KR20150067566A - Light emitting diode with wavelength conversion layer and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히, 파장변환층을 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting diode having a wavelength conversion layer and a method of manufacturing the same.
질화갈륨(GaN) 계열의 발광 다이오드가 개발된 이래, GaN 계열의 LED는 현재 천연색 LED 표시소자, LED 교통 신호기, 백색 LED 등 다양한 응용에 사용되고 있다.BACKGROUND ART GaN-based LEDs have been used in various applications such as color LED display devices, LED traffic signals, and white LEDs since gallium nitride (GaN) -based light emitting diodes have been developed.
질화갈륨 계열의 발광 다이오드는 일반적으로 사파이어와 같은 기판 상에 에피층들을 성장시키어 형성되며, N형 반도체층, P형 반도체층 및 이들 사이에 개재된 활성층을 포함한다. 한편, 상기 N형 반도체층 상에 N-전극 패드가 형성되고, 상기 P형 반도체층 상에 P-전극 패드가 형성된다. 상기 발광 다이오드는 상기 전극패드들을 통해 외부 전원에 전기적으로 연결되어 구동된다.Gallium nitride based light emitting diodes are generally formed by growing epitaxial layers on a substrate such as sapphire and include an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and an active layer interposed therebetween. On the other hand, an N-electrode pad is formed on the N-type semiconductor layer, and a P-electrode pad is formed on the P-type semiconductor layer. The light emitting diode is electrically connected to an external power source through the electrode pads.
일반적으로, 발광 다이오드는 발광 다이오드는 칩 형태로 제작된 후, 패키징된다. 종래, 발광 다이오드 패키지는, 미리 제조된 발광 다이오드 칩을 패키지 하우징 등에 실장함으로써 제조된다. 즉, 발광 다이오드 칩 제작 공정과, 발광 다이오드 패키지 제작 공정이 분리되어 있다. 따라서, 칩 제작 라인과 패키징 라인은 일반적으로 분리되어 있다. 한편, 파장변환층은 발광 다이오드 칩을 제작한 후에 발광 다이오드 칩 상에 형성되거나 패키지 제작 공정에서 발광 다이오드 칩 상에 형성된다. Generally, light emitting diodes are fabricated in a chip form and then packaged. Conventionally, a light emitting diode package is manufactured by mounting a previously manufactured light emitting diode chip in a package housing or the like. That is, the light emitting diode chip fabrication process and the light emitting diode package fabrication process are separated. Therefore, the chip fabrication line and the packaging line are generally separated. On the other hand, the wavelength conversion layer is formed on the light emitting diode chip after the light emitting diode chip is manufactured, or on the light emitting diode chip in the package making process.
최근, 발광 다이오드 칩 제작 공정과 패키지 제작 공정을 통합하여 칩 제작 라인에서 패키지를 완성하는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지가 연구되고 있다. 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지 제작은, 종래 기술과 달리, 칩 제작 공정과 패키징 제작 공정이 함께 완료되는 것을 의도한다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개공보 10-2013-0030178호는 웨이퍼 레벨에서 플립칩 구조의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 개시하고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, a wafer level light emitting diode package that packages a light emitting diode chip manufacturing process and a package manufacturing process in a chip manufacturing line has been studied. Unlike the prior art, fabrication of a wafer level light emitting diode package is intended to complete the chip fabrication process and the packaging fabrication process together. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0030178 discloses a method of manufacturing a flip chip structure light emitting diode package at a wafer level.
상기 종래 기술은 성장 기판을 발광 다이오드 패키지의 지지 기판으로 사용한 실시예와 함께, 패키지의 지지를 위해 지지부를 추가적으로 형성하고 성장 기판을 제거함과 아울러, 파장변환층을 형성한 실시예를 개시하고 있다.The prior art discloses an embodiment in which a growth substrate is used as a support substrate of a light emitting diode package, a support is additionally formed for supporting the package, a growth substrate is removed, and a wavelength conversion layer is formed.
성장 기판을 남겨놓는 실시예의 경우, 파장 변환층을 성장 기판의 측면에 형성하는 것이 곤란하다. 즉, 웨이퍼 레벨에서 발광 다이오드 패키지를 형성하기 위해, 성장 기판 상에 파장변환층을 형성하고 웨이퍼를 개별 칩들로 분할해야 한다. 이 경우, 파장 변환층은 성장 기판의 측면에 형성되지 않으며, 따라서, 활성층에서 생성된 광의 일부는 성장 기판의 측면을 통해 파장변환 없이 방출된다.In the embodiment in which the growth substrate is left, it is difficult to form the wavelength conversion layer on the side surface of the growth substrate. That is, in order to form the light emitting diode package at the wafer level, the wavelength conversion layer must be formed on the growth substrate and the wafer must be divided into individual chips. In this case, the wavelength conversion layer is not formed on the side surface of the growth substrate, and therefore, a part of the light generated in the active layer is emitted without wavelength conversion through the side surface of the growth substrate.
한편, 지지부를 추가적으로 형성한 실시예의 경우, 성장 기판을 제거하고 파장변환층을 형성하기 때문에 파장변환 없이 광이 기판의 측면으로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 지지부를 추가적으로 형성하기 때문에, 패키지 제조 공정이 복잡해진다. 더욱이, 지지부들이 성장 기판을 대신하여 웨이퍼를 지지해야 하고 또한 패드 전극들이 지지부를 통해 외부로 노출되어야 하기 때문에, 지지부를 형성하는 공정이 대단히 복잡하다는 문제점을 가진다.On the other hand, in the embodiment in which the supporting portion is additionally provided, since the growth substrate is removed and the wavelength conversion layer is formed, light can be prevented from being emitted to the side surface of the substrate without wavelength conversion. However, since the support is additionally formed, the package manufacturing process becomes complicated. Furthermore, since the supporting portions must support the wafer instead of the growth substrate and the pad electrodes must be exposed to the outside through the supporting portion, there is a problem that the process of forming the supporting portion is extremely complicated.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 웨이퍼 레벨에서 파장변환층을 형성할 수 있는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting diode capable of forming a wavelength conversion layer at a wafer level and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 단순한 공정으로 제조될 수 있는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지 및 그것을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wafer level light emitting diode package which can be manufactured by a simple process and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 파장변환층을 통과하지 않고 광이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지 및 그것을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wafer level light emitting diode package that can prevent light from being emitted to the outside without passing through the wavelength conversion layer and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 솔더 페이스트를 이용하여 인쇄회로기판 등에 직접 장착할 수 있는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode which can be directly mounted on a printed circuit board or the like by using a solder paste and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드는, 지지기판; 상기 지지기판 상에 위치하고, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조; 및 상기 지지기판과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 배치된 파장변환층을 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode comprising: a support substrate; A semiconductor stacked structure located on the support substrate and including a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer; And a wavelength conversion layer disposed between the supporting substrate and the first conductivity type semiconductor layer.
광은 지지기판을 통해 외부로 방출되며, 이때, 파장변환층이 지지기판과 제1 도전형 반도체층 사이에 배치되므로, 지지기판으로 입사되는 광은 모두 파장변환층을 통과한다. 따라서, 광이 파장변환층을 통과하지 않고 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.The light is emitted to the outside through the support substrate. Since the wavelength conversion layer is disposed between the support substrate and the first conductivity type semiconductor layer, all light incident on the support substrate passes through the wavelength conversion layer. Therefore, it is possible to prevent light from being emitted to the outside without passing through the wavelength conversion layer.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 파장변환층은 상기 반도체 적층 구조와 직접 접촉할 수 있다. 나아가, 상기 파장변환층은 형광체를 함유하는 SOG를 포함할 수 있다.In some embodiments, the wavelength conversion layer may be in direct contact with the semiconductor laminated structure. Furthermore, the wavelength conversion layer may include a SOG containing a phosphor.
