KR102407827B1 - 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
발광 소자가 개시된다. 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 포함하는 발광 구조체; 발광 구조체 상에 위치하며, 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키며, 제1 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮는 절연층; 절연층 상에 위치하는 응력완충층; 발광 구조체 및 응력완충층 발광 구조체 및 절연층 상에 위치하며, 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮고, 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 절연지지체를 포함하고, 제1 벌크 전극은, 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하며, 제2 벌크 전극은, 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 함입된 오목부를 포함한다.
Description
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 기계적 안정성 및 열 방출 효율이 향상된 발광 소자에 관한 것이다.
최근 소형 고출력 발광 소자에 대한 요구가 증가하면서, 방열 효율이 우수한 대면적 플립칩형 발광 소자의 수요가 증가하고 있다. 플립칩형 발광 소자의 전극은 직접 2차 기판에 접합되며, 또한 플립칩형 발광 소자에 외부 전원을 공급하기 위한 와이어를 이용하지 않으므로, 수평형 발광 소자에 비해 열 방출 효율이 매우 높다. 따라서 고밀도 전류를 인가하더라도 효과적으로 열을 2차 기판 측으로 전도시킬 수 있어서, 플립칩형 발광 소자는 고출력 발광원으로 적합하다.
또한, 발광 소자의 소형화 및 고출력을 위하여, 발광 소자를 별도의 하우징 등에 패키징하는 공정을 생략하고, 발광 소자 자체를 패키지로서 이용하는 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 플립칩형 발광 소자의 전극은 패키지의 리드와 유사한 기능을 할 수 있어서, 이러한 칩 스케일 패키지에 있어서도 유용하게 플립칩형 발광 소자가 적용될 수 있다.
이러한 칩 스케일 패키지 형태의 소자를 고출력 발광 장치로서 이용하는 경우, 상기 칩 스케일 패키지에 고밀도의 전류가 인가된다. 고밀도의 전류가 인가되면, 그만큼 발광 칩으로부터 발생하는 열도 증가한다. 이러한 열은 발광 소자에 열적 스트레스를 발생시키고, 열 팽창 계수가 서로 다른 물질들 간의 계면에서 발생하는 응력 및 이로 인한 잔류 응력을 발생시킨다.
특히, 이러한 응력에 의해 전극들의 사이에 크랙이 발생하면 발광 소자의 파괴가 발생할 확률이 높아, 발광 소자의 불량을 야기한다. 따라서 고출력 발광 장치에 적용되는 발광 소자는 높은 열 방출 효율 및 우수한 기계적 안정성이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기계적 안정성이 우수하여, 파괴(failure) 확률이 감소된 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮는 절연층; 상기 절연층 상에 위치하는 응력완충층; 상기 발광 구조체 및 상기 응력완충층 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 절연지지체를 포함하고, 상기 제1 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하며, 상기 제2 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 함입된 오목부를 포함한다.
상기 돌출부는 상기 오목부에 맞물릴 수 있다.
상기 돌출부는 돌출되는 방향을 따라 그 폭이 변화할 수 있다.
상기 돌출부는 돌출되는 방향을 따라 그 폭이 감소할 수 있고, 상기 오목부는 함입되는 방향을 따라 그 폭이 감소할 수 있다.
상기 돌출부 및 오목부는 각각 복수개로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 돌출부는 상기 복수의 오목부에 맞물릴 수 있다.
상기 절연층은 제1 절연층 및 제2 절연층을 포함할 수 있고, 상기 제1 절연층은 상기 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮고 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 컨택 전극을 각각 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함할 수 있으며, 상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 절연층을 부분적으로 덮을 수 있고, 상기 제2 절연층은 상기 제1 컨택 전극을 부분적으로 덮어, 상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부 및 제4 개구부를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제2 컨택 전극과 상기 제2 벌크 전극 사이에 위치하는 연결 전극을 더 포함할 수 있고, 상기 연결 전극은 상기 제1 컨택 전극과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 절연층의 일부는 상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극의 사이에 개재될 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제2 컨택 전극 상에 위치하는 연결 전극을 더 포함할 수 있고, 상기 절연층은 상기 제1 컨택 전극 및 상기 연결 전극을 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조체는 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출된 영역 내에 위치할 수 있다.
상기 발광 구조체는 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 복수의 홀을 포함할 수 있고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 복수의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극 각각의 상에 위치하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 더 포함할 수 있고, 상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 상면 일부를 덮으며, 상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 패드 전극의 측면을 감쌀 수 있다.
상기 제1 패드 전극은 상기 돌출부 상에 위치하지 않을 수 있다.
상기 제1 패드 전극과 상기 제2 패드 전극의 표면 면적은 동일할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 발광 구조체의 하면 상에 위치하는 파장변환부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 벌크 전극과 상기 제2 벌크 전극 간의 이격 거리는 일정할 수 있다.
상기 제1 벌크 전극의 수평 단면적은 상기 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 클 수 있다.
상기 제1 벌크 전극의 돌출부는 제1 돌출부, 및 상기 제1 돌출부로부터 돌출된 제2 돌출부를 포함할 수 있고, 상기 제2 벌크 전극의 오목부는 제1 오목부, 및 상기 제1 오목부로부터 더 함입된 제2 오목부를 포함할 수 있다.
상기 제2 돌출부는 상기 발광 소자의 중심부와 수직 방향으로 중첩하는 위치에 위치할 수 있다.
상기 제2 돌출부는 발광 소자의 중심부를 원점으로 하고, 직경이 50㎛이상인 내접원을 갖는 다각형, 원형 또는 타원형의 적어도 일부로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮는 절연층; 상기 발광 구조체 및 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 절연지지체를 포함하고, 상기 제1 벌크 전극과 상기 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선은 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가지며, 상기 제1 벌크 전극의 수평 단면적은 상기 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 크다.
상기 가상선의 시작점과 끝점은 동일 선상에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극; 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮는 절연층; 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 절연지지체를 포함하고, 상기 제1 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 돌출된 제1 돌출부, 및 상기 제1 돌출부로부터 돌출된 제2 돌출부를 포함하며, 상기 제2 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 함입된 제1 오목부, 및 상기 제1 오목부로부터 더 함입된 제2 오목부를 포함하고, 상기 제2 돌출부는 발광 소자의 중심부를 원점으로 하는 내접원을 갖는 다각형, 원형 또는 타원형의 적어도 일부로 형성된다.
본 발명에 따르면, 각각 돌출부와 오목부를 갖는 제1 및 제2 벌크 전극을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 이에 따라, 벌크 전극들과 절연지지체 간의 박리 현상이 발생되는 것을 억제할 수 있고, 절연지지체의 기계적 안정성을 향상시켜 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 벌크 전극의 수평 단면적을 다르게 형성함으로써, 열 방출 효율이 향상된 발광 소자가 제공된다.
또한, 제1 벌크 전극의 돌출부가 발광 소자의 중심부와 수직 방향으로 중첩되는 위치에 배치됨으로써, 발광 소자의 기계적 안정성이 향상될 수 있으며, 발광 소자 제조 과정에서 절연지지체에 결함 또는 파손이 발생하는 것을 효과적으로 방지하여 발광 소자 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 10 내지 도 25는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 10 내지 도 25는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자는 발광 구조체(220), 제1 컨택 전극(230), 제2 컨택 전극(240), 절연층(250, 260), 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273) 및 절연지지체(280)를 포함한다. 나아가, 발광 소자는 성장 기판(미도시), 연결 전극(245) 및 응력완충층(265)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(220)는 제1 도전형 반도체층(221), 제1 도전형 반도체층(221) 상에 위치하는 활성층(223), 및 활성층(223) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(225)을 포함한다. 제1 도전형 반도체층(221), 활성층(223) 및 제2 도전형 반도체층(225)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(221)은 n형 불순물(예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(225)은 p형 불순물(예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(223)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 피크 파장의 광을 방출하도록 그 조성비가 결정될 수 있다.
또한, 발광 구조체(220)는 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(221)이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 발광 구조체(220)는 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(221)을 노출시키는 적어도 하나의 홀(220a)을 포함할 수 있다. 홀(220a)은 복수로 형성될 수도 있으며, 홀(220a)의 형태 및 배치가 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 도전형 반도체층(221)이 부분적으로 노출된 영역은, 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)을 부분적으로 제거하여 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)을 포함하는 메사를 형성함으로써 제공될 수도 있다.
또한, 발광 구조체(220)는 그 하면의 거칠기가 증가되어 형성된 거칠어진 표면(220R)을 더 포함할 수 있다. 거칠어진 표면(220R)은 습식 식각, 건식 식각, 전기화학 식각 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어, PEC 식각 또는 KOH 및 NaOH를 포함하는 식각 용액을 이용한 식각 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(220)는 제1 도전형 반도체층(221)의 표면에 형성된 ㎛ 내지 nm 스케일의 돌출부 및/또는 오목부를 포함할 수 있다. 거칠어진 표면(220R)에 의해 발광 구조체(220)에서 방출된 광의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
또한, 발광 구조체(220)는 제1 도전형 반도체층(221)의 아래에 위치하는 성장 기판(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 성장 기판은 발광 구조체(220)를 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 성장 기판은 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등일 수 있다. 이러한 성장 기판은 공지의 기술을 이용하여 발광 구조체(220)로부터 분리되어 제거될 수 있다.
제2 컨택 전극(240)은 제2 도전형 반도체층(225) 상에 위치하며, 제2 도전형 반도체층(225)과 오믹 컨택할 수 있다. 또한, 제2 컨택 전극(240)은 제2 도전형 반도체층(225)의 상면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있으며, 나아가, 제2 도전형 반도체층(225)의 상면을 전반적으로 덮도록 배치될 수 있다. 또한, 발광 구조체(220)의 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 영역이 형성된 위치를 제외한 나머지 영역에서 단일체로 제2 도전형 반도체층(225)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(220)의 전체에 대해 전류를 균일하게 공급하여, 전류 분산 효율이 향상될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 컨택 전극(240)은 복수의 단위 전극들을 포함할 수도 있다.
제2 컨택 전극(240)은 제2 도전형 반도체층(225)에 오믹 컨택할 수 있는 물질로 형성될 수 있고, 예를 들어, 금속성 물질 및/또는 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
제2 컨택 전극(240)이 금속성 물질을 포함하는 경우, 제2 컨택 전극(240)은 반사층 및 상기 반사층을 덮는 커버층을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 컨택 전극(240)은 제2 도전형 반도체층(225)과 오믹 컨택되는 것과 더불어, 광을 반사시키는 기능을 할 수 있다. 따라서, 상기 반사층은 높은 반사도를 가지면서 제2 도전형 반도체층(225)과 오믹 접촉을 형성할 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반사층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다.
상기 커버층은 상기 반사층과 다른 물질 간의 상호 확산을 방지할 수 있고, 외부의 다른 물질이 상기 반사층에 확산하여 상기 반사층이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 커버층은 상기 반사층의 하면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 커버층은 상기 반사층과 함께 제2 도전형 반도체층(225)과 전기적으로 연결될 수 있어서, 상기 반사층과 함께 전극 역할을 할 수 있다. 상기 커버층은, 예를 들어, Au, Ni, Ti, Cr 등을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층을 포함할 수도 있다.
이러한 반사층 및 커버층은 전자선 증착, 도금 방식 등을 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 제2 컨택 전극(240)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 상기 도전성 산화물은 ITO, ZnO, AZO, IZO 등일 수 있다. 제2 컨택 전극(240)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 금속을 포함하는 경우에 비해 더 넓은 영역의 제2 도전형 반도체층(225)의 상면을 커버할 수 있다. 즉, 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 영역의 테두리로부터 제2 컨택 전극(240)까지의 이격 거리는 제2 컨택 전극(240)이 도전성 산화물로 형성된 경우에 상대적으로 더 짧게 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 컨택 전극(240)과 제2 도전형 반도체층(225)이 접촉하는 부분에서 제1 컨택 전극(230)과 제1 도전형 반도체층(221)이 접촉하는 부분까지의 최단 거리가 상대적으로 더 짧아질 수 있어서, 발광 소자의 순방향 전압(Vf)이 감소될 수 있다.
