発光装置及びその製造方法
【課題】発光構造のための半導体積層体のアレイと配線構造とを利用した多様な機能。
【解決手段】第1及び2導電型半導体層及び層間に活性層を有する第1及び2半導体積層体と、第1及び2導電型半導体層に接続され、第1及び2半導体積層体の両面に形成された第1及び2コンタクトと、1面を介して第1導電型半導体層が露出するように、第1及び2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、第2コンタクト形成領域を除いた領域に形成された絶縁層と、第1及び2半導体積層体の第2コンタクトに接続されるように形成され、基板構造物の1面に露出した領域を有するように、絶縁層に沿って延びた導電層と、基板構造物の1面に形成され、第2及び1半導体積層体に関連の導電層の露出領域と第1及び2半導体積層体の第1コンタクトとを接続する配線層と、第1半導体積層体の第1及び2コンタクトに接続されるように形成された外部接続端子とを含む。
【解決手段】第1及び2導電型半導体層及び層間に活性層を有する第1及び2半導体積層体と、第1及び2導電型半導体層に接続され、第1及び2半導体積層体の両面に形成された第1及び2コンタクトと、1面を介して第1導電型半導体層が露出するように、第1及び2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、第2コンタクト形成領域を除いた領域に形成された絶縁層と、第1及び2半導体積層体の第2コンタクトに接続されるように形成され、基板構造物の1面に露出した領域を有するように、絶縁層に沿って延びた導電層と、基板構造物の1面に形成され、第2及び1半導体積層体に関連の導電層の露出領域と第1及び2半導体積層体の第1コンタクトとを接続する配線層と、第1半導体積層体の第1及び2コンタクトに接続されるように形成された外部接続端子とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置及びその製造方法に関し、特に、発光構造のための半導体積層体のアレイと配線構造とを利用して多様な機能が付いた発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体発光ダイオードは、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ので、照明装置又はディスプレイ装置のバックライトの代わりをすることができる高出力、高効率光源として積極的に研究開発されつつある。
【0003】
一般に、半導体発光装置は、許容電圧を超過する静電気のような電圧による破壊を防止するために、ジェンナーダイオードのような保護素子と結合されて使用されうる。しかしながら、このようなジェンナーダイオードの追加装着によって、必要とする面積が大きくなり、かつ構造が複雑になりうる。
【0004】
特に、このような問題は、AC電圧にも駆動可能な複雑な配線接続を有するLEDアレイでより激しくなりうる。すなわち、複数の素子がアレイされた複雑な構造を有し、AC駆動のための複雑な配線接続が求められるので、追加的な保護素子の装着に難しさがあり、小型化を実現するのに障害要因として作用できる。また、一定の面積が必要な外部回路と接続のためのボンディングパッドの位置を確保し難い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、保護素子の集積化が可能な新しい配線接続構造を有する発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
本発明の他の目的は、複雑な配線接続構造及び高い集積化に有用に提供されうるボンディングパッド構造を有する発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成すべく、本発明の第1側面は、それぞれ、第1及び第2導電型半導体層とその間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体と、前記第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体の対向する両面にそれぞれ形成された第1及び第2コンタクトと、互いに対向する第1及び第2面を有し、前記第1面を介して前記第1導電型半導体層が露出するように、前記第1及び第2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、前記第1及び第2半導体積層体の埋め込まれた表面のうち、前記第2コンタクトの形成領域を除いた領域に形成された第1絶縁層と、前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、それぞれ前記基板構造物の第1面に露出した領域を有するように、前記第1絶縁層に沿って延びた第1及び第2導電層と、前記基板構造物の第1面に形成され、前記第1及び第2半導体積層体に関連した導電層の露出領域と前記第2及び第1半導体積層体の第1コンタクトとをそれぞれ接続する第1及び第2配線層と、前記第1半導体積層体の第1及び第2コンタクトにそれぞれ電気的に接続されるように形成された第1及び第2外部接続端子とを含む発光装置を提供する。
【0008】
特定の実施の形態において、前記基板構造物は、導電性物質からなりうる。この場合に、前記半導体積層体の第2コンタクトと第1及び第2導電層が前記基板構造物と電気的に絶縁されるように、前記発光積層体と前記基板構造物との間に形成された第2絶縁層をさらに含む。このような導電性の基板構造物は、メッキ工程により得られた金属層でありうる。
【0009】
