発光素子及びこれを含む照明装置
【課題】発光素子の半導体層の厚さを減少させ、発光素子の光抽出効率を改善しようとすること。
【解決手段】本発明の一実施例に係る発光素子は、第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、前記発光構造物の下部に位置し、第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、第１の電極層と第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層とを備え、第１の導電型半導体層は、第１の領域と、第１の領域と区分され、第１の領域より高さの低い第２の領域とを有し、第１の領域は前記接触電極と重畳されている。
【解決手段】本発明の一実施例に係る発光素子は、第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、前記発光構造物の下部に位置し、第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、第１の電極層と第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層とを備え、第１の導電型半導体層は、第１の領域と、第１の領域と区分され、第１の領域より高さの低い第２の領域とを有し、第１の領域は前記接触電極と重畳されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、発光素子及びこれを含む照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の３―５族又は２―６族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード（Ｌｉｇｉｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオードなどの発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発で赤色、緑色、青色及び紫外線などの多様な色を具現することができ、蛍光物質を用いたり色を組み合わせることによって効率の良い白色光線も具現可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性という長所を有する。
【０００３】
したがって、光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）に取って代わる発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球に取って代わる白色発光ダイオード照明装置、自動車のヘッドライト及び信号灯にまで応用が拡大されている。
【０００４】
ビアホール（ｖｉａ―ｈｏｌｅ）を含む発光素子の場合、ビアホールの高さのため、半導体層が一般的な発光素子より厚く形成される。これによって、活性層から発光された光が外部に抜け出るまで光が通過しなければならない移動距離が長くなり、このとき、活性層の上部に存在する半導体層に吸収される光の量が多くなり、発光素子の光効率が良くないという問題が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施例は、発光素子の半導体層の厚さを減少させ、発光素子の光抽出効率を改善しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例に係る発光素子は、第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層とを備え、前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より高さの低い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と重畳されている。
【０００７】
前記第１の領域の幅は、前記接触電極の幅と同じか又はそれより広くなり得る。
【０００８】
前記第１の領域の幅は、前記接触電極の幅の１〜５倍であり得る。
【０００９】
前記第１の導電型半導体層の上面にラフネス又はパターンを形成することができる。
【００１０】
前記発光構造物の側面には、第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層の少なくとも一部を覆うパッシベーション層をさらに備えることができる。前記第１の導電型半導体層と接する前記接触電極の部分にはラフネスを形成することができる。
【００１１】
前記第２の電極層の一側が前記発光構造物の外部に露出し、露出した部分に電極パッドを形成することができる。
【００１２】
前記第２の電極層は、前記第２の導電型半導体層の下部に位置するオーミック層及び／又は反射層を備えることができる。
【００１３】
前記第２の電極層は電流拡散層を備え、前記電極パッドを前記電流拡散層と接するように配置することができる。
【００１４】
前記第１の領域の側面に形成されたパッシベーション層をさらに備えることができる。
【００１５】
前記第１の領域の形状は、円柱状、円錐状、ピラミッド状、四角柱状、半円球状、又はストライプ状のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１６】
他の実施例に係る発光素子は、第１の方向に積層された第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層とを備え、前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より厚さの薄い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と前記第１の方向に重畳されている。
【００１７】
本発明の一実施例に係る照明装置は、基板上に複数の発光素子パッケージを含んで光を放出する光源と、前記光源が内蔵されたハウジングと、前記光源の熱を放出する放熱部と、前記光源と前記放熱部を前記ハウジングに結合するホルダーとを備え、前記発光素子パッケージは、本体と、前記本体に配置された第１及び第２のリードフレームと、前記本体に配置され、前記第１及び第２のリードフレームと電気的に連結されている発光素子とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
上述した実施例に係る発光素子によると、半導体層の厚さが減少するにつれて、活性層から発光された光が外部に放出されるまで移動する距離が減少するので、発光素子の光抽出効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】本発明の一実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１ｂ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｃ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｄ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｅ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｆ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｇ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図３】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図４】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図５】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図６】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図７】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図８】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図９】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図１１】本発明の実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージの一実施例を示した図である。
【図１２】本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置された照明装置の一実施例を示した図である。
【図１３】本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置されたヘッドランプの一実施例を示した図である。
【図１４】本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置された表示装置の一実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、前記の目的を具体的に実現可能な本発明の好適な実施例を添付の図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明に係る実施例の説明において、各エレメントの「上又は下」に形成されると記載される場合、上又は下は、二つのエレメントが互いに直接接触したり、一つ以上の他のエレメントが前記二つのエレメント間に配置されて形成されることを全て含む。また、「上又は下」と表現される場合、一つのエレメントを基準にして上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
【００２２】
図面において、各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張、省略又は概略的に示した。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。
【００２３】
図１ａは、本発明の一実施例に係る発光素子を示した断面図で、図１ｂ〜図１ｇは、本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。。
【００２４】
本発明の一実施例に係る発光素子１００は、支持基板１１０と、前記支持基板１１０上に配置された第１の電極層１２０と、第１の電極層１２０上に配置された第２の電極層１３０と、同一方向に積層された第１の導電型半導体層１４６、活性層１４４及び第２の導電型半導体層１４２を有する発光構造物１４０とを備える。
【００２５】
発光素子１００は、複数の化合物半導体層、例えば、３族―５族元素の半導体層を用いたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含み、ＬＥＤは、青色、緑色又は赤色などの光を放出する有色ＬＥＤ又はＵＶ ＬＥＤであり得る。ＬＥＤの放出光は、多様な半導体を用いて具現できるが、これに限定することはない。
【００２６】
発光構造物１４０は、例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ―Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線成長法（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）などの方法を用いて形成できるが、これに限定することはない。
【００２７】
第１の導電型半導体層１４６は、半導体化合物で形成することができ、例えば、３族―５族又は２族―６族などの化合物半導体で形成することができる。また、第１の導電型半導体層１４６には、第１の導電型ドーパントをドーピングすることができる。第１の導電型半導体層１４６がｎ型半導体層である場合、第１の導電型ドーパントは、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅを含むことができるが、これに限定されることはない。また、第１の導電型半導体層がｐ型半導体層である場合、第１の導電型ドーパントは、ｐ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。
【００２８】
第１の導電型半導体層１４６は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。第１の導電型半導体層１４６は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのうちのいずれか１つ以上で形成することができる。
【００２９】
第１の導電型半導体層１４６の上面には、光抽出効率を向上させるためにラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）又はパターン１６０を形成することができる。
【００３０】
活性層１４４は、電子と正孔が互いに会い、活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドによって決定されるエネルギーを有する光を放出する層である。
【００３１】
活性層１４４は、単一井戸構造、多重井戸構造、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ―Ｗｉｒｅ）構造、又は量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造のうち少なくともいずれか一つで形成することができる。例えば、前記活性層１４４は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されることによって多重量子井戸構造を形成できるが、これに限定されることはない。
【００３２】
活性層１４４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうちのいずれか１つ以上のペア構造で形成できるが、これに限定されることはない。前記井戸層は、前記障壁層のバンドギャップより低いバンドギャップを有する物質で形成することができる。
【００３３】
