マルチセルアレイを有する半導体発光装置、発光モジュール及び照明装置
【課題】複数の発光セルが配列された構造を有する半導体発光装置及びこれを含む発光モジュールと照明装置に関する。
【解決手段】基板と、上記基板対面に配列され、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の分離領域の上面と上記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部を含む半導体発光装置を提供する。単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、反射構造を利用して光経路を改善するように分離領域に反射部材を適用した半導体発光装置を提供する。単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させながら均一な電流分散を図るようにパッドの構造及び位置を改善した半導体発光装置を提供する。
【解決手段】基板と、上記基板対面に配列され、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の分離領域の上面と上記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部を含む半導体発光装置を提供する。単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、反射構造を利用して光経路を改善するように分離領域に反射部材を適用した半導体発光装置を提供する。単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させながら均一な電流分散を図るようにパッドの構造及び位置を改善した半導体発光装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は半導体発光装置に関し、特に、複数の発光セルが配列された構造を有する半導体発光装置及びこれを含む発光モジュールと照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、半導体発光ダイオード(LED)は出力及び効率や信頼性の側面で光源として有益な長所を有するため、ディスプレー装置のバックライトだけでなく、様々な照明装置のための高出力、高効率光源として積極的に研究開発されている。
【0003】
このようなLEDを照明用光源として常用するためには、所望する高い水準の出力を提供しながら、光効率を高め、製造費用を低める必要がある。
【0004】
しかし、高い定格電流を使用する高出力LEDの場合は、相対的に低い定格電流を使用する低出力LEDと比べ、電流密度が高くて光効率が著しく低下する。
【0005】
具体的に、高い出力を得るため、同一面積のLEDチップで高い光束を得るために定格電流を高める場合には、電流密度の増加により却って光効率が低くなり、素子の発熱により光効率の低下が加速するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上述の従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的の1つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、光取り出し効率が改善された半導体発光装置を提供することである。
【0007】
本発明の目的の他の1つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、反射構造を利用して光経路を改善した半導体発光装置を提供することである。
【0008】
本発明の目的のさらに他の1つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、各セルにわたって均一な電流分散を実現するためにパッドの構造及び位置を改善した半導体発光装置を提供することである。
【0009】
本発明の目的のさらに他の1つは、上記の発光装置を含む発光モジュールと照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するため、本発明の第1実施形態は基板と、上記基板の上面に配列され、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の分離領域の上面及び上記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部を含む半導体発光装置を提供することである。
【0011】
一例において、上記分離領域は上記基板が露出した領域を含み、上記凹凸部は上記基板の露出領域に形成されることができる。
【0012】
他の例において、上記分離領域は上記第1導電型半導体層が露出した領域を含む形態であることができ、上記凹凸部は上記第1導電型半導体層の露出領域に形成されることができる。
【0013】
この場合、上記凹凸部は上記基板の上面のほぼ全領域に形成されることができる。
【0014】
さらに他の例において、上記凹凸部は上記基板の下面に形成されることができる。上記基板の下面に採用される凹凸部は発光セルが形成された上部に向かって傾いた側面を有する凹部状に形成されることができる。特定例において、上記基板の下面に形成された反射金属層をさらに含むことができる。
【0015】
本例において、上記反射金属層と上記基板の背面の間に形成された誘電体層をさらに含むことができる。このような誘電体層は、上記基板の屈折率より低い屈折率を有する。
【0016】
勿論、上記凹凸部は上記分離領域の上面とともに上記基板の下面にも形成されることができる。
【0017】
本発明に採用される発光セルアレイは直列、並列または直列及び並列の組み合わせのような様々な連結を有することができ、これにより、連結部は様々な形態で具現されることができる。
【0018】
特定連結形態において、上記複数の発光セルはそれぞれ相互直列に連結された2以上の発光セルで区分される複数のグループを含む。この場合、上記連結部は上記同一グループの発光セルを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第1導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第1連結部と、上記各グループの他端に位置する発光セルの第2導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第2連結部を含むことができる。この場合、上記各グループの発光セルは同じ数であることができる。
【0019】
これとは異なり、上記連結部は上記複数の発光セルの第1導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第1連結部と、上記複数の発光セルの第2導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第2連結部を含むことができる。
【0020】
本発明の第2実施形態は基板と、上記基板上に配列され、それぞれ上記基板上に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の領域と定義され、反射部材が提供された分離領域を含む半導体発光装置を提供することができる。
【0021】
一例において、上記分離領域は上記基板が露出した領域を含み、上記反射部材は上記基板の露出領域に形成されることができる。
【0022】
他の例では、上記分離領域は上記第1導電型半導体層が露出した領域を含み、上記反射部材は上記第1導電型半導体層の露出領域に形成されることができる。
【0023】
上記反射部材は上記連結部と電気的に絶縁されるように形成された反射金属層であることができる。特定例においては、上記反射金属層は上記連結部と離隔された領域に形成されることができ、これと異なり、上記反射金属層は絶縁部材を介して上記連結部上に形成されることもできる。
【0024】
他の例において、上記反射部材は高反射性粉末が含まれた絶縁性樹脂を含むことができる。このような高反射性粉末はセラミック粉末であることができ、例えば、TiO2、Al2O3、MgO及びその混合物で構成されたグループから選択されたものであることができる。
【0025】
本発明の第3実施形態は基板と、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有し、少なくとも活性層が除去されて形成された分離領域により区分される複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成され、上記発光セルの第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ電気的に連結された少なくとも1つの第1及び第2連結部と、上記基板の上面の一角の隣接領域または発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成され、上記第1及び第2連結部にそれぞれ連結された少なくとも1つの第1及び第2ボンディングパッドを含む半導体発光装置を提供することができる。
【0026】
一例において、上記第1または第2ボンディングパッドが形成された上記角に隣接する上面領域には上記第1または第2連結部が形成されることができる。
【0027】
特定例において、上記複数の発光セルは実質的に同じ活性層面積を有することができる。この場合、特定発光セルは異なる発光セルの第1導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第1導電型半導体層の露出領域を有し、上記第1ボンディングパッドは上記特定発光セルの上記第1導電型半導体層の露出領域上に形成されることができる。
【0028】
この場合、上記第2ボンディングパッドは上記基板の上面の一角に隣接する領域に形成されることができる。これと異なり、上記第2ボンディングパッドは上記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されることもできる。
【0029】
上記第2ボンディングパッドが形成された上記角に隣接する上面領域には上記第1または第2連結部が形成されることができる。特定例において、上記第1及び第2ボンディングパッドは上記基板の上面で対向する領域にそれぞれ形成されることができる。
【発明の効果】
【0030】
発光のための半導体多層膜を大面積に具現した後、通常の分離工程(完全分離のためのアイソレーション(isolation)工程と、部分分離のためのメサエッチング(mesa etching)工程が含まれる)により、それぞれサブチップに該当する複数の発光セルを形成し、各発光セルをワイヤではない、金属電極で連結して単一チップと類似するように駆動することで、個別チップをワイヤで連結する時に生じる短所(例えば、製造工程の複雑、ワイヤのオープン不良、小型化困難など)を解決することができる。
【0031】
また、本発明の一観点では、各発光セルの間の分離領域及び/または基板の下面に凹凸部を提供することで、基板または下部半導体層(第1導電型半導体層)に閉じ込められたり、その側面を通じて放出され損失され得る光を効果的に取り出し、光効率を向上させることができる。
【0032】
さらに、本発明の他の観点では、各発光セルの間の分離領域及び/または基板の下面に反射部材を提供することで、基板または下部半導体層(第1導電型半導体層)に閉じ込められたり、その側面を通じて放出され損失され得る光を有効な経路に案内し、実質的な光効率を大きく向上させることができる。
【0033】
また、本発明のさらに他の観点では、パッドの構造及び位置を変更することで、均一な電流分散と共に十分な発光面積を保障することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例(セル間完全分離)を示す平面図である。
【図2】図1に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図3a】図1に図示された半導体発光装置のA1−A1'及びA2−A2'部分を切開して示した側断面図である。
【図3b】図1に図示された半導体発光装置のA1−A1'及びA2−A2'部分を切開して示した側断面図である。
【図4a】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す断面図である。
【図4b】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す断面図である。
【図5】図4bに図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置に採用された反射構造の好ましい条件及び効果を説明するための概路図である。
【図6】図5に図示された反射構造における入射角による反射率の変化を示すグラフである。
【図7】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図8a】本発明の第2実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の様々な例(セル間完全分離)を示す断面図である。
【図8b】本発明の第2実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の様々な例(セル間完全分離)を示す断面図である。
【図9】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例(セル間部分分離)を示す平面図である。
【図10】図9に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図11a】図9に図示された半導体発光装置のB1−B1'、B2−B2'及びB3−B3'部分を切開して示した側断面図である。
【図11b】図9に図示された半導体発光装置のB1−B1'、B2−B2'及びB3−B3'部分を切開して示した側断面図である。
【図11c】図9に図示された半導体発光装置のB1−B1'、B2−B2'及びB3−B3'部分を切開して示した側断面図である。
【図12】本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例を示す平面図である。
【図13】図12に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図14a】図12に図示された半導体発光装置のY1−Y1'及びY2−Y2'部分を切開して示した側断面図である。
【図14b】図12に図示された半導体発光装置のY1−Y1'及びY2−Y2'部分を切開して示した側断面図である。
【図15】本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す側断面図である。
【図16】本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す平面図である。
【図17】本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例(凹凸部の結合形態)を示す平面図である。
【図18】図17に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図19a】図17に図示された半導体発光装置のX1−X1'部分を切開して示した側断面図である。
【図19b】図17に図示された半導体発光装置のX2−X2'部分を切開して示した側断面図である。
【図20a】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20b】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20c】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20d】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20e】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20f】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図21a】本発明の一実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置を有する照明装置を示す分解斜視図である。