다른 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드는 상기 파장변환층과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 배치된 접착층을 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 접착층은 SOG를 포함할 수 있다.In other embodiments, the light emitting diode may further include an adhesive layer disposed between the wavelength conversion layer and the first conductive type semiconductor layer. Further, the adhesive layer may comprise SOG.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 파장변환층 측에 거칠어진 면을 가질 수 있다. 거칠어진 면은 제1 도전형 반도체층과 접착층(또는 파장변환층) 사이의 내부 전반사를 방지하여 광추출 효율을 향상시킨다.On the other hand, the first conductivity type semiconductor layer may have a rough surface on the wavelength conversion layer side. The roughened surface prevents total internal reflection between the first conductivity type semiconductor layer and the adhesive layer (or the wavelength conversion layer), thereby improving light extraction efficiency.
상기 발광 다이오드는 상기 제1 도전형 반도체층 상에 복수의 메사들을 포함하고, 상기 복수의 메사들은 각각 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.The light emitting diode may include a plurality of mesas on the first conductive type semiconductor layer, and the plurality of mesas may include the active layer and the second conductive type semiconductor layer, respectively.
나아가, 상기 발광 다이오드는 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극 패드; 및 상기 메사들 각각의 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극 패드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 전극 패드 및 상기 제2 전극 패드는 각각, 솔더 방지층 및 산화 방지층을 포함할 수 있다. 이에 따라, 솔더 페이스트를 이용하여 인쇄회로보드 등에 직접 실장할 수 있는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.Further, the light emitting diode may include a first electrode pad electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And a second electrode pad electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer of each of the mesas. The first electrode pad and the second electrode pad may include a solder preventing layer and an oxidation preventing layer, respectively. Accordingly, it is possible to provide a wafer level light emitting diode package that can be directly mounted on a printed circuit board or the like by using solder paste.
상기 솔더 페이스트는 AuSn 솔더와 달리 금속 합금과 유기물의 혼합물 형태로서 열처리에 의해 경화되어 접착 기능을 수행한다. 따라서, 솔더 페이스트 내의 Sn 등의 금속 원소는 종래의 AuSn 솔더 내의 금속 원소와 달리 확산되기 쉽다.Unlike the AuSn solder, the solder paste is a mixture of a metal alloy and an organic material and is cured by heat treatment to perform an adhesive function. Therefore, the metallic element such as Sn in the solder paste is likely to diffuse unlike the metallic element in the conventional AuSn solder.
상기 제1 전극 패드 및 상기 제2 전극 패드를 솔더 방지층을 포함하는 구조로 형성함으로써 솔더 페이스트 내의 Sn과 같은 금속 원소가 발광 다이오드 내부로 확산되는 것을 방지할 수 있다.By forming the first electrode pad and the second electrode pad in a structure including a solder preventing layer, it is possible to prevent metal elements such as Sn in the solder paste from diffusing into the light emitting diode.
상기 발광 다이오드는, 상기 메사들 상에 각각 위치하는 반사 전극 구조체; 및 상기 복수의 메사들 및 상기 제1 도전형 반도체층을 덮되, 상기 각각의 메사 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극 구조체들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹콘택하고 상기 복수의 메사들로부터 절연된 전류 분산층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극 패드는 상기 전류 분산층에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 전극 패드는 상기 반사 전극 구조체들에 전기적으로 접속된다.The light emitting diode includes: a reflective electrode structure disposed on the mesas; And a second electrode layer covering the plurality of mesas and the first conductivity type semiconductor layer and having openings that are located in the respective mesa upper regions and expose the reflective electrode structures and which are in ohmic contact with the first conductivity type semiconductor layer, And a current-dispersive layer insulated from the mesas. Here, the first electrode pad is electrically connected to the current dispersion layer, and the second electrode pad is electrically connected to the reflective electrode structures.
상기 전류 분산층이 복수의 메사들 및 제1 도전형 반도체층을 덮기 때문에, 발광 다이오드의 전류 분산 성능이 향상된다.Since the current spreading layer covers the plurality of mesas and the first conductivity type semiconductor layer, the current dispersion performance of the light emitting diode is improved.
또한, 상기 발광 다이오드는, 상기 전류분산층의 적어도 일부를 덮되, 상기 반사 전극 구조체들을 노출시키는 개구부들을 갖는 상부 절연층을 더 포함하고, 상기 제2 전극 패드는 상기 상부 절연층 상에 위치하고 상기 상부 절연층의 개구부들을 통해 노출된 반사 전극 구조체들에 전기적으로 접속할 수 있다.The light emitting diode further includes an upper insulating layer covering at least a part of the current spreading layer, the openings exposing the reflective electrode structures, and the second electrode pad is located on the upper insulating layer, And can be electrically connected to the exposed reflective electrode structures through the openings of the insulating layer.
나아가, 상기 발광 다이오드는, 상기 반사 전극 구조체들과 상기 제2 전극 패드 사이에 위치하는 확산 방지 보강층을 더 포함할 수 있다. 상기 확산 방지 보강층에 의해 제2 전극 패드를 통해 확산되는 금속 원소가 발광 다이오드 내부로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 상기 확산 방지 보강층은 상기 전류 분산층과 동일 재료로 형성될 수 있다.Furthermore, the light emitting diode may further include a diffusion prevention layer positioned between the reflective electrode structures and the second electrode pad. The diffusion preventive reinforcement layer can prevent the diffusion of the metal element diffused through the second electrode pad into the light emitting diode. The diffusion preventing reinforcing layer may be formed of the same material as the current spreading layer.
상기 발광 다이오드는 또한, 상기 복수의 메사들과 상기 전류 분산층 사이에 위치하여 상기 전류 분산층을 상기 복수의 메사들로부터 절연시키는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 하부 절연층은 상기 각각의 메사 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극 구조체들을 노출시키는 개구부들을 가질 수 있다.The light emitting diode may further include a lower insulating layer disposed between the plurality of mesas and the current dispersion layer to insulate the current dispersion layer from the plurality of mesas. The lower insulating layer may have openings located within the respective mesa upper regions and exposing the reflective electrode structures.
상기 발광 다이오드는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지일 수 있다.The light emitting diode may be a wafer level light emitting diode package.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조를 형성하고, 상기 반도체 적층 구조에 캐리어를 부착하고, 상기 반도체 적층 구조로부터 상기 기판을 제거하고, 지지기판 상에 파장변환층을 형성하고, 상기 파장변환층과 상기 반도체 적층 구조가 서로 마주보도록 상기 지지기판을 상기 반도체 적층 구조에 부착하고, 상기 캐리어를 제거하는 것을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting diode, comprising: forming a semiconductor stacked structure including a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer on a substrate; A step of removing the substrate from the semiconductor laminated structure, forming a wavelength conversion layer on the supporting substrate, attaching the supporting substrate to the semiconductor laminated structure such that the wavelength conversion layer and the semiconductor laminated structure face each other, Removing the carrier.
이에 따라, 지지기판과 제1 도전형 반도체층 사이에 파장변환층이 배치된 웨이퍼가 제공되며, 이 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지를 제조할 수 있어, 패키지 제작 공정을 단순화할 수 있다.Thus, there is provided a wafer in which the wavelength conversion layer is disposed between the support substrate and the first conductivity type semiconductor layer, and the wafer level light emitting diode package can be manufactured using the wafer, thereby simplifying the package production process.
