KR100550846B1

KR100550846B1 - Gallium nitride based light emitting diode with flip chip bonding structure

Info

Publication number: KR100550846B1
Application number: KR20030041172A
Authority: KR
Inventors: 박영호; 김인응; 함헌주; 이수민
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2006-02-10
Also published as: KR20050000690A

Abstract

본 발명은 레이저 다이오드의 미러 코팅(mirror coating)기술을 이용하여 고 반사층을 형성함으로서 반사율을 높히면서 안정되게 본딩가능한 플립칩 본딩구조의 질화갈륨계 발광다이오드에 관한 것으로, 본 발명에 의한 발광다이오드는 사파이어 기판; 상기 사파이어 기판의 위에 형성되는 n형 GaN 클래드층과, 상기 n형 GaN 클래드층 상부의 소정 영역에 형성되는 다중 양자 우물 구조의 활성층; 상기 활성층위에 형성되는 p형 GaN 클래드층; 상기 p형 GaN 클래드층의 상부에 도전성의 투명물질로 형성된 T-전극; 상기 T-전극의 상부 소정 위치에 형성되는 도전성물질로 이루어진 본딩용 B-전극; 상기 n형 GaN 클래드층 상의 소정 영역에 형성되어 본딩 및 전압인가용으로 사용되는 N-전극; 및 상기 B-전극을 제외한 T-전극의 상부면에 형성되며, 소정 굴절율의 제1코팅층과 상기 제1코팅층보다 높은 굴절율을 갖는 제2코팅층이 교대로 한 쌍 이상 형성되어 이루어진 고반사코팅층을 포함하여 구성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gallium nitride based light emitting diode having a flip chip bonding structure which can be stably bonded while increasing the reflectance by forming a high reflective layer using a mirror coating technique of a laser diode. Sapphire substrates; An active layer of an n-type GaN cladding layer formed on the sapphire substrate and a multi-quantum well structure formed in a predetermined region on the n-type GaN cladding layer; A p-type GaN cladding layer formed on the active layer; A T-electrode formed of a conductive transparent material on the p-type GaN cladding layer; A bonding B-electrode made of a conductive material formed on an upper portion of the T-electrode; An N-electrode formed in a predetermined region on the n-type GaN clad layer and used for bonding and voltage application; And a high reflection coating layer formed on an upper surface of the T-electrode except for the B-electrode, and having a first coating layer having a predetermined refractive index and a second coating layer having a higher refractive index than the first coating layer. It is configured by.

발광다이오드, 질화갈륨계, 사파이어기판, 플립 칩, 멀티코팅, 절연물질Light Emitting Diode, Gallium Nitride, Sapphire Board, Flip Chip, Multi Coating, Insulation Material

Description

GaN Light Emitting Diode of flip-chip bonding type

도 1은 종래의 플립칩 본딩된 질화갈륨계 발광다이오드를 도시한 단면구성도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a conventional flip chip bonded gallium nitride based light emitting diode.

도 2는 본 발명에 의한 플립칩 본딩용 질화 갈륨계 발광다이오드의 실시예를 보이는 단면구성도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a gallium nitride-based light emitting diode for flip chip bonding according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 플립칩 본딩용 질화갈륨계 발광다이오드에 형성된 고반사코팅층의 확대도이다.3 is an enlarged view of a high reflection coating layer formed on a gallium nitride-based light emitting diode for flip chip bonding according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 질화갈륨계 발광다이오드를 플립칩 본딩한 상태를 보이는 단면구성도이다.Figure 4 is a cross-sectional view showing a state in which the flip chip bonding of the gallium nitride-based light emitting diode according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 플립칩 본딩용 질화 갈륨계 발광다이오드의 다른 실시예를 보이는 단면구성도이다.5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a gallium nitride-based light emitting diode for flip chip bonding according to the present invention.

도 6은 본 발명에 의한 질화갈륨계 발광다이오드에 형성된 고반사코팅층의 반사특성을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the reflection characteristics of the high reflection coating layer formed on the gallium nitride-based light emitting diode according to the present invention.