【図21b】本発明の一実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置を有する照明装置を示す概略斜視図(組み立てた後の状態)である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、添付の図面を参照して本発明の様々実施形態をより詳細に説明する。
【0036】
図1は本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例(セル間完全分離)を示す平面図であり、図2は図1に図示された半導体発光装置の各セルの連結を示す等価回路図である。また、図3a及び図3bはそれぞれ図1に図示された半導体発光装置をA1−A1'線及びA2−A2'線に沿って切開して示した側断面図である。
【0037】
図3aと共に図1を参照すると、本実施形態による半導体発光装置10は基板11と、上記基板11の上面に配列された複数の発光セルCを含む。
【0038】
上記複数の発光セルCは上記基板11の上面に順に形成された第1導電型半導体層12a、活性層12c及び第2導電型半導体層12bを有する半導体多層膜12をアイソレーション工程により分離して得ることができる。
【0039】
本明細書に用いられる「発光セル」とは他のセルと区別される活性層領域を有する半導体多層膜部分のことであり、「分離領域」とは半導体多層膜を部分的に(例えば、メサエッチングによる部分分離)または基板が露出するように(例えば、アイソレーションによる完全分離)除去してセルを形成する領域であって、セルとセルの間と定義される領域を含む。
【0040】
本実施形態に採用された発光セルを形成するための分離工程は、基板11の表面まで露出させるアイソレーションによる分離工程(以下、「完全分離」とする)、即ち、図1に図示されたように、上記複数の発光セルCの間と定義される分離領域には上記半導体多層膜12が完全に除去され、基板11の表面が露出することができる。
【0041】
図1と図3a及び図3bに図示されたように、上記各発光セルCはメサエッチングにより第1導電型半導体層12aが部分的に露出した領域を有する。上記各発光セルCの第2導電型半導体層の露出領域に別途の電極を形成することもできるが、本実施形態のように別途の電極なしにセルの間を連結する連結部により各セルに電源を印加することができる。
【0042】
上記第2導電型半導体層12bの上面には透明電極13が形成されることができる。ここで、上記透明電極13はITOまたはZnOのような透明伝導性物質からなる透明電極であることができる。
【0043】
本実施形態に採用された発光セルCの連結は、図2に図示された等価回路のように一ラインを形成するように相互直列に連結された形態で例示されている。一ラインの両端に位置する発光セルには、該当する極性電極と連結されるようにそれぞれ第1及び第2ボンディングパッド19a、19bが形成されることができる。このように直列に連結するために、隣接する発光セルCの反対導電型半導体層(即ち、反対極性の電極)を相互連結する連結部15が形成されることができる。
【0044】
図1には詳しく図示されていないが、図2に図示されたように、上記連結部15は隣接する発光セルC1、C2、C3の反対極性の電極を接続させることで、直列連結を実現することができる。
【0045】
また、該当発光セルCの所望しない領域との接続を防止するために、発光セルCの側面に絶縁層14が形成されることができる。このような絶縁層14は図示されたように、各発光セルCの側面にほぼ全体的に提供されるパッシベーション層として用いることができる。
【0046】
本実施形態では、図1に図示されたように、発光セルCの間の領域と定義される分離領域の表面に凹凸部P1が形成される。上述のように、本実施形態の分離領域は基板11の表面として提供される。
【0047】
図3bを参照すると、発光セルC4、C5、C6の間の分離領域に露出した基板11の表面に凹凸部P1が形成された形態が図示されている。上記凹凸部P1は基板11に閉じ込められたり、基板11の側面に放出され消耗することができる光Lを有効な放出方向である上部に向かって効果的に取り出す役割をする。
【0048】
本実施形態に採用される凹凸部P1は湿式エッチングまたは乾式エッチング、あるいは公知のリソグラフィーを利用したエッチング工程で行われることができる。
【0049】
図1に図示された凹凸部P1は連結部15が形成されない分離領域に限って形成された形態で例示されているが、必要に応じて連結部15が形成される領域にも全体的に凹凸部が提供されることができる。また、上記凹凸部P1は分離領域に属する表面だけではなく、基板の角に隣接する上面領域にも形成されることができる。
【0050】
上記凹凸を形成するための工程は、アイソレーションのように分離領域を形成するための工程に続いて行われることができるが、必要に応じて、その分離工程と凹凸形成工程を結合した方式で行われることもできる。
【0051】
これと異なり、上面に予め凹凸部が形成された基板を使用することで、分離領域に所望する凹凸部を提供することもできる。これに対しては、図17及び図19を参照して説明する。
【0052】
一方、上述の実施形態では、基板11がサファイア基板のような絶縁基板で例示されているが、GaN、SiCまたはメッキ層のような金属基板である導電性基板であってもよい。
【0053】
このように、導電性基板を採用する場合には、各発光セルを駆動するための一側の電極は導電性基板により連結され、他側の極性の電極は配線のみをセルの上面に形成することで、配線連結を完成することができるという長所がある。
【0054】
従って、発光セルの表面に形成される配線ラインの数が減少することができ、光取り出し効率を向上させる効果も提供する。
【0055】
前に例示された半導体発光装置の場合、上記凹凸部P1は基板11の上面、即ち、分離領域に形成される形態で例示されているが、類似する凹凸部が光取り出しの向上のために上記基板の背面に提供されることもできる。
【0056】
このように、基板の背面を改善した他の実施形態は、図4a及び図4bに図示されている。図4a及び図4bに図示された半導体発光装置における発光セルの配列及び連結に係る事項は図1に図示された半導体発光装置の発光セルの配列及び連結と類似すると理解することができる。
【0057】
図4aに図示された半導体発光装置40は、図3aに図示された構造と類似して基板41と上記基板41上に形成された半導体多層膜42を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜42は上記基板41上に順に形成された第1導電型半導体層42a、活性層42c及び第2導電型半導体層42bを有する。
【0058】
本実施形態のように、上記各発光セルは透明電極43を有することができる。隣接するセルは連結部45により連結されることができる。上記連結部45は絶縁層44により上記発光セルの側面との所望しない接続を防止することができる。
【0059】
上記基板41はサファイア基板のような光透過性基板であることができる。このような基板の背面に凹凸部P2を適用する。本実施形態のように光放出面が半導体多層膜42が形成された面の場合、上記基板の背面に適用された凹凸部P2は図示されたように傾いた側壁Sを有する凹部の形態で提供されることができる。
【0060】
このような傾いた側壁Sを有する凹凸部P2は基板内に閉じ込められたり、側面に向かって進行して消失することができる光Lを有効な放出方向である上部に向かうように案内することができる。
【0061】
また、本実施形態のように、上記凹部は各セルの間の分離領域に対応する領域に沿って形成されることができるが、これに限定されない。また、凹部のサイズ及び間隔は、必要に応じて様々な条件で具現されることができる。
【0062】
図4bに図示された半導体発光装置50は、基板51と基板51上に形成された半導体多層膜52を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜52は上記基板51上に順に形成された第1導電型半導体層52a、活性層52c及び第2導電型半導体層52bを有する。
【0063】
本実施形態のように、上記各発光セルはそれぞれ透明電極53を有することができる。隣接たセルは連結部55により連結されることができる。上記連結部55と上記発光セルの側面の間には絶縁層54が形成される。
【0064】
図4aに図示された形態と類似するように、上記基板51の背面に溝形態の凹凸部P2を適用する。但し、本実施形態では基板の背面に更なる反射構造が提供される。上記更なる反射構造は反射金属層57とその反射金属層57及び基板51の間に位置する誘電体層56を含むことができる。
【0065】
上記反射金属層57はAg、Al、Rh、Cr、Pd、Niより選択された金属からなる単一膜、またはTi/Ag、Ti/Al、Ni/Ag、Ni/A、Pt/Rhなどのような多層膜、またはAgAl、AlCuSi、Ni/AgAl、Ti/AgCuなどのような合金膜または合金含有多層膜であることができる。
【0066】
上記誘電体層56は、上記基板51より屈折率の低い物質を用いることができる。この場合、反射金属層57における吸収による損失を最小化することができ、反射金属層57のみを用いるときより反射率を大きく向上させることができる。
【0067】
図5は、図4bに図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置に採用された反射構造の好ましい条件及び効果を説明するための概路図である。
【0068】
図5を参照すると、下面に順に形成された誘電体層であるSiO2膜76とAl反射金属層77を有するサファイア基板71が図示されている。
【0069】
Al反射金属層77の厚さが2000Åの時、SiO2膜76の厚さにより反射率の差を測定した。
【0070】
図6は各膜厚条件における入射角による反射率の変化を示す。図6に示された入射角による反射率に基づき、SiO2膜76の厚さの変化による平均反射率を算出し、その結果を表1に示した。
【0071】
【表1】
【0072】
本実験の結果、反射金属層と基板の間に介在された誘電体層の厚さは約2000Å以上の時、大体90%以上の反射率を示した。サファイア基板の時、反射金属膜としてアルミニウムのみを用いた場合の反射率は約88.14%であるが、約5372ÅのSiO2をアルミニウム層とサファイア基板の間に介在させることで、反射率を約93.36%まで向上させることができる。
【0073】
図7に図示された実施形態は、図1で説明した分離領域の間の凹凸部P1と上述の基板の背面の凹凸構造(反射構造を含む)を結合した形態である。図7に図示された形態は、図1のA2−A2'の領域に該当する部分と理解することができる。
【0074】
図7を参照すると、半導体発光装置60は基板61と上記基板61上に形成された半導体多層膜62を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜62は上記基板61上に順に形成された第1導電型半導体層62a、活性層62c及び第2導電型半導体層62bを有する。
【0075】
本実施形態では、発光セルの間の分離領域に露出した基板61の表面には凹凸部P1が形成されている。また、基板61の背面には溝形態の凹凸部P2とともに反射金属層67が形成されている。
【0076】
上記反射金属層67はAg、Al、Rh、Cr、Pd、Niより選択された金属からなる単一膜、またはTi/Ag、Ti/Al、Ni/Ag、Ni/A、Pt/Rhなどのような多層膜、またはAgAl、AlCuSi、Ni/AgAl、Ti/AgCuなどのような合金膜または合金含有多層膜であることができる。
【0077】
図7に概略的に図示されたように、セルの分離領域に提供された凹凸部P1により光L1は散乱し効果的に取り出すことができ、基板の背面に形成された凹凸部P2と反射金属層67により光L2は有効な上部方向に向かって効果的に案内されることができる。
【0078】
このように、マルチセルアレイ半導体発光装置60において、分離領域とともに基板61の背面を効果的に利用して所望する方向に光を効果的に取り出し、実質的な光効率を大きく向上させることができる。
【0079】
図8a及び図8bはそれぞれ本発明の第2実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の多様な例(セル間完全分離)を示す断面図である。図3a及び図3bに図示された実施形態と異なり、本実施形態は分離領域に反射部材を適用する方案を提供する。
【0080】
図8aに図示された部分は図1と類似する配列を有するマルチセルアレイ半導体発光装置において、A2−A2'の領域に該当する部分と類似する領域であると理解することができる。
【0081】
本実施形態による半導体発光装置80は、基板81と上記基板81上に形成された半導体多層膜82を有する発光セルを含む。
【0082】
上記半導体多層膜82は上記基板81上に順に形成された第1導電型半導体層82a、活性層82c及び第2導電型半導体層82bを有する。
【0083】
図8aに図示されたように、発光セルの間の分離領域に反射部材が提供されることができる。本実施形態に採用された反射部材は反射金属層87であることができる。図示しなかったが、セルを連結する連結部もAl、Agのような反射金属で形成し、反射効率の向上に寄与することができる。
【0084】
反射金属層87のような伝導性反射部材を使用する場合、連結部と所望しない接続が防止されるように提供されることが好ましい。
【0085】
例えば、本実施形態のように、電気的な絶縁が保障されるように連結部と離隔される位置に形成することができる。これと異なり、上記連結部上に更なる絶縁部材を適用した後、反射金属層87を適用することもできる。
【0086】
本実施形態に採用された反射金属層87は発光セルの間の分離領域に進行する光を効果的に上部に放出させ、実質的な光効率の向上に寄与することができる。
【0087】
異なる光放出面を使用する形態において、例えば、基板81の背面が光放出面として提供されるフリップチップ構造においても、上記反射金属層87は光効率の向上により大きく寄与することができる。
【0088】
図8bに図示された半導体発光装置90は、基板91と上記基板91上に順に形成された第1導電型半導体層92a、活性層92c及び第2導電型半導体層92bを有する発光セルを含む。
【0089】
本実施形態は上述の実施形態と異なり、隣接するセルの同じ第2導電型半導体層92bを連結する連結部95を含む形態で例示されている。このような連結形態は並列連結を採用する構造で採用されることができる。上記連結部95は、発光セルの側面と絶縁層94により電気的に絶縁されることができる。
【0090】
図8bに図示されたように、発光セルの間の分離領域には反射部材97が適用される。本実施形態に採用された反射部材97は高反射性粉末97aが分散された樹脂97bを含む。
【0091】
上記高反射性粉末97aはTiO2、Al2O3、MgOまたはその混合物のようなセラミック粉末であることができる。また、上記樹脂97bは絶縁性樹脂であることができる。
【0092】
このように、上記反射部材97が絶縁性部材で具現された場合は、図8bに図示されたように、上記反射部材97が連結部95と直接接触するように適用することができるため、連結部95の位置にかかわらず発光セルの間の分離領域に全体的に適用されることができる。
【0093】
上述された実施形態において、セル間の分離を完全分離、即ち、基板の表面まで露出するように半導体多層膜を全て除去した形態で例示したが、これに限定されず、部分分離(例えば、メサエッチング)により分離したセル間の第1導電型半導体層を共有する構造で具現されることもできる。この場合にも、上記第1実施形態で図示し説明した凹凸部P1が有用に適用されることができる。
【0094】
図9は本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例(セル間の部分分離)を示す平面図であり、図10は図9に図示された半導体発光装置の各セルの連結を示す等価回路図である。
【0095】
図11a及び図11bは、それぞれ図9に図示された半導体発光装置をB1−B1'線、B2−B2'及びB3−B3'線に沿って切開して示した側断面図である。
【0096】
図11a及び図11bと共に図9を参照すると、本実施形態による半導体発光装置100は基板101と、上記基板101の上面に6×6で配列された複数の発光セルCを含む。
【0097】