이는 금속성 물질로 제2 컨택 전극(240)을 형성하는 경우와, 도전성 산화물로 제2 컨택 전극(240)을 형성하는 경우의 제조 방법 차이로부터 기인한 것일 수 있다. 예를 들어, 금속성 물질은 증착 또는 도금 방식으로 형성되므로, 마스크의 공정 마진에 의해 제2 도전형 반도체층(225)의 외곽 테두리로부터 일정 거리 이격된 부분에 형성된다. 반면, 도전성 산화물은 제2 도전형 반도체층(225) 상에 전체적으로 형성된 후에, 제1 도전형 반도체층(221)을 노출시키는 식각 공정에서 동일 공정으로 제거된다. 따라서, 도전성 산화물은 상대적으로 제2 도전형 반도체층(225)의 외곽 테두리에 더욱 가깝게 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제2 컨택 전극(240)이 ITO를 포함하고, 제1 절연층(250)이 SiO2를 포함하며, 제1 컨택 전극(230)이 Ag를 포함하는 경우, ITO/SiO2/Ag 적층 구조를 포함하는 전방위 반사기가 형성될 수 있다.
절연층(250, 260)은 절연층(250, 260)은 제1 및 제2 컨택 전극(230, 240)을 부분적으로 덮고, 제1 컨택 전극(230)과 제2 컨택 전극(240)을 서로 절연시킨다. 절연층(250, 260)은 제1 절연층(250) 및 제2 절연층(260)을 포함할 수 있다. 이하, 제1 절연층(250)에 관하여 먼저 설명하며, 제2 절연층(260)과 관련된 내용은 후술하여 설명한다.
제1 절연층(250)은 발광 구조체(220)의 상면 및 제2 컨택 전극(240)을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 절연층(250)은 홀(220a)의 측면을 덮되, 홀(220a)에 노출된 제1 도전형 반도체층(221)을 부분적으로 노출시킬 수 있다. 제1 절연층(250)은 홀(220a)에 대응하는 부분에 위치하는 개구부와 제2 컨택 전극(240)의 일부를 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부들을 통해 제1 도전형 반도체층(221) 및 제2 컨택 전극(240)이 부분적으로 노출될 수 있다.
제1 절연층(250)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 나아가, 제1 절연층(250)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
제2 컨택 전극(240)이 도전성 산화물을 포함하는 경우, 제1 절연층(250)이 분포 브래그 반사기를 포함하여 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이와 달리, 제2 컨택 전극(240)이 도전성 산화물을 포함하며, 제1 절연층(250)을 투명 절연 산화물(예를 들어, SiO2)로 형성함으로써, 제2 컨택 전극(240), 제1 절연층(250) 및 제1 컨택 전극(230)의 적층 구조에 의해 형성되는 전방위 반사기를 형성할 수도 있다. 이때, 제1 컨택 전극(230)은 제2 컨택 전극(240)의 일부를 노출시키는 영역을 제외한 제1 절연층(250)의 표면을 거의 전체적으로 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 절연층(250)의 일부는 제1 컨택 전극(230)과 제2 컨택 전극(240)의 사이에 개재될 수 있다.
나아가, 도시된 바와 달리, 제1 절연층(250)은 발광 구조체(220)의 적어도 일부의 측면을 더 덮을 수 있다. 제1 절연층(250)이 발광 구조체(220)의 측면을 덮는 정도는, 발광 소자의 제조 과정에서 칩 단위 개별화(isolation)의 여부에 따라 달라질 수 있다. 즉, 본 실시예와 같이 제1 절연층(250)은 발광 구조체(220)의 상면만 덮도록 형성될 수도 있고, 이와 달리, 발광 소자의 제조 과정에서 웨이퍼를 칩 단위로 개별화한 후에 제1 절연층(250)을 형성하는 경우에는 발광 구조체(220)의 측면까지 제1 절연층(250)에 덮일 수 있다.
제1 컨택 전극(230)은 발광 구조체(220)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(230)은 홀(220a) 및 상기 홀(220a)에 대응하는 부분에 위치하는 제1 절연층(250)의 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(221)과 오믹 컨택된다. 본 실시예에 있어서, 제1 컨택 전극(230)은 제1 절연층(250)의 일부 영역을 제외한 다른 부분을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 컨택 전극(230)을 통해 광이 반사될 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(230)은 제1 절연층(250)에 의해 제2 컨택 전극(240)과 전기적으로 절연될 수 있다.
제1 컨택 전극(230)이 일부 영역을 제외하고 발광 구조체(220)의 상면을 전반적으로 덮도록 형성됨으로써, 전류 분산 효율이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 제2 컨택 전극(240)에 의해 덮이지 않는 부분을 제1 컨택 전극(230)이 커버할 수 있으므로, 광을 더욱 효과적으로 반사시켜 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 컨택 전극(230)은 제1 도전형 반도체층(221)과 오믹 컨택함과 아울러, 광을 반사시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 컨택 전극(230)은 Al층과 같은 고반사성 금속층을 포함할 수 있다. 이때, 제1 컨택 전극(230)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 상기 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 컨택 전극(230)은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
또한, 도시된 바와 달리, 제1 컨택 전극(230)은 발광 구조체(220)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다. 제1 컨택 전극(230)이 발광 구조체(220)의 측면에도 형성되는 경우, 활성층(223)으로부터 측면으로 방출되는 광을 상부로 반사시켜 발광 소자의 상면으로 방출되는 광의 비율을 증가시킨다. 제1 컨택 전극(230)의 발광 구조체(220)의 측면까지 덮도록 형성되는 경우, 발광 구조체(220)의 측면과 제1 컨택 전극(230) 사이에는 제1 절연층(250)이 개재될 수 있다.
한편, 상기 발광 소자는 연결 전극(245)을 더 포함할 수 있다. 연결 전극(245)은 제2 컨택 전극(240) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(250)의 개구부를 통해 제2 컨택 전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 나아가, 연결 전극(245)은 제2 컨택 전극(240)과 제2 벌크 전극(273)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 연결 전극(245)은 제1 절연층(250)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있으며, 제1 컨택 전극(230)과 서로 이격되어 절연될 수 있다.
연결 전극(245)의 상면은 제1 컨택 전극(230)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 연결 전극(245)은 제1 컨택 전극(230)과 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 연결 전극(245)과 제1 컨택 전극(230)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 전극(245)과 제1 컨택 전극(230)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(260)은 제1 컨택 전극(230)을 부분적으로 덮을 수 있으며, 제1 컨택 전극(230)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(260a), 및 제2 컨택 전극(240)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(260b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(260a, 260b) 각각은 하나 이상 형성될 수 있다.
제2 절연층(260)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2을 포함할 수 있다. 나아가, 제2 절연층(260)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 제2 절연층(260)이 다중층으로 이루어진 경우, 제2 절연층(260)의 최상부층은 SiNx로 형성될 수 있다. 제2 절연층(260)의 최상부층이 SiNx로 형성됨으로써, 발광 구조체(220)로 습기가 침투하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
응력완충층(265)은 절연층(250, 260) 상에 위치한다. 특히, 응력완충층(265)은 제2 절연층(260) 상에 위치할 수 있다. 응력완충층(265)은, 도시된 바와 같이, 제2 절연층(260)의 상면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 이와 달리, 응력완충층(265)은 제2 절연층(260)의 측면 일부를 더 덮을 수 있고, 이 경우 응력완충층(265)은 제1 컨택 전극(230) 및 연결 전극(245)과 접할 수 있다. 즉, 응력완충층(265)은 제1 및 제2 개구부(260a, 260b)의 측면을 더 덮을 수 있다.
응력완충층(265)은 발광 소자 구동 시 발생하는 응력을 완화시키는 역할을 한다. 응력완충층(265)은 상대적으로 큰 영의 계수(Young's modulus)를 가질 수 있으며, 이에 따라, 높은 응력에도 낮은 스트레인 거동을 보인다. 따라서, 응력완충층(265)에 의해 에너지가 흡수되는 효과가 발생하여 발광 구조체(220), 제1 및 제2 컨택 전극(230, 240), 절연층(250, 260), 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273) 및 절연지지체(280)에 인가되는 응력을 감소시킬 수 있다. 응력완충층(265)에 의해 상기 다른 구성요소들에 인가되는 응력이 완화되어, 발광 소자의 기계적 안정성이 향상되고, 크랙 및 파괴가 발생할 확률이 감소되어 발광 소자의 신뢰성이 향상된다.
또한, 응력완충층(265)은 절연층(250, 260) 및/또는 절연지지체(190)보다 낮은 잔류 응력(소정의 응력에 의해 발생된)을 가질 수 있다. 따라서, 응력완충층(265)은 발광 소자의 온/오프가 반복되는 과정에서 잔류 응력에 의해 상기 다른 구성요소들에 인가되는 응력을 완화시킬 수 있다. 또한, 응력완충층(265)은 상대적으로 우수한 흡습 특성을 가질 수 있다. 특히, 응력완충층(265)의 흡습성은 절연지지체(280)의 흡습성보다 낮을 수 있다. 응력완충층(265)이 비교적 낮은 흡습성을 가져 발광 소자 내로 침투한 습기에 의해 발생하는 크랙 및 박리 현상을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 응력완충층(265)과 절연지지체(280) 간의 접착성(adhesion)은 절연층(250, 260)과 절연지지체(190) 간의 접착성보다 높을 수 있다. 따라서 절연지지체(280)가 제2 절연층(260) 상에 형성되는 경우에 비해, 절연지지체(280)가 응력완충층(265) 상에 형성되면 계면에서의 분리 또는 박리가 발생할 확률을 매우 감소시킨다.
상술한 효과를 갖는 응력완충층(265)은 응력 완화 거동을 보이며, 나아가, 투습 방지 효과 및 접착성 향상 효과를 갖는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 응력완충층은 폴리이미드(polyimide), 테플론(Teflon), 벤조시클로부틴(BCB) 및 파릴린(parylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 응력완충층(265)은 감광성 물질(예컨대, 폴리이미드)을 포함할 수 있고, 응력완충층(265)이 감광성 물질을 포함하는 경우에 감광성 물질을 현상하는 과정만으로 응력완충층(265)을 형성할 수 있다. 따라서, 별도의 추가적인 패터닝 공정이 생략될 수 있어, 발광 소자 제조 공정이 간소화될 수 있다. 응력완충층(265)은 제1 벌크 전극(271), 제2 벌크 전극(273) 및 절연지지체(280)와 접할 수 있다.
응력완충층(265)의 두께는 효과적인 응력 완화 거동 및 투습 방지 효과를 얻을 수 있는 두께면 제한되지 않으며, 예를 들어, 약 2 내지 30㎛의 두께를 가질 수 있다. 다만, 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니다.
응력완충층(265)은 증착 및 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다. 나아가, 응력완충층(265)과 제2 절연층(260)은 동시에 패터닝될 수도 있다. 예를 들어, 먼저 제1 컨택 전극(230)을 덮는 제2 절연층(260)을 형성하고, 상기 제2 절연층(260) 상에 응력완충층(265)을 형성한 후에, 제2 절연층(260)과 응력완충층(265)을 동시에 패터닝함으로써, 도시된 바와 같은 응력완충층(265)이 제공될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 응력완충층(265)은 생략될 수도 있다.