これとは異なり、前記基板構造物は、電気的絶縁性を有する物質からなりうる。
好ましく、前記第1半導体積層体は、前記第2半導体積層体より前記基板構造物上で大きな占有面積を有する。
【0010】
本発明の好ましい実施の形態では、前記第1半導体積層体は複数であり、前記複数の第1半導体積層体は、互いに電気的に接続するように形成された少なくとも一つの配線層をさらに含むことができる。
【0011】
前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した第1コンタクトを接続する配線層でありうる。又は前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域とを接続する配線層でありうる。
【0012】
前記第1及び第2半導体積層体の第1面のうち、前記配線層の形成される領域に形成された第3絶縁層をさらに含むことができる。
【0013】
好ましくは、前記複数の半導体積層体は、交流電圧で該当活性層が発光できるように、前記追加的な配線層により互いに電気的に接続されうる。
【0014】
また、本発明は、上述した第1側面による発光装置の製造方法を提供する。
本製造方法は、成長用基板上に第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層とを有する第1及び第2半導体積層体を形成するステップと、前記第2導電型半導体層の上面の少なくとも一部領域にそれぞれ第2コンタクトを形成し、前記第2コンタクトの形成された領域を除いた前記第1及び第2半導体積層体の表面に第1絶縁層を形成するステップと、前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、前記第1絶縁層に沿って前記成長用基板の上面に向かって延びるように、第1及び第2導電層を形成するステップと、前記成長用基板上に前記第1及び第2半導体積層体を取り囲む基板構造物を形成するステップと、前記第1及び第2導電層のうち、延びた領域が一部露出するように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物とから前記成長用基板を除去するステップと、前記第1導電型半導体層に接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体の露出面に第1コンタクトを形成するステップと、前記第1及び第2導電層露出領域と前記第2及び第1半導体積層体の第1コンタクトとがそれぞれ接続されるように、前記基板構造物の露出した面上に第1及び第2配線層を形成するステップと、
前記第1半導体積層体の第1及び第2コンタクトにそれぞれ電気的に接続されるように、第1及び第2外部接続端子を形成するステップと、を含む。
【0015】
前記第2コンタクト及び前記第1絶縁層を形成するステップは、前記第2コンタクトの形成される領域が開口した第1絶縁層を形成するステップと、前記開口した領域に前記第2コンタクトを形成するステップとからなりうる。
【0016】
好ましくは、前記第1半導体積層体は、前記第2半導体積層体より前記基板構造物上で大きな占有面積を有する。
【0017】
好ましくは、前記第1及び第2半導体積層体を形成するステップは、前記成長用基板上に前記第1導電型半導体層、前記活性層及び第2導電型半導体層を順次形成するステップと、前記成長した層が前記第1及び第2半導体積層体に分離されるように、メサエッチングを行うステップとからなりうる。
【0018】
特定の実施の形態において、前記第1絶縁層は、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域の上面まで延び、前記第1及び第2半導体積層体を分離するステップ後に、前記第1及び第2半導体積層体の間に位置した前記第1絶縁層部分を除去するステップをさらに含むことができる。
【0019】
前記メサエッチングは、そのエッチング深さに応じて大きく2種類の方法により実現されることができる。
【0020】
一形態では、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域で前記成長用基板部分が露出するように行われうる。この場合に、前記導電層を形成するステップは、前記第2コンタクトに接続され、前記第1及び第2半導体積層体の側面に沿って前記露出した成長用基板部分まで延びた導電層を形成するステップでありうる。
【0021】
他の形態において、前記メサエッチングは、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域で前記第1導電型半導体層の少なくとも一部が残留するように行われうる。この場合に、前記導電層を形成するステップは、前記第2コンタクトに接続され、前記第1及び第2半導体積層体の側面に沿って前記残留した第1導電型半導体層まで延びた導電層を形成するステップでありうる。
【0022】
本発明の第2側面は、それぞれ、第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体と、前記第1半導体積層体の第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ接続されるように、前記第1半導体積層体の対向する両面にそれぞれ形成された第1及び第2コンタクトと、互いに対向する第1及び第2面を有し、前記第1面を介して前記第1導電型半導体層が露出するように、前記第1及び第2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、前記第1半導体積層体の埋め込まれた表面のうち、前記第2コンタクト形成領域を除いた領域と前記第2半導体積層体の埋め込まれた表面に形成された絶縁層と、前記第1半導体積層体の第2コンタクトに接続されるように形成され、前記基板構造物の第1面に露出した領域を有するように、前記絶縁層に沿って延びた導電層と、前記基板構造物の第1面に形成され、前記第1半導体積層体の導電層のうち、露出領域から前記第2半導体積層体の露出した面上に延びた配線層と、前記第1半導体積層体の第1コンタクトに電気的に接続されるように形成された第1外部接続端子と、前記第2半導体積層体の露出面上に位置した配線層領域に形成された第2外部接続端子と、を含む発光装置を提供する。