상기 지지기판은 접착층에 의해 상기 반도체 적층 구조에 부착될 수 있다. 나아가, 상기 접착층은 SOG를 포함할 수 있다. 광학적으로 투명한 SOG를 이용함으로써, 광 손실을 줄일 수 있으며, 또한, 무기물 SOG를 이용함으로써, 발광 다이오드 패키지 제작 공정의 안정성을 도모할 수 있다.The supporting substrate may be attached to the semiconductor laminated structure by an adhesive layer. Further, the adhesive layer may comprise SOG. By using the optically transparent SOG, the light loss can be reduced, and by using the inorganic SOG, the stability of the manufacturing process of the light emitting diode package can be achieved.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드 제조 방법은, 상기 지지기판을 부착하기 전에, 상기 제1 도전형 반도체층의 표면에 거칠어진 면을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the light emitting diode manufacturing method may further include forming a rough surface on the surface of the first conductivity type semiconductor layer before attaching the support substrate.
나아가, 상기 발광 다이오드는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지일 수 있다.Further, the light emitting diode may be a wafer level light emitting diode package.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조를 형성하고, 상기 반도체 적층 구조에 캐리어를 부착하고, 상기 반도체 적층 구조로부터 상기 기판을 제거하고, 지지기판을 상기 반도체 적층 구조에 부착하고, 상기 캐리어를 제거하는 것을 포함한다. 나아가, 상기 지지 기판은 형광체를 함유하는 접착층에 의해 반도체 적층 구조체에 부착된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting diode, comprising: forming a semiconductor stacked structure including a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer on a substrate; Removing the substrate from the semiconductor laminate structure, attaching a supporting substrate to the semiconductor laminate structure, and removing the carrier. Further, the supporting substrate is attached to the semiconductor laminated structure by an adhesive layer containing a phosphor.
이에 따라, 접착층이 파장변환층으로서 기능하며, 형광체를 활성층에 더욱 가깝게 배치할 수 있어 파장변환 없이 외부로 방출되는 광을 더욱 줄일 수 있다.Thus, the adhesive layer functions as the wavelength conversion layer, and the fluorescent substance can be disposed closer to the active layer, so that the light emitted to the outside without wavelength conversion can be further reduced.
상기 접착층은 형광체를 함유하는 SOG를 포함할 수 있다. 즉, 형광체를 혼합한 SOG를 이용하여 지지기판을 반도체 적층 구조에 부착시킬 수 있다.The adhesive layer may include a SOG containing a phosphor. That is, the support substrate can be attached to the semiconductor laminated structure using the SOG mixed with the phosphor.
한편, 상기 발광 다이오드 제조 방법은, 상기 지지기판을 부착하기 전에, 상기 제1 도전형 반도체층의 표면에 거칠어진 면을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a light emitting diode may further include forming a rough surface on the surface of the first conductivity type semiconductor layer before attaching the support substrate.
나아가, 상기 발광 다이오드는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지일 수 있다.Further, the light emitting diode may be a wafer level light emitting diode package.
본 발명의 실시예들에 따르면, 지지기판과 파장변환층을 포함하는 웨이퍼를 이용하여 발광 다이오드 패키지를 제조함으로써, 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지 제조 공정을 단순화할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼 레벨에서 파장변환층을 형성한 발광 다이오드 패키지가 제공된다. 또한, 파장변환층이 지지기판과 반도체 적층 구조 사이에 배치되므로, 파장변환층을 통과하지 않고 광이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 솔더 방지층 등을 형성함으로써 솔더 페이스트를 이용하여 인쇄회로기판 등에 직접 장착할 수 있는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지가 제공될 수 있다.According to embodiments of the present invention, the manufacturing process of the wafer level light emitting diode package can be simplified by manufacturing the light emitting diode package using the wafer including the support substrate and the wavelength conversion layer. Particularly, according to embodiments of the present invention, a light emitting diode package in which a wavelength conversion layer is formed at a wafer level is provided. Further, since the wavelength conversion layer is disposed between the support substrate and the semiconductor laminated structure, light can be prevented from being emitted to the outside without passing through the wavelength conversion layer. Further, a wafer level light emitting diode package that can be directly mounted on a printed circuit board or the like by using a solder paste by forming a solder prevention layer or the like can be provided.
본 발명의 다른 특징 및 장점들이 또한 발명의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.Other features and advantages of the invention will also be apparent from the detailed description of the invention.
도 1 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 도 4 내지 도 12의 각 도면들에서 (a)는 평면도를 (b)는 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 각 도면들에서 (a)는 평면도를 (b)는 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 각 도면들에서 (a)는 평면도를 (b)는 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 13 are views for explaining a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention. In each of FIGS. 4 to 12, (a) is a plan view, (b) Fig.
FIGS. 14 to 16 are views for explaining a method of fabricating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a sectional view taken along the cutting line AA.
17 to 20 are diagrams for explaining a method of manufacturing a light emitting diode according to yet another embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a sectional view taken along the cutting line AA.
21 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
22 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 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 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
이하에서 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법이 설명된다. 특히, 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지 및 그것을 제조하는 방법이 설명된다. 본 명세서에서, "웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지"는 칩 제작 공정 완료와 함께 패키징 공정이 완료된 발광 소자로서, 추가의 패키징 공정 없이 직접 인쇄회로보드 등에 실장될 수 있는 발광 소자를 의미한다. 이 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지는 파장변환층을 포함하며, 이 파장변환층은 웨이퍼 레벨에서 발광 다이오드 패키지를 제조하는 공정 중에 웨이퍼에 통합된다. 더욱이, 이 파장변환층은 활성층에 가깝게 배치되며, 따라서, 발광 다이오드 패키지에서 외부로 방출되는 광은 대부분 파장변환층을 통과하게 된다.Hereinafter, a light emitting diode and a method of manufacturing the same will be described. In particular, a wafer level light emitting diode package and a method of manufacturing it are described. As used herein, the term "wafer level light emitting diode package" means a light emitting device in which a packaging process is completed with completion of a chip fabrication process, and can be directly mounted on a printed circuit board or the like without additional packaging process. This wafer level light emitting diode package includes a wavelength conversion layer that is incorporated into the wafer during the process of manufacturing the light emitting diode package at the wafer level. Further, the wavelength conversion layer is disposed close to the active layer, and therefore, most of light emitted to the outside from the light emitting diode package passes through the wavelength conversion layer.
본 발명의 실시예들에 따른 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지의 구조를 설명하기에 앞서, 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 먼저 설명한다. 이 제조 방법을 통해 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지의 구조 또한 명확해질 것이다.Before describing the structure of the wafer level light emitting diode package according to the embodiments of the present invention, a method of manufacturing the wafer level light emitting diode package will be described first. The structure of the wafer level light emitting diode package according to the embodiment of the present invention will also be clarified through this manufacturing method.
도 1 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 도 4 내지 도 12의 각 도면들에서 (a)는 평면도를 (b)는 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.1 to 13 are views for explaining a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention. In each of FIGS. 4 to 12, (a) is a plan view, (b) Fig.