도 7은 본 발명에 의한 질화갈륨계 발광다이오드에 형성된 고반사코팅층의 파장별 반사특징을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing reflection characteristics of each high wavelength of the high reflection coating layer formed on the gallium nitride-based light emitting diode according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

21 : 사파이어 기판 22 : n형 GaN 클래드층21 sapphire substrate 22 n-type GaN cladding layer

23 : 활성층 24 : p형 GaN 클래드층23: active layer 24: p-type GaN cladding layer

25 : T-전극 26 : B-전극25 T-electrode 26 B-electrode

27 : N-전극 28 : 고반사 코팅층27: N-electrode 28: high reflection coating layer

본 발명은 플립칩 본딩에 의해 실장되는 질화갈륨계 발광다이오드(GaN Light Emitting Diode, 이하, GaN 발광다이오드라 한다)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미러 코팅(mirror coating)기술을 이용하여 고 반사층을 형성함으로써 반사율을 높히면서 안정되게 본딩가능한 플립칩 본딩구조의 질화갈륨계 발광다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GaN light emitting diode (GaN Light Emitting Diode, hereinafter referred to as GaN Light Emitting Diode), which is mounted by flip chip bonding, and more particularly to a high reflective layer using a mirror coating technique. The present invention relates to a gallium nitride-based light emitting diode of a flip chip bonding structure which can be stably bonded while increasing reflectance.

일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전자와 홀의 재결합을 기초로 발광하는 반도체소자로서, 광통신, 전자기기 등에서 광원으로 널리 사용되는 소자이다.In general, a light emitting diode (LED) is a semiconductor device that emits light based on recombination of electrons and holes, and is widely used as a light source in optical communication and electronic devices.

이런 발광 다이오드에서 발광되는 광의 주파수(혹은 파장)는 반도체소자에 사용되는 재료의 밴드 갭 함수로서, 작은 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 사용하는 경우 낮은 에너지와 긴 파장의 광자가 발생되고, 넓은 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 사용하는 경우 짧은 파장의 광자가 발생된다. 따라서, 발광하고자 하는 빛의 종류에 따라서 소자의 반도체 재료가 선택된다.The frequency (or wavelength) of light emitted from such a light emitting diode is a band gap function of a material used in a semiconductor device. When using a semiconductor material having a small band gap, low energy and long wavelength photons are generated, and a wide band gap When using a semiconductor material having a photon of a short wavelength is generated. Therefore, the semiconductor material of the device is selected according to the kind of light to be emitted.

예를 들어, 적색 발광 다이오드의 경우 AlGaInP 물질을 사용하고, 청색 발광다이오드의 경우 실리콘 카바이드(SiC)와 Ⅲ족 질화물계 반도체(특히, 갈륨 나이트라이드(GaN))를 사용한다.For example, an AlGaInP material is used for a red light emitting diode, and silicon carbide (SiC) and a group III nitride semiconductor (particularly, gallium nitride (GaN)) are used for a blue light emitting diode.

그 중에서, 질화 갈륨(GaN)계 발광다이오드는 GaN의 벌크 단결정체를 형성할 수 없기 때문에, GaN 결정의 성장에 적합한 기판을 따로 사용하여야 하며, 대표적으로 사용되는 기판은 사파이어(알루미늄 옥사이드(Al₂O₃)이다. 그리고, 상기 높은 투과성을 갖는 사파이어기판이 이용되기 때문에, 상기 GaN계발광다이오드는 상기 사파이어기판이 투명한 점을 이용하여, 플립칩 본딩에 의하여 기판과 전극을 직접 접합하여 사용하기도 한다.Among them, gallium nitride (GaN) -based light emitting diodes cannot form GaN bulk single crystals, so a substrate suitable for the growth of GaN crystals should be used separately, and a representative substrate used is sapphire (aluminum oxide (Al _2). O is _3), and, since the sapphire substrate having the high permeability is used, the GaN-development photo diode is also used to directly bond the substrate and the electrodes by a flip chip bonding by using this the sapphire substrate transparent point .

도 1은 플립칩 본딩된 상태의 종래 GaN 발광 다이오드를 나타낸 단면구성도로서, 도시된 바와 같이, GaN 발광 다이오드는 기본적으로 사파이어 기판(11)과 상기 사파이어 기판(11)에 형성되는 n형 GaN 클래드층(12)과, 상기 n형 GaN 클래드층(12) 상부의 소정 영역에 형성되는 다중 양자 우물 (multi-quantum well) 구조의 활성층(13)과, 상기 활성층(13)위에 형성되는 p형 GaN 클래드층(14)과, 상기 p형 GaN 클래드층(14)의 상부에 형성되어 전류 주입 면적을 증가시키면서 광의 휘도 특성을 저하시키지 않도록, 도전성을 갖는 투명물질로 이루어진 T-전극(transparent electrode)(15)과, 상기 T-전극(15)의 상부 소정 위치에 형성되는 도전성물질로 이루어진 본딩용 B-전극(16)과, 상기 n형 GaN 클래드층(12) 상의 소정 영역에 형성되어 본딩 및 전압인가용으로 사용되는 N-전극(17)으로 구성되며, 상기 B-전극(16)과, N-전극(17)상에 솔더 범프(bump)(미도시)를 형성한 후, 상기 범프를 통해 기판(19)과 직접 접합시키게 된다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional GaN light emitting diode in a flip chip bonded state. As shown, a GaN light emitting diode is basically an n-type GaN clad formed on a sapphire substrate 11 and the sapphire substrate 11. A layer 12, an active layer 13 having a multi-quantum well structure formed in a predetermined region on the n-type GaN cladding layer 12, and a p-type GaN formed on the active layer 13 A transparent electrode formed on the cladding layer 14 and the p-type GaN cladding layer 14 and made of a conductive transparent material so as not to degrade the brightness characteristic of light while increasing the current injection area ( 15), a bonding B-electrode 16 made of a conductive material formed at a predetermined position on the T-electrode 15, and a bonding and voltage formed in a predetermined region on the n-type GaN cladding layer 12. It consists of an N-electrode 17 used for application After the solder bumps (not shown) are formed on the B-electrode 16 and the N-electrode 17, they are directly bonded to the substrate 19 through the bumps.