【0023】
本発明は、上述した第2側面による発光装置の製造方法を提供する。本製造方法は、成長用基板上に第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体を形成するステップと、前記第2導電型半導体層の上面の少なくとも一部領域に第2コンタクトを形成し、前記第2コンタクトの形成された領域を除いた前記第1半導体積層体の表面に絶縁層を形成するステップと、前記第1半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、前記絶縁層に沿って前記成長用基板の上面に向かって延びるように導電層を形成するステップと、前記成長用基板上に前記第1及び第2半導体積層体を取り囲む基板構造物を形成するステップと、前記導電層のうち、延びた領域が一部露出するように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物から前記成長用基板を除去するステップと、前記第1導電型半導体層に接続されるように、前記第1半導体積層体の露出面に第1コンタクトを形成するステップと、前記基板構造物の露出した面上に前記導電層の露出領域から前記第2半導体積層体の露出面まで延びるように配線層を形成するステップと、前記第1半導体積層体の第1コンタクトに電気的に接続されるように、第1外部接続端子を形成し、前記第2半導体積層体の露出面上に位置した配線層領域に第2外部接続端子を形成するステップと、を含む。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、基板構造物に埋め込まれた一側コンタクトを、導電層を介して引出させることによって、保護素子の集積化が可能な新しい配線接続構造を有する発光装置及びその製造方法を提供することができる。また、複雑な配線接続構造及び高い集積化に有用に提供されうるボンディングパッド構造を有する発光装置及びその製造方法を提供することができる。このような配線接続を基づいた構造は、AC電圧駆動型LEDアレイにおいて極めて有用に採用されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、添付された図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
図1Aは、本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の一例(プランナー構造)を示す上部平面図であり、図1Bは、図1Aに示すジェンナーダイオード一体型発光装置のX−Y線に沿う側断面図である。
【0026】
図1Aと共に図1Bに示すように、本実施の形態による発光装置20は、n型及びp型半導体層12、17とそれらの間に位置した活性層15を有する半導体積層体10と、前記半導体積層体10の下面及び側面を取り囲むように形成された基板構造物25とを含む。本実施の形態に採用されうる半導体積層体10は、AlGaInNだけでなく、AlGaAs、AlGaInP、ZnOのような公知の多様な半導体物質から構成されることができる。
【0027】
本実施の形態において、前記半導体積層体10は、第1及び第2半導体積層体10A、10Bに区分される。前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bは、同じ半導体層から構成されうる。配線構造によって前記第1半導体積層体10Aは、発光ダイオード部20Aとして機能し、第2半導体積層体10Bは、ジェンナーダイオード部20Bとして機能する。
【0028】
好ましく、図1Aに示すように、有効な発光面積を相対的に大きく確保するために、発光ダイオード部20Aとして提供される第1半導体積層体10Aの面積を、ジェンナーダイオード部20Bとして提供される第2半導体積層体10Bの面積より大きく設計できる。
前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの上面と下面には、それぞれn型及びp型半導体層12、17に接続されるように、第1コンタクト26、第2コンタクト23が形成される。先に説明したように、前記第1半導体積層体10Aは、発光ダイオードとして機能する。活性層15から生成された光が前記第1半導体積層体10Aの上面(n型半導体層12)を介して放出されるので、効果的な光放出と均一な電流分散が保障されるように、前記n側コンタクト26は、適切な構造を有するか、又は光透過性である電極物質が利用されうる。すなわち、本実施の形態のように、電極指を利用して全体発光面積により均一な電流分散が保障されうる構造を有することができる。
【0029】
前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの下面のうち、第2コンタクト23の形成されない領域と側面とには、第1絶縁層22aが形成される。このような第1絶縁層22aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0030】
