pt로 이루어진 접합층(301)이 반사층(200)과 확산 방지층(301) 사이에 위치함으로써, 반사층(200)과의 접합력을 유지하면서 납땜 접합시 손상 또는 훼손이 발생하지 않으므로, 비교예보다 반도체 발광소자와 외부 전극 사이의 높은 접합력을 갖는다.
예를 들어, 비교예를 살펴보면, 초기 0h에는 약 3000의 접합력을 갖고, 약 300h이 경과한 후에는 약 800의 접합력을 갖고, 약 500h이 경과한 후에는 약 600의 접합력을 갖는다.
이에 반해, 본 개시에 따른 실시예를 살펴보면, 초기 0h에는 약 3400의 접합력을 갖고, 약 300h이 경과한 후에는 약 2400의 접합력을 갖고, 약 500시간(h)이 경과한 후에는 약 2400의 접합력을 갖는다. 다시 말하면, 실시예는 비교예를 기준으로 살펴보면, 시간이 경과할수록 접합력이 감소하는 비교예에 비해 실시예는 시간이 500h 경과하여도 비교예에 비해 약 5배 이상의 높은 접합력을 유지한다.
더욱이, 본 개시에 따른 실시예는 Pt로 이루어진 접합층(301)이 추가됨으로써, 실시예보다 초기에 높은 접합력을 갖는다.
따라서, Pt로 이루어진 접합층(301)이 추가된 실시예의 접합력은 비교예의 접합력에 비해 시간이 지나도 반도체 발광소자의 상부 전극과 외부 전극과의 접합력이 유지되어 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자(1)의 제조 방법을 살펴보면, 먼저, 기판(10) 상에 제1 반도체층(30), 활성층(40), 제2 반도체층(50), 투광성 도전막(60; 예: ITO)을 형성하고, 메사 식각하여 제1 반도체층(30)의 일부를 노출한다. 메사 식각은 투광성 도전막(60) 형성 전 또는 이후에 수행될 수도 있다. 투광성 도전막(60)은 생략될 수 있다.
한편, 투광성 도전막(60) 형성 전에 제2 반도체층(50) 위에 제2 전극(80)에 대응하여 광흡수 방지막(65)을 형성하는 것을 고려할 수 있다.
다음으로, 투광성 도전막(60) 위에 광반사층(R)을 형성한다.
다음으로, 건식 식각 또는 습식 식각, 또는 이들의 조합에 의해 광반사층(R)에 개구로 이루어진 전기적 연결을 형성한다.
구체적으로, 노출된 제1 반도체층(30)과 연결되는 전기적 연결은 광반사층(R), 제2 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 반도체층(30) 일부까지 형성되고, 제2 반도체층(50)과 연결되는 전기적 연결은 광반사층(R)을 관통하여 투광성 도전막(60)의 일부를 노출하도록 형성된다.
노출된 제1 반도체층(30) 및 제2 반도체층(50)과 연결되는 전기적 연결은 광반사층(R) 형성 후에 형성될 수도 있지만, 이와 다르게, 광반사층(R) 형성 전에 또는 광반사층(R) 형성 후에 복수의 반도체층(30, 40, 50)에 노출된 제1 반도체층(30)과 연결되는 전기적 연결을 일부 형성하고, 광반사층(R)이 노출된 제1 반도체층(30)과 연결되는 전기적 연결을 덮도록 형성된 후, 광반사층(R)을 관통하는 추가의 공정을 통해 전기적 연결을 형성하고, 추가의 공정과 동시에 또는 다른 공정으로 제2 반도체층(50)과 연결되는 전기적 연결을 형성할 수 있다.
다음으로, 광반사층(R) 위에 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)을 형성한다. 예를 들어, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 스퍼터링 장비, E-빔 장비 등을 이용하여 증착 될 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 용융점이 서로 다른 적어도 1개 이상의 층으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 제1 반도체층(30) 및 제2 반도체층(50) 또는 제1 반도체층(30) 및 투광성 도전막(60) 위에 Cr로 이루어진 접촉층(100)을 형성하고, 접촉층(100) 위에 Al로 이루어진 반사층(200)을 형성하고, 반사층(200) 위에 Ti로 이루어진 접촉층(100)을 형성하고, Al로 이루어진 반사층(200)을 반복 적층하여 형성한 후, Pt/Ni/Au으로 이루어진 본딩층(300)을 반사층(200) 위에 형성한다.
예를 들어, 접촉층(100)/반사층(200)/접합층(301)/확산방지층(302)/산화방지층(303)의 조합으로 구성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 여기서, 좀 더 안정적인 전극 구조가 될 수 있도록 접촉층(100) 및 반사층(200)이 교대로 반복 적층 될 수 있다.
다음으로, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 솔더링(soldering)을 통해 외부 전극(410, 412)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 40은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자(2)는 빛흡수 방지부(65)를 포함한다.
반도체 발광소자(2)는 도 41을 참조하면, 제2 전극(70)에 대응하는 제2 반도체층(50) 위에 형성되는 빛흡수 방지부(65)를 포함할 수 있다. 빛흡수 방지부(65)는 생략될 수 있다.
빛흡수 방지부(65)는 p형 반도체층(50)보다 굴절률이 낮은 투광성 물질로 된 단일층(예: SiO2), 다층막(예: Si02/TiO2/SiO2), 분포 브래그 리플렉터, 단일층과 분포 브래그 리플렉터의 결합 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 빛흡수 방지부(65)는 비도전성 물질(예: SiOx, TiOx와 같은 유전체 막)로 이루어질 수 있다.
여기서, 제2 반도체층(50)으로 전류를 확산시키는 투광성 도전막(60)은 빛흡수 방지부(65)를 덮으며, 제2 반도체층(50) 위에 형성된다.
도 40에 기재된 반도체 발광소자(2) 빛흡수 방지부(65)를 도 37에 기재된 반도체 발광소자(1)와 동일한 특성을 갖는다.
도 41은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
반도체 발광소자(3)는 기판(110), 복수의 반도체층(130, 140, 150), 비도전성 반사막(191), 절연층(195), 제1 전극부(180) 및 제2 전극부(170)를 포함한다. 이하, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 하여 설명한다.
기판(110)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 기판(110)은 최종적으로 제거될 수 있다.
복수의 반도체층(130, 140, 150)은 순차적으로 적층된 제1 반도체층(130), 활성층(140) 및 제2 반도체층(150)을 포함한다.
제1 반도체층(130)과 제2 반도체층(150)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다.
복수의 반도체층(130, 140, 150)은 기판(110) 위에 형성된 버퍼층(120), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(130; 예: Si 도핑된 GaN), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(150; 예: Mg 도핑된 GaN) 및 제1 반도체층(130)과 제2 반도체층(150) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(140; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)을 포함한다. 복수의 반도체층(130, 140, 150) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층(120)은 생략될 수 있다.
활성층(140)은 제1 반도체층(130)과 제2 반도체층(150) 사이에 형성되며, 빛이 발생한다.
반도체 발광소자는 복수의 반도체층(130, 140, 150)과 비도전성 반사막(191) 사이 예를 들어, 제2 반도체층(150)과 비도전성 반사막(191) 사이에 투광성 도전막(160)을 포함할 수 있다. 투광성 도전막(160)은 생략될 수 있다.
투광성 도전막(160)은 투광성 도전 전극(ITO 등), 오믹 금속층(Cr, Ti 등), 반사 금속층(Al, Ag, 등) 등으로 형성될 수 있으며, 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다. 금속층에 의한 빛흡수를 감소하기 위해 투광성 도전막(160)은 투광성 도전성 물질(예: ITO)로 이루어지는 것이 바람직하다.
비도전성 반사막(191)은 활성층(140)에서 생성된 빛을 제1 반도체층(130) 측으로 반사하도록 복수의 반도체층(130, 140, 150) 위에 형성되며, 유전체로 형성될 수 있다.
본 예에서, 비도전성 반사막(191)은 절연성을 가지며, 비도전성 반사막(191)을 관통하는 전기적 연결(an electrical connection)에 의해 복수의 반도체층과 전기적으로 연통되는 플립칩(flip chip)이다.
예를 들어, 비도전성 반사막(191)은 금속 반사막에 의한 광흡수 감소를 위해 절연성 물질로 형성되며, 바람직하게는 DBR(Distributed Bragg Reflector) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
절연층(195)은 비도전성 반사막(191) 위에 형성된다. 절연층(195)은 SiO2로 이루어질 수 있다. 절연층(195)은 이에 제한되지 않고 SiN, TiO2, Al2O3, Su-8 등이 사용될 수도 있다.
