[디스플레이] 플립칩형 LED 설계
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- 목차
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1. 서론 (백일호[3-1])
⑴ LED의 필요성
⑵ LED의 종류
⑶ 시장규모 및 미래전망
2. 플립칩형 LED의 구조 및 작동원리 (전병기[3-5])
⑴ 작동 원리 및 기존 LED칩과의 비교
⑵ 구조
3. 전체공정의 개요 (이도형[3-2],염은선[3-4])
4. 개별공정의 개요 (전체)
⑴ 웨이퍼 가공
⑵ 에피 웨이퍼 제조 공정
⑶ 칩공정
⑷ 패키징 공정
⑸모듈/시스템 공정
5. 결론 및 요약 (이인준[3-2])
6. 참고문헌
- 본문내용
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2. 플립칩형 LED의 구조 및 작동원리
⑴ 작동 원리 및 기존 LED칩과의 비교
① LED 칩 내부의 활성층에서 발생하는 빛의 탈출 경로를 살펴보면, 사방으로 랜덤하게 진행하는 광자들은 활성층 자체에서 흡수되기도 하고 칩의 표면이나 전극패드에 막혀서 일부 또는 전부가 칩 내부로 되돌아 나가기도 한다. 이러한 손실들을 모두 합산해보면 80% 이상의 광자가 탈출하지 못하고 내부에서 소멸되어 열로 전환되는 것을 알 수 있다. 이를 개선하기 위해 <그림 1>과 같은 플립칩 (flip-chip) 방식의 발광소자가 개발되었다. 플립칩 방식을 이용한 발광소자는 칩을 뒤집어서 기판인 sapphire를 통해 빛이 방출되게 설계된 칩이다.
② 종래 기술과 달리 플립칩 방식에서는 sapphire 쪽으로 빛을 나오게 함으로써 전극패드에서의 손실을 없앨 수 있으며 p층에 반사막을 증착하여 아래로 진행되는 광자의 경로를 위쪽으로 바꿈으로서 추출효율의 향상시키고 전류확산을 개선시켜 낮은 순방향 전압을 제공한다. 또한, 고출력 발광 소자의 경우 주입 전류가 커질 때 많은 열이 발생하게 되는데 열발생 지역인 활성층으로부터 heat sink 거리가 가까우므로 방열이 용이하고 좋은 방열재료를이용하여 열저항을 크게 감소시킬 수 있기 때문에 대면적 칩과 같은 고출력소자에서는 대부분 플립칩 방식을 채용하고 있다.
⑵ 구조
<그림 1>은 플립 칩 방식의 고출력 LED의 구조를 나타낸 칩 단면이다. <그림1>에 도시된 바와 같이, 플립 칩 형태의 고출력 LED는, 사파이어 기판(107)상에 n형층(109), 활성층(102), p형층(103)이 순서대로 적층한 후, 상기 p형층(103), 활성층(102), n형층(109)의 소정 부분을 식각하고, n형 전극(106) 및 p형 전극(101)을 형성하여 상기 p형 전극(101), n형 전극(106)상에 솔더 메탈층을 증착시킨 반도체층과; 상기 반도체층에서 발광되는 빛에 의해 생성되는 열을 흡수하여 방열시키는 서브마운트(100)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 서브마운트(100)에는 방열판을 증착시키고, 상기 방열판위에는 상기 반도체층의 솔더 메탈층과 대응되는 솔더 메탈층을 형성한다. 그리고, 상기 반도체층의 솔더 메탈층과 상기 서브마운트의 솔더 메탈층을 접합시키기 위해 솔더볼(105) 형태로 텍(tag) 한 후, 열처리등을 통하여 접합되도록 한다.
- 참고문헌
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□ http://www.semipark.co.kr/semidoc/assembly/flip-chip.asp?tm=5&tms=4
반도체 기초 자료, 2009.5.24
□ 황호정,『반도체 공정기술』,생능출판사,2003.8
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□ 발광다이오드(LED) 산업 경쟁력 조사, 산업연구원
□ Strategies Unlimited, High-Brightness LED Market Review and Forecast 2005.
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