発光素子
【課題】本発明は、発光効率が向上した発光素子及び発光素子パッケージを提供するためのものである。
【解決手段】本発明による発光素子は、伝導性支持部材と、上記伝導性支持部材の上に形成され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び上記第1導電型半導体層と上記第2導電型半導体層との間に活性層を含み、上部領域に酸素(O2)が注入された酸素注入領域を含む発光構造物と、上記発光構造物の上に電極と、を含む。上記電極は、上記発光構造物と隣接した第1領域、及び上記第1領域の上に第2領域を含み、上記第1領域の酸化物の濃度が上記第2領域の酸化物の濃度より高い。
【解決手段】本発明による発光素子は、伝導性支持部材と、上記伝導性支持部材の上に形成され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び上記第1導電型半導体層と上記第2導電型半導体層との間に活性層を含み、上部領域に酸素(O2)が注入された酸素注入領域を含む発光構造物と、上記発光構造物の上に電極と、を含む。上記電極は、上記発光構造物と隣接した第1領域、及び上記第1領域の上に第2領域を含み、上記第1領域の酸化物の濃度が上記第2領域の酸化物の濃度より高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子及び発光素子パッケージに関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)は、電流を光に変換させる半導体発光素子である。最近、発光ダイオードは輝度が徐々に増加するにつれて、ディスプレイ用光源、自動車用光源、及び照明用光源への使用が増加しており、蛍光物質を利用し、あるいは多様な色の発光ダイオードを組合せることで、効率に優れる白色光を発光する発光ダイオードも具現が可能である。
【0003】
上記発光ダイオードの輝度は、活性層の構造、光を外部に効果的に抽出することができる光抽出構造、上記発光ダイオードに使われた半導体材料、チップのサイズ、上記発光ダイオードを囲むモールディング部材の種類など、多様な条件により左右される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、発光効率が向上した発光素子及び発光素子パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明による発光素子は、伝導性支持部材と、上記伝導性支持部材の上に形成され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び上記第1導電型半導体層と上記第2導電型半導体層との間に活性層を含み、上部領域に酸素(O2)が注入された酸素注入領域を含む発光構造物と、上記発光構造物の上の電極と、を含む。上記電極は、上記発光構造物と隣接した第1領域、上記第1領域の上の第2領域を含み、上記第1領域の酸化物の濃度が上記第2領域の酸化物の濃度より高い。
【0006】
本発明による発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、上記パッケージ胴体に設置された第1電極及び第2電極と、上記パッケージ胴体に設置されて上記第1電極及び第2電極に電気的に連結された発光素子と、を含み、上記発光素子は、伝導性支持部材と、上記伝導性支持部材の上に形成され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び上記第1導電型半導体層と上記第2導電型半導体層との間に活性層を含み、上部領域に酸素が注入された酸素注入領域を含む発光構造物と、上記発光構造物の上の電極を含む。上記電極は、上記発光構造物と隣接した第1領域、上記第1領域の上の第2領域を含み、上記第1領域の酸化物の濃度が上記第2領域の酸化物の濃度より高い。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、電極と半導体層との間の接触抵抗を低めて発光効率が向上した発光素子及び発光素子パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態による発光素子の側断面図である。
【図2】図1のA領域の拡大図である。
【図3】本発明の実施形態による発光素子の上面図である。
【図4】本発明の一変形例による発光素子の上面図である。
【図5】本発明の他の変形例による発光素子の上面図である。
【図6】実施形態と比較例による発光素子の電極と発光構造物との間の界面に対する元素分析結果を示すグラフである。
【図7】実施形態と比較例による発光素子の内の原子濃度(atomic concentration)を示す図である。
【図8】実施形態と比較例による発光素子の電圧−電流グラフである。
【図9】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図10】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図11】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図12】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図13】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図14】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図15】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図16】更に他の変形例による電極の拡大図である。
【図17】本発明の実施形態による発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
【図18】本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含むバックライトユニットを説明する図である。
【図19】本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含む照明ユニットを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明を説明するに当たって、各層(膜)、領域、パターン、または構造物が、基板、各層(膜)、領域、パッド、またはパターンの“上(on)”に、または“下(under)”に形成されることと記載される場合において、“上(on)”と“下(under)”は、“直接(directly)”または“他の層を介して(indirectly)”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
【0010】
図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するのではない。
【0011】
以下、添付した図面を参照して、実施形態による発光素子、発光素子製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムについて説明する。
【0012】
図1は本発明の実施形態による発光素子100の側断面図であり、図2は図1のA領域の拡大図である。そして、図3は発光素子100の上面図である。
【0013】
図1及び図2を参照すると、実施形態による発光素子100は、伝導性支持部材160、上記伝導性支持部材160の上に接着層158、上記接着層158の上に反射層157、上記反射層157の上にオーミック層156、上記接着層158の上面の周り領域に保護層155、上記オーミック層156及び上記保護層155の上に形成され、上部領域に酸素(O2)が注入された発光構造物145、上記発光構造物145の少なくとも側面にパッシベーション層163、上記発光構造物145の上面に電極170、及び上記電極170及び上記発光構造物145の間に酸化物層165を含むことができる。
【0014】
上記伝導性支持部材160は、上記発光素子100を支持し、上記電極170と共に上記発光構造物145に電源を提供する。
【0015】
上記伝導性支持部材160は、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、金(Au)、タングステン(W)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、またはキャリアウエハ(例:Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC、SiGe、GaN等)のうち、少なくともいずれか1つを含むことができる。
【0016】
上記伝導性支持部材160の上には上記接着層158が形成される。上記接着層158は、上記伝導性支持部材160と上記発光構造物145とを互いに接着させることができる。上記接着層158は、バリア金属またはボンディング金属などを含み、例えば、Ti、Au、Sn、Ni、Cr、In、Bi、Cu、Ag、またはTaのうち、少なくとも1つを含むことができる。
【0017】
上記接着層158の上には上記反射層157が形成される。上記反射層157は、上記発光構造物145から入射される光を反射させて上記発光素子100の発光効率を向上させることができる。上記反射層157は、反射効率の高い材質、例えば、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、またはHfのうち、少なくとも1つを含む金属または合金から形成される。
【0018】
上記反射層157の上には上記オーミック層156が形成される。上記オーミック層156は、上記発光構造物145とオーミック接触を形成して、上記発光構造物145に電源を円滑に供給することができる。上記オーミック層156は、透光性伝導層と金属を選択的に使用することができ、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)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx/Au、及びNi/IrOx/Au/ITOのうち、1つ以上を用いて単層または多層で具現することができる。
【0019】
一方、上記反射層157及びオーミック層156の形態に対して限定せず、2層のうちのいずれか1つのみ形成し、あるいは2層とも形成しないこともある。
【0020】
上記接着層158の上面の周り領域、即ち、上記接着層158及び上記発光構造物145の間の周り領域には上記保護層155が形成される。上記保護層155は、上記発光構造物145と上記伝導性支持部材160及び上記接着層158の間を一定間隔離隔させることで、電気的ショート(short)の発生を防止することができる。
【0021】
上記保護層155は透光性物質であって、酸化物、窒化物、または絶縁層の材質の中から選択することができ、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)、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、ZrO2、Nb2O5、TiO2等から選択的に形成することができる。
【0022】
上記オーミック層156及び上記保護層155の上には上記発光構造物145が形成される。