비도전성 반사막(191) 위를 덮는 절연층(195)의 굴절률은 비도전성 반사막(191)의 굴절률과 비슷하여 반사되지 않고 투과가 잘된다. 그래서, 비도전성 반사막(191)에서 반사되지 못한 일부의 빛은 절연층(195)으로 빠져나가 빛의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그래서, 절연층(195)으로 빠져나가는 빛을 연결 전극(182, 172)이 비도전성 반사막(191) 위를 전체적으로 덮도록 하여, 절연층(195)으로 빠져나가는 빛을 반사하도록 한다.
이로 인해, 비도전성 반사막(191)에서 반사되지 않은 일부의 빛도 연결 전극(182, 172)에 의해 반사되어 반도체 발광소자 밖으로 나와 빛의 추출 효율이 높아진다.
제1 전극부(180) 및 제2 전극부(170)는 오믹 전극(181, 171), 가지 전극(198), 연결 전극(182, 172), 전기적 연결(183, 184, 173, 174) 및 패드 전극(185, 175)을 각각 포함한다.
제1 전극부(180)는 제1 반도체층(130)과 전기적으로 연통하도록 구비되며, 전자와 정공 중 하나를 공급한다.
제2 전극부(170)는 제2 반도체층(150)과 전기적으로 연통하도록 구비되며, 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급한다.
제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)은 비도전성 반사막(191) 위에 형성된다.
제1 연결 전극(182)은 제1 전기적 연결(183)을 통해 제1 반도체층(130)과 전기적으로 연결된다.
제2 연결 전극(172)은 제2 전기적 연결(173)을 통해 제2 반도체층(150)과 전기적으로 연결된다.
제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)은 비도전성 반사막(191) 위를 대부분 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 비도전성 반사막(191) 위에서 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)이 충격을 흡수하여 비도전성 반사막(191)의 균열 또는 깨짐을 예방할 수 있기 때문이다.
일반적으로 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)은 금속으로 형성되어, 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)도 빛을 흡수할 수 있으므로, 좁게 형성하는 것이 휘도를 높이는 방법이라고 생각한다.
하지만 비도전성 반사막(191)에서 빛을 대부분 제1 반도체층(130) 측으로 반사하기 때문에 적은 양의 빛만 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)측으로 들어오고, 그 중 일부가 흡수되므로 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)이 넓은 것은 휘도에 많은 영향을 끼치지 않는다는 것을 발견하였다. 그러므로, 비도전성 반사막(191) 위에 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)을 넓게 형성함으로써, 반도체 발광소자의 안정성, 신뢰성을 높일 수 있다.
가지 전극(198)은 복수의 반도체층(130, 140, 150)과 비도전성 반사막(191) 사이에 형성되며, 가지 전극(198)과 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)은 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
제1 전기적 연결(183) 및 제2 전기적 연결(173)은 비도전성 반사막(191)을 관통하며, 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)과 복수의 반도체층을 전기적으로 연통한다. 본 예는 제1 전기적 연결(183)은 제1 연결 전극(182)과 제1 반도체층(130)을 전기적으로 연통하고, 제2 전기적 연결(173)은 제2 연결 전극(172)과 제2 반도체층(150)을 전기적으로 연통한다.
제1 오믹 전극(181)은 제1 전기적 연결(183)과 제1 반도체층(130) 사이에 접촉저항 감소와 안정적 전기적 연결을 위해 형성된다.
제2 오믹 전극(171)은 제2 전기적 연결(173)과 제2 반도체층(150) 사이에 접촉저항 감소와 안정적 전기적 연결을 위해 형성된다.
제1 오믹 전극(181) 및 제2 오믹 전극(171)은 오믹 금속(Cr, Ti 등)이 사용될 수 있고, 반사금속(Al, Ag) 등으로 형성될 수도 있으며, 이들의 조합으로 이루어져도 좋다. 제1 오믹 전극(181) 및 제2 오믹 전극(171)으로 인해 반도체 발광소자의 동작 전압이 낮아진다.
제3 전기적 연결(184) 및 제4 전기적 연결(175)은 절연층(195)을 관통하며, 제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)과 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)을 전기적으로 연통한다. 본 예는 제3 전기적 연결(184)은 제1 패드 전극(185)과 제1 연결 전극(182)을 전기적으로 연통하고, 제4 전기적 연결(174)은 제2 패드 전극(175)과 제2 연결 전극(172)을 전기적으로 연통한다. 제3 전기적 연결(184) 및 제4 전기적 연결(174)이 복수개로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제3 전기적 연결(184) 및 제4 전기적 연결(174)의 개수는 제1 전기적 연결(183) 및 제2 전기적 연결(173)의 개수보다 많게 형성될 수 있다.
제1 패드 전극(185)은 제3 전기적 연결(184)을 통해 제1 연결 전극(182)과 전기적으로 연결되어 제1 반도체층(130)으로 전자를 공급한다.
제2 패드 전극(175)은 제4 전기적 연결(174)을 통해 제2 연결 전극(172)과 전기적으로 연결되어 제2 반도체층(150)으로 정공을 공급한다.
제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)은 외부 전극과의 전기적 연결용 전극으로서, 외부 전극과 솔더링(soldering)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)은 어느 정도 면적을 가지도록 형성되어 있어서 방열 통로가 된다.
제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)은 도 38에 도시된 구조와 동일한 구조를 갖는다. 제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)은 절연층(195) 위에 형성되는 접촉층(100), 반사층(200) 및 본딩층(300)을 포함한다.
본딩층(300)은 최상위 층인 산화 방지층(303), 반사층(200) 위에 위치하는 접합층(301) 및 산화 방지층(303)과 접합층(301) 사이에 위치하는 확산 방지층(302)을 포함한다.
본 개시에 따른 제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)은 접촉층(100)/반사층(200)/접합층(301)/확산방지층(302)/산화방지층(303)의 조합으로 구성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 여기서, 좀 더 안정적인 전극 구조가 될 수 있도록 접촉층(100) 및 반사층(200)이 교대로 반복 적층 될 수 있다.
반사층(200)위에 Pt로 이루어진 접합층(301)을 형성함으로써, 납땜 접합시 용융되는 산화 방지층(303) 및 확산 방지층(302) 대신 층을 유지하여 반사층(200)의 손상을 방지하고, Al으로 이루어진 반사층(200)과의 접합력을 유지하여 반도체 발광소자(3)의 강도를 높일 수 있다.
한편, 일반적으로 반도체 발광소자에 오믹 전극(181, 171), 가지 전극(198) 및 연결 전극(182, 172) 등을 형성할 때, 복수의 금속 층으로 구성된다. 최하층은 접착면과 접합력이 높아야 하며, Cr, Ti와 같은 물질이 주로 사용되며, Ni, Ti, TiW 등도 사용될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 최상층으로는 와이어 본딩 또는 외부 전극과 연결을 위해, Au이 사용된다. 그리고, Au의 양을 줄이고, 상대적으로 무른 Au의 특성을 보완하기 위해, 최하층과 최상층 사이에, 요구되는 사양에 따라, Ni, Ti, TiW, W 등이 사용되거나, 높은 반사율이 요구되는 경우에, Al, Ag 등이 사용된다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자(3)의 제조 방법을 살펴보면, 먼저, 기판(110) 상에 제1 반도체층(130), 활성층(140), 제2 반도체층(150), 투광성 도전막(160; 예: ITO)을 형성하고, 메사 식각하여 제1 전기적 연결(183)에 대응하는 제1 반도체층(130)의 일부를 노출한다. 메사 식각은 투광성 도전막(160) 형성 전 또는 이후에 수행될 수도 있다. 투광성 도전막(60)은 생략될 수 있다.
다음으로, 투광성 도전막(60) 및 노출된 제1 반도체층(130)에 각각 오믹 전극(181, 171)을 형성한다. 오믹 전극(181, 171)은 생략될 수 있지만 동작전압 상승을 억제하고 안정적인 전기적 접촉을 위해 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 투광성 도전막(60) 형성 전에 제2 반도체층(150) 위에 오믹 전극(171)에 대응하여 광흡수 방지막을 형성하는 것을 고려할 수 있다.
다음으로, 투광성 도전막(60) 위에 비도전성 반사막(191)을 형성한다.