前記活性層１４４の上側又は／及び下側には導電型クラッド層（図示せず）を形成することができる。前記導電型クラッド層は、活性層の障壁層のバンドギャップより広いバンドギャップを有する半導体で形成することができる。例えば、導電型クラッド層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ又は超格子構造を含むことができる。また、導電型クラッド層はｎ型又はｐ型にドーピングすることができる。
【００３４】
第２の導電型半導体層１４２は、半導体化合物で形成することができ、例えば、第２の導電型ドーパントがドーピングされた３族―５族化合物半導体で形成することができる。第２の導電型半導体層１４２は、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。第２の導電型半導体層１４２がｐ型半導体層である場合、第２の導電型ドーパントは、ｐ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。また、第２の導電型半導体層１４２がｎ型半導体層である場合、第２の導電型ドーパントは、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅを含むことができるが、これに限定されることはない。
【００３５】
本実施例で、第１の導電型半導体層１４６はｎ型半導体層に、第２の導電型半導体層１４２はｐ型半導体層に具現することができる。また、第１の導電型半導体層１４６はｐ型半導体層に、第２の導電型半導体層１４２はｎ型半導体層に具現することもできる。また、第２の導電型半導体層１４２上には、第２の導電型とは反対の極性を有する半導体、例えば、第２の導電型半導体層がｐ型半導体層である場合、ｎ型半導体層（図示せず）を形成することができる。これによって、発光構造物は、ｎ―ｐ接合構造、ｐ―ｎ接合構造、ｎ―ｐ―ｎ接合構造、ｐ―ｎ―ｐ接合構造のうちのいずれか１つの構造で具現することができる。
【００３６】
支持基板１１０は、発光構造物１４０を支持し、伝導性基板又は絶縁性基板であり得る。また、電気伝導性と熱伝導性の高い物質で形成することができる。例えば、支持基板１１０は、所定の厚さを有するベース基板であって、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選ばれる物質又はこれらの合金からなり得る。また、支持基板１１０は、金（Ａｕ）、銅合金（Ｃｕ Ａｌｌｏｙ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅―タングステン（Ｃｕ―Ｗ）、キャリアウェハー（例えば、ＧａＮ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇａ２Ｏ３など）又は伝導性シートなどを選択的に含むことができる。
【００３７】
支持基板１１０上には第１の電極層１２０が形成される。第１の電極層１２０は、金属で形成することができ、オーミック層、反射層及び接合層のうちの少なくとも１つの層を有することができる。第１の電極層１２０は、後述する第１の導電型半導体層１４６と反射金属でオーミック接触したり、伝導性酸化物を用いてオーミック接触することができる。
【００３８】
第１の電極層１２０は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ又はこれらの選択的な組み合わせからなり得る。また、第１の電極層１２０は、オーミック特性を有する反射電極材料で単層又は多層に形成することができる。第１の電極層１２０がオーミックの役割をする場合、オーミック層は形成しなくてもよい。
【００３９】
第１の電極層１２０は、前記各金属と、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、又はＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯのうちの少なくとも１つを含むことができ、このような材料に限定することはない。
【００４０】
また、第１の電極層１２０は接合層を有することができ、このとき、接合層は、バリア金属又はボンディング金属、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＴａのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００４１】
第１の電極層１２０が接合層を有しない場合、図１に示すように、支持基板１１０との結合のために別途の接合層１１５を形成することができる。接合層１１５は、例えば、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｎｂ及びＣｕからなる群より選ばれる物質又はこれらの合金で形成できるが、これに限定されることはない。
【００４２】
第２の電極層１３０は、後述する第１の電極層１２０の主電極１２０ａ上に形成され、第２の電極層１３０と第１の電極層１２０との間に絶縁層１７０が形成され、この絶縁層１７０によって第１の電極層１２０と第２の電極層１３０が電気的に絶縁される。
【００４３】
第２の電極層１３０は、オーミック層／反射層／接合層の構造、オーミック層／反射層の積層構造、又は反射層（オーミックを含む）／接合層の構造であり得るが、これに限定することはない。また、第２の電極層１３０は電流拡散層を有することができる。例えば、第２の電極層１３０は、絶縁層１７０上に電流拡散層１３６、反射層１３４及びオーミック層１３２が順次積層された構造であり得る。
【００４４】
電流拡散層１３６は、電気伝導性の高い金属で形成することができ、後述する電極パッド１９０と電気的に連結されることによって第２の導電型半導体層１４２に電流を供給することができる。電流拡散層１３６は、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｗ、Ｆｅなどからなる群から少なくとも１つを選択的に含むことができるが、これに限定することはない。
【００４５】
電流拡散層１３６の上部に反射層１３４が配置され、この反射層１３４は、反射度が５０％以上の反射物質で形成することができる。反射層１３４は、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ及びこれらの選択的な組み合わせで構成された物質で形成したり、前記金属物質とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの透光性伝導性物質を用いて多層に形成することができる。また、反射層１３４は、ＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどに積層することができる。また、反射層１３４が発光構造物（例えば、第２の導電型半導体層１４２とオーミック接触する物質で形成される場合、後述するオーミック層１３２は別途に形成しなくてもよく、これに限定することはない。
【００４６】
第２の導電型半導体層１４２と接するようにオーミック層１３２を形成することができる。第２の導電型半導体層１４２は、不純物のドーピング濃度が低いため接触抵抗が高く、それによって金属とのオーミック特性が良くないこともある。オーミック層１３２は、このようなオーミック特性を改善するためのものであるが、必ず形成されるべきものではない。
【００４７】
オーミック層１３２は、発光構造物１４０と反射層１３４との間に配置されるので、透明電極などで形成することができ、層又は複数のパターンに形成することができる。
【００４８】
オーミック層１３２は、約２００オングストロームの厚さであり得る。オーミック層１３２は、透光性伝導層と金属を選択的に使用して形成することができ、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ―Ｇａ ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ―Ｇａ ＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうちの少なくとも１つを含んで形成できるが、このような材料に限定されることはない。
【００４９】
第１の電極層１２０は、主電極１２０ａと、前記主電極１２０ａから分岐され、第２の電極層１２０、第２の導電型半導体層１４２及び活性層１４４を貫通して第１の導電型半導体層１４６と接する１つ以上の接触電極１２０ｂとを有する。
【００５０】
接触電極１２０ｂは、第１の電極層１２０の主電極１２０ａから互いに離隔して複数分岐させることができる。接触電極１２０ｂが複数である場合、第１の導電型半導体層１４６への電流供給を円滑に行うことができる。接触電極１２０ｂは、上部から見たとき、放射状パターン、十字状パターン、ライン状パターン、曲線状パターン、ループパターン、リンクパターン又はリングパターンのうちの少なくとも１つのパターンであり得るが、これに限定されることはない。
【００５１】
一方、接触電極１２０ｂにはオーミック層が形成され、このオーミック層によって接触電極１２０ｂが第１の導電型半導体層１４６とオーミック接触することができる。
【００５２】
第１の導電型半導体層１４６と接する接触電極１２０ｂの部分にはラフネス１２２を形成することができる。ラフネス１２２は、第１の導電型半導体層１４６と接する部分にランダムな形態で粗さを形成したものである。ラフネス１２２は、湿式エッチング工程又は乾式エッチング工程によって形成することができる。
【００５３】
このようなラフネス１２２は、第１の電極層１２０と第１の導電型半導体層１４６との接触面積を増加させる。第１の電極層１２０と第１の導電型半導体層１４６との接触面積が増加するにつれて電極の接触面積が広くなり、発光素子１００の電気的特性を改善することができる。また、このようなラフネス１２２によって第１の電極層１２０と第１の導電型半導体層１４６との間の接着力が増加し、発光素子１００の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
第１の電極層１２０と第２の電極層１３０との間、そして、第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂの側壁に絶縁層１７０が形成され、第１の電極層１２０と他の各層１３０、１４２、１４４との間を絶縁させることによって電気的なショートを遮断する。
【００５５】
絶縁層１７０は、非伝導性酸化物や窒化物からなり得る。一例として、前記絶縁層１７０は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）層、酸化窒化物層、又は酸化アルミニウム層からなり得る。
【００５６】
第２の電極層１３０の一側領域、例えば、図１に示した実施例では、第２の電極層１３０の電流拡散層１３６の一側領域を発光構造物１４０の外部に露出させることができ、露出した第２の電極層１３０の一側領域上に電極パッド１９０を形成することができる。
【００５７】
電極パッド１９０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）のうちの少なくとも１つを含んで単層又は多層構造に形成することができる。
【００５８】
そして、発光構造物１４０の側面にはパッシベーション層１８０を形成することができる。例えば、パッシベーション層１８０は、第２の導電型半導体層１４２、活性層１４４及び第１の導電型半導体層１４６の一部を覆うように配置することができる。
【００５９】
第１の導電型半導体層１４６に存在する後述する凹凸構造１４８の凸部１４８ａの側面にもパッシベーション層１８１を形成することができる。
【００６０】
パッシベーション層１８０は、絶縁物質で形成されることによって発光構造物１４０と電極パッド１９０との間の電気的なショートを防止し、前記絶縁層１７０の物質と同じ物質で形成することができる。
【００６１】
第１の導電型半導体層１４６は、凸部１４８ａと、前記凸部１４８ａより高さの低い凹部１４８ｂとからなる凹凸構造１４８を有し、前記凸部１４８ａは第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂと重畳され得る。
【００６２】
すなわち、前記凸部１４８ａは、第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂと前記発光構造物１４０の積層方向に重畳され得る。
【００６３】
また、図１ｂ〜図１ｇを参照すると、前記凸部１４８ａの形状は、ストライプ状、四角柱状、円柱状、円錐状、ピラミッド状、又は半円球状のうちのいずれか１つであり得るが、これに限定することはない。
【００６４】
図１ｂ〜図１ｇでは、便宜上、第１の導電型半導体層１４６上のラフネス又はパターン１６０は図示していない。
【００６５】
従来は、第１の電極層の接触電極の高さだけの領域を確保するために第１の導電型半導体層を厚く形成したので、全体的に発光素子の厚さが厚かった。
【００６６】
発光構造物１４０の上部に位置する第１の導電型半導体層１４６の厚さが厚いと、活性層１４４から発光された光が外部に放出されるまで移動する距離が増加するので、光の移動過程で光の一部が第１の導電型半導体層に吸収され、発光素子の光抽出効率が減少するという問題があった。
【００６７】
本実施例では、第１の導電型半導体層１４６が凹凸構造１４８を有するようにし、凸部１４８ａでは、発光素子の信頼性を確保するために接触電極１２０ｂの上面と一定の高さ差Ｈ２を維持するようにし、接触電極１２０ｂが存在しない第１の導電型半導体層１４６上の領域には凹部１４８ｂを形成し、第１の導電型半導体層１４６の高さＨ３を低くすることによって発光素子１００の光抽出効率を改善することができる。
【００６８】
すなわち、前記凹部１４８ｂは、前記凸部１４８ａより薄く形成される。
【００６９】
第１の導電型半導体層１４６の上面と接触電極１２０ｂとの間には、一定の高さ差Ｈ２を維持しなければならない。これは、第１の導電型半導体層１４６の上面と接触電極１２０ｂが過度に近い場合、第１の導電型半導体層１４６の上面にラフネスやパターンを形成するテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程時に接触電極１２０ｂの一部が外部に露出し、電気的ショートが発生するおそれがあるためである。前記高さ差Ｈ２は、発光素子の信頼性を確保しながら光抽出を妨害しないように１〜５μmに維持することができる。
【００７０】