【0023】
上記発光構造物145は光を生成する構造物であって、複数の化合物半導体層、例えば、第1導電型半導体層130、上記第1導電型半導体層130の下に活性層140、及び上記活性層140の下に第2導電型半導体層150を含むことができる。説明の便宜を図り、第2導電型半導体層150、活性層140、第1導電型半導体層130の順に説明する。
【0024】
上記第2導電型半導体層150は、例えば、p型半導体層で具現できるが、上記p型半導体層は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料、例えばInAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN、AlN、InNなどから選択することができ、Mg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントがドーピングされる。
【0025】
上記第2導電型半導体層150の上には上記活性層140が形成される。上記活性層140は、上記第1導電型半導体層130を通じて注入される電子(または、正孔)と上記第2導電型半導体層150を通じて注入される正孔(または、電子)とが互いに出会い、上記活性層140の形成物質に従うエネルギーバンド(Energy Band)のバンドギャップ(Band Gap)差によって光を放出する層である。
【0026】
上記活性層140は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造(MQW:Multi Quantum Well)、量子点構造、または量子線構造のうち、いずれか1つで形成されるが、これに限定されるものではない。
【0027】
上記活性層140は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で形成される。上記活性層140が上記多重量子井戸構造(MQW)に形成された場合、上記活性層140は、複数の井戸層と複数の障壁層とが積層形成され、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の周期で形成される。
【0028】
上記活性層140の上及び/又は下にはn型またはp型ドーパントがドーピングされたクラッド層(図示せず)が形成されることもあり、上記クラッド層(図示せず)はAlGaN層またはInAlGaN層で具現できる。
【0029】
上記活性層140の上には上記第1導電型半導体層130を形成することができる。上記第1導電型半導体層130は、例えば、n型半導体層を含むことができるが、上記n型半導体層は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料、例えばInAlGaN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN、AlN、InNなどから選択することができ、Si、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントがドーピングされる。
【0030】
一方、前述とは異なり、上記第1導電型半導体層130がp型半導体層を含み、上記第2導電型半導体層150がn型半導体層を含むこともできる。また、上記第1導電型半導体層130の上にはn型またはp型半導体層を含む第3導電型半導体層(図示せず)が形成されることもあり、これによって、上記発光素子100は、np、pn、npn、pnp接合構造のうち、少なくともいずれか1つを有することができる。また、上記第1導電型半導体層130及び上記第2導電型半導体層150の内の導電型ドーパントのドーピング濃度は、均一または不均一に形成される。即ち、上記発光構造物145の構造は多様に形成することができ、これに対して限定されない。
【0031】
実施形態では、上記発光構造物145の上部領域、即ち、上記第1導電型半導体層130の上部領域に酸素(O2)が注入された酸素注入領域135が形成される。上記酸素注入領域135は、例えば、O2プラズマ処理工程により形成されるが、これに対して限定されない。
【0032】
上記第1導電型半導体層130がGaNを含む場合、上記第1導電型半導体層130の上部領域に上記酸素注入領域135を形成することによって、上記第1導電型半導体層130の上面にガリウム(Ga)が外方拡散(out diffusion)される。
【0033】
即ち、上記酸素注入領域135に含まれた酸素(O2)により上記第1導電型半導体層130に含まれたガリウム(Ga)が上方に向けるように誘導されて、上記第1導電型半導体層130の表面は、ガリウムが豊富なガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)に変わる。
【0034】
このようなガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)の上に上記電極170が形成される場合、上記ガリウムリッチ領域と上記電極170との間に発生する接触抵抗は、第1導電型半導体層の表面が窒素(N2)が上方に向けるN−face面の場合に比べて略1/100倍位小さい1×10−3Ω・cm2〜5×10−3Ω・cm2程度に表れる。したがって、実施形態のように、上記酸素注入領域135を形成することで、上記電極170及び上記発光構造物145の間の接触抵抗を相当部分減少させて上記発光素子100の発光効率を向上させ、動作電圧を低めることができる。
【0035】
また、上記酸素注入領域135に含まれた酸素(O2)は上記電極170の下面の金属原子と結合して上記電極170と上記発光構造物145との間に金属酸化物からなる上記酸化物層165を形成することができる。
【0036】
このように、酸化物層165は電極170の金属と酸素注入領域135の酸素とが結合して形成されるので、電極170及び発光構造物145のそれぞれの厚さより小さく形成される。また、酸化物層165は、電極170の金属と酸素注入領域135の酸素とが結合して形成されるので、図3に示すように、酸化物層165は平面上に電極170と同一な形状を有するが、これに限定されるものではない。図3では、酸化物層165及び電極170が発光構造物145の中央領域で四角形の形状を有するものを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、図4に示すように、酸化物層1165及び電極1170が中央領域に形成される第1部分165a、170aと、この第1部分165a、170aから縁部に向けて対角線方向に延長される第2部分165b、170bをさらに含むことができる。または、図5に示すように、酸化物層2165及び電極2170が開口部Pを備えるライン部からなることも可能である。これによって、電流を円滑に分散させることができる。
【0037】
また、図1及び図2を参照すると、上記酸化物層165は、金属酸化物、例えば、CrO、TiO2、Al2O3、AgO、NiOのうち、少なくとも1つを含むことができる。即ち、上記酸化物層165の材質は、上記電極170の下面の材質によって決まる。
【0038】
上記酸化物層165は、0.1Å乃至100Åの厚さを有するように形成されるので、トンネリング効果(Tunneling Effect)により電流を円滑に流すことができる。また、上記酸化物層165は、化学結合が起こりやすい金属原子と酸素(O2)とが結合して形成されるので、絶縁特性の強いCrN、GaOなどの形成を防止することで、上記電極170と上記発光構造物145との間の界面に接触抵抗の増加を最小化することができる。
【0039】
以下、図6乃至図8を参照して実施形態による発光素子をよく詳しく説明する。
【0040】
酸素を注入した発光構造物145を含む実施形態による発光素子100と酸素を注入しない発光構造物を含む比較例による発光素子とにおいて、電極170と発光構造物145との間の界面をAES(Auger Electron Spectroscopy)装置を用いて元素分析して、その結果を図6に表した。
【0041】
図6を参照すると、実施形態に従って上記発光構造物145に上記酸素注入領域135を形成した場合(X)、比較例に従って酸素注入領域135を形成しない場合(Y)に比べて上記電極170と上記発光構造物145との間の界面で発生する酸素原子ピーク(oxygen peak)の幅が広がったことが分かる。
【0042】
このように、上記ピークの幅が広がる理由は、上記電極170と上記発光構造物145との間の界面に酸素化合物(compound of oxygen)が形成されるためであり、これを通じて上記酸化物層165が形成されたことが分かる。
【0043】
そして、酸素を注入した発光構造物を含む実施形態による発光素子の内の原子濃度を図7の(a)に、酸素を注入しない発光構造物を含む比較例による発光素子の内の原子濃度を図7の(b)に図示した。
【0044】
実施形態及び比較例をより詳しく説明すれば、第1導電型半導体層130がGaNを含み、電極170がCrを含む第1層171、Niを含む第2層172、及びAuを含む第3層173を含む。実施形態では、発光構造物145の第1導電型半導体層130に酸素を注入した一方、比較例では酸素を注入しなかったという点のみに差がある。
【0045】
図7の(a)を参照すると、実施形態ではGa及びNの原子濃度の高い発光構造物領域(A)と、Cr、Ni、及びAuの原子濃度の高い電極領域(B)との間にCrとOの原子濃度が高まった酸化物層領域(C)があることが分かる。即ち、発光構造物145と金属170との間に電極170の第1層171に含まれたCrと酸素とが結合してCrOを含む酸化物層165が形成されたことが分かる。一方、図7の(b)では、このような酸化物層の領域を見付けることができない。
【0046】
最後に、実施形態及び比較例による発光素子100をTLM(transfer length method)を用いて電流−電圧を測定して、これを図8に表した。
【0047】
図8を参照すると、実施形態による発光素子100の場合(X)が比較例による発光素子の場合(Y)より低い接触抵抗を有することが分かる。即ち、実施形態によれば、酸素注入によって発光構造物145と電極170との接触抵抗を低めることができ、これによって発光効率が向上することが分かる。
【0048】
一方、上記酸化物層165は、上記ガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)と一部領域が重畳されて、上記酸化物層165と上記ガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)とが明確に区別されないこともある。但し、この場合にも上記分析結果のように上記発光構造物145と上記電極170との間に上記酸化物層165及び上記ガリウムリッチ領域が互いに共存する。
【0049】
また、図1及び図2を参照すると、上記電極170は上記酸化物層165の上に形成される。上記電極170は、上記伝導性支持部材160と共に上記発光素子100に電源を提供することができる。
【0050】
図2に示すように、上記電極170は多層構造から形成される。
【0051】
具体的に説明すれば、最下層である第1層171は、上記発光構造物145とオーミック接触をなす金属材質で形成される。例えば、上記第1層171は、Cr、Cr−Alloy、Al、Al−Alloy、Ti、Ti−Alloy、Ag、Ag−Alloy、Ni、Ni−Alloyのうち、少なくとも1つを含むことができる。
