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KR100812737B1 - Nitride semiconductor light emitting device for flip-chip - Google Patents

Nitride semiconductor light emitting device for flip-chip Download PDF

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KR100812737B1
KR100812737B1 KR1020060064431A KR20060064431A KR100812737B1 KR 100812737 B1 KR100812737 B1 KR 100812737B1 KR 1020060064431 A KR1020060064431 A KR 1020060064431A KR 20060064431 A KR20060064431 A KR 20060064431A KR 100812737 B1 KR100812737 B1 KR 100812737B1
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South Korea
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light emitting
type
type electrode
emitting device
nitride
Prior art date
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KR1020060064431A
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고건유
김제원
김동우
박형진
황석민
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 플립칩용 질화물계 발광소자에 관한 것으로서, 특히, 서브마운트의 리드 패턴 상에 범프 볼을 통해 플립 본딩되는 질화물계 반도체 발광소자에 있어서, 기판과, 상기 기판 상에 형성되되, 제1 영역과 제2 영역으로 구분된 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층의 제1 영역 상에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극과, 상기 p형 전극 상에 형성되되, 서로 등간격을 이루며 균일하게 배치된 다수의 p형 전극 패드 및 상기 n형 질화물 반도체층의 제2 영역 상에 형성되되, 상기 p형 전극 패드와 서로 등간격을 이루며 균일하게 배치된 다수의 n형 전극 패드를 포함하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride based light emitting device for flip chip, and more particularly, to a nitride based semiconductor light emitting device flip-bonded through bump balls on a lead pattern of a submount, the substrate being formed on the substrate, wherein the first region is formed. An n-type nitride semiconductor layer divided into a second region, an active layer formed on the first region of the n-type nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer, and the p-type nitride semiconductor layer A p-type electrode formed on the p-type electrode and formed on a plurality of p-type electrode pads and the second region of the n-type nitride semiconductor layer that are uniformly spaced at equal intervals from each other, and the p-type electrode Provided are a nitride-based semiconductor light emitting device for flip chip including a plurality of n-type electrode pads uniformly spaced at equal intervals from a pad.

플립-칩(flip-chip), 발광다이오드(LED), 전극패드, 발광면, 저항 Flip-chip, light emitting diodes (LEDs), electrode pads, light emitting surfaces, resistors

Description

플립칩용 질화물계 발광소자{NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE FOR FLIP-CHIP}Nitride-based light emitting device for flip chip {NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE FOR FLIP-CHIP}

도 1은 종래 기술에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 평면도.1 is a plan view showing the structure of a nitride-based semiconductor light emitting device for flip chip according to the prior art.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 평면도.3 is a plan view showing the structure of a nitride-based semiconductor light emitting device for flip chip according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV ′ of FIG. 3.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자가 범프 본딩된 상태를 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view illustrating a bump bonded state of a nitride semiconductor semiconductor light emitting device for flip chip according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 변형예를 나타낸 평면도.6 and 7 are plan views showing a modified example of the nitride semiconductor light emitting device for flip chip according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 기판 110 : n형 질화물 반도체층100 substrate 110 n-type nitride semiconductor layer

120 : 활성층 130 : p형 질화물 반도체층120: active layer 130: p-type nitride semiconductor layer

140 : p형 전극 150a : p형 전극 패드140: p-type electrode 150a: p-type electrode pad

160a : n형 전극 패드160a: n-type electrode pad

본 발명은 질화물계 반도체 발광다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광면을 충분히 확보하는 동시에 전류확산 효율을 향상시켜 낮은 소자 저항과 고휘도를 구현할 수 있는 플립칩용 질화물계 반도체 발광다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride based semiconductor light emitting diode, and more particularly, to a nitride based semiconductor light emitting diode for flip chip capable of ensuring sufficient light emitting surface and improving current diffusion efficiency to realize low device resistance and high brightness.