우선, 도 1(a)를 참조하면, 기판(21) 상에 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 성장된다. 상기 기판(21)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시킬 수 있는 기판으로서, 예컨대 사파이어 기판, 탄화실리콘 기판, 질화갈륨(GaN) 기판, 스피넬 기판 등일 수 있다. 특히, 상기 기판은 패터닝된 기판일 수 있다.1 (a), a first conductivity
제1 도전형 반도체층(23)은 예컨대 n형 질화갈륨계층을 포함하고, 제2 도전형 반도체층(27)은 p형 질화갈륨계층을 포함할 수 있다. 또한, 활성층(25)은 단일양자우물 구조 또는 다중양자우물 구조일 수 있으며, 우물층과 장벽층을 포함할 수 있다. 또한, 우물층은 요구되는 광의 파장에 따라 질화갈륨계의 조성원소가 선택될 수 있으며, 예컨대 InGaN을 포함할 수 있다.The first conductivity
도 1(b)를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(27) 상에 캐리어(51)가 부착되고, 기판(21)이 제거된다. 캐리어(51)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리머 계열의 기판일 수도 있다.1 (b), a
기판(21)은 레이저 리프트 오프, 케미컬 리프트 오프 또는 스트레스 리프트 오프 등 종래 성장 기판을 제거하기 위한 다양한 기술을 이용하여 제거될 수 있다.The
한편, 도 2를 참조하면, 지지기판(61) 상에 파장변환층(63)이 형성된다. 지지기판(61)은 광을 투과할 수 있는 기판으로서, 예컨대, 유리 기판, 석영 기판, 또는 탄화실리콘 기판 등일 수 있다.2, a
파장변환층(63)은 지기기판(61) 상에 증착 또는 코팅될 수 있으며, 균일한 두께를 가질 수 있다. 파장변환층(63)은 활성층(25)에서 생성된 광을 파장변환하는 형광체를 함유할 수 있다. 나아가, 파장변환층(63) 형광체의 소결체일 수 있으나, 무기물 바인더를 포함할 수도 있다.The
파장변환층(63)은 예컨대 에어로졸(aerosol), 펄스 레이저 증착(Pulsed Laser Deposition; PLD), 프린팅, SOG(spin-on-glass)를 이용한 스핀 코팅 등 다양한 방법을 이용하여 증착 도는 코팅될 수 있다.The
지지기판(61) 상에 파장변환층(63)을 형성하는 공정은 반도체층들(23, 25, 27)로부터 기판(21)을 제거하기 전 또는 후에 수행될 수 있다.The step of forming the
도 3(a)를 참조하면, 도 1(b)를 참조하여 설명한 반도체층들(23, 25, 27)에 파장변환층(63)이 형성된 지지기판(61)을 부착한다. 지지기판(61)은 접착층(65)을 이용하여 반도체층들(23, 25, 27)에 부착될 수 있다. 예를 들어, SOG를 제1 도전형 반도체층(23) 및/또는 파장변환층(63) 상에 코팅하고, 150~250℃에서 코팅된 SOG를 예비 베이킹(prebaking)한다. 그 후, 제1 도전형 반도체층(23)과 파장변환층(63)을 SOG를 사이에 두고 서로 대향하도록 밀착시킨 후, SOG를 고온, 예컨대 400~600℃의 온도에서 하드 베이킹을 수행할 수 있다. 이에 따라, SOG 접착층(65)에 의해 지지기판(61) 상에 반도체층들(23, 25, 27)이 부착될 수 있다.3 (a), a
도 3(b)를 참조하면, 지지기판(61)이 부착된 후, 캐리어(51)는 제거된다. 캐리어(51)가 폴리머인 경우, 유기 용매를 이용하여 캐리어(51)를 쉽게 제거할 수 있다.Referring to FIG. 3 (b), after the
이에 따라, 성장 기판(21) 대신 지지기판(61) 및 파장변환층(63)이 부착된 웨이퍼가 마련된다. 이 웨이퍼는 성장 기판(21) 상에 반도체층들(23, 25, 27)이 위치하는 도 1(a)의 구조와 대비하여 지지기판(61), 파장변환층(63) 및 접착층(65)이 기판(21)을 대체한 것에 차이가 있다. 그러나, 상기 웨이퍼는 도 1(a)와 동일한 반도체층들(23, 25, 27)의 적층 구조를 가진다.Thus, the wafer on which the
이 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지를 제조할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예로서, 웨이퍼 레벨 공정을 수행하여 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 상세하게 설명한다. 이 방법은 특히 Sn을 전체 금속 중량에 대해 50중량% 이상 함유하는 솔더 페이스트를 이용하여 인쇄회로보드 등에 실장할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공한다.The wafer-level light emitting diode package can be manufactured using this wafer. Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting diode package by performing a wafer level process will be described in detail as an embodiment of the present invention. This method provides a light emitting diode package that can be mounted on a printed circuit board or the like using a solder paste containing Sn in an amount of 50 wt% or more based on the total metal weight.
우선, 도 4를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(27) 상에 예비 절연층(29)이 형성될 수 있다. 예비 절연층(29)은 예컨대 화학기상증착 기술을 이용하여 SiO2로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, a preliminary insulating
이어서, 포토레지스트 패턴(30)이 형성된다. 포토레지스트 패턴(30)은 반사전극 구조체를 형성하기 위한 개구부들(30a)을 갖도록 패터닝된다. 상기 개구부들(30a)은 입구의 폭보다 바닥부의 폭이 넓도록 형성된다. 네거티브 타입의 포토레지스트를 사용함으로써 위와 같은 형상의 개구부들(30a)을 갖는 포토레지스트 패턴(30)을 용이하게 형성할 수 있다.Then, a
도 5를 참조하면, 포토레지스트 패턴(30)을 식각마스크로 사용하여 예비 산화층(29)을 식각한다. 예비 산화층(29)은 습식 식각 기술을 이용하여 식각될 수 있다. 이에 따라, 포토레지스트 패턴(30)의 개구부들(30a) 내의 예비 산화층(29)이 식각되어 제2 도전형 반도체층(27)을 노출시키는 예비 산화층(29)의 개구부들(29a)이 형성된다. 개구부들(29a)은 대체로 포토레지스트 패턴(30)의 개구부들(30a)의 바닥부 면적과 유사하거나 그보다 넓은 면적을 갖는다.Referring to FIG. 5, the
도 6을 참조하면, 이어서, 리프트 오프 기술을 이용하여 반사 전극 구조체(35)가 형성된다. 반사 전극 구조체(35)는 반사 금속부(31), 캐핑 금속부(32) 및 산화 방지 금속부(33)를 포함할 수 있다. 반사 금속부(31)는 반사층을 포함하며, 상기 캐핑 금속부(32)와의 사이에 응력 완화층을 포함할 수 있다. 응력 완환층은 반사 금속부(31)와 캐핑 금속부(32)의 열팽창 계수 차이에 의한 응력을 완화한다. Referring to FIG. 6, a
반사 금속부(31)는, 예컨대, Ni/Ag/Ni/Au로 형성될 수 있으며, 전체 두께가 약 1600Å일 수 있다. 반사 금속부(31)는 도시한 바와 같이 측면이 경사지게, 즉, 바닥부가 상대적으로 더 넓은 형상을 갖도록 형성된다. 이러한 반사 금속부(31)는 전자-빔 증발법을 이용하여 형성될 수 있다.The
한편, 캐핑 금속부(32)는 반사 금속부(31)의 상면 및 측면을 덮어 반사 금속부(31)를 보호한다. 캐핑 금속부(32)는 스퍼터링 기술을 이용하여 또는 기판(21)을 기울여서 회전시키며 진공증착하는 전자-빔 증발법(예컨대, planetary e-beam evaporation)을 이용하여 형성될 수 있다. 캐핑 금속부(32)는 Ni, Pt, Ti, 또는 Cr을 포함할 수 있으며, 예컨대 약 5쌍의 Ni/Pt 또는 약 5쌍의 Ni/Ti를 증착하여 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 캐핑 금속부(32)는 TiW, W, 또는 Mo을 포함할 수 있다.On the other hand, the capping
응력 완화층은 반사층과 캐핑 금속부(32)의 금속 물질에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 예컨대, 상기 반사층이 Al 또는 Al합금이고, 캐핑 금속부(32)가 W, TiW 또는 Mo을 포함하는 경우, 응력 완화층은 Ag, Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd 또는 Cr의 단일층이거나, Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd 또는 Au의 복합층일 수 있다. 또한, 반사층(142)이 Al 또는 Al합금이고, 캐핑 금속부(32)가 Cr, Pt, Rh, Pd 또는 Ni인 경우, 응력 완화층은 Ag 또는 Cu의 단일층이거나, Ni, Au, Cu 또는 Ag의 복합층일 수 있다.The stress relieving layer may be variously selected depending on the metal material of the reflective layer and the capping