前記発光装置10は、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bのp側コンタクト23をそれぞれ基板構造物25の上面まで引出すための第1及び第2導電層24a、24bを含む。前記第1及び第2導電層24a、24bは、前記p側コンタクト23から前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの側面に沿って、上面付近まで延びるように形成される。ここで、前記第1及び第2導電層24a、24bは、前記第1絶縁層22aにより前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bと電気的に絶縁されうる。
【0031】
本実施の形態において、前記基板構造物25は、導電性物質からなりうる。このような導電性物質は、一般に優れた熱伝導性を有するので、前記発光装置10の基板として好ましく採用されうる。前記基板構造物25は、金属層でありえ、支持体として充分な厚さを容易に得るために、好ましくメッキ工程から形成されうる。
【0032】
前記基板構造物25が電気的導電性を有するので、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bと前記基板構造物25との間に形成された第2絶縁層22bが追加的に提供されうる。前記第2絶縁層22bにより前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bのp側コンタクト23と第1及び第2導電層24a、24bとは、前記基板構造物25と電気的に絶縁されうる。
【0033】
本実施の形態とは異なり、前記基板構造物25は、電気的絶縁性を有する物質が考慮されうる。この場合には、前記第2絶縁層22bが要求されない場合もある。
【0034】
このように、基板構造物25に埋め込まれたp側コンタクト23は、第1及び第2導電層24a、24b及び第1及び第2絶縁層22a、22bからなる電極引出し構造により、前記基板構造物25の上面に引出させることによって、同じ面で両極性のコンタクトを接続する配線構造を提供することができる。
【0035】
本実施の形態は、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bがそれぞれ発光ダイオードとジェンナーダイオードとして駆動できるように、適切な配線構造が基板構造物25上に形成される。すなわち、図1Bに示すように、第1配線層27aは、前記第1導電層24aと前記第2半導体積層体10Bのn側コンタクト26とを接続する。また、第2配線層27bは、前記第2導電層24bと前記第1半導体積層体10Aのn側コンタクト26とを接続する。これにより、第1及び第2半導体積層体10A、10Bは、互いに逆極性で接続されることができる。
【0036】
前記発光装置20は、それぞれ前記第1半導体積層体10Aのn側コンタクト26、及びp側コンタクト23にそれぞれ電気的に接続されるように形成された第1及び第2外部接続端子28、29を含む。本実施の形態において、前記第1及び第2外部接続端子28、29は、それぞれ前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bのn側コンタクト26上に形成される。必要に応じて、前記第1及び第2外部接続端子28、29の形成位置は、多様に変更されうる。
【0037】
図2A〜図2Fは、図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程別断面図である。
【0038】
まず、図2Aに示すように、成長用基板11上にn型半導体層12、活性層15及びp型半導体層17が順次積層された第1及び第2半導体積層体10A、10Bを形成する。
このような第1及び第2半導体積層体10A、10Bは、成長用基板11の上面全体にn型半導体層12、活性層15及びp型半導体層17が順次成長させた後に、メサエッチング工程を適用して得られることができる。前記n及びp型半導体層12、17と前記活性層15とは、AlGaInNだけでなく、AlGaAs、AlGaInP、ZnOのような多様な公知された半導体物質から構成されることができる。本実施の形態では、本メサエッチング工程は、前記成長用基板11が露出する深さに行われて、エピタキシャル層を複数の半導体積層体10A、10Bに完全に分離させる。
【0039】
上述したように、発光ダイオード部として提供される第1半導体積層体10Aの面積をジェンナーダイオード部として提供される第2半導体積層体10Bの面積より大きく設計することが好ましい(図1A参照)。
【0040】
次に、図2Bのように、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの上面にp型導電型半導体層17に接続されたp側コンタクト23を形成し、前記p側コンタクト23を除いた第1及び第2半導体積層体10A、10Bの表面に第1絶縁層22aを形成する。
【0041】
本工程は、第1及び第2半導体積層体10A、10Bの形成された基板11の上面全体に絶縁体を蒸着した後に、所望のコンタクト形成領域を選択的に除去し、その除去された領域にp側コンタクト23を形成することによって実現されることができる。前記第1絶縁層22aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0042】