上記複数の発光セルCは上記基板101の上面に順に形成された第1導電型半導体層102a、活性層102c及び第2導電型半導体層102bを有する半導体多層膜102を分離して得ることができる。
【0098】
本実施形態において、縁に隣接する上面にボンディングパッド109a、109bを形成するための領域を設けるために、半導体多層膜102を完全に除去して基板を露出させた他、部分分離工程、即ち、メサエッチングにより第1導電型半導体層102aを露出させる方式で発光セルを分離した形態である。
【0099】
本メサエッチングによるセル分離は、所望する連結方式により採用されることができる。即ち、第1導電型半導体層102aとその上に配置される第1極性に該当するラインを共有することができる回路では適切に採用されることができる。
【0100】
図9に図示されたように、図1に採用されたアイソレーション工程による完全分離により得られたラインは「IL」で、メサエッチングにより得られた部分分離したラインは「ML」で示すことができる。
【0101】
本実施形態では、図9及び図11aと図11bに図示されたように、上記第1導電型半導体層が露出した上面と上記第2導電型半導体層102bの上面にはそれぞれ第1及び第2電極103a、103bが形成されることができる。上記第1及び第2電極103a、103bはライン形状を有し、全面積にわたる均一な電流分散のために、一定間隔で平行に配列されるように形成される。
【0102】
本実施形態に採用された連結部は、図10に図示された等価回路図のように各発光セルが全て並列に連結されるように第1及び第2連結部108a、108bと相互連結部105を含む。上記第1及び第2連結部108a、108bはそれぞれ第1及び第2ボンディングパッド109a、109bから延び、相互連結部105によりそれぞれ上記第1及び第2電極103a、103bに接続されることができる。
【0103】
上記第1及び第2連結部108a、108bと上記相互連結部105は、図11a及び図11bに図示されたように、上記発光セルCと所望しない接続を防止するために絶縁層104上に形成されることができる。
【0104】
上記第1及び第2電極103a、103bは第1及び第2連結部108a、108b及び相互連結部105と異なる電極物質及び/または異なる工程により形成されることもできるが、1つの工程を通じて同一電極物質で形成されることができる。即ち、各セルに対する別途の電極なしに直接連結部と同じ形態で形成されることができる。
【0105】
但し、本実施形態のように、各発光セルで均一な電流分散を図り、効率を向上させるため、第2電極103bのように第1連結部108aと対向、且つ平行に配列させることができる。本実施形態では、上記第1及び第2連結部108a、108bを隣接する列の発光セルの間に配置し共有するように形成することで、配線構造を単純化させることができる。
【0106】
図9及び図11cに図示されたように、メサエッチングにより得られた第1導電型半導体層102aの表面には凹凸部P1が形成されることができる。このような凹凸部P1はメサエッチングと共に、または別途のエッチング工程、または更なるリソグラフィー工程を利用して形成されることができるが、これに限定されない。
【0107】
本実施形態に採用された凹凸部P1は、基板101及び残留する第1導電型半導体層102aに閉じ込められたり、その側面に進行して消失する光Lを効果的に上部に向かって取り出すことができる。
【0108】
一方、図9に図示された半導体発光装置100において、第1及び第2連結部108a、108bと連結される第1及び第2ボンディングパッド109a、109bは半導体多層膜102が除去された領域に配置される。
【0109】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜102が除去された領域にパッドを形成することで、直接連結された発光セルCに比較的均一に電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【0110】
特に、ボンディングパッド109a、109bは、第1及び第2連結部108a、108bが形成された隣接する角領域に形成される。即ち、第1及び第2連結部108a、108bを形成するために発光に加わらない半導体多層膜領域を活用し、第1及び第2ボンディングパッド109a、109bを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えないことができる。
【0111】
このように、パッドの位置とその構造を改善することで、電流分散効率を向上させ、光効率を改善することができる。このような実施形態は図12に図示された形態を参照し、さらに詳しく説明する。
【0112】
図12に図示された半導体発光装置120は基板121と、上記基板121の上面に6×6で配列された複数の発光セルCを含む。
【0113】
上記複数の発光セルCは上記基板121の上面に順に形成された第1導電型半導体層122a、活性層122c及び第2導電型半導体層122bを有する半導体多層膜122を分離して得ることができる。
【0114】
本実施形態における本分離工程は、半導体多層膜122を完全に除去して基板121の表面を露出させる完全分離(アイソレーション工程)で行われる。また、部分分離(メサエッチング)により第1導電型半導体層122aを露出させることができる。上記各セルの第1導電型半導体層122aと第2導電型半導体層122bには第1及び第2電極123a、123bが形成されることができる。上記第1及び第2電極123a、123bは並行、且つ一定間隔を有するように形成され、各セルで均一な電流分散を図ることができる。
【0115】
図12に図示されたように、各列に属する6つの発光セルCがそれぞれグループを成すと仮定すると、図13の等価回路図に示したように、各グループのLEDセルは相互直列に連結され、直列に連結された各グループが相互並列に連結される構造を有する。
【0116】
このような連結構造では、電圧規格に適合するように直列に連結される発光セルの数を選択することができる。即ち、各グループで直列に連結されるセル数を決めて所望する電圧規格を満たし、並列に連結される各グループの数を調整して所望する出力を提供することができる。この場合、上記各グループの発光セルは同じ数であることができる。
【0117】
本実施形態に採用される連結部は、上記同一グループの発光セルCを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部125と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第1導電型半導体層122aに連結された少なくとも1つの第1連結部128aと、上記各グループの他端に位置する発光セルの第2導電型半導体層122bに連結された少なくとも1つの第2連結部128bを含むことができる。
【0118】
本実施形態における上記第1及び第2連結部128a、128bは、上記相互連結部125を通じて発光セルの第1及び第2電極123a、123bにそれぞれ接続された構造で例示されている。これと異なり、必要に応じて、各セルに別途の電極を形成せず、相互連結部のような配線ラインを通じて発光セルの所望する導電型半導体層部分に接続させることもできる。
【0119】
図14a及び図14bは、それぞれ図12に図示された半導体発光装置のY1−Y1'及びY2−Y2'部分を切開して示した側断面図である。
【0120】
図14a及び図14bを参照すると、上記第1及び第2連結部128a、128bと連結される第1及び第2ボンディングパッド129a、129bは半導体多層膜122が除去された領域に配置される。
【0121】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜122が除去された領域にボンディングパッド129a、129bを形成することで、直接連結された発光セルCに比較的均一に電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【0122】
特に、ボンディングパッド129a、129bは、第1及び第2連結部128a、128bが形成された領域に隣接する角領域に形成される。即ち、第1及び第2連結部128a、128bを形成するために発光に加わらない領域を活用してボンディングパッド129a、129bを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えずに済む。
【0123】
本実施形態では、ボンディングパッド129a、129bが上記第1及び第2連結部128a、128bと上記相互連結部125と異なる金属で形成された形態で例示した。即ち、ボンディングパッド129a、129bはCr/Auのような通常の金属層で構成されることができ、配線のための第1及び第2連結部128a、128bと相互連結部125は反射率に優れながらも伝導性の良いAl、Agのような金属で形成することができる。
【0124】
しかし、これと異なって単一パターン形成工程により、ボンディングパッド129a、129bと上記第1及び第2連結部128a、128bと上記相互連結部125を全て同じ金属で形成することができる。例えば、Cr/Auで形成することができる。
【0125】
本実施形態と異なり、パッドの形成位置を発光に加わる半導体多層膜である発光セルと直接連結しないように配置する必要があるため、異なる分離された半導体多層膜上にパッドを配置する形態で実施されることもできる。
【0126】
即ち、図15に図示された部分は他の実施形態であって、図14bに図示された形態と類似する構造のY2−Y2'に該当する部分を切開した断面部分を示す。
【0127】
図15に図示されたように、本実施形態では上述の実施形態とは異なり、ボンディングパッド139が形成される領域を半導体多層膜132が全て除去された領域に提供せず、発光に直接加わらない半導体多層膜上に形成されることができる。この場合も、直接発光セル上に形成されないため、特定セルに電流が集中するという問題を改善することができる。
【0128】
図16は、本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す平面図である。
【0129】
図16に図示された半導体発光装置140は基板141と、上記基板141の上面に4×4で配列された複数の発光セルを含む。
【0130】
本実施形態における発光セルの分離領域は、半導体多層膜を完全に除去して基板141の表面を露出させる領域として提供される。また、部分分離(メサエッチング)により第1導電型半導体層を露出させることができる。上記各セルの第1導電型半導体層142aと第2導電型半導体層142bには、第1及び第2電極143a、143bが形成されることができる。
【0131】
本実施形態に採用される直列及び並列が組み合わさった連結形態は、図8と類似し、各グループに4つの発光セルCを直列に連結した形態である。本実施形態に採用される連結部は、上記同一グループの発光セルCを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部145と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第1導電型半導体層142aに連結された少なくとも1つの第1連結部148aと、上記各グループの他端に位置する発光セルの第2導電型半導体層142bに連結された少なくとも1つの第2連結部148bを含むことができる。
【0132】
本マルチセルアレイ半導体発光装置に採用された複数の発光セルは、特定セルに電圧が集中することを防止するために同じ有効発光面積を有することが好ましい。このような有効発光面積は、主に発光に加わる活性層面積により決まる。
【0133】
本実施形態において、第1ボンディングパッド149aを形成するためにメサエッチングされる面積を大きくしても、一角に位置する特定発光セルCbが異なる発光セルCaのセル面積より大きい面積を有するように形成することで、実質的に異なる発光セルの発光面積Saと同じ発光面積Sbを有するようにすることができる。
【0134】
一方、図示されたように、第2ボンディングパッド149bは不可避にその形成位置が発光面積を覆うようになるため、上述の実施形態のように半導体多層膜が除去された基板の上面の領域や上記発光セルから分離した半導体多層膜領域上に形成されることが好ましい。
【0135】
図17は本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例を示す平面図であり、図18は図17に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【0136】
また、図19a及び19bは図17に図示された半導体発光装置のX1−X1'及びX2−X2'部分を切開して示した側断面図である。
【0137】
図19a及び図19bと共に図17を参照すると、本実施形態による半導体発光装置150は基板151と、上記基板151の上面に3×4で配列された複数の発光セルCを含む。
【0138】
上記複数の発光セルCは上記基板151の上面に順に形成された第1導電型半導体層152a、活性層152c及び第2導電型半導体層152bを有する半導体多層膜152を分離して得ることができる。
【0139】
本実施形態に採用された基板151は上面に凹凸部P1を有する。本実施形態に採用された凹凸部P1は、図1及び図3bに図示された形態のように、分離領域の間に限定されて提供されず、セルCが形成された領域も含まれるようにほぼ全上面にわたって形成された形態である。この場合も、セルの間の分離領域を通じて光取り出し効率を向上させるための構造として提供されることができる。
【0140】
上記凹凸部P1は、図19aと図19bに図示されたように、曲面を有する凸部で例示されているが、凹部や、角のある形態の凸部及び/または凹部など多様な形態の凹凸部を採用することができる。
【0141】
本実施形態において、縁に隣接する上面にボンディングパッド159a、159bを形成するための領域と共にセルを分離するために、半導体多層膜152を完全に除去して基板を露出させる。また、メサエッチングにより第1導電型半導体層152aを露出させて電極形成領域を確保することができる。
【0142】
本メサエッチングによるセル分離は所望する連結方式によって採用されることができる。即ち、第1導電型半導体層152aとその上に配置される第1極性に該当するラインが共有できる回路では適切に採用されることができる。
【0143】
図17に図示されたように、図17に採用されたアイソレーション工程により得られたラインは「IL」と、メサエッチングにより得られたラインは「ML」と示すことができる。
【0144】
上記第1導電型半導体層152aの露出した上面と上記第2導電型半導体層152bの上面には、それぞれ第1及び第2電極153a、153bが形成されることができる。図17及び図19aと図19bに図示されたように、上記第1及び第2電極153a、153bはライン形状を有し、全面積にわたって均一な電流分散のために、一定間隔で平行に配列されるように形成されることができるが、本発明はこれに限定されない。
【0145】
本実施形態に採用された連結部は、図18に図示された等価回路図のように各発光セルが全て並列に連結されるように第1及び第2連結部158a、158bと相互連結部155を含む。上記第1及び第2連結部158a、158bはそれぞれ第1及び第2ボンディングパッド159a、159bから延び、上記相互連結部155によりそれぞれ上記第1及び第2電極153a、153bに接続されることができる。
【0146】
図19a及び図19bに図示されたように、上記第1及び第2連結部158a、158bは、上記基板151が絶縁性基板の場合には直接基板の上面に形成されることもできる。また、相互連結部155は上記発光セルCと所望しない接続を防止するために絶縁層154上に形成されることができる。
【0147】
本実施形態において、各発光セルCで均一な電流分散を図って効率を向上させるために、第2電極153bと第1連結部158aと対向、且つ平行に配列させることができる。本実施形態では、上記第1及び第2連結部158a、158bが隣接する発光セルCの行の間に配置されて共有されるように形成することで、配線構造を単純化させることができる。
【0148】
図17に図示された半導体発光装置100において、第1及び第2連結部158a、158bと連結される第1及び第2ボンディングパッド159a、159bは半導体多層膜152が除去された領域に配置されることができる。
【0149】