또한, 반사층이 Ag 또는 Ag합금이고, 캐핑 금속부(32)가 W, TiW 또는 Mo을 포함하는 경우, 응력 완화층은 Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd 또는 Cr의 단일층이거나, Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd, Cr 또는 Au의 복합층일 수 있다. 또한, 반사층이 Ag 또는 Ag합금이고, 캐핑 금속부(32)가 Cr 또는 Ni인 경우, 응력 완화층은 Cu, Cr, Rh, Pd, TiW, Ti의 단일층이거나, Ni, Au 또는 Cu의 복합층일 수 있다.The stress relieving layer may be a single layer of Cu, Ni, Pt, Ti, Rh, Pd or Cr, or may be a single layer of Cu , Ni, Pt, Ti, Rh, Pd, Cr, or Au. When the reflective layer is Ag or Ag alloy and the capping
또한, 산화 방지 금속부(33)는 캐핑 금속부(32)의 산화를 방지하기 위해 Au를 포함하며, 예컨대 Au/Ni 또는 Au/Ti로 형성될 수 있다. Ti는 SiO2와 같은 산화층의 접착력이 양호하므로 선호된다. 산화 방지 금속부(33) 또한 스퍼터링 또는 기판(21)을 기울여서 회전시키며 진공증착하는 전자-빔 증발법(예컨대, planetary e-beam evaporation)을 이용하여 형성될 수 있다.Further, the
상기 반사 금속 구조체(35)가 증착된 후, 포토레지스트 패턴(30)이 제거됨으로써 도 6에 도시한 바와 같이 제2 도전형 반도체층(27) 상에 반사 금속 구조체(35)가 남게 된다.After the
도 7을 참조하면, 상기 제1 도전형 반도체층(23) 상에 서로 이격된 복수의 메사들(M)이 형성된다. 복수의 메사들(M)은 각각 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함한다. 활성층(25)이 제1 도전형 반도체층(23)과 제2 도전형 반도체층(27) 사이에 위치한다. 한편, 상기 복수의 메사들(M) 상에는 각각 반사 전극 구조체들(35)이 위치한다.Referring to FIG. 7, a plurality of mesas M spaced from each other are formed on the first
상기 복수의 메사(M)들은 제1 도전형 반도체층(23)이 노출되도록 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 복수의 메사들(M)의 측면은 포토레지스트 리플로우와 같은 기술을 사용함으로써 경사지게 형성될 수 있다. 메사(M) 측면의 경사진 프로파일은 활성층(25)에서 생성된 광의 추출 효율을 향상시킨다.The plurality of mesas M may be formed by patterning the second conductivity
복수의 메사들(M)은 도시한 바와 같이 일측 방향으로 서로 평행하게 연장하는 기다란 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상은 기판(21) 상에서 복수의 칩 영역에 동일한 형상의 복수의 메사들(M)을 형성하는 것을 단순화시킨다.The plurality of mesas M may have an elongated shape extending parallel to each other in one direction as shown. This shape simplifies the formation of a plurality of mesas M of the same shape in a plurality of chip areas on the
한편, 상기 반사 전극 구조체들(35)은 메사(M)의 상면을 대부분 덮으며, 메사(M)의 평면 형상과 대체로 동일한 형상을 갖는다.The
상기 제2 도전형 반도체층(27) 및 활성층(25)을 식각하는 동안, 그 위에 잔존하는 예비 산화층(29) 또한 부분적으로 식각되어 제거된다. 한편, 각 메사들(M) 상에사 반사 전극 구조체(35)의 가장자리 근처에 예비 산화층(29)이 잔류할 수 있으나, 이 예비 산화층(29)은 습식 식각 공정 등을 통해 제거될 수도 있다. 또는, 메사들(M)을 형성하기 전에 예비 산화층(29)이 미리 제거될 수도 있다.During the etching of the second conductive
도 8을 참조하면, 상기 복수의 메사들(M)이 형성된 후, 칩 단위로 발광 다이오드 영역들을 분리하도록 제1 도전형 반도체층(23)이 식각될 수 있다. 이에 따라, 제1 도전형 반도체층(23)의 가장자리 근처에서 접착층(65) 또는 파장변환층(63)이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 8, after the plurality of mesas M are formed, the first
상기 복수의 메사들(M)은 도 8에 도시한 바와 같이 제1 도전형 반도체층(23)의 상부 영역 내부에 한정되어 위치하도록 형성될 수 있다. 즉, 복수의 메사들(M)이 제1 도전형 반도체층(23)의 상부 영역 상에 아일랜드 형태로 위치할 수 있다. 이와 달리, 일측방향으로 연장하는 메사들(M)은 도 8에 도시된 상기 제1 도전형 반도체층(23)의 상부 가장자리에 도달하도록 형성될 수 있다. 즉, 복수의 메사들(M) 하부면의 상기 일측방향 가장자리는 제1 도전형 반도체층(23)의 일측방향 가장자리와 일치할 수 있다.The plurality of mesas M may be formed to be confined within the upper region of the first conductivity
도 9를 참조하면, 복수의 메사들(M) 및 제1 도전형 반도체층(23)을 덮는 하부 절연층(37)이 형성된다. 하부 절연층(37)은 특정 영역에서 제1 도전형 반도체층(23) 및 제2 도전형 반도체층(27)에 전기적 접속을 허용하기 위한 개구부들(37a, 37b)을 갖는다. 예컨대, 하부 절연층(37)은 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키는 개구부들(37b)과 반사 전극 구조체들(35)을 노출시키는 개구부들(37a)을 가질 수 있다.Referring to FIG. 9, a lower insulating
개구부들(37a)은 메사(M) 상부에 한정되어 위치하며, 메사들의 동일 단부 측에 치우쳐 위치한다. 한편, 개구부들(37b)은 메사들(M) 사이의 영역 및 기판(21) 가장자리 근처에 위치할 수 있으며, 메사들(M)을 따라 연장하는 기다란 형상을 가질 수 있다.The
상기 하부 절연층(37)은 화학기상증착(CVD) 등의 기술을 사용하여 SiO2 등의 산화막, SiNx 등의 질화막, MgF2의 절연막으로 형성될 수 있다. 상기 하부 절연층(37)은 예컨대 4000~12000Å의 두께로 형성될 수 있다. 상기 하부 절연층(37)은 단일층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다중층으로 형성될 수도 있다. 나아가, 하부 절연층(37)은 저굴절 물질층과 고굴절 물질층이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기(DBR)로 형성될 수 있다. 예컨대, SiO2/TiO2나 SiO2/Nb2O5 등의 층을 적층함으로써 반사율이 높은 절연 반사층을 형성할 수 있다.The lower insulating
도 10을 참조하면, 상기 하부 절연층(37) 상에 전류 분산층(39)이 형성된다. 상기 전류 분산층(39)은 복수의 메사들(M) 및 제1 도전형 반도체층(23)을 덮는다. 또한, 전류 분산층(39)은 각각의 메사(M) 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극 구조체들(35)을 노출시키는 개구부들(39a)을 갖는다. 전류 분산층(39)은 하부 절연층(37)의 개구부들(37b)을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(23)에 오믹콘택할 수 있다. 전류 분산층(39)은 하부 절연층(37)에 의해 복수의 메사들(M) 및 반사 전극들(35)로부터 절연된다.Referring to FIG. 10, a current spreading
전류 분산층(39)의 개구부들(39a)은 전류 분산층(39)이 반사 전극 구조체들(35)에 접속하는 것을 방지하도록 각각 하부 절연층(37)의 개구부들(37a)보다 더 넓은 면적을 갖는다. 따라서, 상기 개구부들(39a)의 측벽은 하부 절연층(37) 상에 위치한다.The
상기 전류 분산층(39)은 개구부들(39a)을 제외한 기판(21)의 거의 전 영역 상부에 형성된다. 따라서, 상기 전류 분산층(39)을 통해 전류가 쉽게 분산될 수 있다. 전류 분산층(39)은 Al층과 같은 고반사 금속층을 포함할 수 있으며, 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 고반사 금속층 상에 Ni, Cr, Au 등의 단층 또는 복합층 구조의 보호층이 형성될 수 있다. 상기 전류 분산층(39)은 예컨대, Cr/Al/Ni/Ti/Ni/Ti/Au/Ti의 다층 구조를 가질 수 있다. The current spreading