本実施の形態では、前記コンタクト形成領域だけでなく、第1及び第2半導体積層体10A、10B周囲の絶縁体部分も除去した形態で例示されているが、必要に応じて、前記第1絶縁層22aは、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの周囲の上面領域まで延びることができる。
【0043】
次に、図2Cに示すように、前記p側コンタクト23に接続され、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの側面に沿って基板11まで延びた第1及び第2導電層24a、24bを形成する。
【0044】
前記第1及び第2導電層24a、24bは、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bのp側コンタクト23のための引出し(lead)構造として提供される。さらに具体的に説明すると、p側コンタクト23は、後続工程で基板構造物25により埋め込まれても、前記p側コンタクト23と接続した第1及び第2導電層24a、24bは、基板11の除去された面から露出した領域を有することができるので、最終構造物で第1及び第2半導体積層体10A、10B間の配線接続が容易に実現されうる。
【0045】
次に、図2Dに示すように、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの表面に第2絶縁層22bを形成することができる。
【0046】
前記第2絶縁層22bは、後続工程で形成される基板構造物(図2Eの25)と第1及び第2導電層24a、24bとを電気的に絶縁させる機能を果たす。したがって、前記第2絶縁層22bは、少なくとも第1及び第2導電層24a、24bとp側コンタクト23とが覆われるように形成される。前記第2絶縁層22bも、前記第1絶縁層22aと同様にSiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0047】
このような第2絶縁層22bは、基板構造物25として導電性物質を使用する場合に求められるので、基板構造物25が電気的絶縁性を有する物質から形成される場合には、第2絶縁層22bの形成工程を省略することができる。
【0048】
次に、図2Eに示すように、前記成長用基板11の上面に前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bを取り囲むように基板構造物25を形成し、前記成長用基板11から前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bを分離する。
【0049】
本実施の形態において、前記基板構造物25は、メッキ工程のためのシード層(図示せず)を前記第2絶縁層22b上に形成した後に、メッキ工程を行うことによって得られることができる。前記基板構造物25は、メッキ工程により形成された金属物質として例示されているが、これに限定されず、上述のように、金属のような導電性基板ではない他の絶縁性基板で提供されることができる。
【0050】
前記基板構造物25を形成した後に、前記成長用基板10を前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bから分離する。このような分離工程としては、成長用基板11を除去する機械的又は機械化学的研磨、化学的エッチングのような公知の工程が利用されることができるが、好ましくは、レーザーリフトオフ(laser lift−off)工程で実施できる。
【0051】
本工程にて、前記第1及び第2導電層24a、24bは、前記基板11が除去された面から露出した領域を有することができる。前記第1及び第2導電層24a、24bの露出領域は、埋め込まれたp側コンタクト23のための外部接続構造で提供されることができる。
【0052】
次に、図2Fに示すように、前記n型半導体層12に接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの露出面にn側コンタクト26を形成し、第1及び第2導電層24a、24bの露出領域と前記第2及び第1半導体積層体10A、10Bの第1コンタクトとが接続する第1及び第2配線層27a、27bを形成する。
【0053】
本工程は、成長用基板11の分離により露出した面に対する工程に該当する。前記第1及び第2半導体積層体10A、10B上にn型半導体層12に接続されるように、所望のn側コンタクト26を形成する。次に、第1及び第2半導体積層体10A、10Bがそれぞれ発光ダイオード部とジェンナーダイオード部として機能するように、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bを逆極性で接続する第1及び第2配線層27a、27bを形成する。すなわち、前記第1及び第2配線層27a、27bは、それぞれ第1及び第2導電層24a、24bの露出領域と前記第2及び第1半導体積層体10B、10Aのn側コンタクト26とを接続するように形成する。
【0054】
必要に応じて、本実施の形態のように第1及び第2配線層27a、27bを形成する前に所望しない領域との接続を防止するために、前記第1及び第2半導体積層体10A、10B上に第3絶縁層22cを形成する工程をさらに行うことができる。
【0055】
上述した製造工程は、第1及び第2半導体積層体を形成するためのエッチング工程を成長用基板が露出するようにエピタキシャル層を完全に分離させる形態(ディップメサエッチング(deep−mesa etching))を例示したが、これとは異なり、発光積層体のためのメサエッチング工程をエピタキシャル層の一部領域を残留させる方式で実現されうる。
【0056】