상기에서, T-전극(15)은 필요에 따라 형성되지 않을 수 도 있다.In the above, the T-electrode 15 may not be formed as necessary.

상기 플립칩 본딩된 GaN 발광다이오드의 활성층(13)에서 발광된 빛중, 상부로 발광된 빛은 그대로 방사되지만, 일부는 기판(19) 방향으로도 방사되기도 한다. 따라서, 보통 다이오드의 휘도특성을 향상시키기 위하여, B-전극(16)을 형성하기 전에 먼저 상기 T-전극(15)의 상부에 반사층을 형성하여, 기판(19) 방향으로 방사된 빛을 상부로 반사시키도록 한다.Of the light emitted from the active layer 13 of the flip chip bonded GaN light emitting diode, the light emitted to the upper portion is emitted as it is, but a portion of the light emitted to the substrate 19 may also be emitted. Therefore, in order to improve the luminance characteristic of a normal diode, a reflective layer is first formed on the T-electrode 15 before forming the B-electrode 16 so that the light emitted toward the substrate 19 is directed upward. Reflect it.

종래에 상기와 같은 반사층을 반사율이 높은 Ag 나 Al등을 사용하여 형성하였다.Conventionally, the reflective layer as described above was formed using Ag or Al having a high reflectance.

그런데, 상기 Ag나 Al은 높은 반사율을 갖고 있기는 하지만, 상기 p형 GaN 클래드층(14)와의 밀착력이 나쁘고, 또한 플립칩 본딩에 의해 본딩되는 경우, 본딩될때의 열에 의하여 열화되어 반사특성이 저하된다는 문제점이 있다.Incidentally, although Ag and Al have high reflectances, the adhesion to the p-type GaN cladding layer 14 is poor, and when bonded by flip chip bonding, the Ag and Al deteriorate due to heat when bonded, thereby deteriorating reflection characteristics. There is a problem.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 레이저 다이오드의 미러 코팅(mirror coating)기술을 이용하여 고 반사층을 형성함으로서 반사율을 높히면서 안정되게 본딩가능한 플립칩 본딩구조의 질화갈륨계 발광다이오드를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to form a high reflective layer using a mirror coating technique of a laser diode, thereby increasing the reflectance and stably bonding the flip chip bonding structure. It is to provide a gallium nitride-based light emitting diode.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 사파이어 기판; 상기 사파이어 기판의 위에 형성되는 n형 GaN 클래드층과, 상기 n형 GaN 클래드층 상부의 소정 영역에 형성되는 다중 양자 우물 구조의 활성층; 상기 활성층위에 형성되는 p형 GaN 클래드층; 상기 p형 GaN 클래드층의 상부에 도전성의 투명물질로 형성된 T-전극; 상기 T-전극의 상부 소정 위치에 형성되는 도전성물질로 이루어진 본딩용 B-전극; 상기 n형 GaN 클래드층 상의 소정 영역에 형성되어 본딩 및 전압인가용으로 사용되는 N-전극; 및 상기 B-전극을 제외한 T-전극의 상부면에 형성되며, 소정 굴절율의 제1코팅층과 상기 제1코팅층보다 높은 굴절율을 갖는 제2코팅층이 교대로 한 쌍 이상 형성되어 이루어진 고반사코팅층을 포함하는 것을 특 징으로 하는 플립 칩 본딩 구조의 질화갈륨계 발광다이오드를 제공한다.As a construction means for achieving the above object of the present invention, the present invention is a sapphire substrate; An active layer of an n-type GaN cladding layer formed on the sapphire substrate and a multi-quantum well structure formed in a predetermined region on the n-type GaN cladding layer; A p-type GaN cladding layer formed on the active layer; A T-electrode formed of a conductive transparent material on the p-type GaN cladding layer; A bonding B-electrode made of a conductive material formed on an upper portion of the T-electrode; An N-electrode formed in a predetermined region on the n-type GaN clad layer and used for bonding and voltage application; And a high reflection coating layer formed on an upper surface of the T-electrode except for the B-electrode, and having a first coating layer having a predetermined refractive index and a second coating layer having a higher refractive index than the first coating layer. A gallium nitride-based light emitting diode having a flip chip bonding structure is provided.