다음으로, 건식 식각 또는 습식 식각, 또는 이들의 조합에 의해 비도전성 반사막(191)에 개구로 이루어진 제1 전기적 연결(183) 및 제2 전기적 연결(173)을 형성한다. 제1 전기적 연결(183) 및 제2 전기적 연결(173)은 각각 제1 오믹 전극(181) 및 제2 오믹 전극(171)에 접촉하게 형성된다.
제1 전기적 연결(183)은 비도전성 반사막(191), 제2 반도체층(150), 활성층(140) 및 제1 반도체층(130) 일부까지 형성된다. 제2 전기적 연결(173)은 비도전성 반사막(191)을 관통하여 투광성 도전막(60)의 일부를 노출하도록 형성된다.
제1 전기적 연결(183) 및 제2 전기적 연결(173)은 비도전성 반사막(191) 형성 후에 형성될 수도 있지만, 이와 다르게, 비도전성 반사막(191) 형성 전에 또는 비도전성 반사막(191) 형성 후에 복수의 반도체층(130, 140, 150)에 제1 전기적 연결(183)가 일부 형성되고, 비도전성 반사막(191)이 제1 전기적 연결(183)를 덮도록 형성된 후에, 비도전성 반사막(191)을 관통하는 추가의 공정을 통해 제1 전기적 연결(183)가 형성되고, 추가의 공정과 동시에 또는 다른 공정으로 제2 전기적 연결(173)가 형성될 수 있다.
다음으로, 비도전성 반사막(191) 위에 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)을 형성한다. 예를 들어, 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)은 스퍼터링 장비, E-빔 장비 등을 이용하여 증착 될 수 있다. 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)은 안정적 전기적 접촉을 위해 Cr, Ti, Ni 또는 이들의 합급을 사용하여 형성될 수 있으며, Al 또는 Ag와 같은 반사 금속층을 포함할 수도 있다.
제1 연결 전극(182)은 복수의 제1 전기적 연결(183)을 통해 제1 반도체층(130)과 접촉하도록 형성될 수 있고, 제2 연결 전극(172)은 제2 전기적 연결(173)을 통해 투광성 도전막(60)에 접하도록 형성될 수 있다.
다음으로, 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)을 덮는 절연층(195)을 형성한다. 절연층(195)의 대표적인 물질은 SiO2이며, 이에 제한되지 않고 SiN, TiO2, Al2O3, Su-8 등이 사용될 수도 있다.
다음으로, 건식 식각 또는 습식 식각, 또는 이들의 조합에 의해 절연층(195)에 제3 전기적 연결(184) 및 제4 전기적 연결(174)을 형성한다. 제3 전기적 연결(184) 및 제4 전기적 연결(174)은 각각 제1 연결 전극(182) 및 제2 연결 전극(172)에 접촉하게 형성된다.
제3 전기적 연결(184) 및 제4 전기적 연결(174)은 절연층(195) 형성 후에 형성될 수도 있지만, 이와 다르게, 절연층(195) 형성 전에 형성될 수 있다.
다음으로, 절연층(195) 위에 제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)을 형성한다. 예를 들어, 제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)은 스퍼터링 장비, E-빔 장비 등을 이용하여 증착 될 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)은 용융점이 서로 다른 적어도 1개 이상의 층으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 절연층(195)위에 Cr로 이루어진 접촉층(100)을 형성하고, 접촉층(100) 위에 Al로 이루어진 반사층(200)을 형성하고, 반사층(200) 위에 Ti로 이루어진 접촉층(100)을 형성하고, Al로 이루어진 반사층(200)을 반복 적층하여 형성한 후, Pt/Ni/Au으로 이루어진 본딩층(300)을 반사층(200) 위에 형성한다.
다음으로, 제1 패드 전극(185) 및 제2 패드 전극(175)은 솔더링(soldering)을 통해 외부 전극(410, 412)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 42는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
반도체 발광소자(1)는 도 42을 참조하면, 기판(10), 복수의 반도체층(30, 40, 50), 비도전성 반사막(91), 제1 전극부(8) 및 제2 전극부(7)을 포함한다. 이하, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 하여 설명한다.
기판(10)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 기판(10)은 최종적으로 제거될 수 있다.
복수의 반도체층(30, 40, 50)은 순차적으로 적층된 제1 반도체층(30), 활성층(40) 및 제2 반도체층(50)을 포함한다.
제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다.
복수의 반도체층(30, 40, 50)은 기판(10) 위에 형성된 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN) 및 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)을 포함한다. 복수의 반도체층(30, 40, 50) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층(20)은 생략될 수 있다.
활성층(40)은 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 형성되며, 빛이 발생한다.
반도체 발광소자는 복수의 반도체층(30, 40, 50)과 평탄층(90) 사이 예를 들어, 제2 반도체층(50)과 평탄층(90) 사이에 투광성 도전막(60)을 포함할 수 있다. 투광성 도전막(60)은 생략될 수 있다.
투광성 도전막(60)은 투광성 도전성 물질(예: ITO), 오믹 금속층(Cr, Ti 등), 반사 금속층(Al, Ag, 등) 등으로 형성될 수 있으며, 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다. 금속층에 의한 빛흡수를 감소하기 위해 투광성 도전막(60) 투광성 도전성 물질(예: ITO)로 이루어지는 것이 바람직하다.
평탄층(90)은 높이차를 갖는 복수의 반도체층(30, 40, 50)의 최상층인 상면을 평탄화한다. 이에 따라, 평탄층(90)의 상면(90a)은 평탄한 면을 갖고, 평탄층(90)의 하면(90b)은 비평탄한 면을 갖는 것이 바람직하다.
평탄층(90)은 SiO2 및/또는 SiNx 등을 포함하며, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅 또는 스핀 코팅 방법과 같은 다양한 도포 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 본 예에서, 평탄층(90)은 절연 물질인 SiO2이 스핀 코팅 등의 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다.
높이차를 갖는 복수의 반도체층(30, 40, 50)의 최상층인 상면을 평탄화하는 평탄층(90)의 두께는 최소한의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 오믹 전극(71) 또는 투광성 도전막(60) 또는 제2 반도체층(50)과 접촉하는 평탄층(90)의 하면(90b)에서 비도전성 반사막(91)과 접촉하는 평탄층(90)의 상면(90a)까지의 두께는 0.2um~2.5um이고, 제1 오믹 전극(81) 또는 노출된 제1 반도체층(30)과 접촉하는 평탄층(90)의 하면(90b)에서 비도전성 반사막(91)과 접촉하는 평탄층(90)의 상면(90a)까지의 두께는 1.2um~4um 일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
비도전성 반사막(91)은 활성층(40)에서 생성된 빛을 제1 반도체층(30) 측으로 반사하도록 평탄층(90) 위에 형성되며, 유전체로 형성될 수 있다.
본 예에서, 비도전성 반사막(91)은 절연성을 가지며, 비도전성 반사막(91)을 관통하는 전기적 연결(an electrical connection)(82, 72)에 의해 복수의 반도체층(30, 40, 50)과 전기적으로 연통되는 플립칩(flip chip)이다.
예를 들어, 비도전성 반사막(91)은 금속 반사막에 의한 광흡수 감소를 위해 절연성 물질로 형성되며, 바람직하게는 DBR(Distributed Bragg Reflector) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
제1 전극부(8)는 제1 오믹 전극(81), 제1 전기적 연결(82) 및 제1 전극(80)을 포함한다.
제1 전극부(8)는 비도전성 반사막(91) 및 평탄층(90)을 관통하여 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연통하도록 구비되며, 전자와 정공 중 하나를 공급한다.
제1 오믹 전극(81)은 제1 전기적 연결(82)과 제1 반도체층(30) 사이에 접촉저항 감소와 안정적 전기적 연결을 위해 형성된다.
제1 오믹 전극(81)은 오믹 금속(Cr, Ti 등)이 사용될 수 있고, 반사 금속(Al, Ag) 등으로 형성될 수도 있으며, 이들의 조합으로 이루어져도 좋다. 제1 오믹 전극(81)으로 인해 반도체 발광소자(1)의 동작전압이 낮아진다.
제1 전기적 연결(81)은 비도전성 반사막(91) 및 평탄층(90)을 관통하며, 제1 전극(80)과 제1 반도체층(30)을 전기적으로 연통한다.