일반적으로, 질화물계 반도체는 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체결정으로서, 단파장광(자외선 내지 녹색광), 특히 청색광을 낼 수 있는 발광소자에 널리 사용된다.In general, nitride-based semiconductors are group III-V semiconductors having an Al x In y Ga (1-xy) N composition formula, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1. As a crystal, it is widely used for light-emitting elements which can emit short wavelength light (ultraviolet to green light), especially blue light.

한편, 상기 질화물계 반도체 발광소자는, 결정성장을 위한 격자정합조건을 만족하는 사파이어 기판이나 SiC 기판 등의 절연성 기판을 이용하여 제조되므로, p형 및 n형 질화물 반도체층에 연결된 2개의 전극이 발광구조의 상면에 거의 수평으로 배열되는 수평 구조를 가진다.On the other hand, since the nitride semiconductor light emitting device is manufactured using an insulating substrate such as a sapphire substrate or a SiC substrate that satisfies the lattice matching condition for crystal growth, two electrodes connected to the p-type and n-type nitride semiconductor layers emit light. It has a horizontal structure arranged almost horizontally on the upper surface of the structure.

이러한 수평 구조를 가지는 질화물계 반도체 발광소자는 탑-에미트형 발광다이오드(Top-Emitting Light Emitting Diodes)와 플립칩용 발광다이오드(Flip-Chip Light Emitting Diodes)로 분류된다.Nitride-based semiconductor light emitting devices having such a horizontal structure are classified into Top-Emitting Light Emitting Diodes and Flip-Chip Light Emitting Diodes.

탑-에미트형 발광다이오드는 p형 질화물 반도체층과 접촉하고 있는 오믹 전 극층을 통해 광이 출사되게 형성되어 있으며, 플립칩용 발광다이오드는 사파이어 기판을 통해 광이 출사되게 형성되어 있다.The top-emit light emitting diode is formed to emit light through the ohmic electrode layer in contact with the p-type nitride semiconductor layer, and the light emitting diode for flip chip is formed to emit light through the sapphire substrate.

그러면, 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 종래 기술에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다. Next, a nitride semiconductor light emitting device for flip chip according to the prior art will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 종래 기술에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.1 is a plan view showing the structure of a nitride semiconductor semiconductor light emitting device for flip chip according to the prior art, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 사파이어 기판(110) 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층(110), 다중우물구조인 GaN/InGaN 활성층(120) 및 p형 질화물 반도체층(130)을 포함하며, 상기 p형 질화물 반도체층(130)과 활성층(120)은 일부 메사 식각(mesa etching) 공정에 의하여 그 일부 영역이 제거되는 바, n형 질화물 반도체층(110)의 일부 상면을 노출한 구조를 갖는다.1 and 2, an n-type nitride semiconductor layer 110 sequentially formed on a sapphire substrate 110, a GaN / InGaN active layer 120 having a multi-well structure, and a p-type nitride semiconductor layer 130 are included. The portions of the p-type nitride semiconductor layer 130 and the active layer 120 are partially removed by a mesa etching process, and thus a portion of the n-type nitride semiconductor layer 110 is exposed. Has

상기 노출된 n형 질화물 반도체층(110) 상에는 n형 전극(160), 상기 p형 질화물 반도체층(130) 상에는 p형 전극(140)이 각각 형성되어 있다.The n-type electrode 160 is formed on the exposed n-type nitride semiconductor layer 110, and the p-type electrode 140 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 130, respectively.

보다 상세하게, 상기 종래 기술에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자의 n형 전극(160)은 두 개의 n형 전극 패드(160a)와 그로부터 연장된 다수의 가지 전극(160b)을 포함하며, 상기 p형 전극(140)과 서로 맞물리는 구조 즉, 핑거(finger) 형상의 구조로 형성되어 있다. 이때, 상기 p형 전극(140) 또한 두 개의 p형 전극 패드(150a)와 그로부터 연장된 다수의 가지 전극(150b)을 포함하여 이루어져 있다.More specifically, the n-type electrode 160 of the nitride-based semiconductor light emitting device for flip chip according to the prior art includes two n-type electrode pads 160a and a plurality of branch electrodes 160b extending therefrom. It is formed in a structure that meshes with the type electrode 140, that is, in the form of a finger. In this case, the p-type electrode 140 also includes two p-type electrode pads 150a and a plurality of branch electrodes 150b extending therefrom.