더하여, 본 발명에 의한 플립 칩 본딩 구조의 질화갈륨계 발광다이오드에 있어서, 상기 고반사 코팅층의 제1,2코팅층은 SiO₂, Al₂O₃, Si₃N ₄, Si를 포함하는 그룹에서 선택된 절연물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the gallium nitride-based light emitting diode of the flip chip bonding structure according to the present invention, the first and the second coating layer of the high reflection coating layer is selected from the group containing SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ , Si Characterized in that formed of an insulating material.

더하여, 본 발명에 의한 플립 칩 본딩 구조의 질화갈륨계 발광다이오드에 있어서, 상기 고반사 코팅층에서 제1,2코팅층의 두께(d)는 각각

(여기에서, λ는 발광되는 빛의 파장이고, η는 해당 코팅층의 굴절율이다)에 의하여 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the gallium nitride-based light emitting diode of the flip chip bonding structure according to the present invention, the thickness (d) of the first and second coating layers in the high reflection coating layer is respectively

(Where λ is the wavelength of light emitted and η is the refractive index of the coating layer).

더하여, 본 발명에 의한 플립 칩 본딩 구조의 질화갈륨계 발광다이오드에 있어서, 상기 고반사 코팅층은 SiO₂의 제1코팅층과, Si의 제2코팅층이 세 쌍 형성된 것 임을 특징으로 한다.In addition, in the gallium nitride-based light emitting diode of the flip chip bonding structure according to the present invention, the high reflection coating layer is characterized in that the first coating layer of SiO ₂ and three second coating layer of Si is formed.

더하여, 본 발명에 의한 플립 칩 본딩 구조의 질화갈륨계 발광다이오드에 있어서, 상기 고반사 코팅층은 플립칩 본딩될 기판과 면하는 면의 B-전극과 N-전극을 제외한 전체 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the gallium nitride-based light emitting diode of the flip chip bonding structure according to the present invention, the high reflection coating layer is formed on the entire portion except for the B-electrode and the N-electrode facing the substrate to be flip chip bonded. It is done.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 GaN 발광다이오드의 구조 및 동작원리에 대하여 설명한다.Hereinafter, a structure and an operation principle of a GaN light emitting diode according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 2는 본 발명에 의한 GaN 발광다이오드를 도시한 단면구성도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 GaN 발광다이오드는 사파이어 기판(21)과, 상기 사파이어 기판(21)의 위에 형성되는 n형 GaN 클래드층(22)과, 상기 n형 GaN 클래드층(22) 상부의 소정 영역에 형성되는 다중 양자 우물 (multi-quantum well) 구조의 활성층(23)과, 상기 활성층(23)위에 형성되는 p형 GaN 클래드층(24)과, 상기 p형 GaN 클래드층(24)의 상부에 형성되어 전류 주입 면적을 증가시키면서 광은 투과시키는 도전성의 투명물질로 형성된 T-전극(25)과, 상기 T-전극(25)의 상부 소정 위치에 형성되는 도전성물질로 이루어진 본딩용 B-전극(26)과, 상기 n형 GaN 클래드층(22) 상의 소정 영역에 형성되어 본딩 및 전압인가용으로 사용되는 N-전극(27)과, 상기 T-전극(25)의 상부 B-전극(26)의 주변에 형성되는 고반사코팅층(28)으로 이루어진다.First, Figure 2 is a cross-sectional view showing a GaN light emitting diode according to the present invention, as shown, the GaN light emitting diode of the present invention is formed on the sapphire substrate 21 and the sapphire substrate 21 A GaN cladding layer 22, an active layer 23 having a multi-quantum well structure formed in a predetermined region on the n-type GaN cladding layer 22, and formed on the active layer 23. a T-electrode 25 formed of a p-type GaN cladding layer 24 and an upper portion of the p-type GaN cladding layer 24 formed of a conductive transparent material that transmits light while increasing a current injection area; A bonding B-electrode 26 made of a conductive material formed at a predetermined position on the electrode 25 and N formed in a predetermined region on the n-type GaN cladding layer 22 and used for bonding and voltage application. A high reflection formed around the electrode 27 and the upper B-electrode 26 of the T-electrode 25; It comprises a tingcheung 28.