この場合に、第1及び第2導電層がレーザーリフトオフのような分離工程で損傷することを防止することができる。
【0057】
上述した実施の形態とは異なり、本発明による発光装置及びその製造方法は、他の形態に変更されて実施されうる。例えば、上述した実施の形態において、発光装置は、水平電極構造を有する形態で例示されたが、垂直電極構造を有するように形成されうる。
【0058】
一方、半導体積層体を得るためのメサエッチング工程は、基板の上面が露出するようにディップエッチング工程を例示したが、これとは異なりシャローエッチング(shallow etching)を適用することができる。このような実施の形態は、図3に示す本発明の他の実施の形態を参照して説明されうる。
【0059】
図3は、本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の他の例(垂直電極構造)を示す側断面図であって、図1Aに示す平面図と類似の構造を有する発光装置の側断面図と理解することができる。
【0060】
図3に示すように、本実施の形態による発光装置40は、n及びp型半導体層32、37とそれらの間に位置した活性層35とを有する半導体積層体30と、前記半導体積層体30の下面及び側面を取り囲むように形成された基板構造物45と、を含む。本実施の形態に採用された半導体積層体30は、先の実施の形態と同様に第1及び第2半導体積層体30A、30Bに区分される。前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bを構成する半導体層は、それぞれ同じ層から構成されうる。
【0061】
配線構造によって前記第1半導体積層体30Aは、発光ダイオード部40Aとして機能し、第2半導体積層体30Bは、ジェンナーダイオード部40Bとして機能する。好ましく、有効な発光面積を相対的に大きく確保するために、発光ダイオード部40Aとして提供される第1半導体積層体30Aの面積をジェンナーダイオード部40Bとして提供される第2半導体積層体30Bの面積より大きく設計できる。
【0062】
前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの上面と下面には、それぞれn型及びp型半導体層32、37に接続されるようにn側コンタクト46、及びp側コンタクト43が形成される。先に説明したように、前記第1半導体積層体30Aは、発光ダイオードとして機能する。活性層35から生成された光が前記第1半導体積層体30Aの上面(n型半導体層32)を介して放出されるので、効果的な光放出と均一な電流分散が保障されるように、前記n側コンタクト46は、適切な構造を有するか、又は光透過性である電極物質が利用されうる。すなわち、本実施の形態のように、電極指を利用して全体発光面積により均一な電流分散が保障されうる構造を有することができる。
【0063】
前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの下面のうち、p側コンタクト43の形成されない領域と側面には、第1絶縁層42aが形成される。このような第1絶縁層42aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0064】
前記発光装置40は、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bのp側コンタクト43をそれぞれ基板構造物45の上面まで引出すための第1及び第2導電層44a、44bを含む。前記第1及び第2導電層44a、44bは、前記p側コンタクト43から前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの側面に沿って上面付近まで延びるように形成される。
【0065】
図1Bに示す実施の形態では、第1及び第2導電層24a、24bは、第1及び第2半導体積層体10A、10Bの露出面とほぼ同じレベルまで延びることに反し、本実施の形態では、第1及び第2導電層44a、44bの延びた領域は、第1及び第2半導体積層体30A、30Bの露出面より低いレベルを有する。これは、第1及び第2半導体積層体30A、30Bを形成するメサエッチング工程時にシャローエッチングを適用した結果であり、これについては、図4A〜図4Fで詳細に説明する。
【0066】
本実施の形態において、前記基板構造物45は、導電性物質からなりうる。このような導電性物質は、一般に優れた熱伝導性を有するので、前記発光装置の基板として好ましく採用されうる。前記基板構造物45は金属層でありえ、支持体として充分な厚さを容易に得るために、好ましくメッキ工程により形成されることができる。前記基板構造物45が導電性物質の場合には、本実施の形態のように発光装置は、垂直電極構造を有することができる。
【0067】
このような垂直電極構造を有するために、前記第2絶縁層42bは、前記第2半導体積層体30Bと前記基板構造物45との間に限って形成される。さらに具体的に説明すると、前記第2絶縁層42bにより前記第2半導体積層体30Aのp側コンタクト43と第2導電層44bとは、前記基板構造物45と電気的に絶縁されるが、前記第1半導体積層体30Aのp側コンタクト43は、第1導電層44aと共に導電性の基板構造物45を介してその下面まで電気的に導通される構造を有することができる。
【0068】
このように、基板構造物45に埋め込まれたp側コンタクト43は、第1及び第2導電層44a、44b及び第1及び第2絶縁層42a、42bからなる電極引出し構造により前記基板構造物45の上面に引出させることによって、同じ面で両極性のコンタクトを接続する配線構造を提供することができる。