第１の導電型半導体層１４６の凹凸構造１４８で、凹部１４８ｂと発光構造物１４０の活性層１４４との間の高さ差Ｈ３も一定に維持しなければならない。これは、第１の導電型半導体層１４６の上面と活性層１４２が過度に近い場合、第１の導電型半導体層１４６の上面にラフネスやパターンを形成するテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程時に活性層１４４が外部に露出し、発光素子の信頼性を低下させるおそれがあるためである。前記高さ差Ｈ３は、発光素子の信頼性を確保しながら光抽出を妨害しないように０.５〜４μmに維持することができる。
【００７１】
また、発光構造物１４０の全体高さＨ１は１〜５μmであり得る。
【００７２】
凹凸構造１４８の凸部１４８ａは、第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂと垂直に重畳され、凸部１４８ａの幅Ｗ２は、接触電極１２０ｂの幅Ｗ１と同じかそれより広くなり得る。
【００７３】
凸部１４８ａの幅Ｗ２は、第１の電極層１２０の主電極１２０ａから分岐されて形成された各接触電極１２０ｂ間の幅によって変わり得る。一つの例示として、前記凸部の幅Ｗ２は、接触電極１２０ｂの幅Ｗ１の１倍〜５倍であり得る。
【００７４】
本実施例によると、第１の導電型半導体層１４６の凸部１４８ａが接触電極１２０ｂと垂直に重畳しながら一定の高さ差Ｈ２を維持するので、発光素子の信頼性を確保できると同時に、接触電極１２０ｂが位置しない第１の導電型半導体層１４６の領域には凹部１４８ｂを形成し、第１の導電型半導体層１４６の厚さを減少させることによって発光素子の光抽出効率を改善することができる。
【００７５】
第１の導電型半導体層１４６の凹凸構造１４８は、第１の導電型半導体層１４６の上面にＰＲ層（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ｌａｙｅｒ）を形成し、パターンが形成されたマスクを上部に被せた後、紫外線を照射することによって形成することができる。
【００７６】
前記ＰＲ層は、光の照射を受けた部分が現像時に溶けてなくなる陽性感光膜、又は光の照射を受けた部分が現像時に残る陰性感光膜を使用することができる。
【００７７】
また、活性層１４４から発光された光は、第１の導電型半導体層１４６の上面のみならず、凸部１４８ａの側面上にも放出されるので、第１の導電型半導体層１４６に凹凸構造１４８を形成することによって光の放出面積が増加し、発光素子の光特性を改善することができる。
【００７８】
図２〜図１０は、実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。以下では、図２〜図１０を参照して発光素子の製造方法の一実施例を説明する。
【００７９】
図２に示すように、基板１０１上に発光構造物１４０を成長させる。
【００８０】
前記基板１０１は、半導体物質の成長に適した材料、又はキャリアウェハーで形成することができる。また、前記基板１０１は、熱伝導性に優れた物質で形成することができ、伝導性基板又は絶縁性基板であり得る。基板１０１は、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ及びＧａ２Ｏ３のうちの少なくとも１つを使用することができる。基板１０１上には凹凸構造を形成できるが、これに限定することはない。基板１０１に対して湿式洗浄を行い、表面の不純物を除去することができる。
【００８１】
発光構造物１４０は、基板１０１上に第１の導電型半導体層１４６、活性層１４４及び第２の導電型半導体層１４２を順次成長させることによって形成することができる。
【００８２】
発光構造物１４０は、例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ―Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線成長法（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）などの方法を用いて形成できるが、これに限定することはない。
【００８３】
第１の導電型半導体層１４６は厚さＤ１で成長され、接触電極を有さない一般的な発光素子で形成される第１の導電型半導体層よりも厚く成長される。
【００８４】
発光構造物１４０と基板１０１との間にはバッファー層（図示せず）を成長させることができるが、このバッファー層は、材料の格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和するためのものである。前記バッファー層の材料は、３族―５族化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうちの少なくとも１つで形成することができる。前記バッファー層上には非ドープ（ｕｎｄｏｐｅｄ）の半導体層を形成できるが、これに限定することはない。
【００８５】
そして、図３に示すように、第２の導電型半導体層１４２上に第２の電極層１３０を形成する。第２の電極層１３０は、オーミック層／反射層／接合層、オーミック層／反射層、反射層／接合層のうちのいずれか１つの形態であり、電流拡散層を含むことができる。
【００８６】
例えば、第２の導電型半導体層１４２上にオーミック層１３２と反射層１３４を形成し、反射層１３４上に電流拡散層１３６を形成することができる。このとき、電流拡散層１３６は、オーミック層１３２と反射層１３４の幅より広く成長させることができ、電流拡散層１３６は、その一側が第２の導電型半導体層１４２と接触した後、第２の導電型半導体層１４２に電流を供給することができる。
【００８７】
オーミック層１３２、反射層１３４及び電流拡散層１３６は、例えば、電子ビーム（Ｅ―ｂｅａｍ）蒸着、スパッタリング、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のうちのいずれか１つの方法によって形成できるが、これに限定することはない。
【００８８】
図３は、一つの例示に過ぎなく、オーミック層１３２、反射層１３４及び電流拡散層１３６が形成される面積は多様に選択することができる。
【００８９】
そして、図４に示すように、第２の電極層１３０、第２の導電型半導体層１４２及び活性層１４４を貫通して第１の導電型半導体層１４６を露出させる少なくとも一つのビアホール２１２、２１４を形成する。前記ビアホール２１２、２１４の底にはラフネス１２２を形成することができる。
【００９０】
ビアホール２１２、２１４は、例えば、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を用いて形成され、第２の電極層１３０を選択的にエッチングして第２の導電型半導体層１４２を露出させた後、露出した第２の導電型半導体層１４２とその下部の活性層１４４をエッチングして第１の導電型半導体層１４６を露出させることによって形成することができる。
【００９１】
前記ラフネス１２２は、ビアホール２１２、２１４によって露出する第１の導電型半導体層１４６に乾式エッチング又はＰＥＣ（Ｐｈｏｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）エッチング工程を行うことによって形成することができる。
【００９２】
その次に、図５に示すように、第２の電極層１３０の上面とビアホール２１２、２１４の側面上に絶縁層１７０を形成する。
【００９３】
そして、図６に示すように、前記ビアホール２１２、２１４を導電性物質で充填し、第１の導電型半導体層１４６と接するように第１の電極層１２０を形成する。このとき、導電性物質は、ビアホール２１２、２１４の底面に存在するラフネス１２２部分にも充填される。
【００９４】
前記導電性物質は、電気伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）のうちの少なくとも１つを含んで構成できるが、これに限定することはない。
【００９５】
ビアホール２１２、２１４に充填された導電性物質は、第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂとなる。
【００９６】
そして、図７に示すように、第１の電極層１２０上に支持基板１１０を配置する。支持基板１１０は、ボンディング方式、メッキ方式又は蒸着方式で形成することができる。支持基板１１０をボンディング方式で形成する場合、例えば、別途の接合層１１５を用いて第１の電極層１２０と支持基板１１０を付着させることができる。
【００９７】
そして、図８に示すように、基板１０１を分離する。基板１０１の除去は、エキシマレーザーなどを用いたレーザーリフトオフ（Ｌａｓｅｒ Ｌｉｆｔ Ｏｆｆ：ＬＬＯ）方法で行うこともでき、乾式及び湿式エッチング方法で行うこともできる。
【００９８】
レーザーリフトオフ法を例に挙げると、前記基板１０１の方向に一定領域の波長を有するエキシマレーザー光をフォーカシングして照射すると、前記基板１０１と発光構造物１４０との境界面に熱エネルギーが集中し、境界面がガリウムと窒素分子に分離されながら、レーザー光が通過する部分で瞬間的に基板１０１の分離が起きる。
【００９９】
次に、図９に示すように、発光構造物１４０にアイソレーション（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）エッチングを実施し、発光構造物１４０をそれぞれの発光素子の単位で分離する。アイソレーションエッチングは、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）などの乾式エッチング方法によって実施することができる。アイソレーションエッチングにより、第２の電極層１３０の一部は発光構造物１４０の外部に開放することができる。例えば、アイソレーションエッチングによって発光構造物１４０がエッチングされ、第２の電極層１３０の一側、すなわち、枠の一部を開放することができる。
【０１００】
その後、第１の導電型半導体層１４６の上部にＰＲ層（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ｌａｙｅｒ）２５０を形成する。ＰＲ層２５０は、光の照射を受けた部分が現像時に溶けてなくなる陽性感光膜、又は光の照射を受けた部分が現像時に残る陰性感光膜を使用して形成することができる。図９では、一つの例示として陽性感光膜を使用した。
【０１０１】
ＰＲ層２５０を形成した後、パターンが形成されたマスク２６０を上部に被せた後、紫外線を照射すると、マスク２６０に形成されたパターンがＰＲ層２５０に現象され、マスク２６０を通過して光が照射されたＰＲ層２５０の部分が溶けていく。その後、エッチングを行うと、図１０に示すように、第１の導電型半導体層１４６の上部に凹凸構造１４８が形成される。
【０１０２】
上述したように、凹凸構造１４８の凸部１４８ａは接触電極１２０ｂと重畳するように形成される。
【０１０３】
本実施例では、アイソレーションエッチングを行った後で凹凸構造１４８を形成する場合を説明したが、工程順序には制限がない。
【０１０４】
前記アイソレーションエッチングによって開放されて露出した第２の電極層１３０の一側には電極パッド１９０を形成する。
【０１０５】
そして、発光構造物１４０の側面を覆うパッシベーション層１８０を形成する。
【０１０６】
パッシベーション層１８０は、発光構造物１４０の側面を覆うように形成できるが、これに限定されるものではなく、発光構造物１４０の側面及び上面の一部領域を覆うように形成することもできる。第１の導電型半導体層１４６の凸部１４８ａの側面にもパッシベーション層１８１を形成することができる。
【０１０７】
そして、第１の導電型半導体層１４６の上面にはラフネス又はパターン１６０を形成する。
【０１０８】
図１１は、本発明の実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージの一実施例を示した図である。
【０１０９】
本実施例に係る発光素子パッケージ３００は、本体３１０と、前記本体３１０に設置された第１のリードフレーム３２１及び第２のリードフレーム３２２と、前記本体３１０に設置され、第１のリードフレーム３２１及び第２のリードフレーム３２２と電気的に連結される上述した各実施例に係る発光素子１００と、前記発光素子１００を包囲するモールディング部３４０とを備える。
【０１１０】
本体３１０は、シリコン材質、合成樹脂材質、又は金属材質を含んで形成することができる。前記本体３１０が金属材質などの導電性物質からなると、図示していないが、前記本体３１０の表面に絶縁層がコーティングされ、この絶縁層によって第１及び第２のリードフレーム３２１、３２２間の電気的短絡を防止することができる。
【０１１１】
第１のリードフレーム３２１及び第２のリードフレーム３２２は、互いに電気的に分離され、発光素子１００に電流を供給する。また、第１のリードフレーム３２１及び第２のリードフレーム３２２は、発光素子１００から発生した光を反射させて光効率を増加させることができ、発光素子１００から発生した熱を外部に排出することもできる。
【０１１２】
発光素子１００は、本体３１０上に設置したり、第第１のリードフレーム３２１又は第２のリードフレーム３２２上に設置することができる。本実施例では、第１のリードフレーム３２１と発光素子１００が直接通電され、第２のリードフレーム３２２と前記発光素子１００はワイヤ３３０を介して連結されている。発光素子１００は、ワイヤボンディング方式の他に、フリップチップ方式又はダイボンディング方式などによってリードフレーム３２１、３２２と連結することができる。
【０１１３】
モールディング部３４０は、発光素子１００を包囲して保護することができる。また、モールディング部３４０上には蛍光体３５０が含まれ、この蛍光体３５０により、前記発光素子１００から放出される光の波長を変化させることができる。
【０１１４】
蛍光体３５０は、ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体、シリケート（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）系蛍光体、ニトリド（Ｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体、又はオキシニトリド（Ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体を含むことができる。
【０１１５】