상기 구조에서, 사파이어 기판(21) 상에 순차적으로 n형 GaN 클래드층(22)과, 활성층(23)과, p형 GaN 클래드층(24)를 형성하는 방법은 유기 금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical vapor deposition, MOCVD) 등과 같은 공정을 이용하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 n형 GaN 클래드층(22)를 성장하기 전에 사파이어 기판(21)과의 격자 정합을 향상시키기 위하여, AlN/GaN 으로 이루어진 버퍼층(미도 시)을 형성할 수 도 있다.In the above structure, the method of sequentially forming the n-type GaN cladding layer 22, the active layer 23, and the p-type GaN cladding layer 24 on the sapphire substrate 21 is performed by an organic metal chemical vapor deposition method (Metal Organic Chemical). vapor deposition, MOCVD) and the like. In this case, in order to improve lattice matching with the sapphire substrate 21 before growing the n-type GaN cladding layer 22, a buffer layer (not shown) made of AlN / GaN may be formed.

그리고, 상기 활성층(23)와 p형 GaN 클래드층(24)는 n형 GaN 클래드층(22)의 전체 부분에 걸쳐 성장된 후, 소정 부분을 건식 에칭함으로서, n형 GaN 클래드층(22)의 소정 영역 상에 형성된다.The active layer 23 and the p-type GaN cladding layer 24 are grown over the entire portion of the n-type GaN cladding layer 22, and then dry-etched a predetermined portion of the n-type GaN cladding layer 22. It is formed on a predetermined area.

그리고, 상기 노출된 n형 GaN 클래드층(22)의 상면에는 N 전극(27)을 형성하고, 상기 p형 GaN 클래드층(24)의 상면에는 T-전극(25)을 형성한 후, 상기 T-전극(25)의 상부에 B-전극(26)을 형성한다. 상기에서, T-전극(25)과 B-전극(26)은 모두 p형 GaN 클래드층(24)으로 전압을 인가하기 위한 P측 전극으로서, 각각 기능별로 구분하여 표시한 것이며, 이때 T-전극(25)은 형성되지 않고 B-전극(26)과 형성될 수 도 있다. In addition, an N electrode 27 is formed on the exposed n-type GaN cladding layer 22, and a T-electrode 25 is formed on the upper surface of the p-type GaN cladding layer 24. A B-electrode 26 is formed on the electrode 25. In the above description, both the T-electrode 25 and the B-electrode 26 are P-side electrodes for applying a voltage to the p-type GaN cladding layer 24, and are displayed separately by function. 25 may not be formed and may be formed with the B-electrode 26.

상기 고반사코팅층(28)은 저굴절율을 갖는 코팅층과 고굴절율을 갖는 코팅층이 교대로 형성되는 것으로, 저굴절율 코팅층과 고굴절율 코팅층을 한쌍으로 하여, 상기 한 쌍의 코팅층이 둘 이상 형성할 수 있다. 이때, 형성된 코팅층의 쌍의 수에 비례하여 반사율이 높아지는데 이는 도 3을 참조하여 설명한다.The high reflection coating layer 28 is a coating layer having a low refractive index and a coating layer having a high refractive index are alternately formed, by using a pair of low refractive index coating layer and a high refractive index coating layer, two or more of the pair of coating layer can be formed. . In this case, the reflectance is increased in proportion to the number of pairs of the coating layer formed, which will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 상기 고반사 코팅층(28)의 확대도로서, 상기 고반사 코팅층(28)은 저굴절율의 물질로 이루어진 제1코팅층(281)이 상기 T-전극(25), T-전극(25)이 없는 경우에는 p형 GaN 클래드층(24) 위에 형성되고, 상기 제1코팅층(281)위에 고굴절율의 물질로 이루어진 제2코팅층(282)이 형성되고, 상기 제2코팅층(282)위에는 상기 저굴절율의 제1코팅층(281)이 다시 형성되며, 이어서 그 위에 고굴절율의 제2코팅층(282)이 형성되며, 마찬가지 순서로 다시 제1,2코팅층(281,282)이 반복 형성되어 이루어진다.3 is an enlarged view of the high reflection coating layer 28, wherein the high reflection coating layer 28 includes a first coating layer 281 made of a material having a low refractive index, and the T-electrode 25 and the T-electrode 25. In the absence of the p-type GaN cladding layer 24, a second coating layer 282 formed of a material having a high refractive index is formed on the first coating layer 281, and the low coating material is formed on the second coating layer 282. The first coating layer 281 having a refractive index is formed again, and then a second coating layer 282 having a high refractive index is formed thereon, and the first and second coating layers 281 and 282 are repeatedly formed in the same order.