제1 벌크 전극(271) 과 제2 벌크 전극(273) 은 발광 구조체(220) 상에 위치할 수 있고, 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273) 은 각각 제1 컨택 전극(230) 및 제2 컨택 전극(240)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 제1 벌크 전극(271) 과 제2 벌크 전극(273) 각각은 제1 및 제2 컨택 전극(230, 240)과 직접적으로 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제1 벌크 전극(271) 과 제2 벌크 전극(273) 은 각각 제1 및 제2 개구부(260a, 260b)를 통해 제1 및 제2 컨택 전극(230, 240)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 벌크 전극(271)은, 제1 벌크 전극(271)의 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 측면으로부터 돌출된 돌출부(271a)를 포함한다. 제2 벌크 전극(273)은, 제2 벌크 전극(273)의 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 측면으로부터 함입된 오목부(273a)를 포함한다. 상기 돌출부(271a)와 오목부(273a)가 각각 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273)에 포함되어, 제1 벌크 전극(271)의 수평 단면적은 상대적으로 증가되고, 제2 벌크 전극(273)의 수평 단면적은 상대적으로 감소될 수 있다. 이에 따라, 제1 벌크 전극(271)의 수평 단면적은 제2 벌크 전극(273)의 수평 단면적에 비해 크다.
또한, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선(D1-D1')은 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가질 수 있다. 상기 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 갖는 가상선(D1-D1')은 돌출부(271a) 및 오목부(273b)의 형상 및 배치로부터 도출될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가상선(D1-D1')의 시작점과 끝점은 동일 선상에 위치할 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 가상선(D1-D1')의 시작점과 끝점은 대체로 발광 소자를 균일하게 2등분하는 선상에 위치하되, 가상선(D1-D1')이 절곡되면서 가상선(D1-D1')의 일부는 제2 벌크 전극(273) 측으로 치우쳐 위치할 수 있다.
돌출부(271a)와 오목부(273a)는 서로 맞물리는 형태로 제공될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 오목부(273a)가 오목하게 함입되는 정도 및 오목부(273a)의 위치는 각각 돌출부(271a)가 돌출되는 정도와 돌출부(271a)의 위치에 대체로 대응할 수 있다. 이에 따라, 제1 벌크 전극(271)과 제2 벌크 전극(273) 간의 이격 거리는 대체로 일정할 수 있다.
한편, 돌출부(271a)와 오목부(273a)의 형태는 도 1에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 돌출부(271b)는 돌출되는 방향에 따라 그 폭이 변화할 수 있고, 특히, 돌출되는 방향에 따라 그 폭이 감소할 수 있다. 상기 돌출부(271b)에 대응하여, 오목부(273b) 역시 함입되는 방향에 따라 그 폭이 변화할 수 있고, 함입되는 방향에 따라 그 폭이 감소할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선(D2-D2')은 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가질 수 있다. 또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 돌출부(271c)는 복수로 형성될 수 있고, 상기 복수의 돌출부(271c) 중 적어도 일부의 돌출부(271c)의 돌출 형상에 대응하는 하나 이상의 오목부(273c)가 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선(D3-D3')은 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가질 수 있으며, 도 3(a)의 실시예에 비해 더 많은 절곡된 부분을 가질 수 있다. 또한, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 돌출부(271d)는 돌출되는 방향에 따라 그 폭이 변화할 수 있고, 특히, 돌출되는 방향에 따라 그 폭이 증가할 수 있다. 상기 돌출부(271d)에 대응하여, 오목부(273d) 역시 함입되는 방향에 따라 그 폭이 변화할 수 있고, 함입되는 방향에 따라 그 폭이 감소할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선(D4-D4')은 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가질 수 있다. 또한, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 돌출부(271e)는 복수로 형성될 수 있고, 상기 복수의 돌출부(271e) 중 적어도 일부의 돌출부(271e)의 돌출 형상에 대응하는 하나 이상의 오목부(273e)가 형성될 수 있다. 돌출부(271e) 및 오목부(273e)의 외곽 형태는 곡선 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선(D5-D5')은 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가질 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 돌출부(271a) 및 오목부(273a)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
발광 소자 구동 시 열이 발생하는데, 절연지지체(280)와 벌크 전극들(271, 273)은 서로 열 팽창 계수가 달라, 이러한 열이 발생하면 절연지지체(280) 및 벌크 전극들(271, 273)에 스트레스가 인가된다. 특히, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 사이 영역에 상대적으로 더 큰 스트레스가 인가되어, 절연지지체(280)에 크랙이 발생할 수 있으며, 절연지지체(280)와 벌크 전극들(271, 273)이 서로 박리되는 현상이 발생할 수 있다. 벌크 전극들(271, 273)의 사이 영역이 직선 형태로 되어 있는 경우, 절연지지체(280)에 발생한 크랙은 직선 방향으로 쉽게 전파(propagation)되어 발광 소자의 파손을 야기시킨다. 예를 들어, 벌크 전극들(271, 273) 사이를 가로지르는 것으로 정의되는 직선의 가상선에 있어서, 상기 가상선은 벌크 전극들(271, 273)과 중첩되지 않고, 절연지지체(280)만이 상기 가상선과 중첩되도록 형성되는 경우, 벌크 전극들(271, 273) 사이에 발생한 크랙은 상기 가상선을 따라 쉽게 전파되어 절연지지체(280)가 분리되는 문제가 발생한다.
본 실시예에 따르면, 제1 벌크 전극(271)이 돌출부(271a)를 포함하고, 제2 벌크 전극(273)이 오목부(273a)를 포함하며, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선(D1-D1')이 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가짐으로써, 벌크 전극들(271, 273) 사이 부분의 절연지지체(280)의 스트레스에 대한 내성을 증가시킨다. 또한, 벌크 전극들(271, 273) 사이 부분의 절연지지체(280)에 크랙이 발생하더라도, 벌크 전극들(271, 273)의 사이 영역에 적어도 한번의 절곡된 부분이 형성되어 있으므로 상기 크랙이 전파되는 것이 억제될 수 있다. 특히, 가상선(D1-D1')의 시작점과 끝점을 잇는 직선의 또 다른 가상선과 벌크 전극(271, 273)들의 적어도 일부분이 중첩됨으로써, 상기 직선의 또 다른 가상선과 중첩되는 벌크 전극(271, 273)들의 일부분에 의해 상기 크랙이 절연지지체(280)를 가로질러 전파되는 것이 차단된다. 따라서, 절연지지체(280)에 크랙이 발생하더라도 절연지지체(280)가 분리되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
더욱이, 절연지지체(280) 및 벌크 전극들(271, 273)의 기계적 안정성이 증가하고, 스트레스에 대한 내성이 향상되어, 발광 소자 제조 공정 중 성장 기판이 분리되는 과정에서 절연지지체(280)에 크랙 또는 파손이 발생하거나, 절연지지체(280)와 벌크 전극들(271, 273)이 서로 박리되는 것이 억제될 수 있다.
따라서, 본 실시예의 발광 소자는 기계적 안정성이 우수하며, 특히, 절연지지체(280)의 크랙 및 파손이 방지되어 신뢰성이 우수한 발광 소자가 제공될 수 있다. 나아가, 본 실시예의 발광 소자의 구조에 따라, 제조 과정에서 발광 소자의 불량이 발생할 확률이 감소되므로, 발광 소자의 공정 수율이 향상될 수 있다.
뿐만 아니라, 제1 벌크 전극(271)이 돌출부(271a)를 포함하여, 제1 벌크 전극(271)의 수평 단면적이 제2 벌크 전극(273)의 수평 단면적보다 크므로, 발광 소자의 열 방출 효율이 향상된다. 제1 도전형 반도체층(221)이 N형 반도체층인 경우 제1 벌크 전극(271) 역시 N형 전극으로 기능할 수 있으며, 발광 소자의 구동 시, 발광 및 발열이 제1 벌크 전극(271)이 위치하는 영역에 상대적으로 집중된다. 따라서, 본 실시예와 같이 제1 벌크 전극(271)의 수평 단면적을 제2 벌크 전극(273)의 수평 단면적에 비해 크게 형성함으로써, 발광 소자의 전체 발광 영역에서 발광을 균일하게 하여 발광 특성을 향상시킬 수 있고, 제1 벌크 전극(271)을 통해 효과적으로 열을 방출시켜 발광 소자의 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(220)의 위치에 따른 온도 차이를 최소화하여, 온도 균일성을 향상시킬 수 있다. 발광 구조체(220)의 특정 부분에서의 접합 온도(Tj)가 과도하게 상승하는 것 역시 방지되어, 발광 소자의 효율 저하를 방지할 수 있어 신뢰성이 향상될 수 있다.
나아가, 제1 벌크 전극(271)과 제2 벌크 전극(273) 간의 이격 거리는 대체로 일정하게 함으로써, 발광 소자의 상면 대비 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 표면이 차지하는 면적의 비율이 돌출부(271a) 및/또는 오목부(273a)에 의해 감소되는 것이 최소화될 수 있다. 따라서, 돌출부(271a) 및/또는 오목부(273a)를 형성하더라도, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 수평 단면적 감소로 인하여 열 방출 효율이 감소되는 것이 방지된다.
제1 벌크 전극(271) 과 제2 벌크 전극(273) 은 수십㎛ 이상의 두께를 가질 수 있고, 예컨대, 약 70 내지 80㎛의 두께를 가질 수 있다. 벌크 전극들(271, 273)이 상술한 범위의 두께를 가짐으로써, 상기 발광 소자는 그 자체로 칩 스케일 패키지로 이용될 수 있다.
제1 벌크 전극(271) 과 제2 벌크 전극(273) 은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, 전기적 도전성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 벌크 전극(271) 과 제2 벌크 전극(273) 은 각각 Cu, Pt, Au, Ti, Ni, Al, Ag등을 포함할 수 있다. 또한, 이와 달리, 소결된 형태의 금속 입자들 및 상기 금속 입자들 사이에 개재된 비금속성 물질을 포함할 수도 있다. 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)은 도금, 증착, 도팅 또는 스크린 프린팅 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273) 각각은 제1 금속층(271s) 및 제2 금속층(273s)을 포함할 수 있다. 제1 금속층(271s) 및 제2 금속층(273s)은 각각 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 하부에 위치하여, 컨택 전극들(230, 240), 절연층(250, 260) 및 응력완충층(265)과 접할 수 있다. 제1 금속층(271s) 및 제2 금속층(273s)은 벌크 전극들(271, 273)의 형성 방법에 따라 달라 질 수 있으며, 이하, 상세하게 설명한다.
도금을 이용하여 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)을 형성하는 경우를 먼저 설명한다. 응력완충층(265), 제1 개구부(260a) 및 제2 개구부(260b)의 전면에 스퍼터링과 같은 방법으로 시드 메탈을 형성한다. 상기 시드 메탈은 Ti, Cu, Au, Cr 등을 포함할 수 있고, 상기 시드 메탈은 UBM층(under bump metallization layer)와 같은 역할을 할 수 있다. 예컨대, 상기 시드 메탈은 Ti/Cu 적층 구조를 가질 수 있다. 이어서, 상기 시드 메탈 상에 마스크를 형성하되, 상기 마스크는 절연지지체(280)가 형성되는 영역에 대응하는 부분을 마스킹하고, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 형성되는 영역을 오픈한다. 다음, 도금 공정을 통해 상기 마스크의 오픈 영역 내에 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)을 형성하고, 이후 식각 공정을 통해 상기 마스크 및 시드 메탈을 제거함으로써 제1 및 제2 벌크 전극(281, 283)이 제공될 수 있다. 이때, 제거되지 않고, 제1 및 제2 벌크 전극(281, 283) 하부에 잔류하는 시드 메탈은 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)으로 형성된다.
또한, 스크린 프린팅 방법을 이용하여 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)을 형성하는 경우는 다음과 같다. 응력완충층(265), 제1 개구부(260a) 및 제2 개구부(260b)의 적어도 일부 상에, 스퍼터링과 같은 증착 및 패터닝 방식, 또는 증착 및 리프트 오프 방법을 통해 UBM층을 형성한다. 상기 UBM층은 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 형성될 영역 상에 형성될 수 있으며, (Ti 또는 TiW)층과 (Cu, Ni, Au 단일층 또는 조합)층을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 UBM층은 Ti/Cu 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 UBM층은 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)에 대응한다. 이어서, 마스크를 형성하되, 상기 마스크는 절연지지체(280)가 형성되는 영역에 대응하는 부분을 마스킹하고, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 형성되는 영역을 오픈한다. 다음, 스크린 프린팅 공정을 통해 Ag 페이스트, Au 페이스트, Cu 페이스트와 같은 물질을 상기 오픈 영역 내에 형성하고, 이를 경화시킨다. 이후 식각 공정을 통해 상기 마스크를 제거함으로써 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 제공될 수 있다.