例えば、ガーネット系蛍光体は、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）又はＴＡＧ（Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）で、前記シリケート系蛍光体は（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋で、前記ニトリド系蛍光体はＳｉＮを含むＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋で、前記オキシニトリド系蛍光体は、ＳｉＯＮを含むＳｉ６−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ：Ｅｕ２＋（０＜ｘ＜６）であり得る。
【０１１６】
発光素子１００から放出された第１の波長領域の光は、蛍光体２５０によって励起されて第２の波長領域の光に変換され、第２の波長領域の光がレンズ（図示せず）を通過しながら光経路が変更され得る。
【０１１７】
本実施例に係る複数の発光素子パッケージは基板上にアレイされ、発光素子パッケージの光経路上には、光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどを配置することができる。このような発光素子パッケージ、基板及び光学部材は、ライトユニットとして機能することができる。更に他の実施例は、上述した各実施例に記載された半導体発光素子又は発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムに具現することができ、例えば、照明システムはランプ、街路灯を含むことができる。
【０１１８】
以下では、上述した発光素子パッケージが配置された照明システムの一実施例として、照明装置、ヘッドランプ及びバックライトユニットを説明する。
【０１１９】
図１２は、本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置された照明装置の一実施例を示した図である。
【０１２０】
図１２を参照すると、一実施例に係る照明装置は、光を投射する光源６００と、光源６００が内蔵されるハウジング４００と、光源６００の熱を放出する放熱部５００と、光源６００と放熱部５００を前記ハウジング４００に結合するホルダー７００とを備えて構成される。
【０１２１】
ハウジング４００は、電気ソケット（図示せず）に結合されるソケット結合部４１０と、ソケット結合部４１０と連結され、光源６００が内蔵された本体部４２０とを備える。本体部４２０には、一つの空気流動口４３０を貫通形成することができる。
【０１２２】
ハウジング４００の本体部４２０上に複数の空気流動口４３０が備えられているが、空気流動口４３０は、１つの空気流動口からなってもよく、図示したように、複数の流動口を放射状に配置することもでき、その他の多様な配置も可能である。
【０１２３】
光源６００は、上述した各実施例に係る発光素子パッケージを含むことができる。
【０１２４】
光源６００の下部にはホルダー７００が備えられるが、ホルダー７００は、フレーム及び空気流動口を有することができる。また、図示していないが、光源６００の下部には光学部材が備えられ、この光学部材により、光源６００から投射される光を拡散、散乱又は収斂させることができる。
【０１２５】
図１３は、本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置されたヘッドランプの一実施例を示した図である。
【０１２６】
図１３を参照すると、ヘッドランプ７００は、本実施例に係る発光素子パッケージが配置された発光モジュール７１０から放出された光がリフレクタ７２０とシェード７３０から反射された後、レンズ７４０を透過して車体の前方に向かうことができる。
【０１２７】
発光モジュール７１０に含まれた発光素子パッケージは、複数の発光素子を搭載できるが、これに限定することはない。
【０１２８】
本実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージは、第１の導電型半導体層の厚さ減少によって光抽出効率が向上するので、発光モジュール７１０の光効率を全体的に向上させることができる。
【０１２９】
図１４は、本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置された表示装置の一実施例を示した図である。
【０１３０】
図１４を参照すると、本実施例に係る表示装置８００は、光源モジュール８３０、８３５と、ボトムカバー８１０上の反射板８２０と、反射板８２０の前方に配置され、光源モジュールから放出される光を表示装置の前方にガイドする導光板８４０と、導光板８４０の前方に配置された第１のプリズムシート８５０及び第２のプリズムシート８６０と、第２のプリズムシート８６０の前方に配置されたパネル８７０と、パネル８７０の前方に配置されたカラーフィルター８８０とを備えて構成される。
【０１３１】
光源モジュールは、回路基板８３０上の上述した発光素子パッケージ８３５を備えて構成される。ここで、回路基板８３０にはＰＣＢなどを使用することができ、発光素子パッケージ８３５は図１１を参照して説明した通りである。
【０１３２】
ボトムカバー８１０は、表示装置８００内の各構成要素を収納することができる。反射板８２０は、本図面のように別途の構成要素として設けることもでき、導光板８４０の後面やボトムカバー８１０の前面に反射度の高い物質でコーティングされる形態で設けることも可能である。
【０１３３】
ここで、反射板８２０には、反射率が高く、超薄型で使用可能な素材を使用することができ、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ；ＰＥＴ）を使用することができる。
【０１３４】
導光板８４０は、発光素子パッケージモジュールから放出される光を散乱させ、その光を液晶表示装置の画面の全領域にわたって均一に分布させる。したがって、導光板８４０は、屈折率と透過率の良い材料からなるが、ポリメチルメタクリレート（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）又はポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）などで形成することができる。そして、導光板が省略され、反射板８２０上の空間で光が伝達されるエアガイド方式も可能である。
【０１３５】
第１のプリズムシート８５０は、支持フィルムの一面に、透光性でありながら弾性を有する重合体材料で形成されるが、重合体は、複数の立体構造が反復的に形成されたプリズム層を有することができる。ここで、複数のパターンは、図示したように、山部と谷部が反復的に形成されたストライプタイプに備えることができる。
【０１３６】
第２のプリズムシート８６０で支持フィルムの一面の山部と谷部の方向は、第１のプリズムシート８５０内の支持フィルムの一面の山部と谷部の方向に対して垂直であり得る。これは、光源モジュールと反射シートから伝達された光を前記パネル８７０の全方向に均一に分散させるためである。
【０１３７】
本実施例で第１のプリズムシート８５０と第２のプリズムシート８６０が光学シートをなすが、光学シートは、他の組み合わせ、例えば、マイクロレンズアレイからなってもよく、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、又は一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイとの組み合わせなどからなってもよい。
【０１３８】
パネル８７０には液晶表示パネルを配置できるが、液晶表示パネルの他に、光源を必要とする他の種類のディスプレイ装置を備えることができる。
【０１３９】
パネル８７０は、ガラスボディー間に液晶が位置し、光の偏光性を用いるために偏光板を両側のガラスボディーに載せた状態となっている。ここで、液晶は、液体と固体の中間的な特性を有し、液体のように流動性を有する有機分子である液晶が結晶のように規則的に配列された状態を示すものであって、分子配列が外部電界によって変化する性質を用いて画像を表示する。
【０１４０】
表示装置に使用される液晶表示パネルは、アクティブマトリックス方式であって、各画素に供給される電圧を調節するスィッチとしてトランジスタを使用する。
【０１４１】
パネル８７０の前面にはカラーフィルター８８０が備えられ、このカラーフィルター８８０は、パネル８７０から投射された光のうち、それぞれの画素ごとに赤色、緑色及び青色の光のみを透過するので、画像を表現することができる。
【０１４２】
以上のように、実施例を限定された実施例と図面に基づいて説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
【０１４３】
したがって、本発明の範囲は、説明した実施例に限定して定めてはならなく、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものによって定めなければならない。
【符号の説明】
【０１４４】
１０１ 基板
１１０ 支持基板
１１５ 接合層
１２０ 第１の電極層
１２０ａ 主電極
１２０ｂ 接触電極
１３０ 第２の電極層
１３２ オーミック層
１３４ 反射層
１３６ 電流拡散層
１４０ 発光構造物
１４２ 第２の導電型半導体層
１４４ 活性層
１４６ 第１の導電型半導体層
１４８ 凹凸構造
１４８ａ 凸部
１４８ｂ 凹部
１７０ 絶縁層
１８０ パッシベーション層
１９０ 電極パッド
２１２、２１４ ビアホール
２５０ ＰＲ層
３１０ パッケージ本体
３２１、３２２ 第１及び第２のリードフレーム
３３０ ワイヤ
３４０ モールディング部
３５０ 蛍光体
４００ ハウジング
５００ 放熱部
６００ 光源
７００ ホルダー
７１０ 発光モジュール
７２０ リフレクタ
７３０ シェード
８００ 表示装置
８１０ ボトムカバー
８２０ 反射板
８４０ 導光板
８５０ 第１のプリズムシート
８６０ 第２のプリズムシート
８７０ パネル
８８０ カラーフィルター
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、発光素子及びこれを含む照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の３―５族又は２―６族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード（Ｌｉｇｉｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオードなどの発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発で赤色、緑色、青色及び紫外線などの多様な色を具現することができ、蛍光物質を用いたり色を組み合わせることによって効率の良い白色光線も具現可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性という長所を有する。
【０００３】
したがって、光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）に取って代わる発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球に取って代わる白色発光ダイオード照明装置、自動車のヘッドライト及び信号灯にまで応用が拡大されている。
【０００４】
ビアホール（ｖｉａ―ｈｏｌｅ）を含む発光素子の場合、ビアホールの高さのため、半導体層が一般的な発光素子より厚く形成される。これによって、活性層から発光された光が外部に抜け出るまで光が通過しなければならない移動距離が長くなり、このとき、活性層の上部に存在する半導体層に吸収される光の量が多くなり、発光素子の光効率が良くないという問題が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施例は、発光素子の半導体層の厚さを減少させ、発光素子の光抽出効率を改善しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例に係る発光素子は、第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層とを備え、前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より高さの低い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と重畳されている。
【０００７】
前記第１の領域の幅は、前記接触電極の幅と同じか又はそれより広くなり得る。
【０００８】
前記第１の領域の幅は、前記接触電極の幅の１〜５倍であり得る。
【０００９】
前記第１の導電型半導体層の上面にラフネス又はパターンを形成することができる。
【００１０】
前記発光構造物の側面には、第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層の少なくとも一部を覆うパッシベーション層をさらに備えることができる。前記第１の導電型半導体層と接する前記接触電極の部分にはラフネスを形成することができる。
【００１１】
前記第２の電極層の一側が前記発光構造物の外部に露出し、露出した部分に電極パッドを形成することができる。
【００１２】
前記第２の電極層は、前記第２の導電型半導体層の下部に位置するオーミック層及び／又は反射層を備えることができる。
【００１３】
前記第２の電極層は電流拡散層を備え、前記電極パッドを前記電流拡散層と接するように配置することができる。
【００１４】
前記第１の領域の側面に形成されたパッシベーション層をさらに備えることができる。
【００１５】
前記第１の領域の形状は、円柱状、円錐状、ピラミッド状、四角柱状、半円球状、又はストライプ状のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１６】
他の実施例に係る発光素子は、第１の方向に積層された第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層とを備え、前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より厚さの薄い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と前記第１の方向に重畳されている。
