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KR101733043B1 - 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

반도체 발광소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101733043B1
KR101733043B1 KR1020150135273A KR20150135273A KR101733043B1 KR 101733043 B1 KR101733043 B1 KR 101733043B1 KR 1020150135273 A KR1020150135273 A KR 1020150135273A KR 20150135273 A KR20150135273 A KR 20150135273A KR 101733043 B1 KR101733043 B1 KR 101733043B1
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Abstract

본 개시는, 반도체 발광소자에 있어서, 비투광성 성장기판; 그리고, 반도체 발광부;로서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 포함하며 비투광성 성장기판의 하측에서 성장하는 복수의 반도체층, 복수의 반도체층 하측에 위치하며 제1 반도체층과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극 및 복수의 반도체층 하측에 위치하며 제2 반도체층과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제2 전극을 포함하는 반도체 발광부;를 포함하며, 비투광성 성장기판은 복수의 반도체층이 노출되도록 캐비티;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 및 제조방법에 관한 것이다.

Description

반도체 발광소자 및 이의 제조방법{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 비투광성 성장기판을 활용한 반도체 발광소자 및 제조방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자 칩의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자 칩은 기판(10; 예: 사파이어 기판, 실리콘 기판 등), 기판(10) 위에, 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: n형 GaN층), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예; INGaN/(In)GaN MQWs), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: p형 GaN층)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 전류 확산을 위한 투광성 전도막(60)과, 본딩 패드로 역할하는 전극(70)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 본딩 패드로 역할하는 전극(80: 예: Cr/Ni/Au 적층 금속 패드)이 형성되어 있다. 도 1과 같은 형태의 반도체 발광소자를 특히 레터럴 칩(Lateral Chip)이라고 한다. 여기서, 기판(10) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면으로 기능한다.
도 2는 한국공개특허공보 제10-2015-0073521호에 기재된 반도체 발광소자 칩의 다른 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자 칩은 기판(10), 기판(10) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 기판(10) 측으로 빛을 반사시키기 위한 3층으로 된 전극막(90, 91, 92)이 형성되어 있다. 제1 전극막(90)은 Ag 반사막, 제2 전극막(91)은 Ni 확산 방지막, 제3 전극막(92)은 Au 본딩층일 수 있다. 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 본딩 패드로 기능하는 전극(80)이 형성되어 있다. 여기서, 전극막(92) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면으로 기능한다. 도 2와 같은 형태의 반도체 발광소자를 특히 플립 칩(Flip Chip)이라고 한다. 도 2에 도시된 플립 칩의 경우 제1 반도체층(30) 위에 형성된 전극(80)이 제2 반도체층 위에 형성된 전극막(90, 91, 92)보다 낮은 높이에 있지만, 동일한 높이에 형성될 수 있도록 할 수도 있다. 여기서 높이의 기준은 기판(10)으로부터의 높이일 수 있다. 플립 칩은 활성층(40)에서 생성된 빛이 대부분 기판(10) 측으로 나가기 때문에 기판(10)은 투광성 기판을 사용하거나 비투광성 기판을 사용한 경우에는 비투광성 기판을 제거해야 한다. 또한 투광성 기판의 일 예인 사파이어 기판은 비투광성 기판의 일 예인 실리콘 기판보다 고가이기 때문에 플립 칩 제조 경비를 높이는 원인이 된다.
도 3은 종래의 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자(100)는 리드 프레임(110, 120), 몰드(130), 그리고 캐비티(140) 내에 수직형 반도체 발광소자 칩(150; Vertical Type Light Emitting Chip)이 구비되어 있고, 캐비티(140)는 파장 변환재(160)를 함유하는 봉지제(170)로 채워져 있다. 수직형 반도체 발광소자 칩(150)의 하면이 리드 프레임(110)에 전기적으로 직접 연결되고, 상면이 와이어(180)에 의해 리드 프레임(120)에 전기적으로 연결되어 있다. 수직형 반도체 발광소자 칩(150)에서 나온 광의 일부가 파장 변환재(160)를 여기 시켜 다른 색의 광을 만들어 두 개의 서로 다른 광이 혼합되어 백색광을 만들 수 있다. 예를 들어 반도체 발광소자 칩(150)은 청색광을 만들고 파장 변환재(160)에 여기 되어 만들어진 광은 황색광이며, 청색광과 황색광이 혼합되어 백색광을 만들 수 있다. 도 2는 수직형 반도체 발광소자 칩(150)을 사용한 반도체 발광소자를 보여주고 있지만 , 반도체 발광소자 칩으로서 래터럴 칩 또는 플립 칩을 사용하여 도 3과 같은 형태의 반도체 발광소자를 제조할 수도 있다. 최근에는 반도체 발광소자의 크기가 소형화되는 경향이 있으며, 이에 도 3과 같은 형태의 반도체 발광소자보다 칩 크기의 패키지(CSP : Chip Scale Package)에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.