절연지지체(280)는 발광 구조체(220) 상에 위치하며, 벌크 전극들(271, 273)의 측면을 적어도 부분적으로 덮는다. 절연지지체(280)는 전기적으로 절연성을 가지며, 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273) 의 측면을 덮어, 효과적으로 이들을 서로 절연시킨다. 동시에, 절연지지체(280)는 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273)을 지지하는 역할을 할 수 있다. 절연지지체(280)는, 예를 들어, EMC(Epoxy Molding Compound), Si 수지와 같은 물질을 포함할 수 있다. 또한, 절연지지체(280)는 TiO2입자와 같은 광 반사성 및 광 산란 입자를 포함할 수도 있다. 특히, 절연지지체(280)가 EMC를 포함하는 경우, 상술한 바와 같이 응력완충층(265)은 절연지지체(280)가 분리되는 것을 방지하고, 절연지지체(280)에 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 도시된 바와 달리, 절연지지체(280)는 발광 구조체(220) 측면까지 덮을 수도 있으며, 이 경우, 발광 구조체(220)에서 방출된 광의 발광 각도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 절연지지체(280)가 발광 구조체(220) 측면의 적어도 일부까지 더 덮는 경우, 발광 구조체(220)의 측면으로 방출된 광 중 일부가 발광 구조체(220)의 하면으로 반사될 수 있다. 이와 같이, 절연지지체(280)가 배치되는 영역을 조절함으로써, 발광 소자의 발광 각도를 조절할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 4 및 도 5의 발광 소자는 도 1 및 도 2의 발광 소자와 비교하여, 절연지지체(280)가 상부 절연지지체(281) 및 하부 절연지지체(283)를 포함하는 점과, 발광 소자가 패드 전극들(291, 293)을 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 발광 소자는 발광 구조체(220), 제1 컨택 전극(230), 제2 컨택 전극(240), 절연층(250, 260), 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273), 절연지지체(280) 및 제1 및 제2 패드 전극(291, 293)을 포함한다. 나아가, 발광 소자는 성장 기판(미도시), 연결 전극(245) 및 응력완충층(265)을 더 포함할 수 있다.
절연지지체(280)는 발광 구조체(220) 상에 위치하며, 벌크 전극들(271, 273)의 측면 및 벌크 전극들(271, 273)의 상면을 부분적으로 덮는다. 또한, 절연지지체(280)는 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273)의 상면을 부분적으로 노출시키는 개구부들을 포함할 수 있다. 절연지지체(280)는 상부 절연지지체(281) 및 하부 절연지지체(283)를 포함할 수 있으며, 하부 절연지지체(283)는 벌크 전극들(271, 273)의 측면을 둘러쌀 수 있고, 상부 절연지지체(281)는 벌크 전극들(271, 273)의 상면을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 상부 절연지지체(281)는 하부 절연지지체(283)와 벌크 전극들(271, 273) 간의 계면을 덮을 수 있다.
절연지지체(280)는 전기적으로 절연성을 가지며, 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273)의 측면을 덮어, 효과적으로 이들을 서로 절연시킨다. 동시에, 절연지지체(280)는 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273)을 지지하는 역할을 할 수 있다.
상부 절연지지체(281)에 의해 벌크 전극들(271, 273)의 상면이 부분적으로 덮여 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 상면 중 노출된 부분의 면적은, 각각 제1 벌크 전극(271)의 수평 단면적 및 제2 벌크 전극(273)의 수평 단면적보다 작을 수 있다. 특히, 상부 절연지지체(281)는 제1 벌크 전극(271)과 제2 벌크 전극(273)이 서로 대향하는 측면 주변의 벌크 전극들(271, 273)의 상면 상에 위치할 수 있다. 따라서, 상부 절연지지체(281)의 개구부에 의해 노출되는 제1 벌크 전극(271)의 상면과 제2 벌크 전극(273)의 노출된 상면 간의 이격 거리는 제1 벌크 전극(271)과 제2 벌크 전극(273) 간의 이격 거리보다 크다.
이와 관련하여 구체적으로 설명하면, 상기 노출된 상면들(271a, 273a)과 별도의 기판 사이에 도전성 물질(예를 들어, 솔더, 도전성 접착제, 공정(Eutectic) 물질 등)을 형성하여 발광 소자와 상기 별도의 기판을 접착함으로써 발광 소자를 상기 별도의 기판 상에 실장시킬 수 있다. 접착을 위해 형성한 도전성 물질에 의해 벌크 전극들(271, 273) 간에 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 상술한 바와 같이 노출된 상면들 사이의 이격 거리는 소정 수치 이상이 될 것이 요구된다. 본 발명에 따르면, 절연지지체(280)가 벌크 전극들(271, 273)의 상면을 부분적으로 덮도록 형성됨으로써, 제1 벌크 전극(271)의 노출된 상면과 제2 벌크 전극(273)의 노출된 상면 간의 이격 거리가 제1 벌크 전극(271)과 제2 벌크 전극(273) 간의 이격 거리보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 이격 거리를 벌크 전극들(271, 273) 간에 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 소정 수치 이상으로 형성함과 동시에, 벌크 전극들(271, 273) 간의 이격 거리는 벌크 전극들(271, 273) 간에 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 소정 수치 이하로 형성할 수 있다. 따라서, 발광 소자의 열 방출 효율을 향상시킴과 동시에, 발광 소자의 실장 과정에서 전기적 쇼트가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
제1 벌크 전극(271)의 노출된 상면과 제2 벌크 전극(273)의 노출된 상면 간의 이격 거리는 제한되지 않으나, 솔더링을 통해 발광 소자를 별도의 기판에 실장하는 경우 상기 이격 거리는 약 250㎛ 이상일 수 있고, 나아가, 공정 본딩을 통해 발광 소자를 별도의 기판에 실장하는 경우 상기 이격 거리는 약 80㎛ 이상일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상부 절연지지체(281)는 제1 벌크 전극(271)의 노출된 상면과 제2 벌크 전극(273)의 노출된 상면 간의 이격 거리가 소정 수치 이상으로 형성되도록 벌크 전극들(271, 273)이 서로 대향하는 측면 상부 주변 영역에 배치되면 충분하고, 그 외의 영역에서 배치되는 형태는 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 사이에 위치하는 절연지지체(280)는, 그 단면이 'T'형상을 가질 수 있고, 나아가, 상기 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 외곽 측면을 덮는 절연지지체(280)는 그 단면이 'ㄱ' 형상을 가질 수 있다.
또한, 절연지지체(280)와 벌크 전극들(271, 273)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있는데, 특히, 절연지지체(280)는 절연성 폴리머 및/또는 절연성 세라믹을 포함할 수 있고, 벌크 전극들(271, 273)은 금속성 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 절연지지체(280)와 벌크 전극들(271, 273) 간의 계면에서 박리 또는 크랙이 발생할 수 있고, 서로 다른 물질이 접합됨으로 인하여 발생할 수 있는 스트레스 및 스트레인에 의한 파손이 발생할 수 있다. 절연지지체(280) 및/또는 벌크 전극들(271, 273)이 파손되면, 발광 구조체(220)가 오염될 수 있고, 나아가, 발광 구조체(220)에 크랙 등이 발생할 수 있어, 발광 소자의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 절연지지체(280)가 벌크 전극들(271, 273)의 측면 및 벌크 전극들(271, 273)의 상면을 부분적으로 덮도록 형성됨으로써, 절연지지체(280) 및 벌크 전극들(271, 273) 간의 기계적 안정성이 향상될 수 있다. 따라서, 발광 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 발광 소자의 기계적 안정성이 향상됨으로써, 발광 구조체(220)로부터 성장 기판(미도시)을 분리하는 과정에서 발광 구조체(220)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 하부 절연지지체(283)와 상부 절연지지체(281)는 서로 동일한 물질 또는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 하부 절연지지체(283)와 상부 절연지지체(281)가 서로 동일한 물질로 형성되는 경우, 절연지지체(280)는, 예를 들어, EMC(Epoxy Molding Compound), Si 수지와 같은 물질을 포함할 수 있다. 또한, 절연지지체(280)는 TiO2입자와 같은 광 반사성 및 광 산란 입자를 포함할 수도 있다. 하부 절연지지체(283)와 상부 절연지지체(281)가 서로 다른 물질로 형성되는 경우, 상부 절연지지체(281)는 하부 절연지지체(283)에 비해 낮은 취성 및/또는 낮은 흡습성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 절연지지체(283)는 EMC(Epoxy Molding Compound), Si 수지와 같은 물질을 포함할 수 있고, 상부 절연지지체(281)는 포토레지스트(PR) 및/또는 포토솔더레지스트(PSR)와 같은 물질을 포함할 수 있다.
상부 절연지지체(281)가 취성이 상대적으로 낮은 물질로 형성됨으로써, 하부 절연지지체(283)에 비해 깨지거나 크랙이 발생할 확률이 낮아, 하부 절연지지체(283)와 벌크 전극들(271, 273)간의 계면을 통해 외부 오염 물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상부 절연지지체(281)가 흡습성이 상대적으로 낮은 물질로 형성됨으로써, 하부 절연지지체(283)와 벌크 전극들(271, 273)간의 계면을 통해 외부 오염 물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 하부 절연지지체(283)가 EMC와 같이 흡습성이 높은 물질로 형성되는 경우, PSR과 같은 물질로 형성된 상부 절연지지체(281)에 의해 발광 소자가 습기로부터 더욱 효과적으로 보호될 수 있다. 특히, 상부 절연지지체(281)가 하부 절연지지체(283)와 벌크 전극들(271, 273)간의 계면을 덮도록 형성되는 경우, 더욱 효과적으로 상술한 발광 소자 보호 기능이 발휘될 수 있다.
한편, 제1 벌크 전극(271)의 노출된 상면(271a)의 면적은 제1 벌크 전극(271)과 제1 컨택 전극(230)이 접하는 영역의 면적보다 작을 수 있고, 제2 벌크 전극(273)의 노출된 상면(273a)의 면적은 제2 벌크 전극(273)과 제2 컨택 전극(240)이 접하는 영역의 면적보다 클 수 있다. 이 경우, 제1 벌크 전극(271)의 수평 단면적이 제2 벌크 전극(273)의 수평 단면적보다 클 수 있다.
제1 패드 전극(291) 및 제2 패드 전극(293)은 각각 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273) 상에 위치할 수 있으며, 또한, 각각 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 상면을 부분적으로 노출시키는 절연지지체(280)의 개구부들을 채울 수 있다. 이에 따라, 제1 패드 전극(291)과 제2 패드 전극(293)은 각각 제1 벌크 전극(271)의 노출된 상면 및 제2 벌크 전극(273)의 노출된 상면을 덮을 수 있다. 따라서 제1 및 제2 패드 전극(291, 293) 간의 이격 거리는 제1 벌크 전극(271)의 노출된 상면과 제2 벌크 전극(273)의 노출된 상면 간의 이격 거리에 대응될 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 제1 패드 전극(291)과 제2 패드 전극(293)의 상면은 절연지지체(280)의 상면과 대체로 동일한 높이로 나란하게(flush) 위치할 수 있다. 이 경우, 발광 소자의 상면은 대체로 평평하게 형성될 수 있다. 또한, 제1 패드 전극(291)의 상면과 제2 패드 전극(293)의 상면은 대체로 동일한 면적을 가질 수 있다. 따라서, 발광 소자의 실장면에 노출된 전기적 연결 부분이 동일한 면적으로 형성될 수 있어, 실장 공정이 용이해질 수 있다.