【００１７】
本発明の一実施例に係る照明装置は、基板上に複数の発光素子パッケージを含んで光を放出する光源と、前記光源が内蔵されたハウジングと、前記光源の熱を放出する放熱部と、前記光源と前記放熱部を前記ハウジングに結合するホルダーとを備え、前記発光素子パッケージは、本体と、前記本体に配置された第１及び第２のリードフレームと、前記本体に配置され、前記第１及び第２のリードフレームと電気的に連結されている発光素子とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
上述した実施例に係る発光素子によると、半導体層の厚さが減少するにつれて、活性層から発光された光が外部に放出されるまで移動する距離が減少するので、発光素子の光抽出効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】本発明の一実施例に係る発光素子を示した断面図である。
【図１ｂ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｃ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｄ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｅ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｆ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図１ｇ】本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図３】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図４】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図５】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図６】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図７】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図８】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図９】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。
【図１１】本発明の実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージの一実施例を示した図である。
【図１２】本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置された照明装置の一実施例を示した図である。
【図１３】本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置されたヘッドランプの一実施例を示した図である。
【図１４】本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置された表示装置の一実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、前記の目的を具体的に実現可能な本発明の好適な実施例を添付の図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明に係る実施例の説明において、各エレメントの「上又は下」に形成されると記載される場合、上又は下は、二つのエレメントが互いに直接接触したり、一つ以上の他のエレメントが前記二つのエレメント間に配置されて形成されることを全て含む。また、「上又は下」と表現される場合、一つのエレメントを基準にして上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
【００２２】
図面において、各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張、省略又は概略的に示した。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。
【００２３】
図１ａは、本発明の一実施例に係る発光素子を示した断面図で、図１ｂ〜図１ｇは、本発明の一実施例に係る発光素子の斜視図である。。
【００２４】
本発明の一実施例に係る発光素子１００は、支持基板１１０と、前記支持基板１１０上に配置された第１の電極層１２０と、第１の電極層１２０上に配置された第２の電極層１３０と、同一方向に積層された第１の導電型半導体層１４６、活性層１４４及び第２の導電型半導体層１４２を有する発光構造物１４０とを備える。
【００２５】
発光素子１００は、複数の化合物半導体層、例えば、３族―５族元素の半導体層を用いたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含み、ＬＥＤは、青色、緑色又は赤色などの光を放出する有色ＬＥＤ又はＵＶ ＬＥＤであり得る。ＬＥＤの放出光は、多様な半導体を用いて具現できるが、これに限定することはない。
【００２６】
発光構造物１４０は、例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ―Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線成長法（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）などの方法を用いて形成できるが、これに限定することはない。
【００２７】
第１の導電型半導体層１４６は、半導体化合物で形成することができ、例えば、３族―５族又は２族―６族などの化合物半導体で形成することができる。また、第１の導電型半導体層１４６には、第１の導電型ドーパントをドーピングすることができる。第１の導電型半導体層１４６がｎ型半導体層である場合、第１の導電型ドーパントは、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅを含むことができるが、これに限定されることはない。また、第１の導電型半導体層がｐ型半導体層である場合、第１の導電型ドーパントは、ｐ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。
【００２８】
第１の導電型半導体層１４６は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。第１の導電型半導体層１４６は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのうちのいずれか１つ以上で形成することができる。
【００２９】
第１の導電型半導体層１４６の上面には、光抽出効率を向上させるためにラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）又はパターン１６０を形成することができる。
【００３０】
活性層１４４は、電子と正孔が互いに会い、活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドによって決定されるエネルギーを有する光を放出する層である。
【００３１】
活性層１４４は、単一井戸構造、多重井戸構造、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ―Ｗｉｒｅ）構造、又は量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造のうち少なくともいずれか一つで形成することができる。例えば、前記活性層１４４は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されることによって多重量子井戸構造を形成できるが、これに限定されることはない。
【００３２】
活性層１４４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうちのいずれか１つ以上のペア構造で形成できるが、これに限定されることはない。前記井戸層は、前記障壁層のバンドギャップより低いバンドギャップを有する物質で形成することができる。
【００３３】
前記活性層１４４の上側又は／及び下側には導電型クラッド層（図示せず）を形成することができる。前記導電型クラッド層は、活性層の障壁層のバンドギャップより広いバンドギャップを有する半導体で形成することができる。例えば、導電型クラッド層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ又は超格子構造を含むことができる。また、導電型クラッド層はｎ型又はｐ型にドーピングすることができる。
【００３４】
第２の導電型半導体層１４２は、半導体化合物で形成することができ、例えば、第２の導電型ドーパントがドーピングされた３族―５族化合物半導体で形成することができる。第２の導電型半導体層１４２は、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。第２の導電型半導体層１４２がｐ型半導体層である場合、第２の導電型ドーパントは、ｐ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。また、第２の導電型半導体層１４２がｎ型半導体層である場合、第２の導電型ドーパントは、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅを含むことができるが、これに限定されることはない。
【００３５】
本実施例で、第１の導電型半導体層１４６はｎ型半導体層に、第２の導電型半導体層１４２はｐ型半導体層に具現することができる。また、第１の導電型半導体層１４６はｐ型半導体層に、第２の導電型半導体層１４２はｎ型半導体層に具現することもできる。また、第２の導電型半導体層１４２上には、第２の導電型とは反対の極性を有する半導体、例えば、第２の導電型半導体層がｐ型半導体層である場合、ｎ型半導体層（図示せず）を形成することができる。これによって、発光構造物は、ｎ―ｐ接合構造、ｐ―ｎ接合構造、ｎ―ｐ―ｎ接合構造、ｐ―ｎ―ｐ接合構造のうちのいずれか１つの構造で具現することができる。
【００３６】
支持基板１１０は、発光構造物１４０を支持し、伝導性基板又は絶縁性基板であり得る。また、電気伝導性と熱伝導性の高い物質で形成することができる。例えば、支持基板１１０は、所定の厚さを有するベース基板であって、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選ばれる物質又はこれらの合金からなり得る。また、支持基板１１０は、金（Ａｕ）、銅合金（Ｃｕ Ａｌｌｏｙ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅―タングステン（Ｃｕ―Ｗ）、キャリアウェハー（例えば、ＧａＮ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇａ２Ｏ３など）又は伝導性シートなどを選択的に含むことができる。
【００３７】
支持基板１１０上には第１の電極層１２０が形成される。第１の電極層１２０は、金属で形成することができ、オーミック層、反射層及び接合層のうちの少なくとも１つの層を有することができる。第１の電極層１２０は、後述する第１の導電型半導体層１４６と反射金属でオーミック接触したり、伝導性酸化物を用いてオーミック接触することができる。
【００３８】
第１の電極層１２０は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ又はこれらの選択的な組み合わせからなり得る。また、第１の電極層１２０は、オーミック特性を有する反射電極材料で単層又は多層に形成することができる。第１の電極層１２０がオーミックの役割をする場合、オーミック層は形成しなくてもよい。
【００３９】
第１の電極層１２０は、前記各金属と、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、又はＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯのうちの少なくとも１つを含むことができ、このような材料に限定することはない。
【００４０】
また、第１の電極層１２０は接合層を有することができ、このとき、接合層は、バリア金属又はボンディング金属、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＴａのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００４１】
第１の電極層１２０が接合層を有しない場合、図１に示すように、支持基板１１０との結合のために別途の接合層１１５を形成することができる。接合層１１５は、例えば、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｎｂ及びＣｕからなる群より選ばれる物質又はこれらの合金で形成できるが、これに限定されることはない。
【００４２】
第２の電極層１３０は、後述する第１の電極層１２０の主電極１２０ａ上に形成され、第２の電極層１３０と第１の電極層１２０との間に絶縁層１７０が形成され、この絶縁層１７０によって第１の電極層１２０と第２の電極層１３０が電気的に絶縁される。
【００４３】
第２の電極層１３０は、オーミック層／反射層／接合層の構造、オーミック層／反射層の積層構造、又は反射層（オーミックを含む）／接合層の構造であり得るが、これに限定することはない。また、第２の電極層１３０は電流拡散層を有することができる。例えば、第２の電極層１３０は、絶縁層１７０上に電流拡散層１３６、反射層１３４及びオーミック層１３２が順次積層された構造であり得る。
【００４４】
電流拡散層１３６は、電気伝導性の高い金属で形成することができ、後述する電極パッド１９０と電気的に連結されることによって第２の導電型半導体層１４２に電流を供給することができる。電流拡散層１３６は、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｗ、Ｆｅなどからなる群から少なくとも１つを選択的に含むことができるが、これに限定することはない。