본 개시는 칩 크기로 소형인 반도체 발광소자로서, 반도체 발광소자는 저가의 비투광성 성장기판을 사용하면서도, 비투광성 성장기판을 제거하지 않고서도 사용할 수 있는 것을 보여주고 있다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 비투광성 성장기판; 그리고, 반도체 발광부;로서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 포함하며 비투광성 성장기판의 하측에서 성장하는 복수의 반도체층, 복수의 반도체층의 하측에 위치하며 제1 반도체층과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극 및 복수의 반도체층의 하측에 위치하며 제2 반도체층과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제2 전극을 포함하는 반도체 발광부;를 포함하며, 비투광성 성장기판은 복수의 반도체층이 노출되도록 캐비티;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자를 제조하는 방법에 있어서, 비투광성 성장기판에 제1 도전층, 제2 도전층 및 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층을 성장시키는 단계(S1); 복수의 반도체층에 제1 도전층과 연결된 제1 통로 및 홈을 형성하는 단계(S2); 제1 통로 및 홈 채우고 제2 도전층을 덮는 절연층을 형성하는 단계(S3); 절연층 및 제1 통로를 관통하여 제1 도전층과 연결된 제2 통로 및 절연층을 관통하여 제2 도전층과 연결된 제3 통로를 형성하는 단계(S4); 절연층 하측에 제2 통로와 연결된 제1 전극 및 제3 통로와 연결된 제2 전극을 형성하는 단계(S5); 그리고, 비투광성 성장기판에 캐비티를 형성하는 단계(S6);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자 칩의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 한국공개특허공보 제10-2015-0073521호에 기재된 반도체 발광소자 칩의 다른 예를 나타내는 도면,
도 3은 종래의 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 캐비티 개구 형상의 일 예를 보여주는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자 제조방법의 일 예를 보여주는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자 제조방법의 일 예를 보여주는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자 제조방법의 일 예를 보여주는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4(a)는 사시도이며, 도 4(b)는 AA'를 따라 자른 단면도이며, 도 4(c) 내지 도 4(e)는 저면도이다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자(200)는 비투광성 성장기판(210) 및 반도체 발광부(220)를 포함하고 있다.
비투광성 성장기판(210)은 복수의 반도체층(222)의 상측(221)이 노출되도록 캐비티(230)를 포함할 수 있다. 비투광성 성장기판(210)이 비투광성이기 때문에 반도체 발광부(220)에서 나온 광은 캐비티(230)를 통해 상측으로 나간다. 캐비티(230)는 식각 공정을 통해 얻을 수 있다. 캐비티(230)의 측면(231)은 반도체 발광부(220)에서 나오는 광을 반사시켜 상측으로 나가도록 하기 위해 경사진 것이 바람직하다. 또한 캐비티(230)의 측면(231)은 광의 반사효율을 향상시키기 위해 반사층(232)을 포함할 수 있다. 반사층(232)의 재료는 반사효율이 좋은 것이라면 무엇이든 가능하다. 예를 들어 알루미늄(Al), 은(Ag), 분포 브래그 리플렉터(DBR : Distributed Bragg Reflector) 등이 있다. 또한 캐비티(230) 상측(233)의 형상은 광 추출 효율을 높이기 위해 비투광성 성장기판의 평면도 형상과 동일한 것이 바람직하다. 캐비티(230)의 상측(233)의 형상에 대해서는 도 5에서 설명한다. 또한 캐비티(230)는 투광성 봉지재(240)로 채워질 수 있다. 투광성 봉지재(240)는 수지(241) 및 파장 변환재(242)를 포함할 수 있다. 파장 변환재(242)는 반도체 발광부(220)에서 나오는 광을 다른 파장의 광으로 변환하는 것이라면 어떠한 것이라도 좋지만(예: 안료, 염료 등), 광 변환 효율을 고려할 때 형광체(예: YAG, (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 수지(241)는 에폭시 수지, 실리콘 수지 등이 이용될 수 있다. 또한 투광성 봉지재(240)는 광 산란재 등이 부가적으로 더 함유될 수 있다. 비투광성 성장기판(210)으로는 실리콘 성장기판이 바람직하다.