즉, 두 개의 n형 및 p형 전극 패드(160a, 150a)를 구비하여 대전류 인가시, 인가되는 전류를 분산시키고, n형 전극 패드(160a)로부터 연장된 다수의 가지 전극(160b)과 p형 전극 패드(150a)로부터 연장된 다수의 가지 전극(150b)을 핑거 형상으로 배치하여 전류확산 효율을 향상시켜 대전류 인가로 인한, 소자의 불량을 방지하였다.That is, two n-type and p-type electrode pads 160a and 150a are provided to disperse the applied current when a large current is applied, and a plurality of branch electrodes 160b and p-type extending from the n-type electrode pad 160a are provided. A plurality of branch electrodes 150b extending from the electrode pad 150a are disposed in a finger shape to improve current spreading efficiency to prevent device defects due to application of a large current.

그러나, 상기와 같은 종래의 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자는, 두 개의 n형 전극 패드 및 p형 전극 패드를 구비하여 인가되는 대전류를 분산시켜 소자가 구동전압 및 특성이 열화되는 것을 방지하고 있으나, 두 개의 n형 전극 패드 및 p형 전극 패드가 모두 발광소자의 한쪽 면에 집중되게 형성되어 있으므로, 소자의 전체 저항이 높은, 즉, 소자에 인가되는 대전류를 분산시켜 소자의 전류확산 효율을 향상시키고 구동전압을 감소시키는 점에 있어 한계가 있다.However, the above-described conventional flip chip nitride semiconductor light emitting device has two n-type electrode pads and a p-type electrode pad to disperse a large current applied thereto, thereby preventing the device from deteriorating driving voltage and characteristics. Since the two n-type electrode pads and the p-type electrode pads are formed to be concentrated on one side of the light emitting device, the overall resistance of the device is high, that is, the large current applied to the device is dispersed to improve the current spreading efficiency of the device. There is a limit in reducing the driving voltage.

또한, 상기 n형 전극 패드로부터 연장된 다수의 n형 가지 전극은 이의 형성 영역을 정의하기 위하여 발광면의 일부가 메사 식각 공정에 의하여 일부 제거됨으로써, 발광면이 감소하여 휘도가 낮아지는 문제가 있다.In addition, a plurality of n-type branch electrodes extending from the n-type electrode pads have a problem in that a part of the light emitting surface is partially removed by a mesa etching process to define a formation region thereof, thereby reducing the light emitting surface and lowering luminance. .