도 11을 참조하면, 상기 전류 분산층(39) 상에 상부 절연층(41)이 형성된다. 상부 절연층(41)은 전류 분산층(39)을 노출시키는 개구부(41a)와 함께, 반사 전극 구조체들(35)을 노출시키는 개구부들(41b)을 갖는다. 상기 개구부(41a)는 메사(M)의 길이 방향에 수직한 방향으로 기다란 형상을 가질 수 있으며, 개구부들(41b)에 비해 상대적으로 넓은 면적을 갖는다. 개구부들(41b)은 전류 분산층(39)의 개구부들(39a) 및 하부 절연층(37)의 개구부들(37a)을 통해 노출된 반사 전극 구조체들(35)을 노출시킨다. 개구부들(41b)은 전류 분산층(39)의 개구부들(39a)에 비해 더 좁은 면적을 갖고, 한편, 하부 절연층(37)의 개구부들(37a)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 전류 분산층(39)의 개구부들(39a)의 측벽들은 상부 절연층(41)에 의해 덮일 수 있다.Referring to FIG. 11, an upper insulating
상기 상부 절연층(41)은 솔더 페이스트의 금속 원소들이 확산되는 것을 방지하도록 실리콘 질화막으로 형성될 수 있으며, 1㎛ 이상 2㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다. 1㎛ 미만이면, 솔더 페이스트의 금속 원소들의 확산을 방지하기 어렵다.The upper insulating
도 12를 참조하면, 상기 상부 절연층(41) 상에 제1 전극 패드(43a) 및 제2 전극 패드(43b)가 형성된다. 제1 전극 패드(43a)는 상부 절연층(41)의 개구부(41a)를 통해 전류 분산층(39)에 접속하고, 제2 전극 패드(43b)는 상부 절연층(41)의 개구부들(41b)을 통해 반사 전극 구조체들(35)에 접속한다. 상기 제1 전극 패드(43a) 및 제2 전극 패드(43b)는 솔더 페이스트를 통해 발광 다이오드를 인쇄회로보드 등에 실장하기 위해 사용된다. 따라서, 솔더 페이스트에 의해 제1 전극 패드(43a)와 제2 전극 패드(43b)가 단락되는 것을 방지하기 위해, 전극 패드들 사이의 거리(D)는 약 300㎛ 이상인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 12, a
한편, 상기 제1 및 제2 전극 패드(43a, 43b)는 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예컨대 사진 및 식각 기술 또는 리프트 오프 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극 패드(43a, 43b)는 각각 솔더 방지층 및 산화 방지층을 포함할 수 있다. 솔더 방지층은 솔더 페이스트 내의 금속 원소가 확산되는 것을 방지하며, 산화 방지층은 솔더 방지층이 산화되는 것을 방지한다. 상기 솔더 방지층은 Cr, Ti, Ni, Mo, TiW 또는 W을 포함할 수 있으며, 상기 산화방지층은 Au, Ag 또는 유기물층을 포함할 수 있다.Meanwhile, the first and
예를 들어, 상기 솔더 방지층은 대략 5쌍의 Ti/Ni 또는 대략 5쌍의 Ti/Cr을 포함하고, 산화방지층은 Au를 포함할 수 있다. 위 구조에 의해, 솔더 페이스트의 금속 원소의 확산을 방지하면서도 상기 제1 및 제2 전극 패드(43a, 43b)의 전체 두께를 2㎛ 미만, 나아가 1㎛ 미만으로 감소시킬 수 있다.For example, the anti-solder layer may comprise about 5 pairs of Ti / Ni or about 5 pairs of Ti / Cr, and the anti-oxidation layer may comprise Au. By the above structure, the total thickness of the first and
도 13을 참조하면, 이어서, 지지기판(61) 표면을 가공하여 표면에 광추출 패턴(61R)을 형성한다. 광추출 패턴(61R)은 지지기판(61)을 사진 식각 기술을 이용하여 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 광추출 패턴(61R)은 지기기판(61) 표면에서 광의 전반사를 감소시켜 광의 추출 효율을 향상시킨다.Referring to Fig. 13, the surface of the
그 후, 기판(61)을 개별 칩 단위로 분할함으로써 서로 분리된 발광 다이오드가 제작된다. 상기 발광 다이오드는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지로서, 추가의 패키징 공정을 필요로 하지 않는다. 나아가, 본 실시예에 따라 제조된 발광 다이오드는 솔더 페이스트 내의 주석(Sn)의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 금속 전체 중량에 대해 50중량% 이상의 Sn을 함유하는 솔더 페이스트를 이용하여 직접 인쇄회로보드 등에 실장될 수 있다.Thereafter, the
본 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지는 지지기판(61)과 반도체층들(23, 25, 27) 사이에 파장변환층(63)이 위치한다. 또한, 활성층(25)에서 생성된 광은 지지기판(61)을 통해 외부로 방출된다. 따라서, 지지기판(61)을 통해 외부로 방출되는 광은 모두 파장변환층(63)을 통과하게 된다.In the wafer level light emitting diode package according to the present embodiment, the
한편, 본 실시예에 있어서, 제1 도전형 반도체층(23) 상에 복수의 메사들(M)이 형성된 것으로 설명하지만, 단일의 메사가 형성될 수도 있다.In the present embodiment, a plurality of mesas M are formed on the first conductivity
도 14 내지 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 각 도면들에서 (a)는 평면도를 (b)는 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.14 to 16 are diagrams for explaining a method of manufacturing a light emitting diode according to yet another embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a sectional view taken along the cutting line A-A.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법은 앞서 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한 발광 다이오드 제조 방법과 대체로 유사하나 확산 방지 보강층(40)이 더 형성되는 것에 차이가 있다.Referring to FIG. 14, a method of fabricating a light emitting diode according to this embodiment is substantially similar to the method of fabricating a light emitting diode described above with reference to FIGS. 1 to 13, but differs in that a diffusion
본 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법은, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같은 공정을 거쳐 하부 절연층(37)을 형성한다. 그 후, 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 전류 분산층(39)을 형성한다. 이때, 전류 분산층(39)을 형성하는 동안 반사 전극 구조체들(35) 상에 확산 방지 보강층(40)이 형성된다. 상기 확상 방지 보강층(40)은 전류 분산층(39)과 동일 재료로 동일 공정에 의해 형성될 수 있으며, 전류 분산층(39)으로부터 이격된다.In the method of manufacturing a light emitting diode according to the present embodiment, a lower insulating
도 15를 참조하면, 그 후, 도 11을 참조하여 설명한 바와 같이, 상부 절연층(41)이 형성된다. 이때, 상부 절연층(41)의 개구부들(41b)은 확산 방지 보강층(40)을 노출시킨다.Referring to Fig. 15, an upper insulating
도 16을 참조하면, 이어서, 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 전극 패드들(43a, 43b)이 형성된다. 제2 전극 패드(43b)는 확산 방지 보강층(40)에 접속한다. 따라서, 확산 방지 보강층(40)은 반사 금속 구조체(35)와 제2 전극 패드(43b) 사이에 위치하며, 솔더 페이스트의 금속 원소들이 반사 금속 구조체(35)로 확산되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 16, first and
그 후, 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이 지지기판(61) 표면에 광추출 패턴(61R)이 형성될 수 있다. 그 후, 지지기판(61)이 개별 칩 단위로 분리되어 발광 다이오드 패키지가 완성된다.Thereafter, the
도 17 내지 도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 각 도면들에서 (a)는 평면도를 (b)는 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.17 to 20 are diagrams for explaining a method of manufacturing a light emitting diode according to yet another embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a sectional view taken along the cutting line A-A.