반도체 발광부(220)는 복수의 반도체층(222), 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)을 포함하고 있다. 복수의 반도체층(222)은 비투광성 성장기판(210)의 하측에서 성장하는 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(223), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(225) 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(224)을 포함한다. 도시하지 않았지만 필요에 따라 버퍼층을 포함하여 추가의 층들을 포함할 수 있다. 캐비티(230)에 의해 노출되는 복수의 반도체층(222)의 상측(221)은 제1 반도체층(223)일 수 있지만, 버퍼층이 포함되는 경우 노출되는 복수의 반도체층(222)의 상측(221)은 버퍼층이 될 수 있다. 제1 전극(226)은 제1 반도체층(223)과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급한다. 제1 전극(226)은 도 2에 기재된 것처럼 제1 반도체층(223)과 직접 연결될 수도 있지만, 제1 전극(226)은 제1 반도체층(223)과 전기적으로 연통하기 위해 별도의 전기적 통로(228)를 포함할 수 있다. 다만 전기적 통로(228)를 통해 제1 전극(226)이 제1 반도체층(223)과 전기적으로 연통할 때, 제1 전극(226)이 제2 반도체층(225)과 접촉하는 것을 방지하기 위해서 반도체 발광부(220)는 제2 반도체층(225)과 제1 전극(226) 사이 및 전기적 통로(228)의 측면에 형성된 절연층(250)을 포함할 수 있다. 제2 전극(227)은 제2 반도체층(225)과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급한다. 절연층(250)이 제2 반도체층(225)과 제2 전극(227) 사이에도 위치하는 경우에는 제2 전극(227)은 제2 전극(227)과 제2 반도체층(225)을 전기적으로 연결하는 전기적 통로(229)를 포함할 수 있다. 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)은 복수의 반도체층(222)의 하측에 위치한다. 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)은 활성층(224)으로부터 나오는 빛을 비투광성 성장기판(210) 측으로 반사하는 특징을 갖는 것이 바람직하다. 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)이 빛을 비투광성 성장기판(210) 측으로 반사하는 경우, 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)은 도 4(c) 및 도 4(d)와 같이 가능한 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)이 반사 기능을 갖는 경우, 도 2에 기재된 전극 구조를 가질 수도 있다. 또한 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)이 넓게 형성되는 경우 방열 효과도 좋다. 또한 반사효율을 높이기 위해서 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)과 복수의 반도체층(222) 사이에 형성되는 절연층(250)이 반사층으로 될 수 있다. 절연층(250)이 반사층으로 기능하는 경우, 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)이 형성되지 않은 부분으로 나가는 빛도 반사할 수 있다. 절연층(250)이 반사기능을 갖는 것을 비도전성 반사막(250)이라 할 수 있으며, 비도전성 반사막에 대한 것은 한국등록특허공보 제10-1368720호에 자세히 기재되어 있다. 또한 반도체 발광부(220)가 비도전성 반사막(250)을 포함하는 경우에는 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)의 넓이는 도 4(e) 같이 줄일 수 있다. 비도전성 반사막(250) 위에 형성된 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)의 넓이가 작을수록 빛이 비투광성 성장기판(210) 측으로 반사되는 효율이 높다. 다만 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)이 방열 기능도 갖고 있기 때문에, 제1 전극(226) 및 제2 전극(227)은 반사효율과 방열 기능 사이에서 적당한 크기로 조절되는 것이 바람직하다. 또는 도시하지는 않았지만 복수의 반도체층(222) 위에 금속 반사층을 포함할 수도 있다. 금속 반사층을 형성하는 방법은 당업자에게 잘 알려져 있어 별도로 기재하지 않는다.