제1 전극(80)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
제2 전극부(7)는 제2 오믹 전극(71), 제2 전기적 연결(72) 및 제2 전극(70)을 포함한다.
제2 전극부(7)는 비도전성 반사막(91) 및 평탄층(90)을 관통하여 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연통하도록 구비되며, 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급한다.
제2 오믹 전극(71)은 제2 전기적 연결(72)과 제2 반도체층(50) 사이에 접촉저항 감소와 안정적 전기적 연결을 위해 형성된다.
제2 오믹 전극(71)은 오믹 금속(Cr, Ti 등)이 사용될 수 있고, 반사 금속(Al, Ag) 등으로 형성될 수도 있으며, 이들의 조합으로 이루어져도 좋다. 제2 오믹 전극(71)으로 인해 반도체 발광소자(1)의 동작전압이 낮아진다.
제2 전기적 연결(71)은 비도전성 반사막(91) 및 평탄층(90)을 관통하며, 제2 전극(70)과 제2 반도체층(50)을 전기적으로 연통한다.
제2 전극(70)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, Cr, Ti, Ni, Au, Ag, TiW, Pt, Al 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 비도전성 반사막(91) 위에 대부분 넓게 형성되는 것이 바람직하다.
제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 박리 방지를 위해 접합성이 좋고, 전기적 특성이 좋은 금속으로 이루어지며 복수의 금속층으로 이루어지는 것이 일반적이다.
제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 금속으로 형성되어, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)도 빛을 흡수할 수 있으므로, 좁게 형성하는 것이 휘도를 높이는 방법이라고 생각한다.
하지만 비도전성 반사막(91)에서 빛을 대부분 제1 반도체층(30) 측으로 반사하기 때문에 적은 양의 빛만 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)측으로 들어오고, 그 중 일부가 흡수되므로 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)이 넓은 것은 휘도에 많은 영향을 끼치지 않는다는 것을 발견하였다. 그러므로, 비도전성 반사막(91) 위에 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)을 넓게 형성함으로써, 반도체 발광소자의 안정성, 신뢰성을 높일 수 있다.
본 개시에서 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 동일한 층 구조를 갖는 것이 바람직하지만, 사로 다른 층 구조를 가질 수도 있다.
제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 외부 전극과의 전기적 연결용 전극으로서, 외부 전극과 유테틱 본딩되거나, 솔더링되거나 또는 와이어 본딩도 가능하다. 외부 전극은 서브 마운트에 구비된 도통부, 패키지의 리드 프레임, PCB에 형성된 전기 패턴 등일 수 있으며, 반도체 발광소자와 독립적으로 구비된 도선이라면 그 형태에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 어느 정도 면적을 가지도록 형성되어 있어서 방열 통로가 된다.
또한, 일반적으로 반도체 발광소자에 오믹 전극(81, 71) 및 제1 전극(80) 및 제2 전극(70) 등을 형성할 때, 복수의 금속 층으로 구성된다. 최하층은 접착면과 결합력이 높아야 하며, Cr, Ti와 같은 물질이 주로 사용되며, Ni, Ti, TiW 등도 사용될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 최상층으로는 와이어 본딩 또는 외부 전극과 연결을 위해, Au이 사용된다. 그리고, Au의 양을 줄이고, 상대적으로 무른 Au의 특성을 보완하기 위해, 최하층과 최상층 사이에, 요구되는 사양에 따라, Ni, Ti, TiW, W 등이 사용되거나, 높은 반사율이 요구되는 경우에, Al, Ag 등이 사용된다.
도 43은 도 42에 도시된 비전도성 반사막과 평탄층의 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 도 43(a)는 반도체 발광소자에 평탄층이 포함되지 않는 경우 비도전성 반사막의 반사 경로를 나타내는 도면이고, 도 43(b)는 본 개시에 따른 반도체 발광소자에 평탄층이 포함된 경우 비도전성 반사막의 반사 경로를 나타내는 도면이다.
일반적으로, 비도전성 반사막(9)는 단일의 유전체층으로 이루어질 수도 있고, 다층구조를 가질 수도 있다. 본 예에서 비도전성 반사막(91)은 금속 반사막에 의한 빛흡수 감소를 위해 비도전성 물질로 형성되며, 다층 구조의 일 예로, 비도전성 반사막(9)은 유전체막(9b), 분포 브래그 리플렉터(9a; Distributed Bragg Reflector) 및 클래드막(9c)을 포함한다.
반도체 발광소자는 오믹 전극(81, 71) 또는 메사 식각에 의해 노출된 제1 반도체층(30)과 같은 구조물로 인해 높이차가 생기게 된다. 이에 따라, 높이차를 갖는 반도체 발광소자 위에 유전체막(9b)를 증착하고, 유전체막(9b) 위에 빛을 반사하는 분포 브래그 리플렉터(9a)를 증착하고, 분포 브래그 리플렉터(9a) 위에 클래드막(9c)을 순차적으로 증착한다.
구체적으로, SiO2로 된 유전체막(9b)은 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 또는 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)을 이용하여 형성된다. 이때, 유전체막(9b)은 상기 높이차가 있는 영역에서 평탄한 면으로 형성되지 않고 높이차에 따라 굴곡진 두께를 갖는 형상으로 형성된다. 이에 따라, 유전체막(9b)은 설계된 두께로 형성되기 어렵고, 이로 인해 빛의 반사율이 저하될 수 있고, 전기적 절연에도 문제가 생길 수 있다.
다음으로, 유전체막(9b) 위에 반사율이 다른 물질의 반복 적층, 예를 들어, SiO2/TiO2, SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO의 반복 적층으로 이루어진 분포 브래그 리플렉터(9a)가 형성된다.
분포 브래그 리플렉터(9a)가 SiO2/TiO2의 반복 적층 구조로 이루어지는 경우, 높이차에 의해 비평탄한 층으로 형성된 유전체막(9b)을 따라 반복 적층되어 형성된다. 이에 따라, 분포 브래그 리플렉터(9a) 높이차를 갖는 비평탄한 층으로 형성된다.
다음으로, 클래드막(9c)은 Al2O3와 같은 금속 산화물, SiO2, SiON와 같은 유전체막(9b), MgF, CaF, 등의 물질로 이루어질 수 있다. 클래드막(9c) 역시 높이차에 의해 비평탄한 층으로 형성된 분포 브래그 리플렉터(9a)에 의해 높이차를 갖는 비평탄한 층으로 형성된다.
이와 같이, 높이차를 갖는 오믹 전극(81, 71) 또는 복수의 반도체층(30, 50) 위에 분포 브래그 리플렉터(9a)를 포함하는 비도전성 반사막(9)을 형성하는 경우, 분포 브래그 리플렉터(9a)의 하면이 높이차에 의해 비평탄한 면으로 형성되어 빛의 반사가 원활하게 이루어지지 못해 빛의 반사율이 저하되고, 전기적 절연 문제가 생길 수 있다.
일반적으로, 분포 브래그 리플렉터(9a)는 수직 방향에 가까운 빛일 수록 반사율이 높으며, 대략 99% 이상 반사한다. 그러나 도 43(a)에 도시된 바와 같이, 상기 높이차에 의해 비도전성 반사막(9)으로 입사되는 빛(L11, L12)의 대부분이 비스듬하게 입사된다. 비스듬하게 입사되는 빛(L11, L12)의 대부분은 분포 브래그 리플렉터(9a)를 통과하거나, 클래드 막(9c) 또는 비도전성 반사막(9)의 상면에 입사하거나, 또는 반사되지 못하고 비도전성 반사막(9)에 흡수된다. 이에 따라, 빛의 반사가 원활하게 이루어지지 못해 빛의 반사율이 저하되고, 전기적 절연 문제가 생길 수 있다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자와 같이 평탄층(90)이 포함된 경우, 오믹 전극(81, 71) 또는 메사 식각에 의해 노출된 제1 반도체층(30)과 같은 구조물로 인해 발생한 높이차가 평탄층(90)에 의해 감소된다. 즉, 평탄층(90)은 높이차를 갖는 복수의 반도체층(30, 40, 50)에 의해 하면(90b)이 비평탄한 면을 갖고, 상면(90b)은 평탄한 면을 갖는다. 이때, 평탄층(90)은 최소한의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 최소 1.2um 이상 최대 4um의 크기를 가질 수 있다.
평탄층(90)은 절연 물질인 SiO2이 스핀 코팅 등의 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다.