따라서, 상기 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자의 전류확산 효율을 향상시키고, 발광면을 증가시킬 수 있는 발광소자 관련 기술의 개발이 계속적으로 요구되고 있다.Accordingly, there is a continuing need for development of a light emitting device related technology capable of improving current spreading efficiency of the flip chip nitride semiconductor light emitting device and increasing a light emitting surface.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 각각의 가지 전극 없이 다수의 n형 및 p형 전극 패드만를 구비하되, 대면적에 서로 등간격을 이루며 균일하게 분포되도록 배치하여 발광면을 증가시키고, 대전류 인가시 전류를 효율적으로 분산시킬 수 있는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a plurality of n-type and p-type electrode pads without each branch electrode, to solve the problems as described above, the light emitting surface is arranged to be uniformly distributed at equal intervals in a large area To provide a nitride-based semiconductor light-emitting device for flip chip that can increase the efficiency, and can efficiently distribute the current when a large current is applied.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 서브마운트의 리드 패턴 상에 범프 볼을 통해 플립 본딩되는 질화물계 반도체 발광소자에 있어서, 기판과, 상기 기판 상에 형성되되, 제1 영역과 제2 영역으로 구분된 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층의 제1 영역 상에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극과, 상기 p형 전극 상에 형성되되, 서로 등간격을 이루며 균일하게 배치된 다수의 p형 전극 패드 및 상기 n형 질화물 반도체층의 제2 영역 상에 형성되되, 상기 p형 전극 패드와 서로 등간격을 이루며 균일하게 배치된 다수의 n형 전극 패드를 포함하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a nitride-based semiconductor light emitting device flip-bonded through a bump ball on the lead pattern of the submount, a substrate, and formed on the substrate, the first region and the second region An n-type nitride semiconductor layer divided by an active layer, an active layer formed on a first region of the n-type nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer, and a p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer And a plurality of p-type electrode pads formed on the p-type electrode and uniformly spaced at equal intervals from each other and formed on a second region of the n-type nitride semiconductor layer, and the like with the p-type electrode pad. Provided are a nitride-based semiconductor light emitting device for flip chip including a plurality of n-type electrode pads arranged uniformly at intervals.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 제1 영역의 면적은, 발광 면을 최대화하기 위해 상기 제2 영역의 면적보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.In the flip chip nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the area of the first region is preferably larger than the area of the second region in order to maximize the light emitting surface.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 제1 영역은, 상기 기판의 중앙부를 기준으로 양측이 서로 대칭적으로 형성된 것이 바람직 하며, 이는 대면적으로 이루어진 발광 면 전체에 균일한 발광이 일어나게 하기 위함이다.In addition, in the nitride semiconductor semiconductor light emitting device for flip chip of the present invention, it is preferable that both sides of the first region are formed symmetrically with respect to the center of the substrate, which is uniform across the entire light emitting surface. This is to cause light emission.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 n형 전극 패드 및 p형 전극 패드는, 원형, 사각형, 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태로 이루어져도 상관없으며, 이는 발광소자의 특성 및 신뢰성에 큰 영향을 미치지 않는다.In the flip chip nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the n-type electrode pad and the p-type electrode pad may be formed of any one selected from a circle, a rectangle, a rounded rectangle, and a polygon. This does not significantly affect the characteristics and reliability of the light emitting device.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 n형 전극 패드 및 p형 전극 패드는, Au, Al, Cr, Sn 및 Pb로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 이를 함유하는 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, in the nitride-based semiconductor light emitting device for flip chip of the present invention, the n-type electrode pad and the p-type electrode pad, at least one metal selected from the group consisting of Au, Al, Cr, Sn and Pb or an alloy containing the same It is preferable to make.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 p형 전극 패드는, 범프를 형성하기 위하여 최소 100㎛ 이상의 너비를 가지는 것이 바람직하다.In addition, in the nitride semiconductor semiconductor light emitting device for flip chip of the present invention, the p-type electrode pad preferably has a width of at least 100 μm or more in order to form bumps.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 n형 전극 패드는, 범프를 형성하기 위하여 최소 100㎛ 이상의 너비를 가지는 동시에 발광면의 감소를 방지하기 위해 500㎛ 이하의 너비를 가지는 동시에 발광면의 감소를 방지하기 위해 500㎛ 이하의 너비를 가지는 것이 바람직하다.In addition, in the nitride semiconductor semiconductor light emitting device for flip chip of the present invention, the n-type electrode pad has a width of at least 100 μm or more to form bumps and a width of 500 μm or less to prevent reduction of the light emitting surface. At the same time, it is preferable to have a width of 500 μm or less in order to prevent the reduction of the light emitting surface.

또한, 상기 본 발명의 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 반사전극과 오믹콘택전극 및 투명전극 중 선택된 하나 이상의 층으로 이루어지는 것이 바람직하다.In the flip chip nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the reflective electrode, the ohmic contact electrode, and the transparent electrode may be formed of at least one layer.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A nitride semiconductor semiconductor light emitting device for flip chip according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, a structure of a flip chip nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.3 is a plan view showing the structure of a nitride semiconductor semiconductor light emitting device for flip chip according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV 'of FIG.

도 3과 도 4를 참조하면, 광투과성인 기판(100) 상에 버퍼층(도시하지 않음)과 n형 질화물 반도체층(110)이 순차 적층되어 있다. 이때, 상기 n형 질화물 반도체층(110)은, 제1 영역 및 제2 영역으로 구분되어 있다.3 and 4, a buffer layer (not shown) and an n-type nitride semiconductor layer 110 are sequentially stacked on the light transmissive substrate 100. In this case, the n-type nitride semiconductor layer 110 is divided into a first region and a second region.