【0052】
また、最上層である第3層173は、ワイヤなどが容易にボンディングされるように良好な接着力を有する材質で形成される。例えば、上記第3層173は、Au、Al、Cu、Cu−Alloyのうち、少なくとも1つで、単層または多層に形成される。
【0053】
また、上記第1層171及び第3層173の間の第2層172は、2層間の層間拡散(inter diffusion)を防止することができる材質、例えば、Ni、Ni−Alloy、Ti、Ti−Alloyのうちの少なくとも1つで形成される。但し、上記電極170の構造に対して限定されない。
【0054】
上記発光構造物145の少なくとも側面には上記パッシベーション層163が形成される。上記パッシベーション層163は、上記発光構造物145の側面を外部電極などと絶縁させることによって、電気的ショートなどの発生を防止することができる。
【0055】
図示したように、上記パッシベーション層163は、一端が上記発光構造物145の上面に配置され、上記発光構造物145の側面に沿って他端が上記保護層155の上に配置されるように形成されるが、これに対して限定されない。
【0056】
上記パッシベーション層163は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3で形成されるが、これに対して限定されない。
【0057】
以下、実施形態による発光素子100の製造方法について詳しく説明する。
【0058】
図9乃至図15は、本発明の実施形態による発光素子100の製造方法を説明する図である。
【0059】
図9を参照すると、成長基板110の上に上記発光構造物145が形成される。
【0060】
上記成長基板110は、例えば、サファイア(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Geのうちの少なくとも1つで形成することができ、これに対して限定されない。
【0061】
上記発光構造物145は、上記成長基板110の上に、上記第1導電型半導体層130、活性層140、及び第2導電型半導体層150を順次に成長することによって形成される。
【0062】
上記発光構造物145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することができ、これに対して限定されない。
【0063】
一方、上記発光構造物145及び上記成長基板110の間には両方間の格子定数差を緩和するために、バッファ層(図示せず)を形成することもできる。
【0064】
図10を参照すると、上記発光構造物145の上面の周り領域には上記保護層155が形成される。
【0065】
上記保護層155は、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、スパッタリング(Sputtering)、電子ビーム(E-beam)蒸着方式などにより形成することができるが、これに対して限定されない。
【0066】
図11を参照すると、上記発光構造物145の上に、上記オーミック層156、反射層157、接着層158、及び伝導性支持部材160を順次に形成することができる。
【0067】
上記オーミック層156、上記反射層157、及び接着層158は、例えば、PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)、スパッタリング、電子ビーム(E-beam)蒸着などの蒸着方式により形成したり、金属材質で形成される場合、メッキ方式により形成することもできる。
【0068】
上記伝導性支持部材160は、蒸着またはメッキ方式により形成したり、上記伝導性支持部材160を別途のシート(sheet)に用意してボンディング(bonding)方式により付着することによって形成される。
【0069】
図12を参照すると、上記成長基板110を除去することができる。
【0070】
上記成長基板110は、例えば、レーザリフトオフ(LLO:Laser Lift Off)工程及びエッチング工程のうち、少なくとも1つを使用して除去することができるが、これに対して限定されない。この際、上記成長基板110を除去する工程及びその後続工程は図11の発光素子の下面に進行されるので、図12の発光素子を180度返して説明する。以下の図面でも同一である。
【0071】
上記成長基板110が除去されることで、上記発光構造物145の第1導電型半導体層130の上面が露出される。
【0072】
図13を参照すると、露出した上記第1導電型半導体層130の上部領域に酸素(O2)を注入して酸素注入領域135を形成することができる。
【0073】
上記酸素注入領域135は、例えば、O2プラズマ処理工程により形成される。
【0074】
上記酸素注入領域135を形成することで、上記第1導電型半導体層130に含まれたガリウム(Ga)が上方に向けるように誘導されて、上記第1導電型半導体層130の表面はガリウムの豊富なガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)に変わる。
【0075】
前述したように、上記ガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)は、上記電極170と略1×10−3Ω・cm2〜5×10−3Ω・cm2位の低い接触抵抗を形成して、実施形態による発光素子100の動作電圧を低めて、発光効率を向上させることができる。
【0076】
図14を参照すると、上記第1導電型半導体層130に上記電極170を形成することができる。
【0077】
この際、上記電極170の下面に含まれた金属元素は、上記第1導電型半導体層130のガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)に含まれた酸素(O2)と結合して0.1Å乃至100Åの厚さを有する上記酸化物層165を形成することができる。
【0078】
したがって、上記酸化物層165は、金属酸化物、例えば、CrO、TiO2、Al2O3、AgO、NiOのうち、少なくとも1つを含むことができる。上記酸化物層165は厚さが薄いので、トンネリング効果により上記電極170と上記発光構造物145との間に電流が円滑に流れることができ、絶縁特性の強いCrN、GaOなどの形成を防止することができる。
【0079】
図15を参照すると、上記発光構造物145にアイソレーション(Isolation)エッチングを行い、上記発光構造物145の少なくとも側面に上記パッシベーション層163を形成して、実施形態による発光素子100を提供することができる。
【0080】
上記アイソレーションエッチングにより複数個の発光素子が個別素子単位で区分される。上記アイソレーションエッチングは、例えば、ICP(Inductively Coupled Plasma)エッチングのようなドライエッチングにより実施される。
【0081】
上記パッシベーション層163は、PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)、スパッタリング、電子ビーム(E-beam)蒸着などの蒸着方式により形成される。
【0082】
前述した実施形態では、電極170と発光構造物145との間に酸化物層165が位置したことと説明及び図示したが、これに限定されるものではない。したがって、図16に示すように、酸化物層165が別途に形成されず、電極172で発光構造物(図1の参照符号145)(より正確には、第1導電型半導体層130)と隣接した第1領域172aでの酸化物の濃度が第1領域の以外の第2領域172bの酸化物の濃度より高い実施形態も可能である。この場合、第1領域172aが電極172の最下層に含まれた金属を含むことができる。一例として、第1領域172aがCrO、TiO2、Al2O3、AgO、またはNiOのような金属酸化物を含むことができる。この際、このような第1領域172aは、電極172の最下層、即ち第1層1711より薄い厚さを有することができる。第1層1711、第2層172、及び第3層173に対しては既に説明したので、詳細な説明を省略する。
【0083】
図17は、本発明の実施形態による発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
【0084】
図17を参照すると、実施形態による発光素子パッケージは、パッケージ胴体20、上記パッケージ胴体20に設置された第1電極層31及び第2電極層32、上記パッケージ胴体20に設置されて上記第1電極層31及び第2電極層32と電気的に連結される実施形態による発光素子100、及び上記発光素子100を囲むモールディング部材40を含む。
【0085】
上記パッケージ胴体20は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成することができ、上記発光素子100の周囲に傾斜面が形成される。
【0086】
上記第1電極層31及び第2電極層32は互いに電気的に分離され、上記発光素子100に電源を提供する。また、上記第1電極層31及び第2電極層32は、上記発光素子100で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、上記発光素子100で発生した熱を外部に排出させる役割をすることもできる。
【0087】
上記発光素子100は、上記パッケージ胴体20の上に設置したり、上記第1電極層31または第2電極層32の上に設置することができる。
【0088】
上記発光素子100は、上記第1電極層31及び第2電極層32とワイヤ方式、フリップチップ方式、またはダイボンディング方式のうち、いずれか1つにより電気的に連結される。
【0089】
上記モールディング部材40は、上記発光素子100を囲んで上記発光素子100を保護することができる。また、上記モールディング部材40には蛍光体が含まれて上記発光素子100から放出された光の波長を変化させることができる。
【0090】
上記発光素子パッケージは、前述した実施形態の発光素子のうち、少なくとも1つを1つまたは複数で搭載することができ、これに対して限定されない。実施形態による発光素子パッケージは、複数個が基板の上にアレイされ、上記発光素子パッケージから放出される光の経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シート、蛍光シートなどが配置される。このような発光素子パッケージ、基板、及び光学部材は、バックライトユニットとして機能したり、照明システムとして機能することができ、例えば、照明システムは、バックライトユニット、照明ユニット、指示装置、ランプ、及び街灯を含むことができる。
【0091】
図18は、本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含むバックライトユニットを説明する図である。但し、図18のバックライトユニット1100は照明システムの一例であり、これに対して限定されない。
【0092】
図18を参照すると、上記バックライトユニット1100は、ボトムカバー1140、上記ボトムカバー1140の内に配置された光ガイド部材1120、及び上記光ガイド部材1120の少なくとも一側面または下面に配置された発光モジュール1110を含むことができる。また、上記光ガイド部材1120の下には反射シート1130が配置される。
【0093】