상기 도 3에 있어서, 고반사 코팅층(28)은 제1,2코팅층(281,282)을 3쌍 형성하였으나, 상기 제1,2코팅층(281,282) 쌍의 수는 꼭 이에 한정되지 않는다. 다만, 제1,2코팅층(281,282) 쌍의 수가 증가할 수 록 반사율은 더 커진다.In FIG. 3, the high reflection coating layer 28 forms three pairs of first and second coating layers 281 and 282, but the number of pairs of the first and second coating layers 281 and 282 is not limited thereto. However, as the number of pairs of the first and second coating layers 281 and 282 increases, the reflectance becomes larger.

그리고, 상기 제1,2코팅층(281,282)은 절연물질로 이루어지며, 더 구체적으로는 SiO₂, Al₂O₃, Si₃N₄, Si를 포함하는 그룹에서 선택된 절연물질로 이루어진다. 이때, 상기 제1코팅층(281)에 비하여 제2코팅층(282)의 굴절율이 더 높도록 제1,2코팅층(281,282)을 이루는 절연물질이 선택된다.The first and second coating layers 281 and 282 are made of an insulating material, and more specifically, are made of an insulating material selected from the group including SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ , and Si. In this case, an insulating material constituting the first and second coating layers 281 and 282 is selected so that the refractive index of the second coating layer 282 is higher than that of the first coating layer 281.

그리고, 제1코팅층(281)과 제2코팅층(282) 각각의 두께(d)는 반사될 빛의 파장(λ)과 해당 코팅물질의 굴절률(η)에 따라서,

으로 산출될 수 있다. 이는 전반사 코팅층 형성시 코팅층의 두께를 결정하는 공식으로 잘 알려져 있는 것이다.In addition, the thickness d of each of the first coating layer 281 and the second coating layer 282 depends on the wavelength λ of the light to be reflected and the refractive index η of the coating material.

It can be calculated as. This is well known as a formula for determining the thickness of the coating layer when forming the total reflection coating layer.

본 발명에 의한 발광다이오드의 일실시예로서, 제1코팅층(281)는 SiO₂로 형성하고, 제2코팅층(282)은 Si로 하여 고반사코팅층(28)을 형성하고, 발광파장(λ)이 450nm인 발광다이오드를 도 2와 같이 형성한 후, 상기 고반사코팅층(28)에서의 반사특성을 측정한다.As an embodiment of the light emitting diode according to the present invention, the first coating layer 281 is formed of SiO ₂ , the second coating layer 282 is made of Si to form a high reflection coating layer 28, the light emission wavelength (λ) After forming this 450 nm light emitting diode as shown in FIG. 2, the reflection characteristic in the said high reflection coating layer 28 is measured.

그리고, 이렇게 측정된 고반사코팅층(28)의 층별 반사율은 도 6에 그래프로 나타낸다.In addition, the reflectivity of each layer of the high reflection coating layer 28 measured as described above is represented graphically in FIG. 6.

상기 도 6의 그래프를 보면, 발광다이오드의 활성층(23)에서 발광된 빛은 SiO₂로 이루어진 제1코팅층(281)에서 흡수된 후, 제2코팅층(282)에서 대략 80%까지 반사되고, 다시 두번째 제1,2코팅층(281,282)에서 대략 95%정도 반사되고, 마지막으로 세번째 제1,2코팅층(281,282)에서는 95% 이상의 반사율을 나타내었다.Referring to the graph of FIG. 6, the light emitted from the active layer 23 of the light emitting diode is absorbed by the first coating layer 281 made of SiO ₂ , and then reflected by 80% of the second coating layer 282. The second first and second coating layers 281 and 282 reflect approximately 95%, and the third first and second coating layers 281 and 282 exhibit 95% or more reflectance.

상기 도 6의 시뮬레이션 그래프로부터, 한쌍의 제1코팅층(281,282)으로 고반사 코팅층(28)을 구현하더라도 최소80%의 반사효과를 얻을 수 있으며, 더하여, 두쌍의 제1,2코팅층(281,282)으로 고반사코팅층(28)을 형성하면 대략 95%의 반사율을 얻을 수 있으며, 세쌍의 제1,2코팅층(281,282)으로 고반사코팅층(28)을 형성하는 경우는 98% 이상의 반사율이 얻어진다는 것을 알 수 있다. 더불어, 제1,2코팅층(281,282)의 쌍을 더 증가시킬 때마다, 반사율이 증가하여 99%의 거의 전반사 효과를 얻을 수 있게 된다.From the simulation graph of FIG. 6, even when the high reflection coating layer 28 is implemented with a pair of first coating layers 281 and 282, a reflection effect of at least 80% can be obtained, and in addition, with two pairs of first and second coating layers 281 and 282. It can be seen that when the high reflection coating layer 28 is formed, a reflectance of approximately 95% can be obtained, and when the high reflection coating layer 28 is formed of three pairs of the first and second coating layers 281 and 282, a reflectance of 98% or more is obtained. Can be. In addition, each time the pair of first and second coating layers 281 and 282 is further increased, the reflectance is increased to obtain a nearly total reflection effect of 99%.