【００４５】
電流拡散層１３６の上部に反射層１３４が配置され、この反射層１３４は、反射度が５０％以上の反射物質で形成することができる。反射層１３４は、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ及びこれらの選択的な組み合わせで構成された物質で形成したり、前記金属物質とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの透光性伝導性物質を用いて多層に形成することができる。また、反射層１３４は、ＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどに積層することができる。また、反射層１３４が発光構造物（例えば、第２の導電型半導体層１４２とオーミック接触する物質で形成される場合、後述するオーミック層１３２は別途に形成しなくてもよく、これに限定することはない。
【００４６】
第２の導電型半導体層１４２と接するようにオーミック層１３２を形成することができる。第２の導電型半導体層１４２は、不純物のドーピング濃度が低いため接触抵抗が高く、それによって金属とのオーミック特性が良くないこともある。オーミック層１３２は、このようなオーミック特性を改善するためのものであるが、必ず形成されるべきものではない。
【００４７】
オーミック層１３２は、発光構造物１４０と反射層１３４との間に配置されるので、透明電極などで形成することができ、層又は複数のパターンに形成することができる。
【００４８】
オーミック層１３２は、約２００オングストロームの厚さであり得る。オーミック層１３２は、透光性伝導層と金属を選択的に使用して形成することができ、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ―Ｇａ ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ―Ｇａ ＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうちの少なくとも１つを含んで形成できるが、このような材料に限定されることはない。
【００４９】
第１の電極層１２０は、主電極１２０ａと、前記主電極１２０ａから分岐され、第２の電極層１２０、第２の導電型半導体層１４２及び活性層１４４を貫通して第１の導電型半導体層１４６と接する１つ以上の接触電極１２０ｂとを有する。
【００５０】
接触電極１２０ｂは、第１の電極層１２０の主電極１２０ａから互いに離隔して複数分岐させることができる。接触電極１２０ｂが複数である場合、第１の導電型半導体層１４６への電流供給を円滑に行うことができる。接触電極１２０ｂは、上部から見たとき、放射状パターン、十字状パターン、ライン状パターン、曲線状パターン、ループパターン、リンクパターン又はリングパターンのうちの少なくとも１つのパターンであり得るが、これに限定されることはない。
【００５１】
一方、接触電極１２０ｂにはオーミック層が形成され、このオーミック層によって接触電極１２０ｂが第１の導電型半導体層１４６とオーミック接触することができる。
【００５２】
第１の導電型半導体層１４６と接する接触電極１２０ｂの部分にはラフネス１２２を形成することができる。ラフネス１２２は、第１の導電型半導体層１４６と接する部分にランダムな形態で粗さを形成したものである。ラフネス１２２は、湿式エッチング工程又は乾式エッチング工程によって形成することができる。
【００５３】
このようなラフネス１２２は、第１の電極層１２０と第１の導電型半導体層１４６との接触面積を増加させる。第１の電極層１２０と第１の導電型半導体層１４６との接触面積が増加するにつれて電極の接触面積が広くなり、発光素子１００の電気的特性を改善することができる。また、このようなラフネス１２２によって第１の電極層１２０と第１の導電型半導体層１４６との間の接着力が増加し、発光素子１００の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
第１の電極層１２０と第２の電極層１３０との間、そして、第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂの側壁に絶縁層１７０が形成され、第１の電極層１２０と他の各層１３０、１４２、１４４との間を絶縁させることによって電気的なショートを遮断する。
【００５５】
絶縁層１７０は、非伝導性酸化物や窒化物からなり得る。一例として、前記絶縁層１７０は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）層、酸化窒化物層、又は酸化アルミニウム層からなり得る。
【００５６】
第２の電極層１３０の一側領域、例えば、図１に示した実施例では、第２の電極層１３０の電流拡散層１３６の一側領域を発光構造物１４０の外部に露出させることができ、露出した第２の電極層１３０の一側領域上に電極パッド１９０を形成することができる。
【００５７】
電極パッド１９０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）のうちの少なくとも１つを含んで単層又は多層構造に形成することができる。
【００５８】
そして、発光構造物１４０の側面にはパッシベーション層１８０を形成することができる。例えば、パッシベーション層１８０は、第２の導電型半導体層１４２、活性層１４４及び第１の導電型半導体層１４６の一部を覆うように配置することができる。
【００５９】
第１の導電型半導体層１４６に存在する後述する凹凸構造１４８の凸部１４８ａの側面にもパッシベーション層１８１を形成することができる。
【００６０】
パッシベーション層１８０は、絶縁物質で形成されることによって発光構造物１４０と電極パッド１９０との間の電気的なショートを防止し、前記絶縁層１７０の物質と同じ物質で形成することができる。
【００６１】
第１の導電型半導体層１４６は、凸部１４８ａと、前記凸部１４８ａより高さの低い凹部１４８ｂとからなる凹凸構造１４８を有し、前記凸部１４８ａは第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂと重畳され得る。
【００６２】
すなわち、前記凸部１４８ａは、第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂと前記発光構造物１４０の積層方向に重畳され得る。
【００６３】
また、図１ｂ〜図１ｇを参照すると、前記凸部１４８ａの形状は、ストライプ状、四角柱状、円柱状、円錐状、ピラミッド状、又は半円球状のうちのいずれか１つであり得るが、これに限定することはない。
【００６４】
図１ｂ〜図１ｇでは、便宜上、第１の導電型半導体層１４６上のラフネス又はパターン１６０は図示していない。
【００６５】
従来は、第１の電極層の接触電極の高さだけの領域を確保するために第１の導電型半導体層を厚く形成したので、全体的に発光素子の厚さが厚かった。
【００６６】
発光構造物１４０の上部に位置する第１の導電型半導体層１４６の厚さが厚いと、活性層１４４から発光された光が外部に放出されるまで移動する距離が増加するので、光の移動過程で光の一部が第１の導電型半導体層に吸収され、発光素子の光抽出効率が減少するという問題があった。
【００６７】
本実施例では、第１の導電型半導体層１４６が凹凸構造１４８を有するようにし、凸部１４８ａでは、発光素子の信頼性を確保するために接触電極１２０ｂの上面と一定の高さ差Ｈ２を維持するようにし、接触電極１２０ｂが存在しない第１の導電型半導体層１４６上の領域には凹部１４８ｂを形成し、第１の導電型半導体層１４６の高さＨ３を低くすることによって発光素子１００の光抽出効率を改善することができる。
【００６８】
すなわち、前記凹部１４８ｂは、前記凸部１４８ａより薄く形成される。
【００６９】
第１の導電型半導体層１４６の上面と接触電極１２０ｂとの間には、一定の高さ差Ｈ２を維持しなければならない。これは、第１の導電型半導体層１４６の上面と接触電極１２０ｂが過度に近い場合、第１の導電型半導体層１４６の上面にラフネスやパターンを形成するテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程時に接触電極１２０ｂの一部が外部に露出し、電気的ショートが発生するおそれがあるためである。前記高さ差Ｈ２は、発光素子の信頼性を確保しながら光抽出を妨害しないように１〜５μmに維持することができる。
【００７０】
第１の導電型半導体層１４６の凹凸構造１４８で、凹部１４８ｂと発光構造物１４０の活性層１４４との間の高さ差Ｈ３も一定に維持しなければならない。これは、第１の導電型半導体層１４６の上面と活性層１４２が過度に近い場合、第１の導電型半導体層１４６の上面にラフネスやパターンを形成するテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程時に活性層１４４が外部に露出し、発光素子の信頼性を低下させるおそれがあるためである。前記高さ差Ｈ３は、発光素子の信頼性を確保しながら光抽出を妨害しないように０.５〜４μmに維持することができる。
【００７１】
また、発光構造物１４０の全体高さＨ１は１〜５μmであり得る。
【００７２】
凹凸構造１４８の凸部１４８ａは、第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂと垂直に重畳され、凸部１４８ａの幅Ｗ２は、接触電極１２０ｂの幅Ｗ１と同じかそれより広くなり得る。
【００７３】
凸部１４８ａの幅Ｗ２は、第１の電極層１２０の主電極１２０ａから分岐されて形成された各接触電極１２０ｂ間の幅によって変わり得る。一つの例示として、前記凸部の幅Ｗ２は、接触電極１２０ｂの幅Ｗ１の１倍〜５倍であり得る。
【００７４】
本実施例によると、第１の導電型半導体層１４６の凸部１４８ａが接触電極１２０ｂと垂直に重畳しながら一定の高さ差Ｈ２を維持するので、発光素子の信頼性を確保できると同時に、接触電極１２０ｂが位置しない第１の導電型半導体層１４６の領域には凹部１４８ｂを形成し、第１の導電型半導体層１４６の厚さを減少させることによって発光素子の光抽出効率を改善することができる。
【００７５】
第１の導電型半導体層１４６の凹凸構造１４８は、第１の導電型半導体層１４６の上面にＰＲ層（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ｌａｙｅｒ）を形成し、パターンが形成されたマスクを上部に被せた後、紫外線を照射することによって形成することができる。
【００７６】
前記ＰＲ層は、光の照射を受けた部分が現像時に溶けてなくなる陽性感光膜、又は光の照射を受けた部分が現像時に残る陰性感光膜を使用することができる。
【００７７】
また、活性層１４４から発光された光は、第１の導電型半導体層１４６の上面のみならず、凸部１４８ａの側面上にも放出されるので、第１の導電型半導体層１４６に凹凸構造１４８を形成することによって光の放出面積が増加し、発光素子の光特性を改善することができる。
【００７８】
図２〜図１０は、実施例に係る発光素子の製造過程を示した図である。以下では、図２〜図１０を参照して発光素子の製造方法の一実施例を説明する。
【００７９】
図２に示すように、基板１０１上に発光構造物１４０を成長させる。
【００８０】
前記基板１０１は、半導体物質の成長に適した材料、又はキャリアウェハーで形成することができる。また、前記基板１０１は、熱伝導性に優れた物質で形成することができ、伝導性基板又は絶縁性基板であり得る。基板１０１は、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ及びＧａ２Ｏ３のうちの少なくとも１つを使用することができる。基板１０１上には凹凸構造を形成できるが、これに限定することはない。基板１０１に対して湿式洗浄を行い、表面の不純物を除去することができる。
【００８１】
発光構造物１４０は、基板１０１上に第１の導電型半導体層１４６、活性層１４４及び第２の導電型半導体層１４２を順次成長させることによって形成することができる。
【００８２】
発光構造物１４０は、例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ―Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線成長法（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）などの方法を用いて形成できるが、これに限定することはない。
【００８３】
第１の導電型半導体層１４６は厚さＤ１で成長され、接触電極を有さない一般的な発光素子で形成される第１の導電型半導体層よりも厚く成長される。
【００８４】
発光構造物１４０と基板１０１との間にはバッファー層（図示せず）を成長させることができるが、このバッファー層は、材料の格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和するためのものである。前記バッファー層の材料は、３族―５族化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうちの少なくとも１つで形成することができる。前記バッファー層上には非ドープ（ｕｎｄｏｐｅｄ）の半導体層を形成できるが、これに限定することはない。
【００８５】
そして、図３に示すように、第２の導電型半導体層１４２上に第２の電極層１３０を形成する。第２の電極層１３０は、オーミック層／反射層／接合層、オーミック層／反射層、反射層／接合層のうちのいずれか１つの形態であり、電流拡散層を含むことができる。
【００８６】
例えば、第２の導電型半導体層１４２上にオーミック層１３２と反射層１３４を形成し、反射層１３４上に電流拡散層１３６を形成することができる。このとき、電流拡散層１３６は、オーミック層１３２と反射層１３４の幅より広く成長させることができ、電流拡散層１３６は、その一側が第２の導電型半導体層１４２と接触した後、第２の導電型半導体層１４２に電流を供給することができる。
【００８７】
オーミック層１３２、反射層１３４及び電流拡散層１３６は、例えば、電子ビーム（Ｅ―ｂｅａｍ）蒸着、スパッタリング、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のうちのいずれか１つの方法によって形成できるが、これに限定することはない。