本実施形態におけるボンディングパッド159a、159bは各極性に1つずつのみが例示されているが、該当連結部のラインに沿って適正な間隔で複数のボンディングパッドを形成することができる。
【0150】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜152が除去された領域にパッドを形成することで、直接連結された発光セルCに比較的均一な電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【0151】
特に、上記ボンディングパッド159a、159bは、第1及び第2連結部158a、159bが形成された領域に隣接する角領域に形成される。即ち、第1及び第2連結部158a、159bを形成するために発光に加わらない半導体多層膜領域を活用してボンディングパッド159a、159bを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えないことができる。
【0152】
上述のように、均一な電流分散のためのパッドの形成位置に係わる事項と共に、分離領域の凹凸部を提供する形態が結合されて具現されることができる。これと類似する方式で、上述の様々な実施形態が具体的に例示されていなくても、必要に応じて、相互結合されて様々な実施形態で具現されることができる。
【0153】
図20a乃至図20fは、本発明に採用可能なマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要な工程別断面図である。
【0154】
図20aに図示されたように、基板201の上面に発光のための半導体多層膜202を形成する。即ち、上記基板201の上面に順に第1導電型半導体層202a、活性層202c及び第2導電型半導体層202bを形成する。
【0155】
上記基板201はサファイア基板のような絶縁基板であることができるが、これに限定されず、導電性基板であってもよい。導電性基板の場合は、発光セルの一側の極性は導電性基板により連結されるため、他側の極性の配線のみをセルの上面に形成することで、配線連結を完成することができるという長所がある。図17及び図19の実施形態の場合、本段階に用いられる基板は予め凹凸部を有する基板であることができる。
【0156】
次いで、図20bに図示されたように、1次分離のためのメサエッチングを行い、第2導電型半導体層202b、活性層202c及び一部の第1導電型半導体層202aを選択的に除去することで、第1導電型半導体層領域を露出させる。
【0157】
本工程でメサエッチングされる領域MEは、アイソレーション領域IEと第1電極が形成される領域を含む。
【0158】
次に、必要に応じて、図20cに図示されたように、第2導電型半導体層202bの上面に透明電極203を形成することができる。次いで、図20dに図示されたように、複数の発光セルを得るため、基板201まで露出するアイソレーション領域IEを形成する完全分離工程を行う。
【0159】
図20b乃至図20dで説明した工程は様々に変更されて行われることができる。例えば、メサエッチング工程後に、完全分離のためのアイソレーション工程が行われることが例示されているが、これと異なり、先ずアイソレーション工程を行い、メサエッチング工程を別途で行うことができる。
【0160】
また、透明電極の形成工程は省くことができ、実施する場合にも他の工程と順序が入れ替わって行われることができる。例えば、アイソレーション工程後に透明電極を形成することもできる。
【0161】
次に、図20eに図示されたように、絶縁層204を形成し、連結部に連結するために第1及び第2導電型半導体層202a、202bの上面を選択的に露出させたオープン領域ON、OPを形成する。
【0162】
次いで、図20fに図示されたように、配線のための連結部205を形成する。本実施形態のように直列連結するための場合には、隣接する発光セルの第1導電型半導体層202aと第2導電型半導体層202bが連結されるように連結部205を形成することができる。
【0163】
本発明の様々な実施形態によるマルチチップアレイ半導体発光装置は、印刷回路基板のように電極部を有する基材を含む様々な形態のモジュールにおいて、チップとして有用に用いられることができる。また、上述の様々な発光装置及び発光モジュールは駆動部を含む照明装置として具現されることができる。
【0164】
図21a及び図21bは本発明による照明装置の一例であって、バルブ型ランプが例示されている。図21aは照明装置の構成が容易に理解できるように各構成要素を分解した状態の斜視図であり、図21bは図21aで分解された構成要素が組み立てられた状態(凸レンズ型カバーの結合は除く)を示す斜視図である。
【0165】
図21a及び図21bを参照すると、上記照明装置300は発光モジュール350、駆動部330及び外部接続部310を含む。また、外部及び内部ハウジング340、320と、カバー部360のような外形構造物をさらに含むことができる。
【0166】
上記発光モジュール350は上述のマルチチップアレイ発光装置355と、その発光装置355が搭載された回路基板351を有することができる。本実施形態では、1つのマルチチップアレイ発光装置355が上記回路基板351上に実装された形態で例示されているが、必要に応じて、複数個が装着されてもよい。
【0167】
本実施形態による照明装置300における上記発光モジュール350は、熱放出部として作用する外部ハウジング340を含むことができる。上記外部ハウジング340は上記発光モジュール350と直接接続して放熱効果を向上させる熱放出板345を含むことができる。また、上記照明装置300は発光モジュール350上に装着され、凸レンズ状を有するカバー部360を含むことができる。
【0168】
本実施形態のように、上記駆動部330は内部ハウジング320に装着され、ソケット構造のような外部接続部310に連結されて外部電源から電源を提供されることができる。
【0169】
また、上記駆動部330は発光モジュール350のマルチチップアレイ発光装置355を駆動させることができる適正な電流源に変換させて提供する役割をする。例えば、このような駆動部330はAC−DCコンバータまたは整流回路部品などで構成されることができる。
【0170】
このように、上述の発光装置と発光モジュールは、ランプのような様々な室内照明装置、街灯、看板、標識等のような室外照明装置、自動車、航空機及び船舶用ヘッドランプ、後方灯のような交通手段用照明装置など様々に具現されることができる。また、照明装置はさらに放熱部材及び/または反射板などの構造を含むことができる。
【0171】
本発明は上述した実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求の範囲により限定され、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは当技術分野の通常の知識を有する者には自明である。
【技術分野】
【0001】
本発明は半導体発光装置に関し、特に、複数の発光セルが配列された構造を有する半導体発光装置及びこれを含む発光モジュールと照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、半導体発光ダイオード(LED)は出力及び効率や信頼性の側面で光源として有益な長所を有するため、ディスプレー装置のバックライトだけでなく、様々な照明装置のための高出力、高効率光源として積極的に研究開発されている。
【0003】
このようなLEDを照明用光源として常用するためには、所望する高い水準の出力を提供しながら、光効率を高め、製造費用を低める必要がある。
【0004】
しかし、高い定格電流を使用する高出力LEDの場合は、相対的に低い定格電流を使用する低出力LEDと比べ、電流密度が高くて光効率が著しく低下する。
【0005】
具体的に、高い出力を得るため、同一面積のLEDチップで高い光束を得るために定格電流を高める場合には、電流密度の増加により却って光効率が低くなり、素子の発熱により光効率の低下が加速するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上述の従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的の1つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、光取り出し効率が改善された半導体発光装置を提供することである。
【0007】
本発明の目的の他の1つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、反射構造を利用して光経路を改善した半導体発光装置を提供することである。
【0008】
本発明の目的のさらに他の1つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、各セルにわたって均一な電流分散を実現するためにパッドの構造及び位置を改善した半導体発光装置を提供することである。
【0009】
本発明の目的のさらに他の1つは、上記の発光装置を含む発光モジュールと照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するため、本発明の第1実施形態は基板と、上記基板の上面に配列され、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の分離領域の上面及び上記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部を含む半導体発光装置を提供することである。
【0011】
一例において、上記分離領域は上記基板が露出した領域を含み、上記凹凸部は上記基板の露出領域に形成されることができる。
【0012】
他の例において、上記分離領域は上記第1導電型半導体層が露出した領域を含む形態であることができ、上記凹凸部は上記第1導電型半導体層の露出領域に形成されることができる。
【0013】
この場合、上記凹凸部は上記基板の上面のほぼ全領域に形成されることができる。
【0014】
さらに他の例において、上記凹凸部は上記基板の下面に形成されることができる。上記基板の下面に採用される凹凸部は発光セルが形成された上部に向かって傾いた側面を有する凹部状に形成されることができる。特定例において、上記基板の下面に形成された反射金属層をさらに含むことができる。
【0015】
本例において、上記反射金属層と上記基板の背面の間に形成された誘電体層をさらに含むことができる。このような誘電体層は、上記基板の屈折率より低い屈折率を有する。
【0016】
勿論、上記凹凸部は上記分離領域の上面とともに上記基板の下面にも形成されることができる。
【0017】
本発明に採用される発光セルアレイは直列、並列または直列及び並列の組み合わせのような様々な連結を有することができ、これにより、連結部は様々な形態で具現されることができる。
【0018】
特定連結形態において、上記複数の発光セルはそれぞれ相互直列に連結された2以上の発光セルで区分される複数のグループを含む。この場合、上記連結部は上記同一グループの発光セルを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第1導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第1連結部と、上記各グループの他端に位置する発光セルの第2導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第2連結部を含むことができる。この場合、上記各グループの発光セルは同じ数であることができる。
【0019】
これとは異なり、上記連結部は上記複数の発光セルの第1導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第1連結部と、上記複数の発光セルの第2導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第2連結部を含むことができる。
【0020】
本発明の第2実施形態は基板と、上記基板上に配列され、それぞれ上記基板上に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の領域と定義され、反射部材が提供された分離領域を含む半導体発光装置を提供することができる。
【0021】
一例において、上記分離領域は上記基板が露出した領域を含み、上記反射部材は上記基板の露出領域に形成されることができる。
【0022】
他の例では、上記分離領域は上記第1導電型半導体層が露出した領域を含み、上記反射部材は上記第1導電型半導体層の露出領域に形成されることができる。
【0023】
上記反射部材は上記連結部と電気的に絶縁されるように形成された反射金属層であることができる。特定例においては、上記反射金属層は上記連結部と離隔された領域に形成されることができ、これと異なり、上記反射金属層は絶縁部材を介して上記連結部上に形成されることもできる。
【0024】
他の例において、上記反射部材は高反射性粉末が含まれた絶縁性樹脂を含むことができる。このような高反射性粉末はセラミック粉末であることができ、例えば、TiO2、Al2O3、MgO及びその混合物で構成されたグループから選択されたものであることができる。
【0025】
本発明の第3実施形態は基板と、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有し、少なくとも活性層が除去されて形成された分離領域により区分される複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成され、上記発光セルの第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ電気的に連結された少なくとも1つの第1及び第2連結部と、上記基板の上面の一角の隣接領域または発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成され、上記第1及び第2連結部にそれぞれ連結された少なくとも1つの第1及び第2ボンディングパッドを含む半導体発光装置を提供することができる。
【0026】
一例において、上記第1または第2ボンディングパッドが形成された上記角に隣接する上面領域には上記第1または第2連結部が形成されることができる。
【0027】
特定例において、上記複数の発光セルは実質的に同じ活性層面積を有することができる。この場合、特定発光セルは異なる発光セルの第1導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第1導電型半導体層の露出領域を有し、上記第1ボンディングパッドは上記特定発光セルの上記第1導電型半導体層の露出領域上に形成されることができる。
【0028】
この場合、上記第2ボンディングパッドは上記基板の上面の一角に隣接する領域に形成されることができる。これと異なり、上記第2ボンディングパッドは上記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されることもできる。
【0029】
上記第2ボンディングパッドが形成された上記角に隣接する上面領域には上記第1または第2連結部が形成されることができる。特定例において、上記第1及び第2ボンディングパッドは上記基板の上面で対向する領域にそれぞれ形成されることができる。
【発明の効果】
【0030】
発光のための半導体多層膜を大面積に具現した後、通常の分離工程(完全分離のためのアイソレーション(isolation)工程と、部分分離のためのメサエッチング(mesa etching)工程が含まれる)により、それぞれサブチップに該当する複数の発光セルを形成し、各発光セルをワイヤではない、金属電極で連結して単一チップと類似するように駆動することで、個別チップをワイヤで連結する時に生じる短所(例えば、製造工程の複雑、ワイヤのオープン不良、小型化困難など)を解決することができる。
【0031】
また、本発明の一観点では、各発光セルの間の分離領域及び/または基板の下面に凹凸部を提供することで、基板または下部半導体層(第1導電型半導体層)に閉じ込められたり、その側面を通じて放出され損失され得る光を効果的に取り出し、光効率を向上させることができる。
【0032】
さらに、本発明の他の観点では、各発光セルの間の分離領域及び/または基板の下面に反射部材を提供することで、基板または下部半導体層(第1導電型半導体層)に閉じ込められたり、その側面を通じて放出され損失され得る光を有効な経路に案内し、実質的な光効率を大きく向上させることができる。
【0033】