또한, 도 7은 상기 도 6에서 측정한 발광다이오드에서의 파장별 반사특성을 측정하여 나타낸 것으로서, 상기 450nm의 파장을 기준으로 형성된 고반사 코팅층(28)을 대상으로 350nm ~ 850nm 의 다양한 파장대의 빛에 대한 반사율을 측정한 결과, 440nm~550nm이 걸친 넓은 파장대역에서 98% 이상의 반사효과를 얻을 수 있었다. 상기로부터, 본 발명에 의한 고반사 코팅층(28)의 형성으로 넓은 파장대역에서 높은 반사율을 얻을 수 있게 됨을 알 수 있다.In addition, FIG. 7 shows the reflection characteristics of each wavelength of the light emitting diodes measured in FIG. 6 and shows light of various wavelengths of 350 nm to 850 nm for the high reflection coating layer 28 formed based on the 450 nm wavelength. As a result of measuring the reflectance, the reflectivity was more than 98% in the wide wavelength range of 440nm to 550nm. From the above, it can be seen that it is possible to obtain a high reflectance in a wide wavelength band by the formation of the high reflection coating layer 28 according to the present invention.

단, 상기에서, 제1,2코팅층(281,282)에 어떤 절연물질을 사용하였는지와, 제1,2코팅층 쌍의 수에 따라서 반사율을 다르게 나타날 수 있다.However, in the above, the reflectance may be different depending on which insulating material is used for the first and second coating layers 281 and 282 and the number of pairs of the first and second coating layers.

아래의 표 1에 본 발명에 따른 고반사 코팅층(28)에 있어서, 제1,2코팅층(281,282)의 물질 및, 코팅쌍의 수에 따른 반사효과를 측정하여 나타낸다.In Table 1 below, in the highly reflective coating layer 28 according to the present invention, the reflection effects of the materials of the first and second coating layers 281 and 282 and the number of coating pairs are measured.

코팅쌍의 수Number of coating pairs 2 쌍2 pairs 3쌍3 pairs 2쌍2 pairs 3쌍3 pairs 3쌍3 pairs 4쌍4 pairs 제1코팅층First coating layer SiO₂ SiO ₂ SiO₂ SiO ₂ Si₃N₄ Si ₃ N ₄ Si₃N₄ Si ₃ N ₄ Al₂O₃ Al ₂ O ₃ Al₂O₃ Al ₂ O ₃ 제2코팅층2nd coating layer SiSi SiSi SiSi SiSi Si₃N₄ Si ₃ N ₄ Si₃N₄ Si ₃ N ₄ 반사율reflectivity 95%95% 98%98% 82%82% 94%94% 85%85% 94%94%

상기 표 1을 참조하면, SiO₂의 제1코팅층(281)과 Si의 제2코팅층(282)의 경우, 반사율이 가장 높으며, 특히 세 쌍의 SiO₂의 제1코팅층(281)과 Si의 제2코팅층(282)으로 고반사 코팅층(28)을 구현한 경우, 98% 이상의 반사율이 얻어진다.Referring to Table 1, in the case of the first coating layer 281 of SiO ₂ and the second coating layer 282 of Si, the reflectance is the highest, especially three pairs of the first coating layer 281 of SiO ₂ and the When the high reflection coating layer 28 is implemented with the two coating layer 282, a reflectance of 98% or more is obtained.

상기와 같이, 제1,2코팅층(281,282)의 코팅물질 및 두께를 설정한 후, 설정된 두께로 T-전극(25)의 상부에 제1,2코팅층(281,282)을 교대로 형성하여 고반사 코팅층(28)을 형성하여 발광다이오드를 완성한다.As described above, after setting the coating material and the thickness of the first and second coating layers 281 and 282, the high reflection coating layer by alternately forming the first and second coating layers 281 and 282 on the T-electrode 25 to the set thickness. (28) is formed to complete the light emitting diode.

도 4는 이상 설명한 바와 같이 구성된 발광다이오드를 플립-칩 본딩기술로 기판(30)에 접합한 상태를 나타낸 것으로, 상기 고반사코팅층(28)은 B-전극(26)를 제외한 T-전극(25)상에 형성되기 때문에, 본딩 공정에 있어서의 문제가 발생되지 않는다.4 illustrates a state in which the light emitting diode configured as described above is bonded to the substrate 30 by flip-chip bonding technology, and the high reflection coating layer 28 has a T-electrode 25 except for the B-electrode 26. Since it is formed on the), a problem in the bonding step does not occur.