【００８８】
図３は、一つの例示に過ぎなく、オーミック層１３２、反射層１３４及び電流拡散層１３６が形成される面積は多様に選択することができる。
【００８９】
そして、図４に示すように、第２の電極層１３０、第２の導電型半導体層１４２及び活性層１４４を貫通して第１の導電型半導体層１４６を露出させる少なくとも一つのビアホール２１２、２１４を形成する。前記ビアホール２１２、２１４の底にはラフネス１２２を形成することができる。
【００９０】
ビアホール２１２、２１４は、例えば、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を用いて形成され、第２の電極層１３０を選択的にエッチングして第２の導電型半導体層１４２を露出させた後、露出した第２の導電型半導体層１４２とその下部の活性層１４４をエッチングして第１の導電型半導体層１４６を露出させることによって形成することができる。
【００９１】
前記ラフネス１２２は、ビアホール２１２、２１４によって露出する第１の導電型半導体層１４６に乾式エッチング又はＰＥＣ（Ｐｈｏｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）エッチング工程を行うことによって形成することができる。
【００９２】
その次に、図５に示すように、第２の電極層１３０の上面とビアホール２１２、２１４の側面上に絶縁層１７０を形成する。
【００９３】
そして、図６に示すように、前記ビアホール２１２、２１４を導電性物質で充填し、第１の導電型半導体層１４６と接するように第１の電極層１２０を形成する。このとき、導電性物質は、ビアホール２１２、２１４の底面に存在するラフネス１２２部分にも充填される。
【００９４】
前記導電性物質は、電気伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）のうちの少なくとも１つを含んで構成できるが、これに限定することはない。
【００９５】
ビアホール２１２、２１４に充填された導電性物質は、第１の電極層１２０の接触電極１２０ｂとなる。
【００９６】
そして、図７に示すように、第１の電極層１２０上に支持基板１１０を配置する。支持基板１１０は、ボンディング方式、メッキ方式又は蒸着方式で形成することができる。支持基板１１０をボンディング方式で形成する場合、例えば、別途の接合層１１５を用いて第１の電極層１２０と支持基板１１０を付着させることができる。
【００９７】
そして、図８に示すように、基板１０１を分離する。基板１０１の除去は、エキシマレーザーなどを用いたレーザーリフトオフ（Ｌａｓｅｒ Ｌｉｆｔ Ｏｆｆ：ＬＬＯ）方法で行うこともでき、乾式及び湿式エッチング方法で行うこともできる。
【００９８】
レーザーリフトオフ法を例に挙げると、前記基板１０１の方向に一定領域の波長を有するエキシマレーザー光をフォーカシングして照射すると、前記基板１０１と発光構造物１４０との境界面に熱エネルギーが集中し、境界面がガリウムと窒素分子に分離されながら、レーザー光が通過する部分で瞬間的に基板１０１の分離が起きる。
【００９９】
次に、図９に示すように、発光構造物１４０にアイソレーション（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）エッチングを実施し、発光構造物１４０をそれぞれの発光素子の単位で分離する。アイソレーションエッチングは、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）などの乾式エッチング方法によって実施することができる。アイソレーションエッチングにより、第２の電極層１３０の一部は発光構造物１４０の外部に開放することができる。例えば、アイソレーションエッチングによって発光構造物１４０がエッチングされ、第２の電極層１３０の一側、すなわち、枠の一部を開放することができる。
【０１００】
その後、第１の導電型半導体層１４６の上部にＰＲ層（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ｌａｙｅｒ）２５０を形成する。ＰＲ層２５０は、光の照射を受けた部分が現像時に溶けてなくなる陽性感光膜、又は光の照射を受けた部分が現像時に残る陰性感光膜を使用して形成することができる。図９では、一つの例示として陽性感光膜を使用した。
【０１０１】
ＰＲ層２５０を形成した後、パターンが形成されたマスク２６０を上部に被せた後、紫外線を照射すると、マスク２６０に形成されたパターンがＰＲ層２５０に現象され、マスク２６０を通過して光が照射されたＰＲ層２５０の部分が溶けていく。その後、エッチングを行うと、図１０に示すように、第１の導電型半導体層１４６の上部に凹凸構造１４８が形成される。
【０１０２】
上述したように、凹凸構造１４８の凸部１４８ａは接触電極１２０ｂと重畳するように形成される。
【０１０３】
本実施例では、アイソレーションエッチングを行った後で凹凸構造１４８を形成する場合を説明したが、工程順序には制限がない。
【０１０４】
前記アイソレーションエッチングによって開放されて露出した第２の電極層１３０の一側には電極パッド１９０を形成する。
【０１０５】
そして、発光構造物１４０の側面を覆うパッシベーション層１８０を形成する。
【０１０６】
パッシベーション層１８０は、発光構造物１４０の側面を覆うように形成できるが、これに限定されるものではなく、発光構造物１４０の側面及び上面の一部領域を覆うように形成することもできる。第１の導電型半導体層１４６の凸部１４８ａの側面にもパッシベーション層１８１を形成することができる。
【０１０７】
そして、第１の導電型半導体層１４６の上面にはラフネス又はパターン１６０を形成する。
【０１０８】
図１１は、本発明の実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージの一実施例を示した図である。
【０１０９】
本実施例に係る発光素子パッケージ３００は、本体３１０と、前記本体３１０に設置された第１のリードフレーム３２１及び第２のリードフレーム３２２と、前記本体３１０に設置され、第１のリードフレーム３２１及び第２のリードフレーム３２２と電気的に連結される上述した各実施例に係る発光素子１００と、前記発光素子１００を包囲するモールディング部３４０とを備える。
【０１１０】
本体３１０は、シリコン材質、合成樹脂材質、又は金属材質を含んで形成することができる。前記本体３１０が金属材質などの導電性物質からなると、図示していないが、前記本体３１０の表面に絶縁層がコーティングされ、この絶縁層によって第１及び第２のリードフレーム３２１、３２２間の電気的短絡を防止することができる。
【０１１１】
第１のリードフレーム３２１及び第２のリードフレーム３２２は、互いに電気的に分離され、発光素子１００に電流を供給する。また、第１のリードフレーム３２１及び第２のリードフレーム３２２は、発光素子１００から発生した光を反射させて光効率を増加させることができ、発光素子１００から発生した熱を外部に排出することもできる。
【０１１２】
発光素子１００は、本体３１０上に設置したり、第第１のリードフレーム３２１又は第２のリードフレーム３２２上に設置することができる。本実施例では、第１のリードフレーム３２１と発光素子１００が直接通電され、第２のリードフレーム３２２と前記発光素子１００はワイヤ３３０を介して連結されている。発光素子１００は、ワイヤボンディング方式の他に、フリップチップ方式又はダイボンディング方式などによってリードフレーム３２１、３２２と連結することができる。
【０１１３】
モールディング部３４０は、発光素子１００を包囲して保護することができる。また、モールディング部３４０上には蛍光体３５０が含まれ、この蛍光体３５０により、前記発光素子１００から放出される光の波長を変化させることができる。
【０１１４】
蛍光体３５０は、ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体、シリケート（Ｓｉｌｉｃａｔｅ）系蛍光体、ニトリド（Ｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体、又はオキシニトリド（Ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体を含むことができる。
【０１１５】
例えば、ガーネット系蛍光体は、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）又はＴＡＧ（Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）で、前記シリケート系蛍光体は（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋で、前記ニトリド系蛍光体はＳｉＮを含むＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋で、前記オキシニトリド系蛍光体は、ＳｉＯＮを含むＳｉ６−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ：Ｅｕ２＋（０＜ｘ＜６）であり得る。
【０１１６】
発光素子１００から放出された第１の波長領域の光は、蛍光体２５０によって励起されて第２の波長領域の光に変換され、第２の波長領域の光がレンズ（図示せず）を通過しながら光経路が変更され得る。
【０１１７】
本実施例に係る複数の発光素子パッケージは基板上にアレイされ、発光素子パッケージの光経路上には、光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどを配置することができる。このような発光素子パッケージ、基板及び光学部材は、ライトユニットとして機能することができる。更に他の実施例は、上述した各実施例に記載された半導体発光素子又は発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムに具現することができ、例えば、照明システムはランプ、街路灯を含むことができる。
【０１１８】
以下では、上述した発光素子パッケージが配置された照明システムの一実施例として、照明装置、ヘッドランプ及びバックライトユニットを説明する。
【０１１９】
図１２は、本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置された照明装置の一実施例を示した図である。
【０１２０】
図１２を参照すると、一実施例に係る照明装置は、光を投射する光源６００と、光源６００が内蔵されるハウジング４００と、光源６００の熱を放出する放熱部５００と、光源６００と放熱部５００を前記ハウジング４００に結合するホルダー７００とを備えて構成される。
【０１２１】
ハウジング４００は、電気ソケット（図示せず）に結合されるソケット結合部４１０と、ソケット結合部４１０と連結され、光源６００が内蔵された本体部４２０とを備える。本体部４２０には、一つの空気流動口４３０を貫通形成することができる。
【０１２２】
ハウジング４００の本体部４２０上に複数の空気流動口４３０が備えられているが、空気流動口４３０は、１つの空気流動口からなってもよく、図示したように、複数の流動口を放射状に配置することもでき、その他の多様な配置も可能である。
【０１２３】
光源６００は、上述した各実施例に係る発光素子パッケージを含むことができる。
【０１２４】
光源６００の下部にはホルダー７００が備えられるが、ホルダー７００は、フレーム及び空気流動口を有することができる。また、図示していないが、光源６００の下部には光学部材が備えられ、この光学部材により、光源６００から投射される光を拡散、散乱又は収斂させることができる。
【０１２５】
図１３は、本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置されたヘッドランプの一実施例を示した図である。
【０１２６】
図１３を参照すると、ヘッドランプ７００は、本実施例に係る発光素子パッケージが配置された発光モジュール７１０から放出された光がリフレクタ７２０とシェード７３０から反射された後、レンズ７４０を透過して車体の前方に向かうことができる。
【０１２７】
発光モジュール７１０に含まれた発光素子パッケージは、複数の発光素子を搭載できるが、これに限定することはない。
【０１２８】
本実施例に係る発光素子を含む発光素子パッケージは、第１の導電型半導体層の厚さ減少によって光抽出効率が向上するので、発光モジュール７１０の光効率を全体的に向上させることができる。
【０１２９】
図１４は、本発明の実施例に係る発光素子パッケージが配置された表示装置の一実施例を示した図である。
【０１３０】
図１４を参照すると、本実施例に係る表示装置８００は、光源モジュール８３０、８３５と、ボトムカバー８１０上の反射板８２０と、反射板８２０の前方に配置され、光源モジュールから放出される光を表示装置の前方にガイドする導光板８４０と、導光板８４０の前方に配置された第１のプリズムシート８５０及び第２のプリズムシート８６０と、第２のプリズムシート８６０の前方に配置されたパネル８７０と、パネル８７０の前方に配置されたカラーフィルター８８０とを備えて構成される。
【０１３１】
光源モジュールは、回路基板８３０上の上述した発光素子パッケージ８３５を備えて構成される。ここで、回路基板８３０にはＰＣＢなどを使用することができ、発光素子パッケージ８３５は図１１を参照して説明した通りである。
【０１３２】
ボトムカバー８１０は、表示装置８００内の各構成要素を収納することができる。反射板８２０は、本図面のように別途の構成要素として設けることもでき、導光板８４０の後面やボトムカバー８１０の前面に反射度の高い物質でコーティングされる形態で設けることも可能である。
【０１３３】
ここで、反射板８２０には、反射率が高く、超薄型で使用可能な素材を使用することができ、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ；ＰＥＴ）を使用することができる。
【０１３４】
導光板８４０は、発光素子パッケージモジュールから放出される光を散乱させ、その光を液晶表示装置の画面の全領域にわたって均一に分布させる。したがって、導光板８４０は、屈折率と透過率の良い材料からなるが、ポリメチルメタクリレート（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）又はポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）などで形成することができる。そして、導光板が省略され、反射板８２０上の空間で光が伝達されるエアガイド方式も可能である。