보다 상세하게, 상기 제1 영역은 발광 면을 정의하고 있으며, 그에 따라, 상기 제1 영역의 면적은 제2 영역의 면적보다 크게 형성하여 소자의 휘도 특성을 향상시키는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1 영역의 면적은, 상기 n형 질화물 반도체층(110)의 전체 면적의 50% 이상에 해당하는 면적을 가진다. In more detail, the first region defines a light emitting surface. Accordingly, the area of the first region is preferably larger than the area of the second region to improve luminance characteristics of the device. That is, the area of the first region has an area corresponding to 50% or more of the total area of the n-type nitride semiconductor layer 110.

또한, 상기 제1 영역은 상기 기판(100)의 중앙부를 기준으로 양측이 서로 대칭적으로 형성되고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸고 있는 동시에 각 변에 등간격으로 돌출된 돌출부를 가지게 형성된 것이 바람직하다. 이는 대면적으로 이루어진 발광 면 전체에 균일한 발광이 일어나게 하기 위함이다. In addition, both sides of the first region are formed symmetrically with respect to the center of the substrate 100, and the second region surrounds the first region and has protrusions protruding at equal intervals on each side. It is preferable that it is formed. This is to cause uniform light emission to occur over the entire light emitting surface made of a large area.

상기 기판(100)은, 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 바람직하게, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며. 사파이어 이외에, 기판(110)은 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN)로 형성될 수 있다.The substrate 100 is a substrate suitable for growing a nitride semiconductor single crystal, and is preferably formed using a transparent material including sapphire. In addition to sapphire, the substrate 110 may be formed of zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), and aluminum nitride (AlN).

상기 버퍼층은, 상기 기판(100) 상에 n형 질화물 반도체층(120)을 성장시키기 전에 상기 기판(100)과의 격자정합을 향상시키기 위한 층으로, 공정 조건 및 소자 특성에 따라 생략 가능하다.The buffer layer is a layer for improving lattice matching with the substrate 100 before the n-type nitride semiconductor layer 120 is grown on the substrate 100, and may be omitted according to process conditions and device characteristics.

상기 n형 질화물 반도체층(110)은, InXAlYGa1 -X- YN 조성식(여기서, 0≤X, 0≤Y, X+Y≤1)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 n형 질화물 반도체층(110)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다.The n-type nitride semiconductor layer 110 may be formed of a semiconductor material having an In X Al Y Ga 1 -X - Y N composition formula, where 0 ≦ X, 0 ≦ Y, and X + Y ≦ 1. More specifically, the n-type nitride semiconductor layer 110 may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with n-type conductive impurities, for example, Si, Ge, Sn Etc. are used, and preferably Si is mainly used.

그리고, 상기 n형 질화물 반도체(110)의 제1 영역 상에는 활성층(120) 및 p형 질화물 반도체층(130)이 순차 적층되어 발광 구조물을 이룬다.In addition, the active layer 120 and the p-type nitride semiconductor layer 130 are sequentially stacked on the first region of the n-type nitride semiconductor 110 to form a light emitting structure.

상기 활성층(120)은 다중 양자우물(Multi-Quantum Well) 구조의 InGaN/GaN층으로 이루어질 수 있다.The active layer 120 may be formed of an InGaN / GaN layer having a multi-quantum well structure.

상기 p형 질화물 반도체층(130)은, InXAlYGa1 -X- YN 조성식(여기서, 0≤X, 0≤Y, X+Y≤1)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 p형 질화물 반도체층(130)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 예를 들어, Mg, Zn, Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다.The p-type nitride semiconductor layer 130 may be formed of a semiconductor material having an In X Al Y Ga 1 -X - Y N composition formula, where 0 ≦ X, 0 ≦ Y, and X + Y ≦ 1. More specifically, the p-type nitride semiconductor layer 130 may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with a p-type conductive impurities, for example, Mg, Zn, Be Etc., and Mg is mainly used preferably.