上記ボトムカバー1140は、上記光ガイド部材1120、上記発光モジュール1110、及び上記反射シート1130が収納されるように上面が開口されたボックス(box)形状に形成することができ、金属材質または樹脂材質で形成されるが、これに対して限定されない。
【0094】
上記発光モジュール1110は、基板700、及び上記基板700に搭載された複数個の発光素子パッケージ600を含むことができる。上記複数個の発光素子パッケージ600は、上記光ガイド部材1120に光を提供することができる。実施形態において、上記発光モジュール1110は上記基板700の上に発光素子パッケージ600が設置されたものが例示されているが、実施形態による発光素子が直接設置されることも可能である。
【0095】
図示したように、上記発光モジュール1110は、上記ボトムカバー1140の内側面のうち、少なくともいずれか1つに配置することができ、これによって上記光ガイド部材1120の少なくとも1つの側面に向けて光を提供することができる。
【0096】
但し、上記発光モジュール1110は、上記ボトムカバー1140の内で光ガイド部材1120の下に配置されて、上記光ガイド部材1120の低面に向けて光を提供することもでき、これは、上記バックライトユニット1100の設計によって多様に変形可能であるので、これに対して限定されない。
【0097】
上記光ガイド部材1120は、上記ボトムカバー1140の内に配置される。上記光ガイド部材1120は、上記発光モジュール1110から提供された光を面光源化して、表示パネル(図示せず)にガイドすることができる。
【0098】
上記光ガイド部材1120は、例えば、導光板(LGP:Light Guide Panel)でありうる。上記導光板は、例えばPMMA(polymethyl metaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthlate)、PC(poly carbonate)、COC、及びPEN(polyethylene naphthalate)樹脂のうちの1つで形成される。
【0099】
上記光ガイド部材1120の上側には光学シート1150を配置することもできる。
【0100】
上記光学シート1150は、例えば拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうち、少なくとも1つを含むことができる。例えば、上記光学シート1150は、上記拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートが積層されて形成される。この場合、上記光学シート1150は、上記発光モジュール1110から出射された光を均等に拡散させ、上記拡散された光は上記集光シートにより表示パネル(図示せず)に集光される。この際、上記集光シートから出射される光はランダムに偏光された光であるが、上記輝度上昇シートは上記集光シートから出射された光の偏光度を増加させることができる。上記集光シートは、例えば、水平または/及び垂直プリズムシートでありうる。また、上記輝度上昇シートは、例えば、 デュアル輝度強化フィルム(Dual Brightness Enhancement film)でありうる。また、上記蛍光シートは蛍光体が含まれた投光性プレートまたはフィルムとなることもできる。
【0101】
上記光ガイド部材1120の下には上記反射シート1130が配置される。上記反射シート1130は、上記光ガイド部材1120の下面を通じて放出される光を上記光ガイド部材1120の出射面に向けて反射することができる。
【0102】
上記反射シート1130は、反射率の良い樹脂材質、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定されない。
【0103】
図19は、本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含む照明ユニットを説明する図である。但し、図19の照明ユニット1200は照明システムの一例であり、これに対して限定されない。
【0104】
図19を参照すると、上記照明ユニット1200は、ケース胴体1210、上記ケース胴体1210に設置された発光モジュール1230、及び上記ケース胴体1210に設置され、外部電源から電源が提供される連結端子1220を含むことができる。
【0105】
上記ケース胴体1210は放熱特性の良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成される。
【0106】
上記発光モジュール1230は、基板700、及び上記基板700に搭載される少なくとも1つの発光素子パッケージ600を含むことができる。実施形態において、上記発光モジュール1230は、上記基板700の上に発光素子パッケージ600が設置されたものが例示されているが、実施形態による発光素子100が直接設置されることも可能である。
【0107】
上記基板700は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることがあり、例えば、一般印刷回路基板(PCB:Printed Circuit Board)、メタルコア(Metal Core)PCB、軟性(Flexible)PCB、セラミックPCBなどを含むことができる。
【0108】
また、上記基板700は光を効率的に反射する材質で形成したり、表面を光が効率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などで形成することができる。
【0109】
上記基板700の上には上記少なくとも1つの発光素子パッケージ600が搭載される。上記発光素子パッケージ600は、それぞれ少なくとも1つの発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を含むことができる。上記発光ダイオードは、赤色、緑色、青色、または白色の有色光をそれぞれ発光する有色発光ダイオード、及び紫外線(UV:Ultra Violet)を発光するUV発光ダイオードを含むことができる。
【0110】
上記発光モジュール1230は、色感及び輝度を得るために多様な発光ダイオードの組合を有するように配置される。例えば、高演色性(CRI)を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組合せて配置することができる。また、上記発光モジュール1230から放出される光の進行経路上には蛍光シートをさらに配置することができ、上記蛍光シートは上記発光モジュール1230から放出される光の波長を変化させる。例えば、上記発光モジュール1230から放出される光が青色波長帯を有する場合、上記蛍光シートには黄色蛍光体を含むことができ、上記発光モジュール1230から放出された光は上記蛍光シートを経て最終的に白色光と見えるようになる。
【0111】
上記連結端子1220は、上記発光モジュール1230と電気的に連結されて電源を供給することができる。図19の図示によると、上記連結端子1220はソケット方式により外部電源に螺合されるが、これに対して限定されない。例えば、上記連結端子1220はピン(pin)形態に形成されて外部電源に挿入したり、配線により外部電源に連結することもできる。
【0112】
前述したような照明システムは、上記発光モジュールから放出される光の進行経路上に、光ガイド部材、拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうち、少なくともいずれか1つが配置されて、所望の光学的な効果を得ることができる。
【0113】
以上、説明したように、本実施形態の照明システムは、発光効率に優れる発光素子または発光素子パッケージを含んで、優れる特性を有することができる。
【0114】
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれ、必ず1つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合及び変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
【0115】
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子及び発光素子パッケージに関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)は、電流を光に変換させる半導体発光素子である。最近、発光ダイオードは輝度が徐々に増加するにつれて、ディスプレイ用光源、自動車用光源、及び照明用光源への使用が増加しており、蛍光物質を利用し、あるいは多様な色の発光ダイオードを組合せることで、効率に優れる白色光を発光する発光ダイオードも具現が可能である。
【0003】
上記発光ダイオードの輝度は、活性層の構造、光を外部に効果的に抽出することができる光抽出構造、上記発光ダイオードに使われた半導体材料、チップのサイズ、上記発光ダイオードを囲むモールディング部材の種類など、多様な条件により左右される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、発光効率が向上した発光素子及び発光素子パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明による発光素子は、伝導性支持部材と、上記伝導性支持部材の上に形成され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び上記第1導電型半導体層と上記第2導電型半導体層との間に活性層を含み、上部領域に酸素(O2)が注入された酸素注入領域を含む発光構造物と、上記発光構造物の上の電極と、を含む。上記電極は、上記発光構造物と隣接した第1領域、上記第1領域の上の第2領域を含み、上記第1領域の酸化物の濃度が上記第2領域の酸化物の濃度より高い。
【0006】
本発明による発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、上記パッケージ胴体に設置された第1電極及び第2電極と、上記パッケージ胴体に設置されて上記第1電極及び第2電極に電気的に連結された発光素子と、を含み、上記発光素子は、伝導性支持部材と、上記伝導性支持部材の上に形成され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び上記第1導電型半導体層と上記第2導電型半導体層との間に活性層を含み、上部領域に酸素が注入された酸素注入領域を含む発光構造物と、上記発光構造物の上の電極を含む。上記電極は、上記発光構造物と隣接した第1領域、上記第1領域の上の第2領域を含み、上記第1領域の酸化物の濃度が上記第2領域の酸化物の濃度より高い。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、電極と半導体層との間の接触抵抗を低めて発光効率が向上した発光素子及び発光素子パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態による発光素子の側断面図である。
【図2】図1のA領域の拡大図である。
【図3】本発明の実施形態による発光素子の上面図である。
【図4】本発明の一変形例による発光素子の上面図である。
【図5】本発明の他の変形例による発光素子の上面図である。
【図6】実施形態と比較例による発光素子の電極と発光構造物との間の界面に対する元素分析結果を示すグラフである。