【０１３５】
第１のプリズムシート８５０は、支持フィルムの一面に、透光性でありながら弾性を有する重合体材料で形成されるが、重合体は、複数の立体構造が反復的に形成されたプリズム層を有することができる。ここで、複数のパターンは、図示したように、山部と谷部が反復的に形成されたストライプタイプに備えることができる。
【０１３６】
第２のプリズムシート８６０で支持フィルムの一面の山部と谷部の方向は、第１のプリズムシート８５０内の支持フィルムの一面の山部と谷部の方向に対して垂直であり得る。これは、光源モジュールと反射シートから伝達された光を前記パネル８７０の全方向に均一に分散させるためである。
【０１３７】
本実施例で第１のプリズムシート８５０と第２のプリズムシート８６０が光学シートをなすが、光学シートは、他の組み合わせ、例えば、マイクロレンズアレイからなってもよく、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、又は一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイとの組み合わせなどからなってもよい。
【０１３８】
パネル８７０には液晶表示パネルを配置できるが、液晶表示パネルの他に、光源を必要とする他の種類のディスプレイ装置を備えることができる。
【０１３９】
パネル８７０は、ガラスボディー間に液晶が位置し、光の偏光性を用いるために偏光板を両側のガラスボディーに載せた状態となっている。ここで、液晶は、液体と固体の中間的な特性を有し、液体のように流動性を有する有機分子である液晶が結晶のように規則的に配列された状態を示すものであって、分子配列が外部電界によって変化する性質を用いて画像を表示する。
【０１４０】
表示装置に使用される液晶表示パネルは、アクティブマトリックス方式であって、各画素に供給される電圧を調節するスィッチとしてトランジスタを使用する。
【０１４１】
パネル８７０の前面にはカラーフィルター８８０が備えられ、このカラーフィルター８８０は、パネル８７０から投射された光のうち、それぞれの画素ごとに赤色、緑色及び青色の光のみを透過するので、画像を表現することができる。
【０１４２】
以上のように、実施例を限定された実施例と図面に基づいて説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
【０１４３】
したがって、本発明の範囲は、説明した実施例に限定して定めてはならなく、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものによって定めなければならない。
【符号の説明】
【０１４４】
１０１ 基板
１１０ 支持基板
１１５ 接合層
１２０ 第１の電極層
１２０ａ 主電極
１２０ｂ 接触電極
１３０ 第２の電極層
１３２ オーミック層
１３４ 反射層
１３６ 電流拡散層
１４０ 発光構造物
１４２ 第２の導電型半導体層
１４４ 活性層
１４６ 第１の導電型半導体層
１４８ 凹凸構造
１４８ａ 凸部
１４８ｂ 凹部
１７０ 絶縁層
１８０ パッシベーション層
１９０ 電極パッド
２１２、２１４ ビアホール
２５０ ＰＲ層
３１０ パッケージ本体
３２１、３２２ 第１及び第２のリードフレーム
３３０ ワイヤ
３４０ モールディング部
３５０ 蛍光体
４００ ハウジング
５００ 放熱部
６００ 光源
７００ ホルダー
７１０ 発光モジュール
７２０ リフレクタ
７３０ シェード
８００ 表示装置
８１０ ボトムカバー
８２０ 反射板
８４０ 導光板
８５０ 第１のプリズムシート
８６０ 第２のプリズムシート
８７０ パネル
８８０ カラーフィルター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、
前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、
前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層と
を備え、
前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より高さの低い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と重畳されている、発光素子。
【請求項２】
所定の方向に積層された第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、
前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、
前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層と
を備え、
前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より厚さの薄い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と前記所定の方向に重畳されている、発光素子。
【請求項３】
前記第１の領域の幅が前記接触電極の幅と同じか、前記接触電極の幅より広い、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１の領域の幅は前記接触電極の幅の１〜５倍である、請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１の導電型半導体層の上面にラフネス又はパターンが形成された、請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光構造物の側面には、第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層の少なくとも一部を覆うパッシベーション層をさらに備える、請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第２の電極層の一側が前記発光構造物の外部に露出し、露出した部分に電極パッドが形成されている、請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第２の電極層は、前記第２の導電型半導体層の下部に位置するオーミック層及び／又は反射層を有する、請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第２の電極層は電流拡散層を有し、前記電極パッドが前記電流拡散層と接して配置されている、請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記第１の領域の形状は、ストライプ状、円柱状、円錐状、ピラミッド状、四角柱状又は半円球状のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第１の領域の側面に形成されたパッシベーション層をさらに備える、請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第１の導電型半導体層と接する前記接触電極の部分にラフネスが形成されている、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
基板上に複数の発光素子パッケージを含んで光を放出する光源と、
前記光源が内蔵されたハウジングと、
前記光源の熱を放出する放熱部と、
前記光源と前記放熱部を前記ハウジングに結合するホルダーと
を備え、
前記発光素子パッケージは、本体と、前記本体に配置された第１及び第２のリードフレームと、前記本体に配置され、前記第１及び第２のリードフレームと電気的に連結されている発光素子とを備え、
前記発光素子は、第１の方向に積層された第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層とを備え、前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より厚さの薄い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と前記第１の方向に重畳されている、照明装置。
【請求項１】
第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、
前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、
前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層と
を備え、
前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より高さの低い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と重畳されている、発光素子。
【請求項２】
所定の方向に積層された第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、
前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、
前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層と
を備え、
前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より厚さの薄い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と前記所定の方向に重畳されている、発光素子。
【請求項３】
前記第１の領域の幅が前記接触電極の幅と同じか、前記接触電極の幅より広い、請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１の領域の幅は前記接触電極の幅の１〜５倍である、請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１の導電型半導体層の上面にラフネス又はパターンが形成された、請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光構造物の側面には、第２の導電型半導体層、活性層及び第１の導電型半導体層の少なくとも一部を覆うパッシベーション層をさらに備える、請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第２の電極層の一側が前記発光構造物の外部に露出し、露出した部分に電極パッドが形成されている、請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第２の電極層は、前記第２の導電型半導体層の下部に位置するオーミック層及び／又は反射層を有する、請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第２の電極層は電流拡散層を有し、前記電極パッドが前記電流拡散層と接して配置されている、請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記第１の領域の形状は、ストライプ状、円柱状、円錐状、ピラミッド状、四角柱状又は半円球状のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第１の領域の側面に形成されたパッシベーション層をさらに備える、請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第１の導電型半導体層と接する前記接触電極の部分にラフネスが形成されている、請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
基板上に複数の発光素子パッケージを含んで光を放出する光源と、
前記光源が内蔵されたハウジングと、
前記光源の熱を放出する放熱部と、
前記光源と前記放熱部を前記ハウジングに結合するホルダーと
を備え、
前記発光素子パッケージは、本体と、前記本体に配置された第１及び第２のリードフレームと、前記本体に配置され、前記第１及び第２のリードフレームと電気的に連結されている発光素子とを備え、
前記発光素子は、第１の方向に積層された第１の導電型半導体層、活性層及び第２の導電型半導体層を有する発光構造物と、前記発光構造物の下部に位置し、前記第２の導電型半導体層と電気的に連結された第２の電極層と、前記第２の電極層の下部に位置する主電極、及び前記主電極から分岐され、前記第２の電極層、第２の導電型半導体層及び活性層を貫通して前記第１の導電型半導体層と接する少なくとも１つの接触電極を有する第１の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間及び第１の電極層と前記発光構造物との間の絶縁層とを備え、前記第１の導電型半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域と区分され、前記第１の領域より厚さの薄い第２の領域とを有し、前記第１の領域は前記接触電極と前記第１の方向に重畳されている、照明装置。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図１ｇ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図１ｇ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−８４８７８（Ｐ２０１３−８４８７８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２９６８１（Ｐ２０１２−２９６８１）
【出願日】平成２４年２月１４日（２０１２．２．１４）
【出願人】（５１００３９４２６）エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月１４日（２０１２．２．１４）
【出願人】（５１００３９４２６）エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Ｆターム（参考）】
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