제1 및 제2 패드 전극(291, 293)은, 절연지지체(280)의 개구부들을 채우도록 도금 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 이 후, 제1 및 제2 패드 전극(291, 293) 및 절연지지체(280)를 물리적 및/또는 화학적 방법, 예컨대, 래핑 또는 CMP 등이 방법을 이용하여 부분적으로 제거함으로써, 제1 패드 전극(291)과 제2 패드 전극(293)의 상면은 절연지지체(280)의 상면을 대체로 동일한 높이로 나란하게 형성할 수 있다.
제1 패드 전극(291)과 제2 패드 전극(293)은 도전성 물질, 특히, 금속성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Au, Sn, Cu, Ag, Bi, In, Zn, Sb, Mg, Pb 등을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극(291, 293)은 벌크 전극들(271, 273)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수도 있고, 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다. 제1 및 제2 패드 전극(291, 293)은 증착 또는 도금 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 예컨대, 무전해 도금을 이용하여 형성할 수 있다.
발광 소자가 제1 및 제2 패드 전극(291, 293)을 더 포함함으로써, 발광 소자의 상면(발광 소자가 별도의 기판에 실장되는 면일 수 있다)이 대체로 평평하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자을 별도의 기판 상에 실장하는 공정이 용이해질 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 도 7은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 6 및 도 7의 발광 소자는 도 1 및 도 2의 발광 소자와 비교하여, 제1 컨택 전극(230) 및 절연층(255)의 구조에 있어서 차이가 있다. 이하 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 이하 생략한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 발광 소자는 발광 구조체(220), 제1 컨택 전극(230), 제2 컨택 전극(240), 절연층(250, 260), 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273) 및 절연지지체(280)를 포함한다. 나아가, 발광 소자는 성장 기판(미도시), 연결 전극(245) 및 응력완충층(265)을 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는 발광 구조체(220)를 포함하되, 발광 구조체(220)는 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 영역을 포함한다. 제1 도전형 반도체층(221)이 노출됨으로써, 발광 구조체(220)는 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)을 포함하는 메사(220m)를 가질 수 있다. 메사(220m)의 위치는 제한되지 않으며, 예컨대, 도시된 바와 같이 상기 메사(220m)는 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 영역에 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다.
제1 컨택 전극(230)은 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 영역 상에 위치하여 제1 도전형 반도체층(221)과 오믹 컨택할 수 있다. 특히, 도 1 및 도 2의 실시예와 달리, 제1 컨택 전극(230)은 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 영역 내에 위치한다. 따라서, 제1 컨택 전극(230)과 제2 컨택 전극(240)은 서로 이격될 수 있다.
절연층(255)은 제1 컨택 전극(230) 및 제2 컨택 전극(240)을 부분적으로 덮되, 제1 컨택 전극(230) 및 제2 컨택 전극(240)을 각각 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(255a) 및 제2 개구부(255b)를 포함한다. 본 실시예에 따르면, 제1 컨택 전극(230)이 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 영역 내에 위치하므로, 절연층(255)이 제1 컨택 전극(230)과 제2 컨택 전극(240) 사이에 끼인 형태로 형성되지 않을 수 있다. 또한, 절연층(255)이 제1 절연층과 제2 절연층으로 분리되지 않고, 한번의 공정으로 형성될 수 있으므로, 발광 소자의 제조 공정이 더욱 간소화될 수 있다. 특히, 절연층이 제1 절연층과 제2 절연층으로 구분되는 경우, 각각의 절연층을 패터닝하기 위한 마스크 패턴 형성 공정이 적어도 2회 이상 요구된다. 반면, 본 실시예의 경우 절연층(255)은 단일의 절연층(255)으로 형성되어, 마스크 패턴 형성 공정이 적어도 1회 이상 생략될 수 있다.
한편, 연결 전극(245)은 제2 컨택 전극(240) 상에 위치할 수 있다. 또한, 연결 전극(245)은 절연층(255)에 의해 그 측면이 덮일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 절연층(255)이 단일의 절연층(255)으로 형성되므로, 연결 전극(245)은 절연층(255)의 하부에 위치할 수 있다.
다만, 본 실시예에서 절연층(255)이 단일의 절연층(255)으로 형성된다는 것은 절연층(255)이 단일층으로 이루어진 것으로 한정하여 의미하는 것은 아니며, 절연층(255)은 다중층으로 이루어질 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
본 실시예의 발광 소자는 도 1 및 도 2의 발광 소자와 비교하여 발광 구조체(220)의 구조가 상이하며, 파장변환부(295), 제1 및 제2 패드 전극(291)을 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이에 따라, 다른 나머지 구성들의 상호 구조 관계 등에 차이가 있으며, 이하 차이점을 중심으로 상세하게 설명한다. 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 8의 (a)는 본 실시예에 따른 발광 소자의 평면도이고, (b)는 홀(220h)의 위치 및 제1 개구부(260a)와 제2 개구부(260b)의 위치를 설명하기 위한 평면도이며, 도 9는 도 8의 (a)와 (b)의 Ⅳ-Ⅳ'선에 대응하는 영역의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 발광 소자는 발광 구조체(220), 제1 컨택 전극(230), 제2 컨택 전극(240), 절연층(250, 260), 응력완충층(265), 제1 및 제2 벌크 전극(281, 283) 및 절연지지체(190)를 포함한다. 나아가, 발광 소자는 성장 기판(미도시), 파장변환부(210), 제1 및 제2 패드 전극(291, 293) 및 응력완충층(265)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(220)는 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)이 부분적으로 제거되어 제1 도전형 반도체층(221)이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 발광 구조체(220)는 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(221)을 노출시키는 복수의 홀(220h)을 포함할 수 있다. 홀(220h)들은 발광 구조체(220)의 전체에 걸쳐 대체로 규칙적으로 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 홀(220h)의 배치 형태 및 개수는 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 형태는 홀(220h)과 같은 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(221) 노출되는 영역은 라인 형태, 홀 및 라인이 복합된 형태 등으로 형성될 수 있다.
제2 컨택 전극(240)은 제2 도전형 반도체층(225) 상에 위치하여, 오믹 컨택될 수 있다. 제2 컨택 전극(240)은 제2 도전형 반도체층(225)의 상면을 전반적으로 덮도록 배치될 수 있으며, 나아가, 제2 도전형 반도체층(225)의 상면을 거의 완전히 덮도록 형성될 수 있다. 제2 컨택 전극(240)은 발광 구조체(220) 전체에 걸쳐 단일체로 형성될 수 있으며, 이 경우, 제2 컨택 전극(240)은 복수의 홀(220h)의 위치에 대응하는 개구 영역들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(220)의 전체에 대해 전류를 균일하게 공급하여, 전류 분산 효율이 향상될 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 컨택 전극(240)은 복수의 단위 유닛들로 형성될 수도 있다.
제1 절연층(250)은 발광 구조체(220)의 상면 및 제2 컨택 전극(240)을 부분적으로 덮을 수 있다. 제1 절연층(250)은 복수의 홀(220h)들의 측면을 덮되, 홀(220h)의 하면에 위치하는 제1 도전형 반도체층(221)을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 따라서 상기 개구부는 복수의 홀(220h)이 배치된 위치에 대응하여 위치할 수 있다. 또한, 제1 절연층(250)은 제2 컨택 전극(240)의 일부를 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 나아가, 제1 절연층(250)은 발광 구조체(220)의 적어도 일부의 측면을 더 덮을 수 있다.
제1 컨택 전극(230)은 발광 구조체(220)를 부분적으로 덮을 수 있으며, 홀들(220h) 및 상기 홀들(220h)에 대응하는 부분에 위치하는 제1 절연층(250)의 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(221)과 오믹 컨택할 수 있다. 또한, 도시된 바와 달리, 제1 컨택 전극(230)은 발광 구조체(220)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다.
제2 절연층(260)은 제1 컨택 전극(230)을 부분적으로 덮을 수 있으며, 제1 컨택 전극(230)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(260a), 및 제2 컨택 전극(240)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(260b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(260a, 260b) 각각은 하나 이상 형성될 수 있다. 또한, 상기 개구부들(260a, 260b)은 서로 반대하여 위치하는 측면들에 각각 치우쳐 위치할 수 있다. 응력완충층(265)은 제2 절연층(260) 상에 위치할 수 있다.
제1 벌크 전극(271) 과 제2 벌크 전극(273)은 발광 구조체(220) 상에 위치할 수 있고, 제1 벌크 전극(271) 및 제2 벌크 전극(273)은 각각 제1 컨택 전극(230) 및 제2 컨택 전극(240)에 전기적으로 연결될 수 있다. 절연지지체(280)는 발광 구조체(220) 상에 위치하며, 벌크 전극들(271, 273)의 측면을 적어도 부분적으로 덮는다. 또한, 제1 및 제2 패드 전극(291, 293)은 각각 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273) 상에 위치할 수 있다. 절연지지체(280), 제1 및 제2 패드 전극(291, 293)에 관한 설명은, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 대체로 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
파장변환부(295)는 발광 구조체(220)의 하면 상에 배치될 수 있다. 파장변환부(210)에 의해 발광 구조체(220)로부터 방출된 광이 파장변환되어 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 발광 소자가 제공될 수 있다. 또한, 파장변환부(210)는 발광 구조체(220)의 하면뿐만 아니라, 발광 구조체(220)의 측면까지 연장되어 형성될 수 있고, 나아가, 절연지지체(280)의 측면까지 더 연장되어 형성될 수도 있다.
파장변환부(295)는 광의 파장을 변환시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 파장변환부(295)는 담지체 내에 형광체가 분산된 형태로 제공될 수 있고, 또는 단결정 형광체 시트 형태로 제공될 수도 있으며, 또는 양자점 물질을 포함하는 형태로 제공될 수도 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 소자가 파장변환부(295)를 포함함으로써, 백색광을 방출할 수 있는 칩 스케일 패키지가 제공될 수 있다.
도 10 내지 도 25는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다. 각각의 도면들에서, 동일한 도면 내에 포함된 (a) 및 (b)는 각각 평면도 및 단면도를 나타내며, 각 도면에서 (b)는 (a)의 Ⅴ-Ⅴ'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다. 후술하는 설명에서, 도 10 내지 도 25를 참조하여 다양한 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조 방법을 설명한다. 도 1 내지 도 9의 실시예들에서 설명한 구성과 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 축소 또는 생략하며, 차이점을 갖는 구성에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 후술하는 실시예들에서, 단일 발광 소자를 기준으로 발광 소자 제조 방법에 대해 설명하는 경우에도, 상기 실시예들에서 설명되는 구성 및 특징들은 복수의 발광 소자를 형성하는 경우에도 적용될 수 있다.
도 10을 참조하면, 성장 기판(210) 상에 제1 도전형 반도체층(221), 활성층(223) 및 제2 도전형 반도체층(225)을 포함하는 발광 구조체(220)를 형성한다.
성장 기판(210)은 발광 구조체(220)를 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않는다. 예를 들어, 성장 기판(210)은 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등일 수 있다. 발광 구조체(220)는 유기금속화학증착(Metal-organic chemical vapor deposition; MOCVD), 수소화물기상증착(Hydride vapor phase epitaxy; HVPE), 또는 분자선 증착(Molecular beam epitaxy; MBE) 등의 방법을 이용하여 성장될 수 있다.
또한, 도 10에서 단일 소자에 대응하는 성장 기판(210) 및 발광 구조체(220)를 도시하고 있으나, 본 실시예는 성장 기판(210) 상에 발광 구조체(220)가 성장된 웨이퍼를 이용하는 경우에도 대체로 동일하게 적용될 수 있다.
이어서, 도 11을 참조하면, 발광 구조체(220)를 패터닝하여 적어도 하나의 메사(220m)를 형성한다.