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 캐비티 형상의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 5(a) 내지 도 5(c)는 캐비티를 포함하는 비투광성 성장기판의 평면도이며, 도 5(d)는 도 5(b)의 AA'를 따라 자른 단면이다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자는 반도체 발광부에서 나오는 광이 비투광성 성장기판에 포함된 캐비티를 통해 나가는 것을 특징으로 한다. 따라서 광이 나가는 캐비티의 크기가 클수록 바람직하다. 예를 들어 도 5(a)와 같이 비투광성 성장기판(300)의 평면도 형상이 사각형이고 캐비티(310)의 상측 및 하측(311, 312)의 형상이 원형이면, 캐비티(310)의 크기를 제한하는 불필요한 부분(313)이 발생한다. 따라서 캐비티(310)의 상측 및 하측(311, 312)의 형상은 도 5(b) 및 도 5(c)와 같이 비투광성 성장기판(300)의 평면도 형상과 닮은꼴인 것이 바람직하다. 또한 캐비티(310)의 상측(311)과 하측(312)의 크기는 동일할 수도 있지만, 반사효율을 위해 캐비티 측면(314)이 경사진 것이 바람직하기 때문에, 5(d)와 같이 캐비티(310)의 측면(314)이 경사진 경우 상측(311)의 평면적이 하측(312)의 평면적보다 클 수 있다. 그러나 반도체 발광부(320)에서 나오는 광은 캐비티(310)의 하측(312)을 지나 상측(311)으로 나가기 때문에 하측(312)의 평면적이 상측(311)의 평면적보다 크게 작은 것은 바람직하지 않다.
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면이다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자(400)는 캐비티(430)를 포함하는 비투광성 성장기판(410) 및 반도체 발광부(420)를 포함하고 있다. 반도체 발광소자(400)는 반도체 발광부(420)의 측면에 위치하며, 반도체 발광부(420)의 측면으로 나가는 광을 차단하는 차단벽(440)을 포함한다. 도 6에 개시된 반도체 발광소자(400)의 특징 중 도 4에 개시된 반도체 발광소자(200)와 동일한 특징에 대해서는 별도로 설명하지 않는다. 또한 도 6은 도 4(b)의 단면도에 대응하는 도면이다. 차단벽(440)은 빛을 반사하는 반사벽(440)인 것이 바람직하다. 반사벽(440)은 백색 반사 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어 백색 반사 수지는 백색 실리콘 수지가 바람직하다. 도 6(a) 대한 저면도인 도 6(b)를 보면, 차단벽(440)이 복수의 반도체층(421)의 측면을 둘러싸고 있는 것을 보여준다. 다만 도 6(b)와 같이 차단벽(450)이 복수의 반도체층(421)의 측면 전체를 둘러싸는 경우뿐 아니라, 측면 일부만 둘러쌀 수도 있다.
도 7 내지 도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 보여주는 도면이다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자는 먼저 비투광성 성장기판(500)의 하측에 제1 도전층(511), 제2 도전층(513) 및 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 개재되는 활성층(512)을 포함하는 복수의 반도체층(510)을 성장시킨다(S1). 이후 복수의 반도체층(510)의 제1 도전층(511)과 연결된 제1 통로(520)를 형성하고, 복수의 반도체층(510)을 분리시키는 홈(570)을 형성한다(S2). 이후 제1 통로(520) 및 홈(570)을 채우고 제2 도전층(513)을 덮는 절연층(530)을 형성한다(S3). 절연층(530)은 비도전성 반사막일 수 있다. 이후 절연층(530) 및 제1 통로(520)을 관통하여 제1 도전층(511)과 연결된 제2 통로(521) 및 절연층(530)을 관통하여 제2 도전층(513)과 연결된 제3 통로(522)를 형성한다(S4). 이때 제2 통로(521)가 형성될 때 제1 통로(520) 측면의 절연층(530)은 제거하지 않는다. 각각의 통로(521, 522)는 전기가 통하는 물질로 채워질 수 있다. 이후 절연층(530) 하측에 제2 통로(521)와 연결된 제1 전극(540) 및 제3 통로(522)와 연결된 제2 전극(541)을 형성한다(S5). 각각의 통로(521, 522)는 제1 전극(540) 및 제2 전극(541)을 형성할 때 함께 전기가 통하는 물질로 채워질 수 있다. 통로(521, 522)에 전기가 통하는 물질이 채워짐으로서, 전기적 통로가 될 수 있다. 이후 비투광성 성장기판(500)에 캐비티(550)를 형성한다(S6)(비투광서 성장기판에 캐비티를 형성하는 식각 방법에 대해 추가하시고 싶은 내용이 있으면 추가 부탁드립니다. 예를 들어 식각방법, 식각 크기 등). 캐티비(550)의 하측의 폭(551)은 홈(570)의 폭(571)보다 크지 않은 것이 바람직하다. 이후 캐비티(550)를 투광성 봉지재(560)로 채운다(S7). 이후 절단선(590)에 따라 절단하여 각각의 차단벽(580)이 측면에 위치하는 반도체 발광소자(600)를 만든다(S8). 다만 본 개시에 따른 반도체 발광소자 제조방법에 있어서, 제조 순서(S1 단계 내지 S8 단계)는 당업자가 용이하게 변경할 수 있는 범위에서는 본 개시의 범위에 포함된다. 예를 들어 캐비티(550)를 형성하는 S6 단계는 S1 단계 이전에도 가능하며 S1 단계 내지 S8 단계 중 각각의 단계 사이에 들어갈 수도 있다. 예를 들어 S6 단계는 다른 식각 공정(S2, S4)과 함께 진행될 수도 있다. 또한 차단벽(580)이 반사 기능을 갖는 반사벽(580)이 되기 위해, 홈(570)에 반사 물질을 채워넣을 수도 있다. 예를 들어 S2 단계와 S3 단계 사이에 백색 반사 수지를 홈(570)에 채워넣어 반사 기능을 갖는 반사벽(580)을 만들 수 있다. 또는 도 9와 같이 도 S4 단계에서 통로(521, 522)를 만들 때 홈(570)에도 절연층(530)을 일부 제거한 통로(572)를 만들 수 있다(S4-1). 바람직하게는 비투광성 성장기판(500)까지 연결된 통로(572)이다. 이후 단계에서 통로(572)에 반사 물질을 채워 넣어 차단벽을 만들 수 있다. 통로(572)를 만들 때 홈(570) 측면의 절연층(530)을 제거하지 않는 경우, 반사 물질로 반사 성능이 좋은 금속 물질(예 : Ag)을 채워 넣을 수도 있다. 다만 절연층(530)이 비도전성 반사막인 경우에는 별도로 홈(570)에 반사 물질을 채워넣지 않을 수 있다. (제조 방법 중에 추가하시고 싶은 것이나, 수정이 필요한 부분에 대하여 검토 부탁드립니다)