【図7】実施形態と比較例による発光素子の内の原子濃度(atomic concentration)を示す図である。
【図8】実施形態と比較例による発光素子の電圧−電流グラフである。
【図9】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図10】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図11】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図12】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図13】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図14】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図15】本発明の実施形態による発光素子の製造方法を説明する図である。
【図16】更に他の変形例による電極の拡大図である。
【図17】本発明の実施形態による発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
【図18】本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含むバックライトユニットを説明する図である。
【図19】本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含む照明ユニットを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明を説明するに当たって、各層(膜)、領域、パターン、または構造物が、基板、各層(膜)、領域、パッド、またはパターンの“上(on)”に、または“下(under)”に形成されることと記載される場合において、“上(on)”と“下(under)”は、“直接(directly)”または“他の層を介して(indirectly)”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
【0010】
図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するのではない。
【0011】
以下、添付した図面を参照して、実施形態による発光素子、発光素子製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムについて説明する。
【0012】
図1は本発明の実施形態による発光素子100の側断面図であり、図2は図1のA領域の拡大図である。そして、図3は発光素子100の上面図である。
【0013】
図1及び図2を参照すると、実施形態による発光素子100は、伝導性支持部材160、上記伝導性支持部材160の上に接着層158、上記接着層158の上に反射層157、上記反射層157の上にオーミック層156、上記接着層158の上面の周り領域に保護層155、上記オーミック層156及び上記保護層155の上に形成され、上部領域に酸素(O2)が注入された発光構造物145、上記発光構造物145の少なくとも側面にパッシベーション層163、上記発光構造物145の上面に電極170、及び上記電極170及び上記発光構造物145の間に酸化物層165を含むことができる。
【0014】
上記伝導性支持部材160は、上記発光素子100を支持し、上記電極170と共に上記発光構造物145に電源を提供する。
【0015】
上記伝導性支持部材160は、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、金(Au)、タングステン(W)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、またはキャリアウエハ(例:Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC、SiGe、GaN等)のうち、少なくともいずれか1つを含むことができる。
【0016】
上記伝導性支持部材160の上には上記接着層158が形成される。上記接着層158は、上記伝導性支持部材160と上記発光構造物145とを互いに接着させることができる。上記接着層158は、バリア金属またはボンディング金属などを含み、例えば、Ti、Au、Sn、Ni、Cr、In、Bi、Cu、Ag、またはTaのうち、少なくとも1つを含むことができる。
【0017】
上記接着層158の上には上記反射層157が形成される。上記反射層157は、上記発光構造物145から入射される光を反射させて上記発光素子100の発光効率を向上させることができる。上記反射層157は、反射効率の高い材質、例えば、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、またはHfのうち、少なくとも1つを含む金属または合金から形成される。
【0018】
上記反射層157の上には上記オーミック層156が形成される。上記オーミック層156は、上記発光構造物145とオーミック接触を形成して、上記発光構造物145に電源を円滑に供給することができる。上記オーミック層156は、透光性伝導層と金属を選択的に使用することができ、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)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx/Au、及びNi/IrOx/Au/ITOのうち、1つ以上を用いて単層または多層で具現することができる。
【0019】
一方、上記反射層157及びオーミック層156の形態に対して限定せず、2層のうちのいずれか1つのみ形成し、あるいは2層とも形成しないこともある。
【0020】
上記接着層158の上面の周り領域、即ち、上記接着層158及び上記発光構造物145の間の周り領域には上記保護層155が形成される。上記保護層155は、上記発光構造物145と上記伝導性支持部材160及び上記接着層158の間を一定間隔離隔させることで、電気的ショート(short)の発生を防止することができる。
【0021】
上記保護層155は透光性物質であって、酸化物、窒化物、または絶縁層の材質の中から選択することができ、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)、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、ZrO2、Nb2O5、TiO2等から選択的に形成することができる。
【0022】
上記オーミック層156及び上記保護層155の上には上記発光構造物145が形成される。
【0023】
上記発光構造物145は光を生成する構造物であって、複数の化合物半導体層、例えば、第1導電型半導体層130、上記第1導電型半導体層130の下に活性層140、及び上記活性層140の下に第2導電型半導体層150を含むことができる。説明の便宜を図り、第2導電型半導体層150、活性層140、第1導電型半導体層130の順に説明する。
【0024】
上記第2導電型半導体層150は、例えば、p型半導体層で具現できるが、上記p型半導体層は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料、例えばInAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN、AlN、InNなどから選択することができ、Mg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントがドーピングされる。
【0025】
上記第2導電型半導体層150の上には上記活性層140が形成される。上記活性層140は、上記第1導電型半導体層130を通じて注入される電子(または、正孔)と上記第2導電型半導体層150を通じて注入される正孔(または、電子)とが互いに出会い、上記活性層140の形成物質に従うエネルギーバンド(Energy Band)のバンドギャップ(Band Gap)差によって光を放出する層である。
【0026】
上記活性層140は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造(MQW:Multi Quantum Well)、量子点構造、または量子線構造のうち、いずれか1つで形成されるが、これに限定されるものではない。
【0027】
上記活性層140は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で形成される。上記活性層140が上記多重量子井戸構造(MQW)に形成された場合、上記活性層140は、複数の井戸層と複数の障壁層とが積層形成され、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の周期で形成される。
【0028】
上記活性層140の上及び/又は下にはn型またはp型ドーパントがドーピングされたクラッド層(図示せず)が形成されることもあり、上記クラッド層(図示せず)はAlGaN層またはInAlGaN層で具現できる。
【0029】
上記活性層140の上には上記第1導電型半導体層130を形成することができる。上記第1導電型半導体層130は、例えば、n型半導体層を含むことができるが、上記n型半導体層は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料、例えばInAlGaN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN、AlN、InNなどから選択することができ、Si、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントがドーピングされる。
【0030】
一方、前述とは異なり、上記第1導電型半導体層130がp型半導体層を含み、上記第2導電型半導体層150がn型半導体層を含むこともできる。また、上記第1導電型半導体層130の上にはn型またはp型半導体層を含む第3導電型半導体層(図示せず)が形成されることもあり、これによって、上記発光素子100は、np、pn、npn、pnp接合構造のうち、少なくともいずれか1つを有することができる。また、上記第1導電型半導体層130及び上記第2導電型半導体層150の内の導電型ドーパントのドーピング濃度は、均一または不均一に形成される。即ち、上記発光構造物145の構造は多様に形成することができ、これに対して限定されない。
【0031】
実施形態では、上記発光構造物145の上部領域、即ち、上記第1導電型半導体層130の上部領域に酸素(O2)が注入された酸素注入領域135が形成される。上記酸素注入領域135は、例えば、O2プラズマ処理工程により形成されるが、これに対して限定されない。
【0032】
上記第1導電型半導体層130がGaNを含む場合、上記第1導電型半導体層130の上部領域に上記酸素注入領域135を形成することによって、上記第1導電型半導体層130の上面にガリウム(Ga)が外方拡散(out diffusion)される。
【0033】
即ち、上記酸素注入領域135に含まれた酸素(O2)により上記第1導電型半導体層130に含まれたガリウム(Ga)が上方に向けるように誘導されて、上記第1導電型半導体層130の表面は、ガリウムが豊富なガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)に変わる。