메사(220m)는 사진 및 식각 공정을 통해 제2 도전형 반도체층(225) 및 활성층(223)을 부분적으로 제거함으로써 형성될 수 있다. 메사(220m)가 형성됨으로써, 메사(220m) 주변 영역에는 제1 도전형 반도체층(221)이 부분적으로 노출될 수 있다. 메사(220m)의 형태는 제한되지 않으나, 예를 들어, 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 대체로 동일한 방향으로 기다랗게 연장되는 형태로 형성될 수 있으며, 또한, 복수로 형성될 수 있다. 이 경우, 복수의 메사들(220m)은 서로 이격된다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 메사(220m)는 일체로 형성되되, 상기 메사(220m)의 일 측면으로부터 함입되는 부분을 갖는 형태를 가질 수도 있다. 예컨대, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 메사(220m')는 성장 기판(110)의 일 측면에 인접하는 부분에서 서로 연결되고, 상기 일 측면에 반대하여 위치하는 타 측면에 인접하는 부분에는 이격 영역이 형성된 형태로 형성될 수 있다. 상기 이격 영역을 통해 제1 도전형 반도체층(221)이 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 이격 영역은 복수로 형성될 수 있으며, 도 12의 (a)와 같이 2개 또는 도 12의 (b)와 같이 3개 이상으로 형성될 수도 있다. 한편, 이와 달리, 메사(220m)는 제1 도전형 반도체층(221)을 부분적으로 노출시키는 복수의 홈을 포함하는 형태로 형성될 수도 있으며, 이 경우, 도 8 및 도 9의 실시예와 유사한 형태의 발광 구조체(220)가 제공될 수 있다.
다음, 도 13을 참조하면, 제2 도전형 반도체층(225) 상에, 즉, 메사(220m) 상면의 적어도 일부 상에 제2 컨택 전극(240)을 형성한다. 나아가, 발광 구조체(220) 상에 예비(pre) 제1 절연층(251)을 더 형성할 수 있다.
제2 컨택 전극(240)은, 상술한 바와 같이, 금속 및 도전성 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 컨택 전극(240)은 공지의 증착 및 패터닝 방법을 통해 메사(220m) 상면의 적어도 일부 상에 위치하도록 형성될 수 있다.
예비 제1 절연층(251)은 발광 구조체(220) 상에 형성되되, 제2 컨택 전극(240)이 형성되는 영역을 제외한 발광 구조체(220)의 상면을 적어도 부분적으로 덮도록 형성될 수 있다. 예비 제1 절연층(251)은 제1 도전형 반도체층(221)이 노출된 영역을 덮을 수 있으며, 나아가, 메사(220m)들의 측면을 더 덮을 수 있으며, 더 나아가, 메사(220m)들의 상면을 부분적으로 덮을 수 있다. 예비 제1 절연층(251)은 제2 컨택 전극(240)과 접촉할 수도 있으며, 이격될 수도 있다. 예비 제1 절연층(251)이 이격되는 경우, 예비 제1 절연층(251)과 제2 컨택 전극(240)의 사이에는 제2 도전형 반도체층(225)이 부분적으로 노출된다. 예비 제1 절연층(251)은 SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 나아가, 예비 제1 절연층(251)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
한편, 예비 제1 절연층(251)은 제2 컨택 전극(240)의 형성 전에 형성될 수도 있고, 제2 컨택 전극(240)의 형성 후에 형성될 수도 있으며, 또한 제2 컨택 전극(240)의 형성 중에 형성될 수도 있다. 예컨대, 제2 컨택 전극(240)이 도전성 산화물층 및 상기 도전성 산화물층 상에 위치하는 금속을 포함하는 반사층을 포함하는 경우, 제2 도전형 반도체층(225) 상에 도전성 산화물층을 형성하고, 반사층을 형성하기 전에 예비 제1 절연층(251)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 도전성 산화물층은 제2 도전형 반도체층(225)과 오믹 컨택하며, 예비 제1 절연층(251)은 약 1000Å의 두께로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 예비 제1 절연층(251)은 제2 컨택 전극(240)의 형성 전에 형성될 수 있으며, 이 경우, 제2 컨택 전극(240)은 제2 도전형 반도체층(225)과 오믹 컨택을 형성하며, 금속 물질로 형성된 반사층을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 금속 물질을 포함하는 반사층의 형성 전에 예비 제1 절연층(251)을 형성함으로써, 상기 반사층과 발광 구조체(220) 상호 간의 물질 확산에 의해 상기 반사층의 광 반사율 감소 및 저항 증가를 방지할 수 있다. 또한, 금속 물질을 포함하는 반사층의 형성 과정에서, 제2 컨택 전극(240)이 형성되지 않는 다른 부분에 금속 물질이 잔류하여 발생할 수 있는 전기적 쇼트 등의 문제를 방지할 수 있다.
이어서, 도 14를 참조하면, 발광 구조체(220) 상에 제1 절연층(250)을 형성하되, 제1 절연층(250)은 제1 도전형 반도체층(221), 메사(220m) 및 제2 컨택 전극(240)을 부분적으로 덮는다. 또한, 제1 절연층(250)은 제1 도전형 반도체층(225)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(250a) 및 제2 컨택 전극(240)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(250b)를 포함할 수 있다.
제1 절연층(250)은 도 13에서 설명한 예비 제1 절연층(251) 및 주(main) 제1 절연층(253)을 포함할 수 있다. 주 제1 절연층(253)은 PECVD, 전자선 증착(E-beam evaporation) 등의 공지의 증착 방법을 통해 형성될 수 있다. 이때, 주 제1 절연층(253)은 제1 도전형 반도체층(221), 메사(220m) 및 제2 컨택 전극(240)을 전체적으로 덮도록 형성된 후, 패터닝 공정을 통해 제1 및 제2 개구부(250a, 250b)를 형성함으로써, 도시된 바와 같은 제1 절연층(250)이 제공될 수 있다. 상기 패터닝 공정은 사진 식각 공정 또는 리프트 오프 공정을 포함할 수 있다. 주 제1 절연층(253)은 SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 나아가, 주 제1 절연층(253)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 또한, 주 제1 절연층(253)은 예비 제1 절연층(251)에 비해 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
제1 개구부(250a)는 적어도 하나로 형성될 수 있고, 예컨대, 메사들(220m) 각각 상에 형성될 수 있다. 또한, 제1 개구부(250a)는 성장 기판(210)의 일 측면에 인접하는 위치에 형성될 수 있다. 제2 개구부(250b)는 메사(220m)들이 연장되는 방향에 따라 기다랗게 연장된 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 제2 개구부(250b)는 메사(220m)들의 긴 측면들에 인접하여 형성될 수 있다. 다만, 제1 및 제2 개구부(250a, 250b)의 위치, 크기 및 개수는 이에 한정되지 않으며, 후술하는 벌크 전극들(271, 273)이 형성되는 위치 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 메사(220m)를 형성한 후, 제2 컨택 전극(230)을 형성하는 것으로 설명하고 있으나, 이와 달리, 제2 컨택 전극(230)이 먼저 형성된 후에 메사(220m)를 형성할 수도 있다.
다음, 도 15를 참조하면, 제1 절연층(250) 상에 제1 컨택 전극(230)을 형성한다. 제1 컨택 전극(230)은 제1 개구부(250a)를 통해 노출된 제1 도전형 반도체층(221)과 오믹 컨택할 수 있다. 나아가, 제2 개구부(250b)를 통해 제2 컨택 전극(240)과 전기적으로 접촉되는 연결 전극(245)을 더 형성할 수 있다.
제1 컨택 전극(230) 및 연결 전극(245)은 공지의 증착 및 패터닝 방법을 통해 형성될 수 있으며, 동시에 형성될 수도 있고, 별개의 공정을 통해 형성될 수도 있다. 제1 컨택 전극(230) 및 연결 전극(245)은 서로 동일한 물질 및 다층 구조로 형성될 수도 있고, 서로 다른 물질 및/또는 다층 구조로 형성될 수도 있다. 제1 컨택 전극(230)과 연결 전극(245)은 서로 이격되며, 이에 따라, 제1 컨택 전극(230)과 제2 컨택 전극(240)은 서로 전기적으로 절연된다.
예를 들어, 제1 컨택 전극(230) 및/또는 연결 전극(245)은 각각 다층 구조를 포함할 수 있다. 상기 다층 구조는, 제1 접착층(오믹 컨택층)/반사층/베리어층/산화방지층/제2 접착층의 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 접촉층은 제1 도전형 반도체층(221) 및/또는 제2 컨택 전극(240)에 접촉하며, Ni, Ti, Cr등을 포함할 수 있다. 상기 반사층은 광 반사율이 높은 금속을 포함할 수 있으며, 예컨대, Al, Ag 등을 포함할 수 있다. 상기 베리어층은 상기 반사층의 금속이 상호확산하는 것을 방지하며, Cr, Co, Ni, Pt, TiN의 단층으로 형성하거나, Ti, Mo, W과 함께 다층으로 형성될 수 있으며, 예컨대, Cr/Ti의 복층 구조를 가질 수 있다. 상기 산화방지층은 상기 산화방지층의 하부에 위치하는 다른 층들의 산화를 방지하며, 산화에 대한 내성이 강한 금속 물질을 포함할 수 있다. 상기 산화방지층은, 예컨대, Au, Pt, Ag등을 포함할 수 있다. 상기 제2 접착층은 제2 절연층(260)과 제1 도전형 반도체층(221)(또는, 제2 절연층(260)과 연결 전극(245)) 간의 접합력을 향상시키기 위하여 채택될 수 있으며, 예컨대, Ti, Ni, Cr 등을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 달리, 연결 전극(245)은 생략될 수도 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 연결 전극(245)이 생략되는 경우, 제2 개구부(250b)를 통해 제2 컨택 전극(240)이 노출된다. 따라서, 이 경우, 제2 벌크 전극(173)은 제2 컨택 전극(240)과 직접적으로 접촉될 수 있다.
이어서, 도 17을 참조하면, 제1 컨택 전극(230) 및 연결 전극(245)을 부분적으로 덮는 제2 절연층(260)을 형성한다. 제2 절연층(260)은 제1 컨택 전극(230) 및 연결 전극(245)을 각각 노출시키는 제3 개구부(260a) 및 제4 개구부(260b)를 포함할 수 있다. 나아가, 제2 절연층(260) 상에 응력완충층(265)이 더 형성될 수 있다.
제2 절연층(260)은 PECVD, 전자선 증착(E-beam evaporation) 등의 공지의 증착 방법을 통해 형성될 수 있다. 이때, 제2 절연층(260)은 제1 컨택 전극(230) 및 연결 전극(245)을 전체적으로 덮도록 형성된 후, 패터닝 공정을 통해 제3 및 제4 개구부(260a, 260b)를 형성함으로써, 도시된 바와 같은 제2 절연층(260)이 제공될 수 있다. 상기 패터닝 공정은 사진 식각 공정 또는 리프트 오프 공정을 포함할 수 있다. 제2 절연층(260)은 SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 나아가, 제2 절연층(260)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 제2 절연층(260)의 최상부층은 SiNx로 형성될 수 있다. 제2 절연층(260)의 최상부층이 SiNx로 형성됨으로써, 발광 구조체(220)로 습기가 침투하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제2 절연층(260)은 제1 절연층(250)에 비해 얇은 두께를 가질 수 있으며, 절연 내압을 확보하기 위하여 약 0.8㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 및 제4 개구부(260a, 260b)는 각각 제1 컨택 전극(230) 및 연결 전극(245)을 노출시켜, 벌크 전극들(171, 173)이 제1 컨택 전극(230) 및 제2 컨택 전극(240)에 전기적으로 연결될 수 있는 통로를 제공할 수 있다.
응력완충층(265)은 증착 또는 스핀 코팅 등의 방법을 통해 형성될 수 있고, 제2 절연층(260)과 동시에 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 응력완충층(265)은 제3 및 제4 개구부(260a, 260b)에 대응하는 위치에 형성된 개구부들을 포함할 수 있다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 제2 절연층(260) 상에 제1 벌크 전극(171), 제2 벌크 전극(173) 및 하부 절연지지체(183)를 형성한다.