また、本発明のさらに他の観点では、パッドの構造及び位置を変更することで、均一な電流分散と共に十分な発光面積を保障することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例(セル間完全分離)を示す平面図である。
【図2】図1に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図3a】図1に図示された半導体発光装置のA1−A1'及びA2−A2'部分を切開して示した側断面図である。
【図3b】図1に図示された半導体発光装置のA1−A1'及びA2−A2'部分を切開して示した側断面図である。
【図4a】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す断面図である。
【図4b】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す断面図である。
【図5】図4bに図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置に採用された反射構造の好ましい条件及び効果を説明するための概路図である。
【図6】図5に図示された反射構造における入射角による反射率の変化を示すグラフである。
【図7】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図8a】本発明の第2実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の様々な例(セル間完全分離)を示す断面図である。
【図8b】本発明の第2実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の様々な例(セル間完全分離)を示す断面図である。
【図9】本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例(セル間部分分離)を示す平面図である。
【図10】図9に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図11a】図9に図示された半導体発光装置のB1−B1'、B2−B2'及びB3−B3'部分を切開して示した側断面図である。
【図11b】図9に図示された半導体発光装置のB1−B1'、B2−B2'及びB3−B3'部分を切開して示した側断面図である。
【図11c】図9に図示された半導体発光装置のB1−B1'、B2−B2'及びB3−B3'部分を切開して示した側断面図である。
【図12】本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例を示す平面図である。
【図13】図12に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図14a】図12に図示された半導体発光装置のY1−Y1'及びY2−Y2'部分を切開して示した側断面図である。
【図14b】図12に図示された半導体発光装置のY1−Y1'及びY2−Y2'部分を切開して示した側断面図である。
【図15】本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す側断面図である。
【図16】本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す平面図である。
【図17】本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例(凹凸部の結合形態)を示す平面図である。
【図18】図17に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図19a】図17に図示された半導体発光装置のX1−X1'部分を切開して示した側断面図である。
【図19b】図17に図示された半導体発光装置のX2−X2'部分を切開して示した側断面図である。
【図20a】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20b】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20c】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20d】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20e】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図20f】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図21a】本発明の一実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置を有する照明装置を示す分解斜視図である。
【図21b】本発明の一実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置を有する照明装置を示す概略斜視図(組み立てた後の状態)である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、添付の図面を参照して本発明の様々実施形態をより詳細に説明する。
【0036】
図1は本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例(セル間完全分離)を示す平面図であり、図2は図1に図示された半導体発光装置の各セルの連結を示す等価回路図である。また、図3a及び図3bはそれぞれ図1に図示された半導体発光装置をA1−A1'線及びA2−A2'線に沿って切開して示した側断面図である。
【0037】
図3aと共に図1を参照すると、本実施形態による半導体発光装置10は基板11と、上記基板11の上面に配列された複数の発光セルCを含む。
【0038】
上記複数の発光セルCは上記基板11の上面に順に形成された第1導電型半導体層12a、活性層12c及び第2導電型半導体層12bを有する半導体多層膜12をアイソレーション工程により分離して得ることができる。
【0039】
本明細書に用いられる「発光セル」とは他のセルと区別される活性層領域を有する半導体多層膜部分のことであり、「分離領域」とは半導体多層膜を部分的に(例えば、メサエッチングによる部分分離)または基板が露出するように(例えば、アイソレーションによる完全分離)除去してセルを形成する領域であって、セルとセルの間と定義される領域を含む。
【0040】
本実施形態に採用された発光セルを形成するための分離工程は、基板11の表面まで露出させるアイソレーションによる分離工程(以下、「完全分離」とする)、即ち、図1に図示されたように、上記複数の発光セルCの間と定義される分離領域には上記半導体多層膜12が完全に除去され、基板11の表面が露出することができる。
【0041】
図1と図3a及び図3bに図示されたように、上記各発光セルCはメサエッチングにより第1導電型半導体層12aが部分的に露出した領域を有する。上記各発光セルCの第2導電型半導体層の露出領域に別途の電極を形成することもできるが、本実施形態のように別途の電極なしにセルの間を連結する連結部により各セルに電源を印加することができる。
【0042】
上記第2導電型半導体層12bの上面には透明電極13が形成されることができる。ここで、上記透明電極13はITOまたはZnOのような透明伝導性物質からなる透明電極であることができる。
【0043】
本実施形態に採用された発光セルCの連結は、図2に図示された等価回路のように一ラインを形成するように相互直列に連結された形態で例示されている。一ラインの両端に位置する発光セルには、該当する極性電極と連結されるようにそれぞれ第1及び第2ボンディングパッド19a、19bが形成されることができる。このように直列に連結するために、隣接する発光セルCの反対導電型半導体層(即ち、反対極性の電極)を相互連結する連結部15が形成されることができる。
【0044】
図1には詳しく図示されていないが、図2に図示されたように、上記連結部15は隣接する発光セルC1、C2、C3の反対極性の電極を接続させることで、直列連結を実現することができる。
【0045】
また、該当発光セルCの所望しない領域との接続を防止するために、発光セルCの側面に絶縁層14が形成されることができる。このような絶縁層14は図示されたように、各発光セルCの側面にほぼ全体的に提供されるパッシベーション層として用いることができる。
【0046】
本実施形態では、図1に図示されたように、発光セルCの間の領域と定義される分離領域の表面に凹凸部P1が形成される。上述のように、本実施形態の分離領域は基板11の表面として提供される。
【0047】
図3bを参照すると、発光セルC4、C5、C6の間の分離領域に露出した基板11の表面に凹凸部P1が形成された形態が図示されている。上記凹凸部P1は基板11に閉じ込められたり、基板11の側面に放出され消耗することができる光Lを有効な放出方向である上部に向かって効果的に取り出す役割をする。
【0048】
本実施形態に採用される凹凸部P1は湿式エッチングまたは乾式エッチング、あるいは公知のリソグラフィーを利用したエッチング工程で行われることができる。
【0049】
図1に図示された凹凸部P1は連結部15が形成されない分離領域に限って形成された形態で例示されているが、必要に応じて連結部15が形成される領域にも全体的に凹凸部が提供されることができる。また、上記凹凸部P1は分離領域に属する表面だけではなく、基板の角に隣接する上面領域にも形成されることができる。
【0050】
上記凹凸を形成するための工程は、アイソレーションのように分離領域を形成するための工程に続いて行われることができるが、必要に応じて、その分離工程と凹凸形成工程を結合した方式で行われることもできる。
【0051】
これと異なり、上面に予め凹凸部が形成された基板を使用することで、分離領域に所望する凹凸部を提供することもできる。これに対しては、図17及び図19を参照して説明する。
【0052】
一方、上述の実施形態では、基板11がサファイア基板のような絶縁基板で例示されているが、GaN、SiCまたはメッキ層のような金属基板である導電性基板であってもよい。
【0053】
このように、導電性基板を採用する場合には、各発光セルを駆動するための一側の電極は導電性基板により連結され、他側の極性の電極は配線のみをセルの上面に形成することで、配線連結を完成することができるという長所がある。
【0054】
従って、発光セルの表面に形成される配線ラインの数が減少することができ、光取り出し効率を向上させる効果も提供する。
【0055】
前に例示された半導体発光装置の場合、上記凹凸部P1は基板11の上面、即ち、分離領域に形成される形態で例示されているが、類似する凹凸部が光取り出しの向上のために上記基板の背面に提供されることもできる。
【0056】
このように、基板の背面を改善した他の実施形態は、図4a及び図4bに図示されている。図4a及び図4bに図示された半導体発光装置における発光セルの配列及び連結に係る事項は図1に図示された半導体発光装置の発光セルの配列及び連結と類似すると理解することができる。
【0057】
図4aに図示された半導体発光装置40は、図3aに図示された構造と類似して基板41と上記基板41上に形成された半導体多層膜42を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜42は上記基板41上に順に形成された第1導電型半導体層42a、活性層42c及び第2導電型半導体層42bを有する。
【0058】
本実施形態のように、上記各発光セルは透明電極43を有することができる。隣接するセルは連結部45により連結されることができる。上記連結部45は絶縁層44により上記発光セルの側面との所望しない接続を防止することができる。
【0059】
上記基板41はサファイア基板のような光透過性基板であることができる。このような基板の背面に凹凸部P2を適用する。本実施形態のように光放出面が半導体多層膜42が形成された面の場合、上記基板の背面に適用された凹凸部P2は図示されたように傾いた側壁Sを有する凹部の形態で提供されることができる。
【0060】
このような傾いた側壁Sを有する凹凸部P2は基板内に閉じ込められたり、側面に向かって進行して消失することができる光Lを有効な放出方向である上部に向かうように案内することができる。
【0061】
また、本実施形態のように、上記凹部は各セルの間の分離領域に対応する領域に沿って形成されることができるが、これに限定されない。また、凹部のサイズ及び間隔は、必要に応じて様々な条件で具現されることができる。
【0062】
図4bに図示された半導体発光装置50は、基板51と基板51上に形成された半導体多層膜52を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜52は上記基板51上に順に形成された第1導電型半導体層52a、活性層52c及び第2導電型半導体層52bを有する。
【0063】
本実施形態のように、上記各発光セルはそれぞれ透明電極53を有することができる。隣接たセルは連結部55により連結されることができる。上記連結部55と上記発光セルの側面の間には絶縁層54が形成される。
【0064】
図4aに図示された形態と類似するように、上記基板51の背面に溝形態の凹凸部P2を適用する。但し、本実施形態では基板の背面に更なる反射構造が提供される。上記更なる反射構造は反射金属層57とその反射金属層57及び基板51の間に位置する誘電体層56を含むことができる。
【0065】
上記反射金属層57はAg、Al、Rh、Cr、Pd、Niより選択された金属からなる単一膜、またはTi/Ag、Ti/Al、Ni/Ag、Ni/A、Pt/Rhなどのような多層膜、またはAgAl、AlCuSi、Ni/AgAl、Ti/AgCuなどのような合金膜または合金含有多層膜であることができる。
【0066】
上記誘電体層56は、上記基板51より屈折率の低い物質を用いることができる。この場合、反射金属層57における吸収による損失を最小化することができ、反射金属層57のみを用いるときより反射率を大きく向上させることができる。
【0067】
図5は、図4bに図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置に採用された反射構造の好ましい条件及び効果を説明するための概路図である。
【0068】
図5を参照すると、下面に順に形成された誘電体層であるSiO2膜76とAl反射金属層77を有するサファイア基板71が図示されている。
【0069】
Al反射金属層77の厚さが2000Åの時、SiO2膜76の厚さにより反射率の差を測定した。
【0070】
図6は各膜厚条件における入射角による反射率の変化を示す。図6に示された入射角による反射率に基づき、SiO2膜76の厚さの変化による平均反射率を算出し、その結果を表1に示した。
【0071】
【表1】
【0072】
本実験の結果、反射金属層と基板の間に介在された誘電体層の厚さは約2000Å以上の時、大体90%以上の反射率を示した。サファイア基板の時、反射金属膜としてアルミニウムのみを用いた場合の反射率は約88.14%であるが、約5372ÅのSiO2をアルミニウム層とサファイア基板の間に介在させることで、反射率を約93.36%まで向上させることができる。
【0073】
図7に図示された実施形態は、図1で説明した分離領域の間の凹凸部P1と上述の基板の背面の凹凸構造(反射構造を含む)を結合した形態である。図7に図示された形態は、図1のA2−A2'の領域に該当する部分と理解することができる。
【0074】
図7を参照すると、半導体発光装置60は基板61と上記基板61上に形成された半導体多層膜62を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜62は上記基板61上に順に形成された第1導電型半導体層62a、活性層62c及び第2導電型半導体層62bを有する。
【0075】
本実施形態では、発光セルの間の分離領域に露出した基板61の表面には凹凸部P1が形成されている。また、基板61の背面には溝形態の凹凸部P2とともに反射金属層67が形成されている。
【0076】
上記反射金属層67はAg、Al、Rh、Cr、Pd、Niより選択された金属からなる単一膜、またはTi/Ag、Ti/Al、Ni/Ag、Ni/A、Pt/Rhなどのような多層膜、またはAgAl、AlCuSi、Ni/AgAl、Ti/AgCuなどのような合金膜または合金含有多層膜であることができる。