상면(90b)이 평탄한 면을 갖는 평탄층(90)에 의해 비도전성 반사막(91) 역시 평탄한 면을 가지므로, 높이차에 의해 비평탄면을 갖는 종래의 비도전성 반사막(9) 보다 높은 반사율을 가질 수 있다.
비도전성 반사막(91)은 유전체막(91b), 분포 브래그 리플렉터(91a; Distributed Bragg Reflector) 및 클래드막(91c)을 포함한다. 이때, 유전체막(91b)은 높이차를 갖는 복수의 반도체층(30, 40, 50)의 최상층인 상면을 평탄화하는 평탄층(90)과 동일한 절연 물질로 이루어지는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 본 개시에서 평탄층(90) 및 유전체막(91b)은 SiO2로 이루어지는 것이 바람직하다. 동일한 절연 물질로 이루어짐으로써, 평탄층(90)과 비도전성 반사막(91) 간의 사이의 결합력이 증가하여 안정적인 물리적 및 전기적 접촉을 갖는다.
이에 따라, 도 43(b)를 참조하면, 활성층(40)에서 발광된 빛(L21, L22)의 대부분은 수직 방향으로 비도전성 반사막(91) 쪽으로 입사되어 대략 99% 이상 반사 된다. 따라서, 빛의 반사가 99% 이상 이루어지기 때문에 빛의 반사율이 증가하여 발광효율이 높아질 수 있다.
도 44는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 기판(110) 상에 제1 반도체층(130), 활성층(140), 제2 반도체층(150), 투광성 도전막(160)을 형성하고, 메사 식각하여 제1 전극(180)에 대응하는 제1 반도체층(130)의 일부를 노출한다. 메사 식각은 투광성 도전막(160) 형성 전 또는 이후에 수행될 수도 있다. 투광성 도전막(160)은 생략될 수 있다.
다음으로, 도 44(a)에 도시한 바와 같이 투광성 도전막(160) 및 노출된 제1 반도체층(130)에 각각 제1 및 제2 오믹 전극(181, 171)을 형성한다. 제1 및 제2 오믹 전극(181, 171)은 생략될 수 있지만 동작전압 상승을 억제하고 안정적인 전기적 접촉을 위해 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 투광성 도전막(160) 형성 전에 제2 반도체층(150) 위에 제2 오믹 전극(171)에 대응하여 광흡수 방지막(미도시)을 형성하는 것을 고려할 수 있다.
다음으로, 도 44(b)에 도시한 바와 같이, 비도전성 반사막(191)에 대응하는 1 반도체층(130), 투광성 도전막(60), 제1 및 제2 오믹 전극(181, 171) 위에 평탄층(190)을 형성한다. 이에 따라, 평탄층(190)의 상면(190a)은 평탄한 면을 갖고, 하면(190b)은 비평탄한 면을 갖는다.
여기서, 높이차를 갖는 복수의 반도체층(30, 40, 50)의 최상층인 상면을 평탄화하는 평탄층(90)의 두께는 최소한의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 오믹 전극(171) 또는 투광성 도전막(160) 또는 제2 반도체층(150)과 접촉하는 평탄층(90)의 하면(90b)에서 비도전성 반사막(91)과 접촉하는 평탄층(90)의 상면(90a)까지의 두께는 0.2um~2.5um 이고, 제1 오믹 전극(81) 또는 노출된 제1 반도체층(30)과 접촉하는 평탄층(90)의 하면(90b)에서 비도전성 반사막(91)과 접촉하는 평탄층(90)의 상면(90a)까지의 두께는 1.2um~4um 일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
평탄층(190)은 절연 물질인 SiO2이 스핀 코팅 등의 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 겔(gel) 상태인 SiO2를 도포한 후, 이를 경화하기 위한 열처리 및/또는 건조는 120℃ 내지 170℃의 온도에서 30초 내지 5분의 시간 동안 수행될 수 있다. 상술한 열처리 및/또는 건조 온도 및 시간은 반도체 발광소자 상에 평탄층(190)이 안정적으로 형성될 수 있도록 한정된 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 44(c)에 도시한 바와 같이, 평탄층(190) 위에 비도전성 반사막(191)을 형성한다. 비도전성 반사막(191)은 평탄한 면을 갖는 평탄층(190)의 상면(190a)에 의해 하면이 평탄한 면을 갖는다.
비도전성 반사막(191)은 금속 반사막에 의한 광흡수 감소를 위해 절연성 물질로 형성되며, 바람직하게는 DBR(Distributed Bragg Reflector) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
다층 구조의 일 예로, 유전체막(191b), 분포 브래그 리플렉터(191a) 및 클래드막(191c)을 포함한다.
유전체막(191b)은 평탄한 면을 갖는 평탄층(190)의 상면(190a) 위에 적층되어 형성된다. 유전체막(191b)의 재질은 평탄층(190)과 동일한 절연 물질인 SiO2가 적당하다. 동일한 절연 물질로 이루어짐으로써, 평탄층(190)과 비도전성 반사막(191) 간의 사이의 결합력이 증가하여 안정적인 물리적 및 전기적 접촉을 갖는다. 여기서, 유전체막(191b)은 스핀 코팅 방법으로 도포 및 경화되어 형성되는 평탄층(190)과 달리 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 또는 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition)으로 형성된다.
분포 브래그 리플렉터(191a)는 평탄한 면을 갖는 평탄층(190)의 상면(190a)에 의해 평탄한 층으로 형성된 유전체막(191b) 위에 평탄한 층으로 형성된다.
분포 브래그 리플렉터(91a)는 반사율이 다른 물질의 반복 적층, 예를 들어, SiO2/TiO2, SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO의 반복 적층으로 이루어질 수 있으며, Blue 빛에 대해서는 SiO2/TiO2가 반사효율이 좋고, UV 빛에 대해서는 SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO가 반사효율이 좋을 것이다.
클래드막(91c)은 Al2O3와 같은 금속 산화물, SiO2, SiON와 같은 유전체막(91b), MgF, CaF, 등의 물질로 이루어질 수 있다. 분포 브래그 리플렉터(91a)는 수직 방향에 가까운 빛일수록 반사율이 높아서, 대략 99% 이상 반사한다.
다음으로, 도 44(d)에 도시한 바와 같이, 건식 식각 또는 습식 식각, 또는 이들의 조합에 의해 오믹 전극(181, 171)에 대응하여 평탄층(190) 및 비도전성 반사막(191)을 관통하는 전기적 연결(182, 172)을 형성한다.
노출된 제1 반도체층(130) 및 제2 반도체층(150)과 전기적으로 연결되는 전기적 연결(182, 172)은 비도전성 반사막(191) 형성 후에 형성될 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 비도전성 반사막(191) 위에 제1 전극(180) 및 제2 전극(170)을 형성한다. 예를 들어, 제1 전극(180) 및 제2 전극(170)은 스퍼터링 장비, E-빔 장비 등을 이용하여 증착 될 수 있다.
다음으로, 제1 전극(180) 및 제2 전극(170)은 스터드 범프, 도전성 페이스트, 유테틱 본딩 등의 방법으로 외부(패키지, COB, 서브마운트 등)에 마련된 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 유테틱 본딩의 경우에, 제1 전극(180) 및 제2 전극(170)의 높이 차가 크게 나지 않는 것이 중요하다. 본 예에 따른 반도체 발광소자에 의하면 제1 전극(180) 및 제2 전극(170)이 비도전성 반사막(191) 위에 동일한 공정에 의해 형성될 수 있으므로 양 전극의 높이 차가 거의 없다. 따라서 유테틱 본딩의 경우에 이점을 가진다. 반도체 발광소자가 유테틱 본딩을 통해 외부와 전기적으로 연결되는 경우에, 제1 전극(180) 및 제2 전극(170)의 최상부는 Au/Sn 합금, Au/Sn/Cu 합금과 같은 유테틱 본딩 물질로 형성될 수 있다.
도 45는 본 개시에 따른 반도체 발광소자(2)의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자(2)는 빛흡수 방지부(265)를 포함한다.
반도체 발광소자(2)는 도 45을 참조하면, 제2 전극(270)에 대응하는 제2 반도체층(250) 위에 형성되는 빛흡수 방지부(265)를 포함할 수 있다. 빛흡수 방지부(265)는 생략될 수 있다.