【0034】
このようなガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)の上に上記電極170が形成される場合、上記ガリウムリッチ領域と上記電極170との間に発生する接触抵抗は、第1導電型半導体層の表面が窒素(N2)が上方に向けるN−face面の場合に比べて略1/100倍位小さい1×10−3Ω・cm2〜5×10−3Ω・cm2程度に表れる。したがって、実施形態のように、上記酸素注入領域135を形成することで、上記電極170及び上記発光構造物145の間の接触抵抗を相当部分減少させて上記発光素子100の発光効率を向上させ、動作電圧を低めることができる。
【0035】
また、上記酸素注入領域135に含まれた酸素(O2)は上記電極170の下面の金属原子と結合して上記電極170と上記発光構造物145との間に金属酸化物からなる上記酸化物層165を形成することができる。
【0036】
このように、酸化物層165は電極170の金属と酸素注入領域135の酸素とが結合して形成されるので、電極170及び発光構造物145のそれぞれの厚さより小さく形成される。また、酸化物層165は、電極170の金属と酸素注入領域135の酸素とが結合して形成されるので、図3に示すように、酸化物層165は平面上に電極170と同一な形状を有するが、これに限定されるものではない。図3では、酸化物層165及び電極170が発光構造物145の中央領域で四角形の形状を有するものを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、図4に示すように、酸化物層1165及び電極1170が中央領域に形成される第1部分165a、170aと、この第1部分165a、170aから縁部に向けて対角線方向に延長される第2部分165b、170bをさらに含むことができる。または、図5に示すように、酸化物層2165及び電極2170が開口部Pを備えるライン部からなることも可能である。これによって、電流を円滑に分散させることができる。
【0037】
また、図1及び図2を参照すると、上記酸化物層165は、金属酸化物、例えば、CrO、TiO2、Al2O3、AgO、NiOのうち、少なくとも1つを含むことができる。即ち、上記酸化物層165の材質は、上記電極170の下面の材質によって決まる。
【0038】
上記酸化物層165は、0.1Å乃至100Åの厚さを有するように形成されるので、トンネリング効果(Tunneling Effect)により電流を円滑に流すことができる。また、上記酸化物層165は、化学結合が起こりやすい金属原子と酸素(O2)とが結合して形成されるので、絶縁特性の強いCrN、GaOなどの形成を防止することで、上記電極170と上記発光構造物145との間の界面に接触抵抗の増加を最小化することができる。
【0039】
以下、図6乃至図8を参照して実施形態による発光素子をよく詳しく説明する。
【0040】
酸素を注入した発光構造物145を含む実施形態による発光素子100と酸素を注入しない発光構造物を含む比較例による発光素子とにおいて、電極170と発光構造物145との間の界面をAES(Auger Electron Spectroscopy)装置を用いて元素分析して、その結果を図6に表した。
【0041】
図6を参照すると、実施形態に従って上記発光構造物145に上記酸素注入領域135を形成した場合(X)、比較例に従って酸素注入領域135を形成しない場合(Y)に比べて上記電極170と上記発光構造物145との間の界面で発生する酸素原子ピーク(oxygen peak)の幅が広がったことが分かる。
【0042】
このように、上記ピークの幅が広がる理由は、上記電極170と上記発光構造物145との間の界面に酸素化合物(compound of oxygen)が形成されるためであり、これを通じて上記酸化物層165が形成されたことが分かる。
【0043】
そして、酸素を注入した発光構造物を含む実施形態による発光素子の内の原子濃度を図7の(a)に、酸素を注入しない発光構造物を含む比較例による発光素子の内の原子濃度を図7の(b)に図示した。
【0044】
実施形態及び比較例をより詳しく説明すれば、第1導電型半導体層130がGaNを含み、電極170がCrを含む第1層171、Niを含む第2層172、及びAuを含む第3層173を含む。実施形態では、発光構造物145の第1導電型半導体層130に酸素を注入した一方、比較例では酸素を注入しなかったという点のみに差がある。
【0045】
図7の(a)を参照すると、実施形態ではGa及びNの原子濃度の高い発光構造物領域(A)と、Cr、Ni、及びAuの原子濃度の高い電極領域(B)との間にCrとOの原子濃度が高まった酸化物層領域(C)があることが分かる。即ち、発光構造物145と金属170との間に電極170の第1層171に含まれたCrと酸素とが結合してCrOを含む酸化物層165が形成されたことが分かる。一方、図7の(b)では、このような酸化物層の領域を見付けることができない。
【0046】
最後に、実施形態及び比較例による発光素子100をTLM(transfer length method)を用いて電流−電圧を測定して、これを図8に表した。
【0047】
図8を参照すると、実施形態による発光素子100の場合(X)が比較例による発光素子の場合(Y)より低い接触抵抗を有することが分かる。即ち、実施形態によれば、酸素注入によって発光構造物145と電極170との接触抵抗を低めることができ、これによって発光効率が向上することが分かる。
【0048】
一方、上記酸化物層165は、上記ガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)と一部領域が重畳されて、上記酸化物層165と上記ガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)とが明確に区別されないこともある。但し、この場合にも上記分析結果のように上記発光構造物145と上記電極170との間に上記酸化物層165及び上記ガリウムリッチ領域が互いに共存する。
【0049】
また、図1及び図2を参照すると、上記電極170は上記酸化物層165の上に形成される。上記電極170は、上記伝導性支持部材160と共に上記発光素子100に電源を提供することができる。
【0050】
図2に示すように、上記電極170は多層構造から形成される。
【0051】
具体的に説明すれば、最下層である第1層171は、上記発光構造物145とオーミック接触をなす金属材質で形成される。例えば、上記第1層171は、Cr、Cr−Alloy、Al、Al−Alloy、Ti、Ti−Alloy、Ag、Ag−Alloy、Ni、Ni−Alloyのうち、少なくとも1つを含むことができる。
【0052】
また、最上層である第3層173は、ワイヤなどが容易にボンディングされるように良好な接着力を有する材質で形成される。例えば、上記第3層173は、Au、Al、Cu、Cu−Alloyのうち、少なくとも1つで、単層または多層に形成される。
【0053】
また、上記第1層171及び第3層173の間の第2層172は、2層間の層間拡散(inter diffusion)を防止することができる材質、例えば、Ni、Ni−Alloy、Ti、Ti−Alloyのうちの少なくとも1つで形成される。但し、上記電極170の構造に対して限定されない。
【0054】
上記発光構造物145の少なくとも側面には上記パッシベーション層163が形成される。上記パッシベーション層163は、上記発光構造物145の側面を外部電極などと絶縁させることによって、電気的ショートなどの発生を防止することができる。
【0055】
図示したように、上記パッシベーション層163は、一端が上記発光構造物145の上面に配置され、上記発光構造物145の側面に沿って他端が上記保護層155の上に配置されるように形成されるが、これに対して限定されない。
【0056】
上記パッシベーション層163は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3で形成されるが、これに対して限定されない。
【0057】
以下、実施形態による発光素子100の製造方法について詳しく説明する。
【0058】
図9乃至図15は、本発明の実施形態による発光素子100の製造方法を説明する図である。
【0059】
図9を参照すると、成長基板110の上に上記発光構造物145が形成される。
【0060】
上記成長基板110は、例えば、サファイア(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Geのうちの少なくとも1つで形成することができ、これに対して限定されない。
【0061】
上記発光構造物145は、上記成長基板110の上に、上記第1導電型半導体層130、活性層140、及び第2導電型半導体層150を順次に成長することによって形成される。
【0062】
上記発光構造物145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することができ、これに対して限定されない。
【0063】
一方、上記発光構造物145及び上記成長基板110の間には両方間の格子定数差を緩和するために、バッファ層(図示せず)を形成することもできる。
【0064】
図10を参照すると、上記発光構造物145の上面の周り領域には上記保護層155が形成される。
【0065】
上記保護層155は、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、スパッタリング(Sputtering)、電子ビーム(E-beam)蒸着方式などにより形成することができるが、これに対して限定されない。
【0066】
図11を参照すると、上記発光構造物145の上に、上記オーミック層156、反射層157、接着層158、及び伝導性支持部材160を順次に形成することができる。
【0067】
上記オーミック層156、上記反射層157、及び接着層158は、例えば、PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)、スパッタリング、電子ビーム(E-beam)蒸着などの蒸着方式により形成したり、金属材質で形成される場合、メッキ方式により形成することもできる。
【0068】
上記伝導性支持部材160は、蒸着またはメッキ方式により形成したり、上記伝導性支持部材160を別途のシート(sheet)に用意してボンディング(bonding)方式により付着することによって形成される。
【0069】
図12を参照すると、上記成長基板110を除去することができる。
【0070】
上記成長基板110は、例えば、レーザリフトオフ(LLO:Laser Lift Off)工程及びエッチング工程のうち、少なくとも1つを使用して除去することができるが、これに対して限定されない。この際、上記成長基板110を除去する工程及びその後続工程は図11の発光素子の下面に進行されるので、図12の発光素子を180度返して説明する。以下の図面でも同一である。
【0071】
上記成長基板110が除去されることで、上記発光構造物145の第1導電型半導体層130の上面が露出される。
【0072】
図13を参照すると、露出した上記第1導電型半導体層130の上部領域に酸素(O2)を注入して酸素注入領域135を形成することができる。
【0073】