앞서 설명한 실시예들에 있어서, 메사들(M)은 반사 전극 구조체(35)를 형성한 후에 형성되었으나, 본 실시예에 있어서, 메사들(M)은 반사 전극 구조체(35)를 형성하기 전에 형성된다.Although the mesas M are formed after forming the
도 17을 참조하면, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 공정을 거쳐, 파장변환층(63)이 형성된 지지기판(61) 상에 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)이 위치하는 웨이퍼가 준비된다. 그 후, 패터닝 공정을 통해 복수의 메사들(M)이 형성된다. 상기 메사들(M)은 도 7을 참조하여 설명한 것과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.17, a first conductivity
도 18을 참조하면, 제1 도전형 반도체층(23) 및 복수의 메사들(M)을 덮도록 예비 산화층(29)이 형성된다. 예비 산화층(29)은 도 4를 참조하여 설명한 바와 동일한 재료 및 제조 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 예비 산화층(29) 상에 개구부들(30a)을 갖는 포토레지스트 패턴(30)이 형성된다. 포토레지스트 패턴(30)의 개구부들(30a)은 메사들(M)의 상부 영역 내에 위치한다. 포토레지스트 패턴(30)은, 메사들(M)이 형성된 지지기판(61) 상에 형성되는 것을 제외하면, 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 18, a
도 19를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(30)을 식각 마스크로 사용하여 예비 산화층(29)이 식각되고, 이에 따라 제2 도전형 반도체층(27)을 노출시키는 개구부들(29a)이 형성된다.19, the
도 20을 참조하면, 이어서, 도 6을 참조하여 상세히 설명한 바와 같이, 반사 전극 구조체(35)가 리프트 오프 기술을 이용하여 각 메사들(M) 상에 형성된다. 그 후, 도 8 내지 도 13을 참조하여 설명한 바와 같은 공정을 거쳐 발광 다이오드가 제작될 수 있다.Referring to FIG. 20, a
본 실시예에 따르면, 메사들(M)이 반사 전극 구조체(35)보다 먼저 형성되므로, 예비 산화층(29)이 메사들(M)의 측면 및 메사들(M) 사이의 영역에 잔류할 수 있다. 상기 예비 산화층(29)은 그 후 하부 절연층(39)으로 덮이며, 하부 절연층(39)과 함께 패터닝된다.According to the present embodiment, since the mesa M is formed before the
본 실시예와 같이, 발광 다이오드를 제조하는 공정 순서는 다양한게 변형될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드 영역들을 분리하는 공정(ISO 공정)은 메사들(M)을 형성하기 전에 또는 반사 전극 구조체들(35)을 형성하기 전에 수행될 수 있다.As in the present embodiment, the process sequence for manufacturing the light emitting diode can be variously modified. For example, the process of isolating the light emitting diode regions (ISO process) may be performed before forming the mesas M or before forming the
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.21 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
앞의 실시예들에서, 상대적으로 평탄한 제1 도전형 반도체층(23) 표면에 지지기판(61)이 부착되는 것으로 도시하였다. 그러나, 제1 도전형 반도체층(23)의 표면에 거칠어진 면(23R)이 형성될 수 있으며, 이 거칠어진 면(23R) 상에 접착층(65)을 통해 지지기판(61)이 부착될 수 있다.In the foregoing embodiments, the
거칠어진 면(23R)은 제1 도전형 반도체층(23)의 표면적을 증가시켜 접착력을 향상시킨다. 나아가, 활성층(25)에서 지지기판(61)측으로 진행하는 광의 내부 전반사를 방지하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.The
거칠어진 면(23R)은 기판(21)이 제거된 후, 노출된 제1 도전형 반도체층(23)의 표면을 건식 또는 습식 식각함으로써 형성될 수 있다.The roughened
그 후, 도 3(b)를 참조하여 설명한 바와 같이 캐리어(51)를 제거한 후, 이 웨이퍼를 이용하여 앞의 실시예들에 따른 웨이퍼 레벨 공정을 거쳐 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지가 제공될 수 있다.Thereafter, after the
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.22 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
앞의 실시예들에 있어서, 지지기판(61) 상에 파장변환층(63)이 형성(도 2 참조)되고, 파장변환층(63)이 접착층(65)을 통해 반도체층들(23, 25, 27)에 부착(도 3(a) 참조)되는 것으로 도시 및 설명하였지만, 본 실시예에 있어서, 접착층과 파장변환층(73)은 하나로 통합된다.The
즉, 본 실시예에 있어서, 파장변환층(73)이 또한 접착층이며, 형광체는 접착층(73) 내에 분포된다. 예를 들어, 지지기판(61) 및/또는 제1 도전형 반도체층(23) 상에 형광체를 혼합한 SOG를 코팅하고 예비 베이킹을 수행한다. 그 후, 예비 베이킹이 수행된 SOG를 사이에 두고 지지기판(61)과 제1 도전형 반도체층(23)을 밀착시킨 후, 고온에서 SOG의 하드 베이킹을 수행한다. 이에 따라, SOG 접착층(73)에 의해 지지기판(61) 상에 반도체층들(23, 25, 27)이 부착될 수 있다. 나아가, 상기 접착층(73) 내에 형광체가 분포하기 때문에, 파장변환층으로서 기능할 수 있다.That is, in this embodiment, the wavelength conversion layer 73 is also an adhesive layer, and the fluorescent material is distributed in the adhesive layer 73. For example, SOG mixed with a phosphor is coated on the supporting
그 후, 도 3(b)를 참조하여 설명한 바와 같이 캐리어(51)를 제거한 후, 이 웨이퍼를 이용하여 앞의 실시예들에 따른 웨이퍼 레벨 공정을 거쳐 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지가 제공될 수 있다.Thereafter, after the
본 실시예에 따르면, 파장변환층(73)과 활성층(25) 사이의 거리가 앞의 실시예들에 비해 더욱 가까워지며, 따라서, 접착층(65)의 측면을 통해 파장변환 없이 방출되는 광을 더욱 줄일 수 있다.According to this embodiment, the distance between the wavelength conversion layer 73 and the
앞의 실시예들에서, 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지 및 그것을 제조하는 방법에 대해 설명하였다. 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩과 달리 발광 다이오드 모듈을 제작하기 위해 직접 인쇄회로기판 등에 실장될 수 있다. 그러나, 본 발명은 상기 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지를 다시 패키지 하우징 등에 실장하는 것을 배제하는 것은 아니다. 상기 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지는 다른 패키지 하우징 등에 실장될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 특징은 파장변환층을 포함하는 발광 다이오드 칩을 제작하기 위해 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지에만 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다.In the foregoing embodiments, a wafer level light emitting diode package and a method of manufacturing it are described. Unlike a light emitting diode chip, a wafer level light emitting diode package can be directly mounted on a printed circuit board or the like to fabricate a light emitting diode module. However, the present invention does not exclude the mounting of the wafer level light emitting diode package again on a package housing or the like. The wafer level light emitting diode package may be mounted on another package housing or the like. Therefore, the technical features of the present invention can be applied to fabricate a light emitting diode chip including a wavelength conversion layer. Therefore, the present invention should not be construed as being limited only to a wafer level light emitting diode package.