빛흡수 방지부(265)는 제2 반도체층(250)보다 굴절률이 낮은 투광성 물질로 된 단일층(예: SiO2), 다층막(예: Si02/TiO2/SiO2), 분포 브래그 리플렉터, 단일층과 분포 브래그 리플렉터의 결합 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 빛흡수 방지부(265)는 비도전성 물질(예: SiOx, TiOx와 같은 유전체 막)로 이루어질 수 있다.
여기서, 제2 반도체층(250)으로 전류를 확산시키는 투광성 도전막(260)은 빛흡수 방지부(265)를 덮으며, 제2 반도체층(250) 위에 형성된다.
도 45에 기재된 반도체 발광소자(2)는 빛흡수 방지부(265)를 제외하고는 도 42에 기재된 반도체 발광소자(1)와 동일한 특성을 갖는다.
도 46은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로써, 반도체 발광소자(3)는 절연층(385), 제1 및 제2 전극부(385, 375)를 포함한다.
절연층(395)은 비도전성 반사막(391) 위에 형성된다. 절연층(395)은 SiO2로 이루어질 수 있다. 절연층(395)은 이에 제한되지 않고 SiN, TiO2, Al2O3, Su-8 등이 사용될 수도 있다.
비도전성 반사막(391) 위를 덮는 절연층(395)의 굴절율은 비도전성 반사막(391)의 굴절율과 비슷하여 반사되지 않고 투과가 잘된다. 그래서, 비도전성 반사막(391)에서 반사되지 못한 일부의 빛은 절연층(395)으로 빠져나가 빛의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그래서, 절연층(395)으로 빠져나가는 빛을 연결 전극인 제1 및 제2 전극(380, 370)이 비도전성 반사막(391) 위를 전체적으로 덮도록 하여, 절연층(395)으로 빠져나가는 빛을 반사하도록 한다.
이로 인해, 비도전성 반사막(391)에서 반사되지 않은 일부의 빛도 연결 전극인 제1 및 제2 전극(380, 370)에 의해 반사되어 반도체 발광소자(3) 밖으로 나와 빛의 추출 효율이 높아진다.
제1 및 제2 전극부(385, 375)는 상부 전극인 제1 및 제2 패드 전극(384, 374) 및 절연층(385)을 관통하여 연결 전극인 제1 및 제2 전극(380, 380)과 상부 전극인 제1 및 제2 패드 전극(384, 374)을 전기적으로 연결하는 제3 및 제4 전기적 연결(383, 373)을 포함한다.
제3 전기적 연결(383) 및 제4 전기적 연결(373)은 절연층(395)을 관통하며, 제1 패드 전극(384) 및 제2 패드 전극(374)과 제1 연결 전극(380) 및 제2 연결 전극(370)을 전기적으로 연통한다. 본 예는 제3 전기적 연결(383)은 제1 패드 전극(384)과 제1 연결 전극(382)을 전기적으로 연통하고, 제4 전기적 연결(373)은 제2 패드 전극(374)과 제2 연결 전극(372)을 전기적으로 연통한다. 제3 전기적 연결(383) 및 제4 전기적 연결(373)은 복수개로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제3 전기적 연결(383) 및 제4 전기적 연결(373)의 개수는 제1 전기적 연결(382) 및 제2 연결 전극(372)의 개수보다 많게 형성될 수 있다.
제1 패드 전극(384)은 제3 전기적 연결(383)을 통해 제1 연결 전극(382)과 전기적으로 연결되어 제1 반도체층(330)으로 전자를 공급한다.
제2 패드 전극(374)은 제4 전기적 연결(373)을 통해 제2 연결 전극(372)과 전기적으로 연결되어 제2 반도체층(350)으로 정공을 공급한다.
제1 패드 전극(384) 및 제2 패드 전극(374)은 외부 전극과의 전기적 연결용 전극으로서, 어느 정도 면적을 가지도록 형성되어 있어서 방열 통로가 된다.
도 45에 기재된 반도체 발광소자(3)는 절연층(385), 제1 및 제2 전극부(385, 375)를 제외하고는 도 42에 기재된 반도체 발광소자(1)와 동일한 특성을 갖는다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층 측으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 반사막; 반사막의 위에 형성된 절연층; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고, 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부;를 포함하며, 제1 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제1 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 제1 연결전극; 그리고 제1 반도체층과 연결되는 제1 하부전극;을 포함하고, 제2 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제2 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 적어도 하나의 제2 연결전극; 그리고 제2 반도체층과 연결되는 제2 하부전극;을 포함하고, 제1 하부전극을 중심으로 적어도 하나의 제2 하부전극이 등거리로 배열되는 반도체 발광소자.
(2) 평면도로 볼 때, 적어도 하나의 제2 하부전극은 수평방향으로 길게 뻗은 제1 연결전극 아래에 위치하지 않는 반도체 발광소자.
(3) 제1 하부전극 및 적어도 하나의 제2 하부전극은 섬 또는 도트(dot) 형태로 형성되는 반도체 발광소자.
(4) 제1 하부전극을 중심으로 최소 4개 이상의 짝수개의 제2 하부전극이 방사형태로 배열되는 반도체 발광소자.
(5) 제1 하부전극을 중심으로 인접한 각각의 제2 하부전극 사이의 거리가 모두 동일한 반도체 발광소자.
(6) 제2 하부전극과 인접한 제2 하부전극 사이의 거리는 제1 하부전극과 제2 하부전극 사이의 거리와 동일한 반도체 발광소자.
(7) 제1 하부전극과 제2 하부전극 사이의 거리는 제2 하부전극을 공유하는 인접한 제1 하부전극과 제2 하부전극 사이의 거리와 동일한 반도체 발광소자.
(8) 수직방향으로 교대로 이격되어 위치하는 복수의 제1 연결전극 사이에서 적어도 하나의 제2 하부전극이 지그재그 형상으로 배열되는 반도체 발광소자.
(9) 반사막의 상부면에 위치하는 제1 연결전극은 제2 연결전극에 의해 둘러싸여 형성되는 반도체 발광소자.
(10) 반사막은 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector) 및 ODR(Omni-Directional Reflector) 중 하나를 포함하는 반도체 발광소자.
(11) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층 측으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 비도전성 반사막; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고, 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부;를 포함하며, 제1 전극부와 제2 전극부 각각은: 비도전성 반사막 상부에 구비된 상부전극; 제1 반도체층 및 제2 반도체층 중 하나와 연결되는 하부전극; 그리고, 하부전극과 상부전극을 연결하는 전기적연결;을 포함하고, 제1 전극부와 제2 전극부 중 하나는: 하부전극과 연결되어, 반도체 발광소자의 다른 상부전극을 향해 뻗어 있는 가지전극;을 포함하고, 평면도 상에서, 다른 상부전극은 가지전극을 덮지 않도록 둘러싸는 오목부를 구비하는 반도체 발광소자.
(12) 다른 상부전극은 가지전극 위에서 비도전성 반사막이 드러나도록 형성되는 반도체 발광소자.
(13) 가지전극은 비도전성 반사막 하부에 구비되는 반도체 발광소자.
(14) 가지전극 위에 형성된 비도전성 반사막에는 주변보다 돌출된 돌출부 및 주변보다 낮은 홈부 중 적어도 하나를 포함하며, 오목부는 돌출부 및 홈부 중 적어도 하나를 피해 형성되는 반도체 발광소자.
(15) 제1 전극부는: 복수의 반도체층에 제1 반도체층이 드러나도록 형성된 홈; 그리고, 홈에 구비되며, 제1 반도체층에 연결된 제1 가지전극;을 포함하며, 홈부는 제1 가지전극 위에 형성되는 반도체 발광소자.
(16) 제2 전극부는: 제2 반도체층에 연결된 제2 가지전극;을 포함하며, 돌출부는 제2 가지전극 위에 형성되는 반도체 발광소자.
(17) 평면도 상에서 오목부는 가지전극과 5~10um 사이의 거리를 가지도록 형성되는 반도체 발광소자.
(18) 돌출부와 홈부는 측부를 가지며, 측부에서 크랙이 발생하는 반도체 발광소자.
(19) 제1 전극부는: 복수의 반도체층에 제1 반도체층이 드러나도록 형성된 홈; 그리고, 홈에 구비되며, 제1 반도체층에 연결된 제1 가지전극;을 포함하며, 돌출부는 제1 가지전극 위에 형성되는 반도체 발광소자.