더하여, 상기 고반사 코팅층(28)은 SiO₂, Al₂O₃, Si₃N₄, Si등과 같은 절연물질로 형성되기 때문에, Ni/Au로 이루어진 T-전극(25) 뿐만아니라 GaN층(22,24)과의 밀착력이 우수하여 제조시 유리하고, Ag나 Al등과 같이 열 등에 의한 반사율이 저하되는 문제점이 해결된다.In addition, since the high reflection coating layer 28 is formed of an insulating material such as SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ , Si, or the like, the GaN layer 22 as well as the T-electrode 25 made of Ni / Au may be used. (24) is excellent in adhesion and advantageous in manufacturing, and the problem that the reflectance by heat or the like, such as Ag or Al, is reduced.

도 5는 본 발명에 의한 GaN 발광다이오드의 다른 실시예를 도시한 단면구성도이다.5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a GaN light emitting diode according to the present invention.

앞서 도 3 및 도 4에 보인 실시예에서는 T-전극(25)의 상부에만 고반사 코팅층(28)을 형성하였으나, 휘도특성을 더 개선시키기 위하여, 상기 도 5에 도시된 바와 같이, T-전극(25)의 상부 뿐만아니라 n형 GaN 클래드층(22)의 상부를 포함하여, 발광다이오드의 플립칩 본딩될 면의 전체에 걸쳐 상기 고반사 코팅층(28')을 형성할 수 도 있다.In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the high reflection coating layer 28 is formed only on the upper portion of the T-electrode 25, but in order to further improve the luminance characteristics, as shown in FIG. 5, the T-electrode The high reflection coating layer 28 'may be formed over the entire surface of the light emitting diode to be flip chip bonded, including the top of the 25 as well as the top of the n-type GaN cladding layer 22.

이 경우, 도 3에 도시된 발광다이오드에 비하여 휘도특성이 더 향상될 수 있다.In this case, the luminance characteristic may be further improved as compared with the light emitting diode shown in FIG. 3.

그리고, 상기 고반사 멀티코팅층(28,28')은 스퍼터링이나 PECVD공정에 의하여 형성될 수 있으며, 포토레지스터(PR)을 이용하여 B-전극(26) 이나 N-전극(27) 상에는 코팅되지 않도록 한다.The high reflection multi-coating layers 28 and 28 'may be formed by sputtering or PECVD, and may not be coated on the B-electrode 26 or the N-electrode 27 using a photoresist PR. do.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 발광다이오드는 서로 다른 굴절률을 갖는 절연물질로 반사층을 코팅형성함으로서, 열에 영향을 받지 않는 높은 반사효과를 얻을 수 있으며, 더하여, Ag나 Al이 아닌 SiO₂, Al₂O₃, Si₃N ₄, Si등과 같은 절연물질로 형성됨으로서, 밀착력이 떨어지는 등의 문제점을 해결할 수 있는 우수한 효과가 있다.As described above, the light emitting diode according to the present invention can obtain a high reflection effect not affected by heat by forming a reflective layer with an insulating material having different refractive indices, and in addition, SiO ₂ , Al, not Ag or Al. _{Since it} is formed of an insulating material such as ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ , Si, etc., there is an excellent effect that can solve problems such as poor adhesion.

Claims

Sapphire substrates;

An n-type GaN cladding layer formed on the sapphire substrate;

An active layer of a multi-quantum well structure formed in a predetermined region on the n-type GaN cladding layer;

A p-type GaN cladding layer formed on the active layer;

A T-electrode formed of a conductive transparent material on the p-type GaN cladding layer;

A bonding B-electrode made of a conductive material formed on an upper portion of the T-electrode;

An N-electrode formed in a predetermined region on the n-type GaN clad layer and used for bonding and voltage application; And

Except for the B-electrode and the N-electrode, the upper surface of the T-electrode exposed to the flip-bonding direction of the light emitting diode and the exposed surface of the n-type GaN cladding layer are formed on the entire surface of the light emitting diode, A gallium nitride-based light emitting diode having a flip chip bonding structure comprising a high reflection coating layer formed by alternately forming a first coating layer and a second coating layer made of an insulating material having a higher refractive index than the first coating layer.

The method of claim 1,

The first and second coating layers of the high reflection coating layer are formed of an insulating material selected from the group consisting of SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ , and Si, and a gallium nitride based light emitting diode having a flip chip bonding structure. .

The thickness d of the first and second coating layers of the high reflection coating layer, respectively,

Wherein (? Is the wavelength of light emitted and? Is the refractive index of the coating layer). A gallium nitride-based light emitting diode having a flip chip bonding structure.

delete

The method of claim 2, wherein the high reflection coating layer

A gallium nitride-based light emitting diode having a flip chip bonding structure comprising three pairs of a first coating layer of SiO ₂ and a second coating layer of Si.