Claims (23)
상기 지지기판 상에 위치하고, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조; 및
상기 지지기판과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 배치된 파장변환층을 포함하는 발광 다이오드.A support substrate;
A semiconductor stacked structure located on the support substrate and including a first conductive type semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type semiconductor layer; And
And a wavelength conversion layer disposed between the support substrate and the first conductive type semiconductor layer.
상기 파장변환층은 상기 반도체 적층 구조와 직접 접촉하는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the wavelength conversion layer is in direct contact with the semiconductor laminated structure.
상기 파장변환층은 형광체를 함유하는 SOG를 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 2,
Wherein the wavelength conversion layer comprises a SOG containing a phosphor.
상기 파장변환층과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 배치된 접착층을 더 포함하는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
And an adhesive layer disposed between the wavelength conversion layer and the first conductive type semiconductor layer.
상기 접착층은 SOG를 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 4,
Wherein the adhesive layer comprises SOG.
상기 제1 도전형 반도체층은 상기 파장변환층 측에 거칠어진 면을 갖는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
And the first conductivity type semiconductor layer has a rough surface on the side of the wavelength conversion layer.
상기 제1 도전형 반도체층 상에 복수의 메사들을 포함하고, 상기 복수의 메사들은 각각 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the first conductivity type semiconductor layer includes a plurality of mesas, and the plurality of mesas include the active layer and the second conductivity type semiconductor layer, respectively.
상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제1 전극 패드; 및
상기 메사들 각각의 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속된 제2 전극 패드를 더 포함하고,
상기 제1 전극 패드 및 상기 제2 전극 패드는 각각, 솔더 방지층 및 산화방지층을 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 7,
A first electrode pad electrically connected to the first conductivity type semiconductor layer; And
And a second electrode pad electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer of each of the mesas,
Wherein the first electrode pad and the second electrode pad each include a solder preventing layer and an oxidation preventing layer.
상기 메사들 상에 각각 위치하는 반사 전극 구조체; 및
상기 복수의 메사들 및 상기 제1 도전형 반도체층을 덮되, 상기 각각의 메사 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극 구조체들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹콘택하고 상기 복수의 메사들로부터 절연된 전류 분산층을 더 포함하고,
상기 제1 전극 패드는 상기 전류 분산층에 전기적으로 접속되고,
상기 제2 전극 패드는 상기 반사 전극 구조체들에 전기적으로 접속된 발광 다이오드.The method of claim 8,
A reflective electrode structure positioned on the mesas, respectively; And
A plurality of mesas and a first conductivity type semiconductor layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer, wherein the plurality of mesas and the first conductivity type semiconductor layer have openings that are located in the respective mesa upper regions and expose the reflective electrode structures, Further comprising a current-dispersive layer insulated from the current-
The first electrode pad is electrically connected to the current dispersion layer,
And the second electrode pad is electrically connected to the reflective electrode structures.
상기 전류분산층의 적어도 일부를 덮되, 상기 반사 전극 구조체들을 노출시키는 개구부들을 갖는 상부 절연층을 더 포함하고,
상기 제2 전극 패드는 상기 상부 절연층 상에 위치하고 상기 상부 절연층의 개구부들을 통해 노출된 반사 전극 구조체들에 전기적으로 접속하는 발광 다이오드.The method of claim 9,
Further comprising an upper insulating layer covering at least a portion of the current spreading layer, the upper insulating layer having openings exposing the reflective electrode structures,
Wherein the second electrode pad is located on the upper insulating layer and is electrically connected to the reflective electrode structures exposed through the openings of the upper insulating layer.
상기 반사 전극 구조체들과 상기 제2 전극 패드 사이에 위치하는 확산 방지 보강층을 더 포함하는 발광 다이오드 모듈.The method of claim 10,
And a diffusion prevention layer located between the reflective electrode structures and the second electrode pad.
상기 확산 방지 보강층은 상기 전류 분산층과 동일 재료로 형성된 발광 다이오드.The method of claim 11,
Wherein the diffusion preventive reinforcement layer is formed of the same material as the current dispersion layer.
상기 복수의 메사들과 상기 전류 분산층 사이에 위치하여 상기 전류 분산층을 상기 복수의 메사들로부터 절연시키는 하부 절연층을 더 포함하되,
상기 하부 절연층은 상기 각각의 메사 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극 구조체들을 노출시키는 개구부들을 갖는 발광 다이오드.The method of claim 9,
And a lower insulating layer located between the plurality of mesas and the current dispersion layer to insulate the current dispersion layer from the plurality of mesas,
Wherein the lower insulating layer has openings located within the respective mesa upper regions and exposing the reflective electrode structures.
상기 발광 다이오드는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지인 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting diode is a wafer level light emitting diode package.
상기 반도체 적층 구조에 캐리어를 부착하고,
상기 반도체 적층 구조로부터 상기 기판을 제거하고,
지지기판 상에 파장변환층을 형성하고,
상기 파장변환층과 상기 반도체 적층 구조가 서로 마주보도록 상기 지지기판을 상기 반도체 적층 구조에 부착하고,
상기 캐리어를 제거하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.A semiconductor multilayer structure including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer is formed on a substrate,
A carrier is attached to the semiconductor laminated structure,
Removing the substrate from the semiconductor laminated structure,
A wavelength conversion layer is formed on a support substrate,
The supporting substrate is attached to the semiconductor laminated structure such that the wavelength conversion layer and the semiconductor laminated structure face each other,
And removing the carrier.
상기 지지기판은 접착층에 의해 상기 반도체 적층 구조에 부착되는 발광 다이오드 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the supporting substrate is attached to the semiconductor laminated structure by an adhesive layer.
상기 접착층은 SOG를 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.18. The method of claim 16,
Wherein the adhesive layer comprises SOG.
상기 지지기판을 부착하기 전에, 상기 제1 도전형 반도체층의 표면에 거칠어진 면을 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.16. The method of claim 15,
Further comprising forming a roughened surface on the surface of the first conductive type semiconductor layer before attaching the supporting substrate.
상기 발광 다이오드는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지인 발광 다이오드 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the light emitting diode is a wafer level light emitting diode package.
상기 반도체 적층 구조에 캐리어를 부착하고,
상기 반도체 적층 구조로부터 상기 기판을 제거하고,
지지기판을 상기 반도체 적층 구조에 부착하고,
상기 캐리어를 제거하는 것을 포함하되,
상기 지지 기판은 형광체를 함유하는 접착층에 의해 반도체 적층 구조체에 부착되는 발광 다이오드 제조 방법.A semiconductor multilayer structure including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer is formed on a substrate,
A carrier is attached to the semiconductor laminated structure,
Removing the substrate from the semiconductor laminated structure,
A supporting substrate is attached to the semiconductor laminated structure,
Removing the carrier,
Wherein the supporting substrate is attached to the semiconductor laminated structure by an adhesive layer containing a phosphor.
상기 접착층은 형광체를 함유하는 SOG를 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.The method of claim 20,
Wherein the adhesive layer comprises SOG containing a phosphor.
상기 지지기판을 부착하기 전에, 상기 제1 도전형 반도체층의 표면에 거칠어진 면을 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조 방법.The method of claim 20,
Further comprising forming a roughened surface on the surface of the first conductive type semiconductor layer before attaching the supporting substrate.
상기 발광 다이오드는 웨이퍼 레벨 발광 다이오드 패키지인 발광 다이오드 제조 방법.The method of claim 20,
Wherein the light emitting diode is a wafer level light emitting diode package.
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WO2017030396A1 (en) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 엘지이노텍(주) | Light-emitting element, light-emitting element package comprising light-emitting element, and light-emitting device comprising light-emitting element package |
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