【0077】
図7に概略的に図示されたように、セルの分離領域に提供された凹凸部P1により光L1は散乱し効果的に取り出すことができ、基板の背面に形成された凹凸部P2と反射金属層67により光L2は有効な上部方向に向かって効果的に案内されることができる。
【0078】
このように、マルチセルアレイ半導体発光装置60において、分離領域とともに基板61の背面を効果的に利用して所望する方向に光を効果的に取り出し、実質的な光効率を大きく向上させることができる。
【0079】
図8a及び図8bはそれぞれ本発明の第2実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の多様な例(セル間完全分離)を示す断面図である。図3a及び図3bに図示された実施形態と異なり、本実施形態は分離領域に反射部材を適用する方案を提供する。
【0080】
図8aに図示された部分は図1と類似する配列を有するマルチセルアレイ半導体発光装置において、A2−A2'の領域に該当する部分と類似する領域であると理解することができる。
【0081】
本実施形態による半導体発光装置80は、基板81と上記基板81上に形成された半導体多層膜82を有する発光セルを含む。
【0082】
上記半導体多層膜82は上記基板81上に順に形成された第1導電型半導体層82a、活性層82c及び第2導電型半導体層82bを有する。
【0083】
図8aに図示されたように、発光セルの間の分離領域に反射部材が提供されることができる。本実施形態に採用された反射部材は反射金属層87であることができる。図示しなかったが、セルを連結する連結部もAl、Agのような反射金属で形成し、反射効率の向上に寄与することができる。
【0084】
反射金属層87のような伝導性反射部材を使用する場合、連結部と所望しない接続が防止されるように提供されることが好ましい。
【0085】
例えば、本実施形態のように、電気的な絶縁が保障されるように連結部と離隔される位置に形成することができる。これと異なり、上記連結部上に更なる絶縁部材を適用した後、反射金属層87を適用することもできる。
【0086】
本実施形態に採用された反射金属層87は発光セルの間の分離領域に進行する光を効果的に上部に放出させ、実質的な光効率の向上に寄与することができる。
【0087】
異なる光放出面を使用する形態において、例えば、基板81の背面が光放出面として提供されるフリップチップ構造においても、上記反射金属層87は光効率の向上により大きく寄与することができる。
【0088】
図8bに図示された半導体発光装置90は、基板91と上記基板91上に順に形成された第1導電型半導体層92a、活性層92c及び第2導電型半導体層92bを有する発光セルを含む。
【0089】
本実施形態は上述の実施形態と異なり、隣接するセルの同じ第2導電型半導体層92bを連結する連結部95を含む形態で例示されている。このような連結形態は並列連結を採用する構造で採用されることができる。上記連結部95は、発光セルの側面と絶縁層94により電気的に絶縁されることができる。
【0090】
図8bに図示されたように、発光セルの間の分離領域には反射部材97が適用される。本実施形態に採用された反射部材97は高反射性粉末97aが分散された樹脂97bを含む。
【0091】
上記高反射性粉末97aはTiO2、Al2O3、MgOまたはその混合物のようなセラミック粉末であることができる。また、上記樹脂97bは絶縁性樹脂であることができる。
【0092】
このように、上記反射部材97が絶縁性部材で具現された場合は、図8bに図示されたように、上記反射部材97が連結部95と直接接触するように適用することができるため、連結部95の位置にかかわらず発光セルの間の分離領域に全体的に適用されることができる。
【0093】
上述された実施形態において、セル間の分離を完全分離、即ち、基板の表面まで露出するように半導体多層膜を全て除去した形態で例示したが、これに限定されず、部分分離(例えば、メサエッチング)により分離したセル間の第1導電型半導体層を共有する構造で具現されることもできる。この場合にも、上記第1実施形態で図示し説明した凹凸部P1が有用に適用されることができる。
【0094】
図9は本発明の第1実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例(セル間の部分分離)を示す平面図であり、図10は図9に図示された半導体発光装置の各セルの連結を示す等価回路図である。
【0095】
図11a及び図11bは、それぞれ図9に図示された半導体発光装置をB1−B1'線、B2−B2'及びB3−B3'線に沿って切開して示した側断面図である。
【0096】
図11a及び図11bと共に図9を参照すると、本実施形態による半導体発光装置100は基板101と、上記基板101の上面に6×6で配列された複数の発光セルCを含む。
【0097】
上記複数の発光セルCは上記基板101の上面に順に形成された第1導電型半導体層102a、活性層102c及び第2導電型半導体層102bを有する半導体多層膜102を分離して得ることができる。
【0098】
本実施形態において、縁に隣接する上面にボンディングパッド109a、109bを形成するための領域を設けるために、半導体多層膜102を完全に除去して基板を露出させた他、部分分離工程、即ち、メサエッチングにより第1導電型半導体層102aを露出させる方式で発光セルを分離した形態である。
【0099】
本メサエッチングによるセル分離は、所望する連結方式により採用されることができる。即ち、第1導電型半導体層102aとその上に配置される第1極性に該当するラインを共有することができる回路では適切に採用されることができる。
【0100】
図9に図示されたように、図1に採用されたアイソレーション工程による完全分離により得られたラインは「IL」で、メサエッチングにより得られた部分分離したラインは「ML」で示すことができる。
【0101】
本実施形態では、図9及び図11aと図11bに図示されたように、上記第1導電型半導体層が露出した上面と上記第2導電型半導体層102bの上面にはそれぞれ第1及び第2電極103a、103bが形成されることができる。上記第1及び第2電極103a、103bはライン形状を有し、全面積にわたる均一な電流分散のために、一定間隔で平行に配列されるように形成される。
【0102】
本実施形態に採用された連結部は、図10に図示された等価回路図のように各発光セルが全て並列に連結されるように第1及び第2連結部108a、108bと相互連結部105を含む。上記第1及び第2連結部108a、108bはそれぞれ第1及び第2ボンディングパッド109a、109bから延び、相互連結部105によりそれぞれ上記第1及び第2電極103a、103bに接続されることができる。
【0103】
上記第1及び第2連結部108a、108bと上記相互連結部105は、図11a及び図11bに図示されたように、上記発光セルCと所望しない接続を防止するために絶縁層104上に形成されることができる。
【0104】
上記第1及び第2電極103a、103bは第1及び第2連結部108a、108b及び相互連結部105と異なる電極物質及び/または異なる工程により形成されることもできるが、1つの工程を通じて同一電極物質で形成されることができる。即ち、各セルに対する別途の電極なしに直接連結部と同じ形態で形成されることができる。
【0105】
但し、本実施形態のように、各発光セルで均一な電流分散を図り、効率を向上させるため、第2電極103bのように第1連結部108aと対向、且つ平行に配列させることができる。本実施形態では、上記第1及び第2連結部108a、108bを隣接する列の発光セルの間に配置し共有するように形成することで、配線構造を単純化させることができる。
【0106】
図9及び図11cに図示されたように、メサエッチングにより得られた第1導電型半導体層102aの表面には凹凸部P1が形成されることができる。このような凹凸部P1はメサエッチングと共に、または別途のエッチング工程、または更なるリソグラフィー工程を利用して形成されることができるが、これに限定されない。
【0107】
本実施形態に採用された凹凸部P1は、基板101及び残留する第1導電型半導体層102aに閉じ込められたり、その側面に進行して消失する光Lを効果的に上部に向かって取り出すことができる。
【0108】
一方、図9に図示された半導体発光装置100において、第1及び第2連結部108a、108bと連結される第1及び第2ボンディングパッド109a、109bは半導体多層膜102が除去された領域に配置される。
【0109】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜102が除去された領域にパッドを形成することで、直接連結された発光セルCに比較的均一に電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【0110】
特に、ボンディングパッド109a、109bは、第1及び第2連結部108a、108bが形成された隣接する角領域に形成される。即ち、第1及び第2連結部108a、108bを形成するために発光に加わらない半導体多層膜領域を活用し、第1及び第2ボンディングパッド109a、109bを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えないことができる。
【0111】
このように、パッドの位置とその構造を改善することで、電流分散効率を向上させ、光効率を改善することができる。このような実施形態は図12に図示された形態を参照し、さらに詳しく説明する。
【0112】
図12に図示された半導体発光装置120は基板121と、上記基板121の上面に6×6で配列された複数の発光セルCを含む。
【0113】
上記複数の発光セルCは上記基板121の上面に順に形成された第1導電型半導体層122a、活性層122c及び第2導電型半導体層122bを有する半導体多層膜122を分離して得ることができる。
【0114】
本実施形態における本分離工程は、半導体多層膜122を完全に除去して基板121の表面を露出させる完全分離(アイソレーション工程)で行われる。また、部分分離(メサエッチング)により第1導電型半導体層122aを露出させることができる。上記各セルの第1導電型半導体層122aと第2導電型半導体層122bには第1及び第2電極123a、123bが形成されることができる。上記第1及び第2電極123a、123bは並行、且つ一定間隔を有するように形成され、各セルで均一な電流分散を図ることができる。
【0115】
図12に図示されたように、各列に属する6つの発光セルCがそれぞれグループを成すと仮定すると、図13の等価回路図に示したように、各グループのLEDセルは相互直列に連結され、直列に連結された各グループが相互並列に連結される構造を有する。
【0116】
このような連結構造では、電圧規格に適合するように直列に連結される発光セルの数を選択することができる。即ち、各グループで直列に連結されるセル数を決めて所望する電圧規格を満たし、並列に連結される各グループの数を調整して所望する出力を提供することができる。この場合、上記各グループの発光セルは同じ数であることができる。
【0117】
本実施形態に採用される連結部は、上記同一グループの発光セルCを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部125と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第1導電型半導体層122aに連結された少なくとも1つの第1連結部128aと、上記各グループの他端に位置する発光セルの第2導電型半導体層122bに連結された少なくとも1つの第2連結部128bを含むことができる。
【0118】
本実施形態における上記第1及び第2連結部128a、128bは、上記相互連結部125を通じて発光セルの第1及び第2電極123a、123bにそれぞれ接続された構造で例示されている。これと異なり、必要に応じて、各セルに別途の電極を形成せず、相互連結部のような配線ラインを通じて発光セルの所望する導電型半導体層部分に接続させることもできる。
【0119】
図14a及び図14bは、それぞれ図12に図示された半導体発光装置のY1−Y1'及びY2−Y2'部分を切開して示した側断面図である。
【0120】
図14a及び図14bを参照すると、上記第1及び第2連結部128a、128bと連結される第1及び第2ボンディングパッド129a、129bは半導体多層膜122が除去された領域に配置される。
【0121】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜122が除去された領域にボンディングパッド129a、129bを形成することで、直接連結された発光セルCに比較的均一に電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【0122】
特に、ボンディングパッド129a、129bは、第1及び第2連結部128a、128bが形成された領域に隣接する角領域に形成される。即ち、第1及び第2連結部128a、128bを形成するために発光に加わらない領域を活用してボンディングパッド129a、129bを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えずに済む。
【0123】
本実施形態では、ボンディングパッド129a、129bが上記第1及び第2連結部128a、128bと上記相互連結部125と異なる金属で形成された形態で例示した。即ち、ボンディングパッド129a、129bはCr/Auのような通常の金属層で構成されることができ、配線のための第1及び第2連結部128a、128bと相互連結部125は反射率に優れながらも伝導性の良いAl、Agのような金属で形成することができる。
【0124】
しかし、これと異なって単一パターン形成工程により、ボンディングパッド129a、129bと上記第1及び第2連結部128a、128bと上記相互連結部125を全て同じ金属で形成することができる。例えば、Cr/Auで形成することができる。
【0125】
本実施形態と異なり、パッドの形成位置を発光に加わる半導体多層膜である発光セルと直接連結しないように配置する必要があるため、異なる分離された半導体多層膜上にパッドを配置する形態で実施されることもできる。
【0126】
即ち、図15に図示された部分は他の実施形態であって、図14bに図示された形態と類似する構造のY2−Y2'に該当する部分を切開した断面部分を示す。
【0127】
図15に図示されたように、本実施形態では上述の実施形態とは異なり、ボンディングパッド139が形成される領域を半導体多層膜132が全て除去された領域に提供せず、発光に直接加わらない半導体多層膜上に形成されることができる。この場合も、直接発光セル上に形成されないため、特定セルに電流が集中するという問題を改善することができる。
【0128】
図16は、本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す平面図である。
【0129】
図16に図示された半導体発光装置140は基板141と、上記基板141の上面に4×4で配列された複数の発光セルを含む。
【0130】
本実施形態における発光セルの分離領域は、半導体多層膜を完全に除去して基板141の表面を露出させる領域として提供される。また、部分分離(メサエッチング)により第1導電型半導体層を露出させることができる。上記各セルの第1導電型半導体層142aと第2導電型半導体層142bには、第1及び第2電極143a、143bが形成されることができる。
【0131】
本実施形態に採用される直列及び並列が組み合わさった連結形態は、図8と類似し、各グループに4つの発光セルCを直列に連結した形態である。本実施形態に採用される連結部は、上記同一グループの発光セルCを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部145と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第1導電型半導体層142aに連結された少なくとも1つの第1連結部148aと、上記各グループの他端に位置する発光セルの第2導電型半導体層142bに連結された少なくとも1つの第2連結部148bを含むことができる。
【0132】
本マルチセルアレイ半導体発光装置に採用された複数の発光セルは、特定セルに電圧が集中することを防止するために同じ有効発光面積を有することが好ましい。このような有効発光面積は、主に発光に加わる活性層面積により決まる。