구체적으로, 도 18을 참조하면, 벌크 전극 형성용 몰드(310)를 이용하여 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 형성되는 영역을 정의하여, 제1 벌크 전극(271)과 제2 벌크 전극(273)을 형성할 수 있다. 벌크 전극 형성용 몰드(310)는 패터닝이 가능한 몰드일 수 있으며, 예컨대, 감광성 폴리이미드, SU-8, 도금용 포토레지스트, 또는 드라이 필름을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)은 도금, 증착, 도팅 또는 스크린 프린팅 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)을 형성하는 것은, 제1 금속층(271s) 및 제2 금속층(273s)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 제1 금속층(271s) 및 제2 금속층(273s)은 각각 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 하부에 위치하여, 제1 컨택 전극(230), 연결 전극(245), 절연층들(250, 260) 및 응력완충층(265)과 접할 수 있다. 제1 금속층(271s) 및 제2 금속층(273s)은 벌크 전극들(271, 273)의 형성 방법에 따라 달라질 수 있다.
다음, 도 19를 참조하면, 벌크 전극 형성용 몰드(310)를 제거하고, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 측면을 적어도 부분적으로 덮는 하부 절연지지체(283)를 형성한다. 하부 절연지지체(283)는, 예를 들어, EMC(Epoxy Molding Compound), Si 수지와 같은 물질를 스크린 프린팅, 스핀 코팅과 같은 공지의 방법을 통해 형성함으로써 제공될 수 있다.
본 실시예의 발광 소자 제조 방법은, 하부 절연지지체(283) 형성 후, 제1 벌크 전극(271), 제2 벌크 전극(273) 및 하부 절연지지체(283)의 상면을 평탄화하는 것을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 벌크 전극(271), 제2 벌크 전극(273) 및 하부 절연지지체(283)의 상면들은 대체로 평평하게(flush) 형성될 수 있다. 제1 벌크 전극(271), 제2 벌크 전극(273) 및 하부 절연지지체(283)를 평탄화하는 것은, 그라인딩, 래핑, CMP, 및 습식 식각 중 적어도 하나의 방법을 이용하는 것을 포함할 수 있다.
이하, 제1 벌크 전극(271), 제2 벌크 전극(273) 및 하부 절연지지체(283)를 형성하는 것을 더욱 구체적으로 설명한다. 도금을 이용하여 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)을 형성하는 경우, 응력완충층(265), 제3 개구부(260a) 및 제4 개구부(260b)의 전면에 스퍼터링과 같은 방법으로 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)을 형성한다. 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)은 Ti, Cu, Au, Cr 등을 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)은 UBM층(under bump metallization layer) 또는 시드 메달과 같은 역할을 할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)은 Ti/Cu 적층 구조를 가질 수 있다. 이어서, 제1 및 제2 금속층(271s, 273s) 상에 마스크를 형성하되, 상기 마스크는 벌크 전극 형성용 몰드(310)일 수 있다. 상기 벌크 전극 형성용 몰드(310)는 하부 절연지지체(283)가 형성되는 영역에 대응하는 부분을 마스킹하고, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 형성되는 영역을 오픈한다. 다음, 도금 공정을 통해 상기 마스크의 오픈 영역 내에 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)을 형성하되, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)은 각각 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)을 시드로 형성될 수 있다. 이후 식각 공정을 통해 상기 벌크 전극 형성용 몰드(310) 및 벌크 전극 형성용 몰드(310)의 하부에 위치하는 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 일부를 제거함으로써 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 제공될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)은 제1 및 제2 벌크 전극(281, 283) 하부에 잔류할 수 있다.
또한, 스크린 프린팅 방법을 이용하여 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)을 형성하는 경우는 다음과 같다. 응력완충층(265), 제3 개구부(260a) 및 제4 개구부(260b)의 적어도 일부 상에, 스퍼터링과 같은 증착 및 패터닝 방식, 또는 증착 및 리프트 오프 방법을 통해 UBM층을 형성한다. 상기 UBM층은 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 형성될 영역 상에 형성될 수 있으며, (Ti 또는 TiW)층과 (Cu, Ni, Au 단일층 또는 조합)층을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 UBM층은 Ti/Cu 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 UBM층은 제1 및 제2 금속층(271s, 273s)에 대응할 수 있다. 이어서, 마스크를 형성하되, 상기 마스크는 하부 절연지지체(283)가 형성되는 영역에 대응하는 부분을 마스킹하고, 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 형성되는 영역을 오픈한다. 다음, 스크린 프린팅 공정을 통해 Ag 페이스트, Au 페이스트, Cu 페이스트와 같은 물질을 상기 오픈 영역 내에 형성하고, 이를 경화시킨다. 이후 식각 공정을 통해 상기 마스크를 제거함으로써 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 제공될 수 있다.
제1 벌크 전극(271)은, 제1 벌크 전극(271)의 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 측면으로부터 돌출된 제1 돌출부(271a)를 포함하고, 상기 제1 돌출부(271a)로부터 제2 벌크 전극(273)을 향해 더 돌출되는 제2 돌출부(271b)를 포함한다. 제2 벌크 전극(273)은 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 측면으로부터 함입된 제1 오목부(273a)를 포함하고, 상기 제1 오목부(273a)로부터 함입된 제2 오목부(273b)를 포함한다. 이에 따라, 제1 벌크 전극(171)의 수평 단면적은 제2 벌크 전극(173)의 수평 단면적에 비해 클 수 있다.
또한, 돌출부들(271a, 271b)과 오목부들(273a, 273b)은 대체로 서로 맞물리는 형태로 형성될 수 있다. 제1 돌출부(271a)는 제1 오목부(273a)에 의해 함입된 부분에 대응하여 위치할 수 있고, 제2 돌출부(271b)는 제2 오목부(273b)에 의해 함입된 부분에 대응하여 위치할 수 있다. 이에 따라, 제1 벌크 전극(271)과 제2 벌크 전극(273)이 서로 대향하는 측면들 간의 이격 거리는, 대체로 일정하게 유지될 수 있다. 나아가, 제2 돌출부(271b)의 폭은 제1 돌출부(271a)의 폭보다 작을 수 있다.
제2 돌출부(271b)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 제2 돌출부(271b)는 발광 소자의 중심부(200c)를 원점으로 하고 직경이 약 50㎛이상 약 150㎛이하인 내접원(200ic)을 갖는 다각형, 원형 또는 타원형의 적어도 일부로 형성될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 제2 돌출부(271b)는 발광 소자의 중심부(200c)를 원점으로 하는 내접원(200ic)에 대응하는 원호를 포함하는 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 오목부(273a, 273b)의 형상은 제1 및 제2 돌출부(271a, 271b)의 형상에 대응하도록 형성될 수 있다.
제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선(D6-D6')은 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가질 수 있다. 상기 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 갖는 가상선(D6-D6')은 돌출부들(271a, 271b) 및 오목부들(273a, 273b)의 형상 및 배치로부터 도출될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가상선(D6-D6')의 시작점과 끝점은 동일 선상에 위치할 수 있다.
한편, 제1 벌크 전극(271)의 돌출부들(271a, 271b)은 발광 소자의 중심부(200c)와 수직방향으로 중첩되는 위치에 위치할 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 제2 돌출부(271b)는 발광 소자의 중심부(200c)를 원점으로 하는 내접원(200ic)에 접하는 다각형, 원형 또는 타원형의 적어도 일부로 형성되어, 발광 소자의 중심부(200c)와 수직방향으로 중첩되어 위치한다. 이에 따라, 발광 소자 제조 과정에서 절연지지체(280)에 크랙이 발생하거나 절연지지체(280)가 파손되는 것을 방지할 수 있어, 발광 소자의 제조 수율을 향상시킬 수 있다. 이와 관련하여서는, 후술하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 돌출부들(271a, 271b)가 발광 소자의 중심부(200c)와 수직방향으로 중첩되어, 절연지지체(280)의 크랙 및 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 외부 충격에 대한 발광 소자의 강도를 향상시킬 수 있고, 외부에서 인가되는 스트레스 등으로 인한 휨 모멘텀에 대한 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 제2 돌출부(271b)에 의해 발광 소자 중심부(200c)의 수직방향 주변 영역이 제1 벌크 전극(271)으로 커버됨으로써, 더욱 효과적으로 발광 소자의 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다.
이어서, 도 20을 참조하면, 하부 절연지지체(283) 및 벌크 전극들(271, 273) 상에 제1 패드 전극(291), 제2 패드 전극(293) 및 상부 절연지지체(281)를 더 형성할 수 있다.
제1 및 제2 패드 전극(291, 293)은 증착 및 패터닝 공정을 통해 각각 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273) 상에 형성될 수 있다. 상부 절연지지체(281)는 제1 및 제2 패드 전극(291, 293)의 측면을 감쌀수 있다. 상부 절연지지체(281)가 형성됨으로써, 상부 절연지지체(281) 및 하부 절연지지체(283)를 포함하는 절연지지체(280)가 제공될 수 있다. 상부 절연지지체(281)는 하부 절연지지체(283)와 동일한 물질로 형성될 수도 있고, 또는 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다.
다음, 도 21을 참조하면, 성장 기판(210)을 발광 구조체(220)로부터 분리할 수 있다. 성장 기판(210)은 레이저 리프트 오프, 화학적 리프트 오프, 열적 리프트 오프 및 스트레스 리프트 오프 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 제1 도전형 반도체층(221)으로부터 분리되어 제거될 수 있다. 성장 기판(210) 분리 후, 건식 식각, 습식 식각, 물리적 방법, 화학적 방법, 및 물리화학적 방법 중 적어도 하나의 방법을 통해 성장 기판(210)이 분리되어 노출된 제1 도전형 반도체층(221) 표면이 부분적으로 제거될 수 있다.
한편, 성장 기판(210)을 제거하기 전에, 임시 기판(미도시)을 성장 기판(210)의 반대측에 본딩할 수 있다. 성장 기판(210) 분리 과정에서, 상기 임시 기판은 발광 소자를 지지하는 역할을 한다. 이에 따라, 성장 기판(210)이 분리되는 과정에서 발생하는 스트레스 및 스트레인에 의해 발광 소자에 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 특히, 복수의 발광 소자를 제조하기 위해 웨이퍼 단위로 대면적으로 성장 기판을 분리하는 경우, 성장 기판(210) 분리 과정에서 발광 구조체(220) 등에 크랙 또는 파손이 발생하여 발광 소자의 불량이 확률이 높다. 임시 기판은 이러한 경우에 특히 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 예컨대, 도 22에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자를 제조하는 경우에 임시 기판(320)이 적용될 수 있다.
웨이퍼 단위로 복수의 발광 소자를 제조하는 경우, 성장 기판(210) 분리 후, 단위 소자 영역의 사이 부분이 부분적으로 제거될 수 있다. 도 22(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자를 제조하는 경우, 성장 기판(210)이 분리된 웨이퍼(W1)는 임시 기판(320) 상에 위치될 수 있다. 이때, 웨이퍼(W1)는 복수의 단위 소자(UD)를 포함할 수 있고, 복수의 단위 소자(UD)들의 사이의 경계(L1)는 분할 영역(331)으로 정의될 수 있다. 도 22(b)에 도시된 바와 같이, 상기 분할 영역(331)은 부분적으로 제거되어, 복수의 단위 소자(UD)들의 사이에는 분할 홈(333)이 형성될 수 있다. 분할 홈(333)은 건식 식각 등의 방법을 통해 제1 도전형 반도체층(221)을 적어도 부분적으로 제거함으로써 형성될 수 있다. 웨이퍼(W1)를 단위 발광 소자로 분할하기 전에, 제1 도전형 반도체층(221)이 부분적으로 제거된 분할 홈(333)을 형성함으로써, 웨이퍼(W1)를 단위 발광 소자로 분할하는 과정에서 발광 구조체(220)에 치핑(chipping)이 발생하거나, 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 다만, 분할 홈(333)을 형성하는 공정은 생략될 수도 있다.
이어서, 도 23을 참조하면, 발광 구조체(220) 상에 파장변환부(295)를 형성할 수 있다. 또한, 파장변환부(295)를 형성하기 전에, 발광 구조체(220)의 표면의 거칠기를 증가시켜, 거칠어진 표면(220R)을 더 형성할 수 있다. 이에 따라, 도 23에 도시된 바와 같은 발광 소자가 제공될 수 있다.