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 반도체 발광소자에 있어서, 비투광성 성장기판; 그리고, 반도체 발광부;로서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 포함하며 비투광성 성장기판의 하측에서 성장하는 복수의 반도체층, 복수의 반도체층 하측에 위치하며 제1 반도체층과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극 및 복수의 반도체층 하측에 위치하며 제2 반도체층과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제2 전극을 포함하는 반도체 발광부;를 포함하며, 비투광성 성장기판은 복수의 반도체층이 노출되도록 캐비티;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(2) 비투광성 성장기판은 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(3) 캐비티는 투광성 봉지재로 채워지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(4) 봉지재는 파장 변환재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(5) 반도체 발광부의 측면에 위치하며, 비투광성 차단벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(6) 차단벽은 반사벽인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(7) 제1 전극 및 제2 전극은 활성층으로부터 나오는 빛을 비투광성 성장기판 측으로 반사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(8) 캐비티의 측면에 반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(9) 1 전극 및 제2 전극과 복수의 반도체층 사이에 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(10) 절연층은 활성층에서 나오는 빛을 비투광성 성장기판 측으로 반사하는 비도전성 반사막인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(11) 캐비티는 상측 개구와 하측 개구를 포함하며, 상측 개구의 평면적이 하측 개구의 평면적보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(12) 캐비티는 상측 개구와 하측 개구를 포함하며, 상측 개구와 하측 개구의 평면도 형상은 비투광성 성장기판의 평면도 형상과 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(13) 비투광성 성장기판;은 실리콘 기판이며, 캐비티;는 파장 변환재를 포함하는 투광성 봉지재로 채워지며, 측면은 반사층으로 덮힌 경사진 면이며, 반도체 발광부;는 비도전성 반사막을 포함하며, 차단벽;은 반도체 발광부의 측면에 위치하며, 반사벽인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(14) 반도체 발광소자를 제조하는 방법에 있어서, 비투광성 성장기판에 제1 도전층, 제2 도전층 및 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층을 성장시키는 단계(S1); 복수의 반도체층에 제1 도전층과 연결된 제1 통로 및 홈을 형성하는 단계(S2); 제1 통로 및 홈 채우고 제2 도전층을 덮는 절연층을 형성하는 단계(S3); 절연층 및 제1 통로를 관통하여 제1 도전층과 연결된 제2 통로 및 절연층을 관통하여 제2 도전층과 연결된 제3 통로를 형성하는 단계(S4); 절연층 하측에 제2 통로와 연결된 제1 전극 및 제3 통로와 연결된 제2 전극을 형성하는 단계(S5); 그리고, 비투광성 성장기판에 캐비티를 형성하는 단계(S6);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
(15) S6 단계는 S5 단계 이전에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
(16) S6 단계 이후에 캐비티에 투광성 봉지재를 채우는 단계(S7);를 추가하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
(17) S4 단계와 S5 단계 사이에 또는 S5 단계에서 제2 통로 및 제3 통로에 전기가 통하는 물질을 채워넣는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
(18) S4 단계에서 홈에 비투광성 성장기판과 연결된 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
(19) 홈에 형성된 통로에 빛을 반사하는 반사 물질을 채워넣는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
(20) 절연층은 비도전성 반사막인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
본 개시에 따르면 성장기판으로 저렴한 비투광성 성장기판을 이용하면서도, 비투광성 성장기판을 제거하지 않고 비투광성 성장기판 측으로 빛이 나가는 칩 크기의 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.