上記酸素注入領域135は、例えば、O2プラズマ処理工程により形成される。
【0074】
上記酸素注入領域135を形成することで、上記第1導電型半導体層130に含まれたガリウム(Ga)が上方に向けるように誘導されて、上記第1導電型半導体層130の表面はガリウムの豊富なガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)に変わる。
【0075】
前述したように、上記ガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)は、上記電極170と略1×10−3Ω・cm2〜5×10−3Ω・cm2位の低い接触抵抗を形成して、実施形態による発光素子100の動作電圧を低めて、発光効率を向上させることができる。
【0076】
図14を参照すると、上記第1導電型半導体層130に上記電極170を形成することができる。
【0077】
この際、上記電極170の下面に含まれた金属元素は、上記第1導電型半導体層130のガリウムリッチ領域(Ga Rich Area)に含まれた酸素(O2)と結合して0.1Å乃至100Åの厚さを有する上記酸化物層165を形成することができる。
【0078】
したがって、上記酸化物層165は、金属酸化物、例えば、CrO、TiO2、Al2O3、AgO、NiOのうち、少なくとも1つを含むことができる。上記酸化物層165は厚さが薄いので、トンネリング効果により上記電極170と上記発光構造物145との間に電流が円滑に流れることができ、絶縁特性の強いCrN、GaOなどの形成を防止することができる。
【0079】
図15を参照すると、上記発光構造物145にアイソレーション(Isolation)エッチングを行い、上記発光構造物145の少なくとも側面に上記パッシベーション層163を形成して、実施形態による発光素子100を提供することができる。
【0080】
上記アイソレーションエッチングにより複数個の発光素子が個別素子単位で区分される。上記アイソレーションエッチングは、例えば、ICP(Inductively Coupled Plasma)エッチングのようなドライエッチングにより実施される。
【0081】
上記パッシベーション層163は、PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)、スパッタリング、電子ビーム(E-beam)蒸着などの蒸着方式により形成される。
【0082】
前述した実施形態では、電極170と発光構造物145との間に酸化物層165が位置したことと説明及び図示したが、これに限定されるものではない。したがって、図16に示すように、酸化物層165が別途に形成されず、電極172で発光構造物(図1の参照符号145)(より正確には、第1導電型半導体層130)と隣接した第1領域172aでの酸化物の濃度が第1領域の以外の第2領域172bの酸化物の濃度より高い実施形態も可能である。この場合、第1領域172aが電極172の最下層に含まれた金属を含むことができる。一例として、第1領域172aがCrO、TiO2、Al2O3、AgO、またはNiOのような金属酸化物を含むことができる。この際、このような第1領域172aは、電極172の最下層、即ち第1層1711より薄い厚さを有することができる。第1層1711、第2層172、及び第3層173に対しては既に説明したので、詳細な説明を省略する。
【0083】
図17は、本発明の実施形態による発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
【0084】
図17を参照すると、実施形態による発光素子パッケージは、パッケージ胴体20、上記パッケージ胴体20に設置された第1電極層31及び第2電極層32、上記パッケージ胴体20に設置されて上記第1電極層31及び第2電極層32と電気的に連結される実施形態による発光素子100、及び上記発光素子100を囲むモールディング部材40を含む。
【0085】
上記パッケージ胴体20は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成することができ、上記発光素子100の周囲に傾斜面が形成される。
【0086】
上記第1電極層31及び第2電極層32は互いに電気的に分離され、上記発光素子100に電源を提供する。また、上記第1電極層31及び第2電極層32は、上記発光素子100で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、上記発光素子100で発生した熱を外部に排出させる役割をすることもできる。
【0087】
上記発光素子100は、上記パッケージ胴体20の上に設置したり、上記第1電極層31または第2電極層32の上に設置することができる。
【0088】
上記発光素子100は、上記第1電極層31及び第2電極層32とワイヤ方式、フリップチップ方式、またはダイボンディング方式のうち、いずれか1つにより電気的に連結される。
【0089】
上記モールディング部材40は、上記発光素子100を囲んで上記発光素子100を保護することができる。また、上記モールディング部材40には蛍光体が含まれて上記発光素子100から放出された光の波長を変化させることができる。
【0090】
上記発光素子パッケージは、前述した実施形態の発光素子のうち、少なくとも1つを1つまたは複数で搭載することができ、これに対して限定されない。実施形態による発光素子パッケージは、複数個が基板の上にアレイされ、上記発光素子パッケージから放出される光の経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シート、蛍光シートなどが配置される。このような発光素子パッケージ、基板、及び光学部材は、バックライトユニットとして機能したり、照明システムとして機能することができ、例えば、照明システムは、バックライトユニット、照明ユニット、指示装置、ランプ、及び街灯を含むことができる。
【0091】
図18は、本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含むバックライトユニットを説明する図である。但し、図18のバックライトユニット1100は照明システムの一例であり、これに対して限定されない。
【0092】
図18を参照すると、上記バックライトユニット1100は、ボトムカバー1140、上記ボトムカバー1140の内に配置された光ガイド部材1120、及び上記光ガイド部材1120の少なくとも一側面または下面に配置された発光モジュール1110を含むことができる。また、上記光ガイド部材1120の下には反射シート1130が配置される。
【0093】
上記ボトムカバー1140は、上記光ガイド部材1120、上記発光モジュール1110、及び上記反射シート1130が収納されるように上面が開口されたボックス(box)形状に形成することができ、金属材質または樹脂材質で形成されるが、これに対して限定されない。
【0094】
上記発光モジュール1110は、基板700、及び上記基板700に搭載された複数個の発光素子パッケージ600を含むことができる。上記複数個の発光素子パッケージ600は、上記光ガイド部材1120に光を提供することができる。実施形態において、上記発光モジュール1110は上記基板700の上に発光素子パッケージ600が設置されたものが例示されているが、実施形態による発光素子が直接設置されることも可能である。
【0095】
図示したように、上記発光モジュール1110は、上記ボトムカバー1140の内側面のうち、少なくともいずれか1つに配置することができ、これによって上記光ガイド部材1120の少なくとも1つの側面に向けて光を提供することができる。
【0096】
但し、上記発光モジュール1110は、上記ボトムカバー1140の内で光ガイド部材1120の下に配置されて、上記光ガイド部材1120の低面に向けて光を提供することもでき、これは、上記バックライトユニット1100の設計によって多様に変形可能であるので、これに対して限定されない。
【0097】
上記光ガイド部材1120は、上記ボトムカバー1140の内に配置される。上記光ガイド部材1120は、上記発光モジュール1110から提供された光を面光源化して、表示パネル(図示せず)にガイドすることができる。
【0098】
上記光ガイド部材1120は、例えば、導光板(LGP:Light Guide Panel)でありうる。上記導光板は、例えばPMMA(polymethyl metaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthlate)、PC(poly carbonate)、COC、及びPEN(polyethylene naphthalate)樹脂のうちの1つで形成される。
【0099】
上記光ガイド部材1120の上側には光学シート1150を配置することもできる。
【0100】
上記光学シート1150は、例えば拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうち、少なくとも1つを含むことができる。例えば、上記光学シート1150は、上記拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートが積層されて形成される。この場合、上記光学シート1150は、上記発光モジュール1110から出射された光を均等に拡散させ、上記拡散された光は上記集光シートにより表示パネル(図示せず)に集光される。この際、上記集光シートから出射される光はランダムに偏光された光であるが、上記輝度上昇シートは上記集光シートから出射された光の偏光度を増加させることができる。上記集光シートは、例えば、水平または/及び垂直プリズムシートでありうる。また、上記輝度上昇シートは、例えば、 デュアル輝度強化フィルム(Dual Brightness Enhancement film)でありうる。また、上記蛍光シートは蛍光体が含まれた投光性プレートまたはフィルムとなることもできる。
【0101】
上記光ガイド部材1120の下には上記反射シート1130が配置される。上記反射シート1130は、上記光ガイド部材1120の下面を通じて放出される光を上記光ガイド部材1120の出射面に向けて反射することができる。
【0102】
上記反射シート1130は、反射率の良い樹脂材質、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定されない。
【0103】
図19は、本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含む照明ユニットを説明する図である。但し、図19の照明ユニット1200は照明システムの一例であり、これに対して限定されない。
【0104】
図19を参照すると、上記照明ユニット1200は、ケース胴体1210、上記ケース胴体1210に設置された発光モジュール1230、及び上記ケース胴体1210に設置され、外部電源から電源が提供される連結端子1220を含むことができる。
【0105】
上記ケース胴体1210は放熱特性の良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成される。
【0106】
上記発光モジュール1230は、基板700、及び上記基板700に搭載される少なくとも1つの発光素子パッケージ600を含むことができる。実施形態において、上記発光モジュール1230は、上記基板700の上に発光素子パッケージ600が設置されたものが例示されているが、実施形態による発光素子100が直接設置されることも可能である。