(20) 다른 상부전극은 가지전극 위에서 비도전성 반사막이 드러나도록 형성되며, 가지전극은 비도전성 반사막 하부에 구비되며, 가지전극 위에 형성된 비도전성 반사막에는 주변보다 돌출된 돌출부 및 주변보다 낮은 홈부 중 적어도 하나를 포함하며, 오목부는 돌출부 및 홈부 중 적어도 하나를 피해 형성되며, 제1 전극부는: 복수의 반도체층에 제1 반도체층이 드러나도록 형성된 홈; 그리고, 홈에 구비되며, 제1 반도체층에 연결된 제1 가지전극;을 포함하며, 홈부는 제1 가지전극 위에 형성되며, 제2 전극부는: 제2 반도체층에 연결된 제2 가지전극;을 포함하며, 돌출부는 제2 가지전극 위에 형성되며, 평면도 상에서 오목부는 가지전극과 5~10um 사이의 거리를 가지도록 형성되며, 돌출부와 홈부는 측부를 가지며, 측부에서 크랙이 발생하며, 상부전극에 솔더가 형성되는 반도체 발광소자.
(21) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층 측으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 반사막; 반사막의 위에 형성된 절연층; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고, 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부;를 포함하며, 제1 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제1 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 제1 연결전극; 제1 반도체층과 연결되는 제1 하부전극; 그리고, 제1 하부전극과 제1 연결전극을 연결하는 제1 하부전기적연결;을 포함하고, 제2 전극부는: 절연층 상부에 구비된 제2 패드전극; 반사막과 절연층 사이에 형성되는 제2 연결전극; 제2 반도체층과 연결되는 제2 하부전극; 그리고, 제2 하부전극과 제2 연결전극을 연결하는 제2 하부전기적연결;을 포함하고, 제1 패드전극 및 제2 패드전극은 제1 하부전기적연결에 대응되는 복수의 개구를 포함하는 반도체 발광소자.
(22) 제1 하부전기적연결은 복수의 개구 내부에 구비되는 반도체 발광소자.
(23) 제1 패드전극 및 제2 패드전극은 제1 하부전기적연결을 피해서 형성되는 반도체 발광소자.
(24) 평면도 상에서 복수의 개구에 의해 제1 하부전기적연결에 대응되는 제1 연결전극의 일부분이 노출되는 반도체 발광소자.
(25) 제1 패드전극 및 제2 패드전극은 노출된 제1 연결전극을 피해서 형성되는 반도체 발광소자.
(26) 제2 패드전극은 복수개로 구성되며, 복수의 제2 패드전극은 제1 하부전기적연결에 대응되는 개구를 각각 포함하는 반도체 발광소자.
(27) 복수의 제2 패드전극은 제1 연결전극의 길이방향과 교차하는 수직방향으로 이격되어 위치하는 반도체 발광소자.
(28) 복수의 제2 패드전극은 개구를 연결하는 연장선에 위치하는 제2 하부전기적연결에 대응되는 개구를 각각 포함하는 반도체 발광소자.
(29) 반사막은 절연성을 가지며, 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나는 반사막을 기준으로 복수의 반도체층의 반대측에 구비되는 플립칩(flip chip)인 반도체 발광소자. 여기서, 반사막은 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector) 및 ODR(Omni-Directional Reflector) 중 하나를 포함할 수 있다.
(30) 제2 연결전극은 제1 연결전극을 제외한 반사층의 상부면 전체면에 형성되는 반도체 발광소자.
(31) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층; 복수의 반도체층 위에 형성되고, 개구를 포함하는 비도전성 반사막; 비도전성 반사막 위에 형성되어 개구를 통해 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 비도전성 반사막 위에 형성되어 개구를 통해 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 그리고, 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비되는 블록;을 포함하며, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 통로가 형성되며, 통로의 양단에 복수의 블록이 구비되며, 블록과 블록 사이에 간격이 형성되는 반도체 발광소자.
(32) 블록은 제1 높이를 포함하고, 제1 전극과 제2 전극은 제2 높이를 포함하며, 블록의 제1 높이는 제1 전극과 제2 전극의 제2 높이와 같거나 낮은 반도체 발광소자.
(33) 블록은 절연재료로 형성되는 반도체 발광소자.
(34) 블록과 제1 전극과 제2 전극이 접촉되는 반도체 발광소자.
(35) 반도체 발광소자 구조물에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층; 복수의 반도체층 위에 형성되고, 개구를 포함하는 비도전성 반사막; 비도전성 반사막 위에 형성되어 개구를 통해 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 비도전성 반사막 위에 형성되어 개구를 통해 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비되는 블록; 제1 전극과 제2 전극과 전기적으로 연결되는 기판; 그리고, 복수의 반도체층, 비도전성 반사막, 제1 전극, 제2 전극 및 블록을 둘러싸는 봉지재;를 포함하며, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 통로가 형성되며, 통로의 양단에 복수의 블록이 구비되며, 블록과 블록 사이에 캐비티가 형성되는 반도체 발광소자 구조물.
(36) 블록은 제1 높이를 포함하고, 제1 전극과 제2 전극은 제2 높이를 포함하며, 블록의 제1 높이는 제1 전극과 제2 전극의 제2 높이와 같거나 낮은 반도체 발광소자 구조물.
(37) 블록은 절연재료로 형성되는 반도체 발광소자 구조물.
(38) 블록과 제1 전극과 제2 전극 사이는 접촉되는 반도체 발광소자 구조물.
(39) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 복수의 반도체층과 전기적으로 연결되는 오믹 전극; 복수의 반도체층 및 오믹 전극을 덮으며, 활성층으로부터의 빛을 반사하는 비도전성 반사막; 그리고 비도전성 반사막 위에 형성된 전극부;를 포함하고, 오믹 전극은 복수개의 금속층으로 이루어지면, 반사층을 포함하지 않는 반도체 발광소자.
(40) 오믹 전극의 두께가 0.2㎛ 이하인 반도체 발광소자.
(41) 오믹 전극은: 복수의 반도체층과 접촉하는 접촉층; 접촉층 위에 위치하는 확산 방지층; 그리고 확산층 위에 위치하는 식각 방지층을 포함하는 반도체 발광소자.
(42) 오믹 전극은 원형 또는 다각형의 섬형으로 이루어진 반도체 발광소자.
(43) 비도전성 반사막은: 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector), 및 ODR(Omni-Directional Reflector) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(44) 복수의 반도체층과 오믹 전극의 사이에 개재되는 빛흡수 방지막;을 포함하고, 빛흡수 방지막의 길이는 오믹 전극의 길이보다 긴 반도체 발광소자.
(45) 빛흡수 방지막과 오믹 전극 사이에 개재되며, 제2 반도체층을 덮는 투광성 도전막;을 포함하는 반도체 발광소자.
(46) 오믹 전극의 측면은 빛흡수 방지막에 대해 경사면을 갖는 반도체 발광소자.
(47) 비도전성 반사막을 관통하여 전극부와 오믹 전극을 전기적으로 연결하는 전기적 연결;을 포함하는 반도체 발광소자.
(48) 비도전성 반사막 위에 형성된 절연층;을 더 포함하고, 전극부는: 비도전성 반사막과 절연층 사이에 형성되는 연결 전극; 그리고 절연층 위에 위치하는 패드 전극;으로서, 패드 전극은 절연층을 관통하는 전기적 연결에 의해 연결 전극과 전기적으로 연결되는 반도체 발광소자.
(49) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체 층으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 비도전성 반사막; 제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고 제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부를 포함하며, 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는: 제1 반도체층 또는 제2 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층과 접촉하는 접촉층; 접촉층 위에 위치하며, 빛을 반사하는 반사층; 그리고 반사층 위에 위치하는 본딩층;으로서, 용융점이 서로 다른 적어도 1개 이상의 층으로 이루어지는 본딩층을 포함하는 반도체 발광소자.
(50) 본딩층은 본딩층 최상층인 산화 방지층; 그리고 산화 방지층 아래에 위치하며, 반사층 위에 위치하는 접합층;을 포함하는 반도체 발광소자.
(51) 산화 방지층과 접합층 사이에 위치하는 확산 방지층;을 더 포함하는 반도체 발광소자.
(52) 산화 방지층의 용융점은 접합층의 용융점보다 낮은 반도체 발광소자.
(53) 산화 방지층 및 확산 방지층의 용융점은 접합층의 용융점보다 낮은 반도체 발광소자.
(54) 산화 방지층의 두께는 접합층의 두께보다 두꺼운 반도체 발광소자.