상기 p형 질화물 반도체층(130) 상에는 p형 전극(140)이 형성되어 있다. 상기 p형 전극(140)은, 반사전극과 오믹콘택전극 및 투명전극 중 선택된 적어도 하나 이상의 층으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 p형 전극은, 반사전극과 오믹콘택전극 및 투명전극 중 선택된 어느 하나의 층으로 이루어진 단일층 또는 반사전극/오믹콘택전극, 오믹콘택전극/투명전극, 오믹콘택전극/투명전극/반사전극 등으로 이루어진 다수층으로 공정 조건 및 소자의 특성에 맞게 선택하여 형성 가능하다.The p-type electrode 140 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 130. The p-type electrode 140 may be formed of at least one layer selected from a reflective electrode, an ohmic contact electrode, and a transparent electrode. For example, the p-type electrode may include a single layer or a reflective electrode / omic contact electrode, an ohmic contact electrode / transparent electrode, an ohmic contact electrode / transparent electrode, and any one layer selected from a reflective electrode, an ohmic contact electrode, and a transparent electrode. / A multi-layer consisting of a reflecting electrode and the like can be selected and formed according to the process conditions and the characteristics of the device.

상기 p형 전극(140) 상에는 다수의 p형 전극 패드(150a)가 서로 등간격을 이루며 균일하게 배치되어 있다. 이때, 본 실시예에 따른 상기 p형 전극 패드(150a)는 원형으로 형성된 것을 도시(도3 참조)하고 있으나, 이는 이에 한정되지 않고 원형, 사각형, 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태로 이루어져도 상관없다.The p-type electrode pads 150a are uniformly spaced apart from each other on the p-type electrode 140. In this case, although the p-type electrode pad 150a according to the present embodiment is illustrated as being formed in a circular shape (see FIG. 3), the p-type electrode pad 150a is not limited thereto. It may be in the form.

특히, 본 발명에 따른 상기 p형 전극 패드(150a)는, 서브마운트(200)의 리드 패턴(210)과 범프(220)를 통해 전기적으로 연결(도 5 참조)되므로, 범프(220) 형성 영역 마진을 확보하기 위하여 최소 100㎛ 이상의 너비를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 p형 전극 패드(150a)는, 서브마운트의 리드 패턴과 범프 본딩 시, 본딩을 용이하게 하기 위해 Au, Al, Cr, Sn 및 Pb로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 이를 함유하는 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.In particular, since the p-type electrode pad 150a according to the present invention is electrically connected to the lead pattern 210 and the bump 220 of the submount 200 (see FIG. 5), the bump 220 formation region is provided. It is desirable to have a width of at least 100 μm in order to secure a margin. In addition, the p-type electrode pad 150a may include at least one metal selected from the group consisting of Au, Al, Cr, Sn, and Pb or an alloy containing the same to facilitate bonding when the lead pattern of the submount and the bump bonding are performed. It is preferable that it consists of.

여기서, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자가 범프 본딩된 상태를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a bump bonded state of a flip chip nitride semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.

그리고, 상기 n형 질화물 반도체층(110)의 제2 영역 상에는 상기 p형 전극 패드(150a)와 서로 등간격을 이루며 균일하게 배치된 다수의 n형 전극 패드(160a)가 형성되어 있다.In addition, a plurality of n-type electrode pads 160a are formed on the second region of the n-type nitride semiconductor layer 110 at equal intervals from the p-type electrode pad 150a.

상기 n형 전극 패드(160a) 또한, 본 실시예에서는 반원형으로 형성된 것을 도시하고 있으나, 이는 이에 한정되지 않고 원형, 사각형, 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태로 이루어져도 상관없으며, 서브마운트(200)의 리드 패턴(210)과 범프(220)를 통해 전기적으로 연결(도 5 참조)되므로, 범프(220) 형성 영역 마진을 확보하기 위하여 최소 100㎛ 이상의 너비를 가지는 것이 바람직하다. In addition, the n-type electrode pad 160a is formed in a semi-circular shape in this embodiment, but the present invention is not limited thereto, and the n-type electrode pad 160a may be formed of any one selected from a circle, a rectangle, a rounded rectangle, and a polygon. Since the lead pattern 210 and the bump 220 of the submount 200 are electrically connected to each other (see FIG. 5), it is preferable to have a width of at least 100 μm or more in order to secure a margin for forming the bump 220.