【0107】
上記基板700は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることがあり、例えば、一般印刷回路基板(PCB:Printed Circuit Board)、メタルコア(Metal Core)PCB、軟性(Flexible)PCB、セラミックPCBなどを含むことができる。
【0108】
また、上記基板700は光を効率的に反射する材質で形成したり、表面を光が効率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などで形成することができる。
【0109】
上記基板700の上には上記少なくとも1つの発光素子パッケージ600が搭載される。上記発光素子パッケージ600は、それぞれ少なくとも1つの発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を含むことができる。上記発光ダイオードは、赤色、緑色、青色、または白色の有色光をそれぞれ発光する有色発光ダイオード、及び紫外線(UV:Ultra Violet)を発光するUV発光ダイオードを含むことができる。
【0110】
上記発光モジュール1230は、色感及び輝度を得るために多様な発光ダイオードの組合を有するように配置される。例えば、高演色性(CRI)を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組合せて配置することができる。また、上記発光モジュール1230から放出される光の進行経路上には蛍光シートをさらに配置することができ、上記蛍光シートは上記発光モジュール1230から放出される光の波長を変化させる。例えば、上記発光モジュール1230から放出される光が青色波長帯を有する場合、上記蛍光シートには黄色蛍光体を含むことができ、上記発光モジュール1230から放出された光は上記蛍光シートを経て最終的に白色光と見えるようになる。
【0111】
上記連結端子1220は、上記発光モジュール1230と電気的に連結されて電源を供給することができる。図19の図示によると、上記連結端子1220はソケット方式により外部電源に螺合されるが、これに対して限定されない。例えば、上記連結端子1220はピン(pin)形態に形成されて外部電源に挿入したり、配線により外部電源に連結することもできる。
【0112】
前述したような照明システムは、上記発光モジュールから放出される光の進行経路上に、光ガイド部材、拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうち、少なくともいずれか1つが配置されて、所望の光学的な効果を得ることができる。
【0113】
以上、説明したように、本実施形態の照明システムは、発光効率に優れる発光素子または発光素子パッケージを含んで、優れる特性を有することができる。
【0114】
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれ、必ず1つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合及び変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
【0115】
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
伝導性支持部材と、
前記伝導性支持部材の上に形成され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層との間に活性層を含み、上部領域に酸素(O2)が注入された酸素注入領域を含む発光構造物と、
前記発光構造物の上の電極と、を含み、
前記電極は、前記発光構造物と隣接した第1領域、及び前記第1領域の上の第2領域を含み、前記第1領域の酸化物の濃度が前記第2領域の酸化物の濃度より高いことを特徴とする、発光素子。
【請求項2】
前記第1領域が酸化物層を構成することを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記発光構造物の上部領域はGaNを含み、前記酸素注入領域に含まれた酸素によりガリウム(Ga)が上面に外方拡散(out diffusion)されたことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項4】
前記酸素注入領域は、ガリウムリッチ領域(Ga-rich area)であることを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項5】
前記第1領域は、金属酸化物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項6】
前記第1領域は、CrO、TiO2、Al2O3、AgO、またはNiOのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項7】
前記電極は、多層構造を含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項8】
前記第1領域は、前記電極の最下層に含まれた金属を含む金属酸化物であることを特徴とする、請求項7に記載の発光素子。
【請求項9】
前記電極の前記最下層は、前記発光構造物とオーミック接触をなす金属を含むことを特徴とする、請求項8に記載の発光素子。
【請求項10】
前記電極の最下層は、Cr、Cr−Alloy、Al、Al−Alloy、Ti、Ti−Alloy、Ag、Ag−Alloy、Ni、またはNi−Alloyのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項8に記載の発光素子。
【請求項11】
前記酸化物層の厚さが前記電極の厚さより薄いことを特徴とする、請求項2に記載の発光素子。
【請求項12】
前記酸化物層の厚さが前記発光構造物より薄いことを特徴とする、請求項2に記載の発光素子。
【請求項13】
前記酸化物層の厚さは、0.1Å乃至100Åであることを特徴とする、請求項2に記載の発光素子。
【請求項14】
前記酸化物層と前記電極が平面上に同一な形状を有することを特徴とする、請求項2に記載の発光素子。
【請求項15】
前記発光構造物と前記電極との間の接触抵抗は、1×10−3Ω・cm2〜5×10−3Ω・cm2であることを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項1】
伝導性支持部材と、
前記伝導性支持部材の上に形成され、第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層との間に活性層を含み、上部領域に酸素(O2)が注入された酸素注入領域を含む発光構造物と、
前記発光構造物の上の電極と、を含み、
前記電極は、前記発光構造物と隣接した第1領域、及び前記第1領域の上の第2領域を含み、前記第1領域の酸化物の濃度が前記第2領域の酸化物の濃度より高いことを特徴とする、発光素子。
【請求項2】
前記第1領域が酸化物層を構成することを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記発光構造物の上部領域はGaNを含み、前記酸素注入領域に含まれた酸素によりガリウム(Ga)が上面に外方拡散(out diffusion)されたことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項4】
前記酸素注入領域は、ガリウムリッチ領域(Ga-rich area)であることを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項5】
前記第1領域は、金属酸化物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項6】
前記第1領域は、CrO、TiO2、Al2O3、AgO、またはNiOのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項7】
前記電極は、多層構造を含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【請求項8】
前記第1領域は、前記電極の最下層に含まれた金属を含む金属酸化物であることを特徴とする、請求項7に記載の発光素子。
【請求項9】
前記電極の前記最下層は、前記発光構造物とオーミック接触をなす金属を含むことを特徴とする、請求項8に記載の発光素子。
【請求項10】
前記電極の最下層は、Cr、Cr−Alloy、Al、Al−Alloy、Ti、Ti−Alloy、Ag、Ag−Alloy、Ni、またはNi−Alloyのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項8に記載の発光素子。
【請求項11】
前記酸化物層の厚さが前記電極の厚さより薄いことを特徴とする、請求項2に記載の発光素子。
【請求項12】
前記酸化物層の厚さが前記発光構造物より薄いことを特徴とする、請求項2に記載の発光素子。
【請求項13】
前記酸化物層の厚さは、0.1Å乃至100Åであることを特徴とする、請求項2に記載の発光素子。
【請求項14】
前記酸化物層と前記電極が平面上に同一な形状を有することを特徴とする、請求項2に記載の発光素子。
【請求項15】
前記発光構造物と前記電極との間の接触抵抗は、1×10−3Ω・cm2〜5×10−3Ω・cm2であることを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
【図1】
【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15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2】
【図3】
【図4】
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【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
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【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公開番号】特開2011−166149(P2011−166149A)
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−26733(P2011−26733)
【出願日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【出願人】(510110301)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (101)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【出願人】(510110301)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (101)
【Fターム(参考)】
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