반도체 발광소자 : 100, 200, 400, 600
반도체 발광부 : 150, 220 320, 420,
비투광성 성장기판 : 210, 300, 410, 500
캐비티 : 230, 310, 430, 550

Claims (20)

  1. 반도체 발광소자에 있어서,
    비투광성 성장기판; 그리고,
    반도체 발광부;로서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 포함하며 비투광성 성장기판의 하측에서 성장하는 복수의 반도체층, 복수의 반도체층 하측에 위치하며 제1 반도체층과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제1 전극 및 복수의 반도체층 하측에 위치하며 제2 반도체층과 전기적으로 연통하며 전자와 정공 중 하나를 공급하는 제2 전극을 포함하는 반도체 발광부;을 포함하며,
    비투광성 성장기판은 복수의 반도체층 중 최상층이 노출되도록 캐비티;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    비투광성 성장기판은 실리콘 성장기판인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    캐비티는 투광성 봉지재로 채워지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    투광성 봉지재는 파장 변환재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    반도체 발광부의 측면에 위치하며, 비투광성 차단벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    차단벽은 반사벽인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제1 전극 및 제2 전극은 활성층으로부터 나오는 빛을 비투광성 성장기판 측으로 반사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    캐비티의 측면에 반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    제1 전극 및 제2 전극과 복수의 반도체층 사이에 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    절연층은 활성층으로부터 나오는 빛을 비투광성 성장기판 측으로 반사하는 비도전성 반사막인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    캐비티는 상측 개구와 하측 개구를 포함하며, 상측 개구의 평면적이 하측 개구의 평면적보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    캐비티는 상측 개구와 하측 개구를 포함하며, 상측 개구와 하측 개구의 평면도 형상은 비투광성 성장기판의 평면도 형상과 닮은꼴인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  13. 청구항 1에 있어서,
    비투광성 성장기판:은
    실리콘 성장기판이며,
    캐비티:는
    파장 변환재를 포함하는 투광성 봉지재로 채워지며, 측면은 반사층으로 덮힌 경사진 면이며,
    반도체 발광부:는
    비도전성 반사막을 포함하며,
    반도체 발광부의 측면에 위치하여 비투광성인 차단벽;을 포함하며,
    차단벽은 반사벽인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  14. 반도체 발광소자를 제조하는 방법에 있어서,
    비투광성 성장기판에 제1 도전층, 제2 도전층 및 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 개재되는 활성층을 포함하는 복수의 반도체층을 성장시키는 단계(S1);
    복수의 반도체층에 제1 도전층과 연결된 제1 통로 및 홈을 형성하는 단계(S2);
    제1 통로 및 홈을 채우고 제2 도전층을 덮는 절연층을 형성하는 단계(S3);
    제1 통로를 채우고 있는 절연층을 관통하여 제1 도전층과 연결된 제2 통로 및 절연층을 관통하여 제2 도전층과 연결된 제3 통로를 형성하는 단계(S4);
    절연층 하측에 제2 통로와 연결된 제1 전극 및 제3 통로와 연결된 제2 전극을 형성하는 단계(S5); 그리고,
    비투광성 성장기판에 캐비티를 형성하는 단계(S6);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    S6 단계는 S5 단계 이전에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    S6 단계 이후에 캐비티에 투광성 봉지재를 채우는 단계(S7);를 추가하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    S4 단계와 S5 단계 사이에 또는 S5 단계에서 제2 통로 및 제3 통로에 전기가 통하는 물질을 채워넣는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    S4 단계에서 홈에 비투광성 성장기판과 연결된 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법
  19. 청구항 18에 있어서,
    홈에 형성된 통로에 빛을 반사하는 반사 물질을 채워넣는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  20. 청구항 14에 있어서,
    절연층은 비도전성 반사막인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
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