(55) 산화 방지층 및 확산 방지층의 두께는 접합층의 두께보다 두꺼운 반도체 발광소자.
(56) 접촉층과 반사층은 본딩층 아래에 교대로 적층하여 위치하는 반도체 발광소자.
(57) 비도전성 반사막 위에 형성된 절연층;을 더 포함하고, 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는: 비도전성 반사막과 절연층 사이에 형성되는 연결 전극; 그리고 절연층 위에 위치하며, 접촉층, 반사층 및 본딩층을 구비하는 패드 전극을 포함하는 반도체 발광소자.
(58) 제1 전극부와 제2 전극부 중 적어도 하나는: 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에 형성되는 가지 전극;을 포함하며, 가지 전극과 연결 전극은 전기적으로 연결되는 반도체 발광소자.
(59) 반도체 발광소자의 제조 방법에 있어서, 기판 상에 복수의 반도체층을 형성하는 단계;로서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층을 형성하는 단계; 제1 반도체층을 메사 식각하여 일부를 노출하는 단계; 높이차를 갖는 노출된 제1 반도체층 및 제2 반도체층을 평탄화하는 평탄층을 형성하는 단계; 평탄층 위에 비도전성 반사막을 형성하는 단계; 그리고 비도전성 반사막 위에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계;로서, 비도전성 반사막 및 평탄층을 관통하여 각각 노출된 제1 반도체층 및 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하고, 평탄층의 상면은 평탄한 면을 갖고, 평탄층의 하면은 비평탄한 면을 갖는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(60) 비도전성 반사막은 분포 브래그 리플렉터(DBR: Distributed Bragg Reflector)를 포함하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(61) 비도전성 반사막은 평탄층과 분포 브래그 리플렉터 사이에 위치하는 유전체막; 그리고 분포 브래그 리플렉터 위에 위치하는 클래드막; 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(62) 유전체막 및 평탄층은 동일한 절연 물질로 이루어지는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(63) 절연 물질은 SiO2인 반도체 발광소자의 제조 방법.
(64) 평탄층은 스핀 코팅 방법을 이용하여 형성되는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(65) 유전체막은 균일한 두께를 가지며, 화학 기상 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 또는 물리 증착법(PVD; Physical Vapor Deposition) 중 적어도 하나의 증착법으로 형성되는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(66) 제2 반도체층과 접촉하는 평탄층의 하면에서 비도전성 반사막과 접촉하는 평탄층의 상면까지의 두께는 최대 2.5um 이고, 노출된 제1 반도체층과 접촉하는 평탄층의 하면에서 비도전성 반사막과 접촉하는 평탄층의 상면까지의 두께는 최대 4um 인 반도체 발광소자의 제조 방법.
(67) 비전도성 반사막을 형성하기 전에 노출된 제1 반도체층 및 제2 반도체층 위에 오믹 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는 반도체 발광소자의 제조 방법.
(68) 제1 전극 및 제2 전극을 형성하기 전에, 비도전성 반사막 위에 절연층을 형성하는 단계; 및 절연층 위에 제1 상부 전극 및 제2 상부 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하고, 오믹 전극과 제1 전극 및 제2 전극은 비전도성 반사막을 관통하여 전기적으로 연결되고, 제1 전극 및 제2 전극과 제1 상부 전극 및 제2 상부 전극은 절연층을 관통하여 전기적으로 연결되는 반도체 발광소자의 제조 방법.
본 개시에 의하면, 제1 하부전극을 중심으로 복수의 제2 하부전극이 등거리로 배열되어 형성되는 경우, 발광면적의 감소를 줄이는 별도의 가지전극을 포함하지 않으므로 휘도의 저하가 감소되는 반도체 발광소자를 제공한다.
또한, 제1 하부전극과 제2 하부전극인 일정한 간격을 유지하여 형성됨으로써, 전류가 균일하게 공급하여 동작전압이 상승되는 것을 방지하여 전류의 흐름이 개선된 반도체 발광소자를 제공한다.
본 개시에 의하면, 상부전극에 오목부를 형성하여 쇼트를 방지하는 반도체 발광소자를 제공한다.
또한, 본 개시에 의하면, 솔더에 의한 쇼트를 방지하는 반도체 발광소자를 제공한다.
또한, 본 개시에 의하면, 크랙이 많이 생기는 부분에 솔더가 형성되지 않도록 하여 쇼트를 방지하는 반도체 발광소자를 제공한다.
또한, 본 개시에 의하면, 홈부 또는 돌출부를 피해 오목부를 형성하여 쇼트를 방지하는 반도체 발광소자를 제공한다.
본 개시에 의하면, 제1 하부전기적연결에 대응되는 복수의 개구를 제1 패드전극 및 제2 패드전극이 포함함으로써, 높이차로 인해 발생하는 크랙에 의한 쇼트를 방지하는 구조를 가지는 반도체 발광소자를 제공한다.
본 개시에 의하면, 빛의 출광효과를 높히는 반도체 발광소자 및 이를 이용한 반도체 발광소자 구조물을 제공한다.
또한 본 개시에 의하면, 전극 사이에 봉지재가 형성되지 않아 빛이 효과적으로 출광되는 반도체 발광소자 및 이를 이용한 반도체 발광소자 구조물을 제공한다.
본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, 복수의 반도체층 위에 형성되는 전극의 두께를 최소화함으로써, 비도전성 반사막의 왜곡 현상을 감소시켜 빛의 손실을 줄여 휘도가 향상될 수 있다.
본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, 솔더링이 용이한 반도체 발광소자 칩을 제공할 수 있게 된다.
본 개시에 따른 다른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, 솔더링이 용이한 반도체 발광소자 플립 칩을 제공할 수 있게 된다.
본 개시에 따른 또 다른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, 플립 칩 본딩을 용이하게 할 수 있게 된다.
본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자의 제조 방법에 의하면, 평탄층에 의해 비도전성 반사막이 평탄하게 형성됨으로써, 반사 효율이 증가하는 반도체 발광소자를 제공할 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 반도체 발광소자에 있어서,
    제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층;
    활성층에서 생성된 빛을 제1 반도체층 측으로 반사하도록 복수의 반도체층 위에 형성된 반사막;
    반사막의 위에 형성된 절연층;
    제1 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극부; 그리고,
    제2 반도체층과 전기적으로 연결되며 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하는 제2 전극부;를 포함하며,
    제1 전극부는:
    절연층 상부에 구비된 제1 패드전극;
    반사막과 절연층 사이에 형성되는 제1 연결전극; 그리고
    제1 반도체층과 연결되는 제1 하부전극;을 포함하고,
    제2 전극부는:
    절연층 상부에 구비된 제2 패드전극;
    반사막과 절연층 사이에 형성되는 제2 연결전극; 그리고
    제2 반도체층과 연결되는 적어도 하나의 제2 하부전극;을 포함하고,
    제1 하부전극을 중심으로 적어도 하나의 제2 하부전극이 등거리로 배열되는 반도체 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    평면도로 볼 때, 적어도 하나의 제2 하부전극은 수평방향으로 길게 뻗은 제1 연결전극 아래에 위치하지 않는 반도체 발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1 하부전극 및 적어도 하나의 제2 하부전극은 섬 또는 도트(dot) 형태로 형성되는 반도체 발광소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제1 하부전극을 중심으로 최소 4개 이상의 짝수개의 제2 하부전극이 방사형태로 배열되는 반도체 발광소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제1 하부전극을 중심으로 인접한 각각의 제2 하부전극 사이의 거리가 모두 동일한 반도체 발광소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제2 하부전극과 인접한 제2 하부전극 사이의 거리는 제1 하부전극과 제2 하부전극 사이의 거리와 동일한 반도체 발광소자.
  7. 청구항 5에 있어서,
    제1 하부전극과 제2 하부전극 사이의 거리는 제2 하부전극을 공유하는 인접한 제1 하부전극과 제2 하부전극 사이의 거리와 동일한 반도체 발광소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    수직방향으로 교대로 이격되어 위치하는 복수의 제1 연결전극 사이에서 적어도 하나의 제2 하부전극이 지그재그 형상으로 배열되는 반도체 발광소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    반사막의 상부면에 위치하는 제1 연결전극은 제2 연결전극에 의해 둘러싸여 형성되는 반도체 발광소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    반사막은 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector) 및 ODR(Omni-Directional Reflector) 중 하나를 포함하는 반도체 발광소자.
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