그런데, 본 발명에 따른 상기 n형 전극 패드(160a)는 발광 면의 일부가 메사 식각되어 제거된 영역에 형성되므로, 발광 면의 감소를 방지하기 위해 500㎛ 이하의 너비를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 n형 전극 패드(160a)는, 서브마운 트의 리드 패턴과 범프 본딩(도 5 참조), 본딩을 용이하게 하기 위해 Au, Al, Cr, Sn 및 Pb로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 이를 함유하는 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.However, since the n-type electrode pad 160a according to the present invention is formed in a region in which a part of the light emitting surface is removed by mesa etching, the n-type electrode pad 160a preferably has a width of 500 μm or less in order to prevent reduction of the light emitting surface. In addition, the n-type electrode pad 160a may include at least one metal selected from the group consisting of Au, Al, Cr, Sn, and Pb to facilitate bonding with the sub-mount lead pattern, bump bonding (see FIG. 5), and bonding. Or an alloy containing the same.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자는 다수의 p형 전극 패드와 n형 전극 패드를 교호로 균일하게 배치함으로써, 전류의 확산 특성을 향상시킬 수 있다(도 3의 화살표 참조).As described above, the nitride-based semiconductor light emitting device for flip chip according to the present invention can improve current diffusion characteristics by alternately arranging a plurality of p-type electrode pads and n-type electrode pads (see arrow of FIG. 3). ).

또한, 외부로부터 전류를 인가받는 다수의 전극 패드를 통해 소자의 전체적인 저항을 감소시켜 전류확산 특성을 보다 향상시킬 수 있어, 구동전압 또한 감소시킬 수 있다.In addition, the current resistance can be further improved by reducing the overall resistance of the device through a plurality of electrode pads receiving current from the outside, thereby reducing the driving voltage.

한편, 상기 n형 질화물 반도체층(110) 상에 정의된 제1 영역 및 제2 영역은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 변경 가능하며, 이 또한, 본 발명의 일 실시예와 마찬가지로, 다수의 n형 전극 패드(160a)와 다수의 p형 전극 패드(150a)를 서로 등간격을 이루면서 균일하게 배치하게 하기 위한 것으로 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.Meanwhile, the first region and the second region defined on the n-type nitride semiconductor layer 110 may be changed as shown in FIGS. 6 and 7, and, like the exemplary embodiment of the present invention, many The n-type electrode pads 160a and the plurality of p-type electrode pads 150a are arranged to be uniformly spaced at equal intervals from each other, and thus the same functions and effects as in the embodiment of the present invention as described above can be obtained. have.

특히, 도 7은 대면적 발광 면을 가지는 발광소자에 적용하는 것이 바람직하며, 이에 따라, 대면적 발광 면을 가지는 발광소자의 전류확산 효과를 더욱 증가시킬 수 있는 동시에 전체적인 소자의 저항을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.In particular, Fig. 7 is preferably applied to a light emitting device having a large area light emitting surface, and accordingly, it is possible to further increase the current diffusion effect of the light emitting device having a large area light emitting surface and to reduce the resistance of the overall device. There is an advantage to that.

여기서, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 변형예를 나타낸 평면도이다.6 and 7 are plan views illustrating modified examples of the nitride semiconductor light emitting device for flip chip according to the exemplary embodiment of the present invention.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.

상기한 바와 같이, 본 발명은 다수의 n형 및 p형 전극 패드만을 대면적 LED 상에 서로 등간격을 이루며 균일하게 분포되도록 배치함으로써, 발광면을 증가시키고, 대전류 인가시 전류를 효율적으로 확산시킬 수 있다.As described above, in the present invention, only a plurality of n-type and p-type electrode pads are disposed on the large-area LED so as to be uniformly distributed at equal intervals, thereby increasing the light emitting surface and efficiently spreading the current when applying a large current. Can be.