파장변환부(295)는 광의 파장을 변환시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 파장변환부(295)는 담지체 내에 형광체가 분산된 형태로 제공될 수 있고, 또는 단결정 형광체 시트 형태로 제공될 수도 있으며, 또는 양자점 물질을 포함하는 형태로 제공될 수도 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 발광 소자가 파장변환부(295)를 포함함으로써, 백색광을 방출할 수 있는 칩 스케일 패키지가 제공될 수 있다. 파장변환부(295)는 발광 구조체(220)의 상면뿐만 아니라, 발광 구조체(220)의 측면까지 연장되어 형성될 수 있고, 나아가, 절연지지체(280)의 측면까지 더 연장되어 형성될 수도 있다. 파장변환부(295)는 도포 및 경화하는 방법을 통해 형성될 수도 있고, 스프레이 방식을 통해 형성될 수도 있으며, 이외 공지의 방법을 통해 형성될 수도 있다.
거칠어진 표면(220R)은 습식 식각, 건식 식각, 전기화학 식각 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어, PEC 식각 또는 KOH 및 NaOH를 포함하는 식각 용액을 이용한 식각 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(220)는 제1 도전형 반도체층(221)의 표면에 형성된 ㎛ 내지 nm 스케일의 돌출부 및/또는 오목부를 포함할 수 있다. 거칠어진 표면(220R)에 의해 발광 구조체(220)에서 방출된 광의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
한편, 파장변환부(295) 형성 후, 발광 소자의 표면을 적어도 부분적으로 덮는 패시베이션층(미도시)을 더 형성할 수도 있다.
한편, 도 23에 도시된 발광 소자는 복수의 단위 소자(UD)를 포함하는 웨이퍼(W2)로부터 제조될 수 있다. 도 24 및 도 25를 참조하면, 도 24(a)에 도시된 바와 같이, 임시 기판(320)에 본딩된 복수의 단위 소자(UD)를 포함하는 웨이퍼(W2)가 준비되고, 상기 웨이퍼(W2)는 분할 공정을 위한 제1 지지체(340) 상에 위치될 수 있다. 상기 제1 지지체(340)는 다이싱 테이프를 포함할 수 있다. 이어서, 도 24(b)를 참조하면, 임시 기판(320)을 웨이퍼(W2)로부터 분리하고, 웨이퍼(W2)를 분할선(L2)에 따라 다이싱한다. 분할선(L2)은 복수의 단위 소자(UD)의 경계에 대응한다. 다음, 복수로 분리된 복수의 단위 소자들(UD)을 픽업하여 다음 공정을 진행하기 위하여, 제1 지지체(340)로부터 제2 지지체(340a)로 전사할 수 있다. 제2 지지체(340a) 역시 다이싱 테이프를 포함할 수 있다. 이때, 도 24(c)에 도시된 바와 같이, 제2 지지체(340a)가 다이싱 테이프인 경우, 일 단위 소자(UD1)를 픽업하는 것은, 다이싱 테이프(제2 지지체(340a))의 하부에서 이젝터(ejector) 핀(350)을 이용하여 상기 일 단위 소자(UD1)를 상부로 밀어내는 것을 포함할 수 있다.
이 과정에서, 이젝터 핀(350)은 발광 소자 하부의 일 부분에 충격을 가하게된다. 도 24(c) 및 도 25에 도시된 바와 같이, 이젝터 핀(350)의 핀 포인트에 의해 충격이 가해지는 부분(PP)으로부터, 수직 방향(C1)을 따라 스트레스가 전파될 수 있다. 이에 따라, 상기 이젝터 핀(350)의 핀 포인트에 의해 충격이 가해지는 부분(PP)과 그 수직 방향(C1)에 중첩되는 영역들에 스트레스가 집중될 수 있다. 이때, 핀 포인트에 의해 충격이 가해지는 부분(PP)은 발광 소자의 중심부(200c)와 대체로 일치할 수 있다. 발광 소자의 중심부(200c)와 수직 방향(C1)으로 중첩되는 부분에 절연지지체(280)가 위치하는 경우, 특히, 절연지지체(280) 중에서 제1 및 제2 벌크 전극(271, 273)의 사이에 위치하는 부분이 발광 소자의 중심부(200c)와 수직 방향(C1)으로 중첩되는 경우, 절연지지체(280)에 쉽게 크랙이 발생하여 제조된 발광 소자의 불량이 발생할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 도 25의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 발광 소자의 중심부(200c, 핀 포인트에 의해 충격이 가해지는 부분(PP)에 대체로 대응함)와 수직 방향(C1)으로 중첩되는 부분에는 제1 벌크 전극(271), 특히, 돌출부(271a, 271b)가 위치함으로써, 이젝터 핀(350)에 의한 절연지지체(280)의 불량을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제2 돌출부(271b)가 발광 소자의 중심부(200c)를 원점으로 하는 직경이 약 50㎛이상인 내접원(200ic)을 갖는 다각형, 원형 또는 타원형으로 형성되는 경우, 이젝터 핀(350)에 의한 충격으로 발생하는 스트레스를 흡수 및 완화시켜 절연지지체(280)에 스트레스가 인가되어 불량이 발생하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 상술한 다른 실시예들과 유사하게 기계적 안정성이 우수하며, 열 방출 효율이 높은 발광 소자가 제공될 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 26을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 소자 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 소자 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 소자(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 소자(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 소자(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 소자(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 소자(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU1) 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(2100)를 포함한다.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB(2112, 2113)는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(BLU1)은 적어도 하나의 기판(2150) 및 복수의 발광 소자(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛(BLU1)은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판(2150), 발광 소자(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드(2100)와 결합될 수 있다. 기판(2150)은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판(2150)은 복수로 형성되어, 복수의 기판(2150)들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판(2150)으로 형성될 수도 있다.
발광 소자(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 소자(2160)들은 기판(2150) 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 소자(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 소자(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 소자(2160) 상에 위치한다. 발광 소자(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 28은 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU2)을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛(BLU2)이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛(BLU2)과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU2)은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛(BLU2)은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 소자(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 소자(3110)를 지지하고 발광 소자(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 소자(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 소자(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 29를 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 소자(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 소자(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 소자(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 소자(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 소자(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다.
커버 렌즈(4050)는 발광 소자(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 소자(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 소자(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 소자(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 소자(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 상술한 각각의 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 실시예들에서 설명하는 기술적 특징들의 결합 및 치환을 통하여 변경된 발명 역시 본 발명의 범위에 모두 포함되며, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.
Claims (23)
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극;
상기 제2 컨택 전극 상에 위치하는 연결 전극;
상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮는 절연층;
상기 절연층 상에 위치하는 응력완충층;
상기 발광 구조체 및 상기 응력완충층 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및
상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 절연지지체를 포함하고,
상기 절연층은 상기 제1 컨택 전극 및 상기 연결 전극을 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하고,
상기 제1 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하며,
상기 제2 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 함입된 오목부를 포함하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부는 상기 오목부에 맞물리는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부는 돌출되는 방향을 따라 그 폭이 변화하는 발광 소자.
- 청구항 3에 있어서,
상기 돌출부는 돌출되는 방향을 따라 그 폭이 감소하고, 상기 오목부는 함입되는 방향을 따라 그 폭이 감소하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부 및 오목부는 각각 복수개로 형성되며, 상기 복수의 돌출부는 상기 복수의 오목부에 맞물리는 발광 소자.
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극;
상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮는 절연층;
상기 절연층 상에 위치하는 응력완충층;
상기 발광 구조체 및 상기 응력완충층 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및
상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 절연지지체를 포함하고,
상기 제1 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하며,
상기 제2 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 함입된 오목부를 포함하고,
상기 절연층은 제1 절연층 및 제2 절연층을 포함하고,
상기 제1 절연층은 상기 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮고 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 컨택 전극을 각각 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하고,
상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 절연층을 부분적으로 덮으며,
상기 제2 절연층은 상기 제1 컨택 전극을 부분적으로 덮어, 상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극을 부분적으로 노출시키는 제3 개구부 및 제4 개구부를 포함하는 발광 소자.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제2 컨택 전극과 상기 제2 벌크 전극 사이에 위치하는 연결 전극을 더 포함하고, 상기 연결 전극은 상기 제1 컨택 전극과 동일한 물질로 형성된 발광 소자.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제1 절연층의 일부는 상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극의 사이에 개재된 발광 소자.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 발광 구조체는 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출된 영역을 포함하고,
상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출된 영역 내에 위치하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 발광 구조체는 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 복수의 홀을 포함하고,
상기 제1 컨택 전극은 상기 복수의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극 각각의 상에 위치하는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 더 포함하고,
상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 벌크 전극의 상면 일부를 덮으며, 상기 절연지지체는 상기 제1 및 제2 패드 전극의 측면을 감싸는 발광 소자.
- 청구항 12에 있어서,
상기 제1 패드 전극은 상기 돌출부 상에 위치하지 않는 발광 소자.
- 청구항 12에 있어서,
상기 제1 패드 전극과 상기 제2 패드 전극의 표면 면적은 동일한 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 발광 구조체의 하면 상에 위치하는 파장변환부를 더 포함하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 벌크 전극과 상기 제2 벌크 전극 간의 이격 거리는 일정한 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 벌크 전극의 수평 단면적은 상기 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 큰 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 벌크 전극의 돌출부는 제1 돌출부, 및 상기 제1 돌출부로부터 돌출된 제2 돌출부를 포함하고,
상기 제2 벌크 전극의 오목부는 제1 오목부, 및 상기 제1 오목부로부터 더 함입된 제2 오목부를 포함하는 발광 소자.
- 청구항 18에 있어서,
상기 제2 돌출부는 상기 발광 소자의 중심부와 수직 방향으로 중첩하는 위치에 위치하는 발광 소자.
- 청구항 18에 있어서,
상기 제2 돌출부는 발광 소자의 중심부를 원점으로 하고, 직경이 50㎛이상인 내접원을 갖는 다각형, 원형 또는 타원형의 적어도 일부로 형성된 발광 소자.
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극;
상기 제2 컨택 전극 상에 위치하는 연결 전극;
상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮는 절연층;
상기 발광 구조체 및 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및
상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 절연지지체를 포함하고,
상기 절연층은 상기 제1 컨택 전극 및 상기 연결 전극을 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하고,
상기 제1 벌크 전극과 상기 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 부분의 이격 영역을 따라 연장되는 가상선은 적어도 한번 이상의 절곡된 부분을 가지며,
상기 제1 벌크 전극의 수평 단면적은 상기 제2 벌크 전극의 수평 단면적보다 큰 발광 소자.
- 청구항 21에 있어서,
상기 가상선의 시작점과 끝점은 동일 선상에 위치하는 발광 소자.
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체;
상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층에 각각 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극;
상기 제2 컨택 전극 상에 위치하는 연결 전극;
상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮는 절연층;
상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 및 제2 컨택 전극 각각에 전기적으로 연결된 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극; 및
상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 측면을 덮고, 상기 제1 벌크 전극 및 제2 벌크 전극의 상면을 적어도 부분적으로 노출시키는 절연지지체를 포함하고,
상기 절연층은 상기 제1 컨택 전극 및 상기 연결 전극을 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하고,
상기 제1 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 돌출된 제1 돌출부, 및 상기 제1 돌출부로부터 돌출된 제2 돌출부를 포함하며,
상기 제2 벌크 전극은, 상기 제1 및 제2 벌크 전극이 서로 대향하는 측면으로부터 함입된 제1 오목부, 및 상기 제1 오목부로부터 더 함입된 제2 오목부를 포함하고,
상기 제2 돌출부는 발광 소자의 중심부를 원점으로 하는 내접원을 갖는 다각형, 원형 또는 타원형의 적어도 일부로 형성된 발광 소자.
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| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20220608 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
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| PG1601 | Publication of registration |