【0133】
本実施形態において、第1ボンディングパッド149aを形成するためにメサエッチングされる面積を大きくしても、一角に位置する特定発光セルCbが異なる発光セルCaのセル面積より大きい面積を有するように形成することで、実質的に異なる発光セルの発光面積Saと同じ発光面積Sbを有するようにすることができる。
【0134】
一方、図示されたように、第2ボンディングパッド149bは不可避にその形成位置が発光面積を覆うようになるため、上述の実施形態のように半導体多層膜が除去された基板の上面の領域や上記発光セルから分離した半導体多層膜領域上に形成されることが好ましい。
【0135】
図17は本発明の第3実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例を示す平面図であり、図18は図17に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【0136】
また、図19a及び19bは図17に図示された半導体発光装置のX1−X1'及びX2−X2'部分を切開して示した側断面図である。
【0137】
図19a及び図19bと共に図17を参照すると、本実施形態による半導体発光装置150は基板151と、上記基板151の上面に3×4で配列された複数の発光セルCを含む。
【0138】
上記複数の発光セルCは上記基板151の上面に順に形成された第1導電型半導体層152a、活性層152c及び第2導電型半導体層152bを有する半導体多層膜152を分離して得ることができる。
【0139】
本実施形態に採用された基板151は上面に凹凸部P1を有する。本実施形態に採用された凹凸部P1は、図1及び図3bに図示された形態のように、分離領域の間に限定されて提供されず、セルCが形成された領域も含まれるようにほぼ全上面にわたって形成された形態である。この場合も、セルの間の分離領域を通じて光取り出し効率を向上させるための構造として提供されることができる。
【0140】
上記凹凸部P1は、図19aと図19bに図示されたように、曲面を有する凸部で例示されているが、凹部や、角のある形態の凸部及び/または凹部など多様な形態の凹凸部を採用することができる。
【0141】
本実施形態において、縁に隣接する上面にボンディングパッド159a、159bを形成するための領域と共にセルを分離するために、半導体多層膜152を完全に除去して基板を露出させる。また、メサエッチングにより第1導電型半導体層152aを露出させて電極形成領域を確保することができる。
【0142】
本メサエッチングによるセル分離は所望する連結方式によって採用されることができる。即ち、第1導電型半導体層152aとその上に配置される第1極性に該当するラインが共有できる回路では適切に採用されることができる。
【0143】
図17に図示されたように、図17に採用されたアイソレーション工程により得られたラインは「IL」と、メサエッチングにより得られたラインは「ML」と示すことができる。
【0144】
上記第1導電型半導体層152aの露出した上面と上記第2導電型半導体層152bの上面には、それぞれ第1及び第2電極153a、153bが形成されることができる。図17及び図19aと図19bに図示されたように、上記第1及び第2電極153a、153bはライン形状を有し、全面積にわたって均一な電流分散のために、一定間隔で平行に配列されるように形成されることができるが、本発明はこれに限定されない。
【0145】
本実施形態に採用された連結部は、図18に図示された等価回路図のように各発光セルが全て並列に連結されるように第1及び第2連結部158a、158bと相互連結部155を含む。上記第1及び第2連結部158a、158bはそれぞれ第1及び第2ボンディングパッド159a、159bから延び、上記相互連結部155によりそれぞれ上記第1及び第2電極153a、153bに接続されることができる。
【0146】
図19a及び図19bに図示されたように、上記第1及び第2連結部158a、158bは、上記基板151が絶縁性基板の場合には直接基板の上面に形成されることもできる。また、相互連結部155は上記発光セルCと所望しない接続を防止するために絶縁層154上に形成されることができる。
【0147】
本実施形態において、各発光セルCで均一な電流分散を図って効率を向上させるために、第2電極153bと第1連結部158aと対向、且つ平行に配列させることができる。本実施形態では、上記第1及び第2連結部158a、158bが隣接する発光セルCの行の間に配置されて共有されるように形成することで、配線構造を単純化させることができる。
【0148】
図17に図示された半導体発光装置100において、第1及び第2連結部158a、158bと連結される第1及び第2ボンディングパッド159a、159bは半導体多層膜152が除去された領域に配置されることができる。
【0149】
本実施形態におけるボンディングパッド159a、159bは各極性に1つずつのみが例示されているが、該当連結部のラインに沿って適正な間隔で複数のボンディングパッドを形成することができる。
【0150】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜152が除去された領域にパッドを形成することで、直接連結された発光セルCに比較的均一な電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【0151】
特に、上記ボンディングパッド159a、159bは、第1及び第2連結部158a、159bが形成された領域に隣接する角領域に形成される。即ち、第1及び第2連結部158a、159bを形成するために発光に加わらない半導体多層膜領域を活用してボンディングパッド159a、159bを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えないことができる。
【0152】
上述のように、均一な電流分散のためのパッドの形成位置に係わる事項と共に、分離領域の凹凸部を提供する形態が結合されて具現されることができる。これと類似する方式で、上述の様々な実施形態が具体的に例示されていなくても、必要に応じて、相互結合されて様々な実施形態で具現されることができる。
【0153】
図20a乃至図20fは、本発明に採用可能なマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要な工程別断面図である。
【0154】
図20aに図示されたように、基板201の上面に発光のための半導体多層膜202を形成する。即ち、上記基板201の上面に順に第1導電型半導体層202a、活性層202c及び第2導電型半導体層202bを形成する。
【0155】
上記基板201はサファイア基板のような絶縁基板であることができるが、これに限定されず、導電性基板であってもよい。導電性基板の場合は、発光セルの一側の極性は導電性基板により連結されるため、他側の極性の配線のみをセルの上面に形成することで、配線連結を完成することができるという長所がある。図17及び図19の実施形態の場合、本段階に用いられる基板は予め凹凸部を有する基板であることができる。
【0156】
次いで、図20bに図示されたように、1次分離のためのメサエッチングを行い、第2導電型半導体層202b、活性層202c及び一部の第1導電型半導体層202aを選択的に除去することで、第1導電型半導体層領域を露出させる。
【0157】
本工程でメサエッチングされる領域MEは、アイソレーション領域IEと第1電極が形成される領域を含む。
【0158】
次に、必要に応じて、図20cに図示されたように、第2導電型半導体層202bの上面に透明電極203を形成することができる。次いで、図20dに図示されたように、複数の発光セルを得るため、基板201まで露出するアイソレーション領域IEを形成する完全分離工程を行う。
【0159】
図20b乃至図20dで説明した工程は様々に変更されて行われることができる。例えば、メサエッチング工程後に、完全分離のためのアイソレーション工程が行われることが例示されているが、これと異なり、先ずアイソレーション工程を行い、メサエッチング工程を別途で行うことができる。
【0160】
また、透明電極の形成工程は省くことができ、実施する場合にも他の工程と順序が入れ替わって行われることができる。例えば、アイソレーション工程後に透明電極を形成することもできる。
【0161】
次に、図20eに図示されたように、絶縁層204を形成し、連結部に連結するために第1及び第2導電型半導体層202a、202bの上面を選択的に露出させたオープン領域ON、OPを形成する。
【0162】
次いで、図20fに図示されたように、配線のための連結部205を形成する。本実施形態のように直列連結するための場合には、隣接する発光セルの第1導電型半導体層202aと第2導電型半導体層202bが連結されるように連結部205を形成することができる。
【0163】
本発明の様々な実施形態によるマルチチップアレイ半導体発光装置は、印刷回路基板のように電極部を有する基材を含む様々な形態のモジュールにおいて、チップとして有用に用いられることができる。また、上述の様々な発光装置及び発光モジュールは駆動部を含む照明装置として具現されることができる。
【0164】
図21a及び図21bは本発明による照明装置の一例であって、バルブ型ランプが例示されている。図21aは照明装置の構成が容易に理解できるように各構成要素を分解した状態の斜視図であり、図21bは図21aで分解された構成要素が組み立てられた状態(凸レンズ型カバーの結合は除く)を示す斜視図である。
【0165】
図21a及び図21bを参照すると、上記照明装置300は発光モジュール350、駆動部330及び外部接続部310を含む。また、外部及び内部ハウジング340、320と、カバー部360のような外形構造物をさらに含むことができる。
【0166】
上記発光モジュール350は上述のマルチチップアレイ発光装置355と、その発光装置355が搭載された回路基板351を有することができる。本実施形態では、1つのマルチチップアレイ発光装置355が上記回路基板351上に実装された形態で例示されているが、必要に応じて、複数個が装着されてもよい。
【0167】
本実施形態による照明装置300における上記発光モジュール350は、熱放出部として作用する外部ハウジング340を含むことができる。上記外部ハウジング340は上記発光モジュール350と直接接続して放熱効果を向上させる熱放出板345を含むことができる。また、上記照明装置300は発光モジュール350上に装着され、凸レンズ状を有するカバー部360を含むことができる。
【0168】
本実施形態のように、上記駆動部330は内部ハウジング320に装着され、ソケット構造のような外部接続部310に連結されて外部電源から電源を提供されることができる。
【0169】
また、上記駆動部330は発光モジュール350のマルチチップアレイ発光装置355を駆動させることができる適正な電流源に変換させて提供する役割をする。例えば、このような駆動部330はAC−DCコンバータまたは整流回路部品などで構成されることができる。
【0170】
このように、上述の発光装置と発光モジュールは、ランプのような様々な室内照明装置、街灯、看板、標識等のような室外照明装置、自動車、航空機及び船舶用ヘッドランプ、後方灯のような交通手段用照明装置など様々に具現されることができる。また、照明装置はさらに放熱部材及び/または反射板などの構造を含むことができる。
【0171】
本発明は上述した実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求の範囲により限定され、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは当技術分野の通常の知識を有する者には自明である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板の上面に配列され、それぞれ前記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、
前記複数の発光セルの間の分離領域の上面及び前記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部と
を含む半導体発光装置。
【請求項2】
前記分離領域は前記基板が露出した領域を含み、
前記凹凸部は前記基板の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項3】
前記分離領域は前記第1導電型半導体層が露出した領域を含み、
前記凹凸部は前記第1導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項4】
前記凹凸部は、前記基板の上面のほぼ全領域に形成されたことを特徴とする請求項3に記載の半導体発光装置。
【請求項5】
前記凹凸部は、前記基板の下面に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項6】
前記凹凸部は、傾いた側面を有する凹部により形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項7】
前記基板の下面に形成された反射金属層をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体発光装置。
【請求項8】
前記反射金属層と前記基板の背面の間に形成され、前記基板の屈折率より低い屈折率を有する誘電体層をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体発光装置。
【請求項9】
前記凹凸部は、前記分離領域の上面に形成された第1凹凸部と前記基板の下面に形成された第2凹凸部を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項10】
前記複数の発光セルはそれぞれ2以上の発光セルで区分される複数のグループを含み、
前記連結部は前記同一グループの発光セルを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部と、前記各グループの一端に位置する発光セルの第1導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第1連結部と、前記各グループの他端に位置する発光セルの第2導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第2連結部を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項11】
前記各グループの発光セルは、同一数であることを特徴とする請求項10に記載の半導体発光装置。
【請求項12】
前記連結部は前記複数の発光セルの第1導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第1連結部と、前記複数の発光セルの第2導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第2連結部を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項13】
前記第1及び第2連結部にそれぞれ連結された少なくとも1つの第1及び第2ボンディングパッドをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体発光装置。
【請求項14】
前記第1及び第2ボンディングパッドのうち少なくとも1つは、前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第1または第2ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記連結部が形成されたことを特徴とする請求項12に記載の半導体発光装置。
【請求項15】
前記第1及び第2ボンディングパッドのうち少なくとも1つは、前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分に形成されたことを特徴とする請求項12に記載の半導体発光装置。
【請求項16】
前記複数の発光セルは、ほぼ同じ活性層面積を有することを特徴とする請求項12に記載の半導体発光装置。
【請求項17】
特定発光セルは異なる発光セルの第1導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第1導電型半導体の露出領域を有し、前記第1ボンディングパッドは前記特定発光セルの第1導電型半導体の露出領域上に形成されたことを特徴とする請求項16に記載の半導体発光装置。