또한, 본 발명은 다수의 전극 패드를 통해 대전류 인가시, 전류를 발광 면에 모든 부분에 균일하게 분산시킴으로써, 발광이 발광 면 전체에 균일하게 일어나도록 하여 휘도를 향상시킬 수 있는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.In addition, the present invention is a nitride-based semiconductor for flip chip that can improve luminance by uniformly dispersing the current in all parts of the light emitting surface when a large current is applied through a plurality of electrode pads, so that light emission occurs uniformly throughout the light emitting surface A light emitting device can be provided.

따라서, 본 발명은 플립칩 질화물계 반도체 발광소자의 구동전압을 감소시키고, 휘도를 향상시켜 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention has the effect of reducing the driving voltage of the flip chip nitride semiconductor light emitting device, and improves the characteristics and reliability of the device by improving the brightness.

Claims (9)

서브마운트의 리드 패턴 상에 범프 볼을 통해 플립 본딩되는 질화물계 반도체 발광소자에 있어서,In the nitride-based semiconductor light-emitting device flip-bonded through the bump ball on the lead pattern of the submount, 기판;Board; 상기 기판 상에 형성되되, 제1 영역과 제2 영역으로 구분된 n형 질화물 반도체층;An n-type nitride semiconductor layer formed on the substrate and divided into a first region and a second region; 상기 n형 질화물 반도체층의 제1 영역 상에 형성된 활성층;An active layer formed on the first region of the n-type nitride semiconductor layer; 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층;A p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극; A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer; 상기 p형 전극 상에 형성되되, 서로 등간격을 이루며 균일하게 배치된 다수의 p형 전극 패드; 및A plurality of p-type electrode pads formed on the p-type electrode and equally spaced from each other; And 상기 n형 질화물 반도체층의 제2 영역 상에 형성되되, 상기 p형 전극 패드와 서로 등간격을 이루며 균일하게 배치된 다수의 n형 전극 패드;를 포함하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자.And a plurality of n-type electrode pads formed on the second region of the n-type nitride semiconductor layer and uniformly spaced at equal intervals from the p-type electrode pads. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 영역은, 상기 기판의 중앙부를 기준으로 양측이 서로 대칭적으로 형성된 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자.The first region is a nitride-based semiconductor light emitting device for a flip chip, characterized in that both sides are formed symmetrically with respect to the center portion of the substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 영역의 면적은, 상기 제2 영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자.The area of the first region is larger than the area of the second region. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 n형 전극 패드는, 원형, 사각형, 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자.The n-type electrode pad is a nitride-based semiconductor light emitting device for a flip chip, characterized in that formed of any one selected from a circle, a square, a rounded rectangle and a polygon. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 n형 전극 패드는, 100㎛ 내지 500㎛ 범위의 너비를 가지는 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자.The n-type electrode pad is a nitride-based semiconductor light emitting device for a flip chip, characterized in that having a width in the range of 100㎛ to 500㎛. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 p형 전극 패드는, 원형, 사각형, 모서리가 라운드진 사각형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자.The p-type electrode pad is a nitride-based semiconductor light emitting device for a flip chip, characterized in that formed of any one selected from a circle, a square, a rounded rectangle and a polygon. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 n형 전극 패드 및 p형 전극 패드는, Au, Al, Cr, Sn 및 Pb로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 이를 함유하는 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자.The n-type electrode pad and the p-type electrode pad, nitride-based semiconductor light emitting device for flip chip, characterized in that made of at least one metal selected from the group consisting of Au, Al, Cr, Sn and Pb or an alloy containing the same. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 p형 전극은, 반사전극과 오믹콘택전극 및 투명전극 중 선택된 하나 이상의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물계 반도체 발광소자.The p-type electrode is a nitride-based semiconductor light emitting device for a flip chip, characterized in that consisting of at least one layer selected from a reflective electrode, ohmic contact electrode and a transparent electrode.
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