【請求項18】
前記第2ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第2ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記連結部が形成されたことを特徴とする請求項17に記載の半導体発光装置。
【請求項19】
前記第2ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されたことを特徴とする請求項17に記載の半導体発光装置。
【請求項20】
基板と、
前記基板上に配列され、それぞれ前記基板上に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、
前記複数の発光セルの間の分離領域の間に提供された反射部材と
を含む半導体発光装置。
【請求項21】
前記分離領域は前記基板が露出した領域を含み、
前記反射部材は前記基板の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項20に記載の半導体発光装置。
【請求項22】
前記分離領域は前記第1導電型半導体層が露出した領域を含み、
前記反射部材は前記第1導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項20に記載の半導体発光装置。
【請求項23】
前記反射部材は、前記連結部と電気的に絶縁されるように形成された反射金属層であることを特徴とする請求項20に記載の半導体発光装置。
【請求項24】
前記反射金属層は、前記分離領域の上面で前記連結部と離隔された領域に位置するように形成されたことを特徴とする請求項23に記載の半導体発光装置。
【請求項25】
前記反射金属層は前記連結部上に形成され、前記反射金属層と前記連結部の間に形成された絶縁部材をさらに含むことを特徴とする請求項23に記載の半導体発光装置。
【請求項26】
前記反射部材は、高反射性粉末が含まれた絶縁性樹脂を含むことを特徴とする請求項20に記載の半導体発光装置。
【請求項27】
前記高反射性粉末は、セラミック粉末であることを特徴とする請求項26に記載の半導体発光装置。
【請求項28】
基板と、
それぞれ前記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有し、少なくとも活性層が除去されて形成された分離領域により区分される複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成され、前記発光セルの第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ電気的に連結された少なくとも1つの第1及び第2連結部と、
前記基板の上面の一角の隣接領域、または発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成され、前記第1及び第2連結部にそれぞれ連結された少なくとも1つの第1及び第2ボンディングパッドと
を含む半導体発光装置。
【請求項29】
前記第1または第2ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には、前記第1または第2連結部が形成されたことを特徴とする請求項28に記載の半導体発光装置。
【請求項30】
前記複数の発光セルは、ほぼ同じ活性層面積を有することを特徴とする請求項28に記載の半導体発光装置。
【請求項31】
特定発光セルは異なる発光セルの第1導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第1導電型半導体層の露出領域を有し、前記第1ボンディングパッドは前記特定発光セルの第1導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項30に記載の半導体発光装置。
【請求項32】
前記第2ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第2ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記第1または第2連結部が形成されたことを特徴とする請求項31に記載の半導体発光装置。
【請求項33】
前記第2ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されたことを特徴とする請求項31に記載の半導体発光装置。
【請求項34】
請求項1乃至請求項33の何れか1項に記載された少なくとも1つの半導体発光装置を含む発光モジュール。
【請求項35】
請求項34に記載された発光モジュールを含む照明装置。
【請求項36】
請求項1乃至請求項33の何れか1項に記載の少なくとも1つの半導体発光装置を含む照明装置。
【請求項1】
基板と、
前記基板の上面に配列され、それぞれ前記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、
前記複数の発光セルの間の分離領域の上面及び前記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部と
を含む半導体発光装置。
【請求項2】
前記分離領域は前記基板が露出した領域を含み、
前記凹凸部は前記基板の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項3】
前記分離領域は前記第1導電型半導体層が露出した領域を含み、
前記凹凸部は前記第1導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項4】
前記凹凸部は、前記基板の上面のほぼ全領域に形成されたことを特徴とする請求項3に記載の半導体発光装置。
【請求項5】
前記凹凸部は、前記基板の下面に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項6】
前記凹凸部は、傾いた側面を有する凹部により形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項7】
前記基板の下面に形成された反射金属層をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体発光装置。
【請求項8】
前記反射金属層と前記基板の背面の間に形成され、前記基板の屈折率より低い屈折率を有する誘電体層をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体発光装置。
【請求項9】
前記凹凸部は、前記分離領域の上面に形成された第1凹凸部と前記基板の下面に形成された第2凹凸部を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項10】
前記複数の発光セルはそれぞれ2以上の発光セルで区分される複数のグループを含み、
前記連結部は前記同一グループの発光セルを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部と、前記各グループの一端に位置する発光セルの第1導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第1連結部と、前記各グループの他端に位置する発光セルの第2導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第2連結部を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項11】
前記各グループの発光セルは、同一数であることを特徴とする請求項10に記載の半導体発光装置。
【請求項12】
前記連結部は前記複数の発光セルの第1導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第1連結部と、前記複数の発光セルの第2導電型半導体層に連結された少なくとも1つの第2連結部を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
【請求項13】
前記第1及び第2連結部にそれぞれ連結された少なくとも1つの第1及び第2ボンディングパッドをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体発光装置。
【請求項14】
前記第1及び第2ボンディングパッドのうち少なくとも1つは、前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第1または第2ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記連結部が形成されたことを特徴とする請求項12に記載の半導体発光装置。
【請求項15】
前記第1及び第2ボンディングパッドのうち少なくとも1つは、前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分に形成されたことを特徴とする請求項12に記載の半導体発光装置。
【請求項16】
前記複数の発光セルは、ほぼ同じ活性層面積を有することを特徴とする請求項12に記載の半導体発光装置。
【請求項17】
特定発光セルは異なる発光セルの第1導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第1導電型半導体の露出領域を有し、前記第1ボンディングパッドは前記特定発光セルの第1導電型半導体の露出領域上に形成されたことを特徴とする請求項16に記載の半導体発光装置。
【請求項18】
前記第2ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第2ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記連結部が形成されたことを特徴とする請求項17に記載の半導体発光装置。
【請求項19】
前記第2ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されたことを特徴とする請求項17に記載の半導体発光装置。
【請求項20】
基板と、
前記基板上に配列され、それぞれ前記基板上に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有する複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、
前記複数の発光セルの間の分離領域の間に提供された反射部材と
を含む半導体発光装置。
【請求項21】
前記分離領域は前記基板が露出した領域を含み、
前記反射部材は前記基板の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項20に記載の半導体発光装置。
【請求項22】
前記分離領域は前記第1導電型半導体層が露出した領域を含み、
前記反射部材は前記第1導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項20に記載の半導体発光装置。
【請求項23】
前記反射部材は、前記連結部と電気的に絶縁されるように形成された反射金属層であることを特徴とする請求項20に記載の半導体発光装置。
【請求項24】
前記反射金属層は、前記分離領域の上面で前記連結部と離隔された領域に位置するように形成されたことを特徴とする請求項23に記載の半導体発光装置。
【請求項25】
前記反射金属層は前記連結部上に形成され、前記反射金属層と前記連結部の間に形成された絶縁部材をさらに含むことを特徴とする請求項23に記載の半導体発光装置。
【請求項26】
前記反射部材は、高反射性粉末が含まれた絶縁性樹脂を含むことを特徴とする請求項20に記載の半導体発光装置。
【請求項27】
前記高反射性粉末は、セラミック粉末であることを特徴とする請求項26に記載の半導体発光装置。
【請求項28】
基板と、
それぞれ前記基板の上面に順に形成された第1導電型半導体層、活性層及び第2導電型半導体層を有し、少なくとも活性層が除去されて形成された分離領域により区分される複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成され、前記発光セルの第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ電気的に連結された少なくとも1つの第1及び第2連結部と、
前記基板の上面の一角の隣接領域、または発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成され、前記第1及び第2連結部にそれぞれ連結された少なくとも1つの第1及び第2ボンディングパッドと
を含む半導体発光装置。
【請求項29】
前記第1または第2ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には、前記第1または第2連結部が形成されたことを特徴とする請求項28に記載の半導体発光装置。
【請求項30】
前記複数の発光セルは、ほぼ同じ活性層面積を有することを特徴とする請求項28に記載の半導体発光装置。
【請求項31】
特定発光セルは異なる発光セルの第1導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第1導電型半導体層の露出領域を有し、前記第1ボンディングパッドは前記特定発光セルの第1導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項30に記載の半導体発光装置。
【請求項32】
前記第2ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第2ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記第1または第2連結部が形成されたことを特徴とする請求項31に記載の半導体発光装置。
【請求項33】
前記第2ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されたことを特徴とする請求項31に記載の半導体発光装置。
【請求項34】
請求項1乃至請求項33の何れか1項に記載された少なくとも1つの半導体発光装置を含む発光モジュール。
【請求項35】
請求項34に記載された発光モジュールを含む照明装置。
【請求項36】
請求項1乃至請求項33の何れか1項に記載の少なくとも1つの半導体発光装置を含む照明装置。
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図10】
【図11a】
【図11b】
【図11c】
【図12】
【図13】
【図14a】
【図14b】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19a】
【図19b】
【図20a】
【図20b】
【図20c】
【図20d】
【図20e】
【図20f】
【図21a】
【図21b】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図10】
【図11a】
【図11b】
【図11c】
【図12】
【図13】
【図14a】
【図14b】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19a】
【図19b】
【図20a】
【図20b】
【図20c】
【図20d】
【図20e】
【図20f】
【図21a】
【図21b】
【公開番号】特開2011−171739(P2011−171739A)
【公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−33514(P2011−33514)
【出願日】平成23年2月18日(2011.2.18)
【出願人】(509156538)サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド. (114)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年2月18日(2011.2.18)
【出願人】(509156538)サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド. (114)
【Fターム(参考)】
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