【0069】
本実施の形態は、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bがそれぞれ発光ダイオードとジェンナーダイオードとして駆動できるように、適切な配線構造が基板構造物45上に形成される。すなわち、図3に示すように、第1配線層47aは、前記第1導電層44aと前記第2半導体積層体30Bのn型コンタクト46とを接続する。また、第2配線層47bは、前記第2導電層44bと前記第1半導体積層体30Aのn型コンタクト46とを接続する。これにより、第1及び第2半導体積層体30A、30Bは、互いに逆極性で接続されることができる。
【0070】
前記発光装置40は、それぞれ前記第1半導体積層体30Aのn側コンタクト46、及びp側コンタクト43にそれぞれ電気的に接続されるように形成された第1及び第2外部接続端子48、49を含む。本実施の形態において、前記第1及び第2外部接続端子48、49は、それぞれ前記第1半導体積層体30Aのn側コンタクト46と前記基板構造物45の下面に形成されうる。
【0071】
図4A〜図4Fは、図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程別断面図である。
【0072】
まず、図4Aに示すように、成長用基板31上にn型半導体層32、活性層35及びp型半導体層37が順次積層された第1及び第2半導体積層体30A、30Bを形成する。
【0073】
本工程は、先の実施の形態と同様に成長用基板31の上面全体にn型半導体層32、活性層35及びp型半導体層37を順次成長させた後に、メサエッチング工程を適用して実現されうる。ただし、本実施の形態では、シャローメサエッチングを適用して一定の厚さの半導体積層体(特に、n型半導体層32の領域)を残留させる。したがって、本工程にて前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bは、完全に分離されないが、残留された半導体層は、レーザーリフトオフ又はその後の工程により残留された半導体層は、容易に除去されうる。
【0074】
次に、図4Bのように、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの上面にp型半導体層37に接続されたp側コンタクト43を形成し、前記p側コンタクト43を除いた前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの表面に第1絶縁層42aを形成する。
【0075】
本工程は、第1及び第2半導体積層体30A、30Bの形成された基板31の上面全体に絶縁体を蒸着した後に、所望のコンタクト形成領域を選択的に除去し、その除去された領域にp側コンタクト43を形成することによって実現されることができる。前記第1絶縁層42aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0076】
次に、図4Cに示すように、前記p側コンタクト43に接続され、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの側面に沿って基板31まで延びた第1及び第2導電層44a、44bを形成する。
【0077】
前記第1及び第2導電層44a、44bは、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bのp側コンタクト43のための引出し構造として提供される。さらに具体的に説明すると、p側コンタクト43は、後続工程で形成される基板構造物45に埋め込まれても、前記p側コンタクト43と接続した第1及び第2導電層44a、44bは、基板31の除去された面から露出した領域を有することができるので、最終構造物で第1及び第2半導体積層体30A、30B間の配線接続が容易に実現されうる。
【0078】
次に、図4Dに示すように、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの表面に第2絶縁層42bを形成することができる。
【0079】
前記第2絶縁層42bは、後続工程で形成される基板構造物(図4Eの45)と第2導電層44bとを電気的に絶縁させる機能を果たす。したがって、前記第2絶縁層42bは、第2導電層44bと前記第2半導体積層体30Bのp側コンタクト43とが覆われるように形成される。前記第2絶縁層42bも、前記第1絶縁層42aと同様にSiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0080】
次に、図4Eに示すように、前記成長用基板31の上面に前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bを取り囲むように導電性基板構造物45を形成し、前記成長用基板31から前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bを分離する。
【0081】
前記導電性基板構造物45を形成した後に、前記成長用基板31を前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bから分離する。このような分離工程としては、成長用基板31を除去する機械的又は機械化学的研磨、化学的エッチングのような公知の工程が利用されうるが、好ましくは、レーザーリフトオフ工程により行われうる。
【0082】
特に、本実施の形態では、成長用基板31を分離する過程で、又はその後の追加的な工程により、第1及び第2半導体積層体30A、30Bが完全に分離されるようにその間に残留した半導体層を除去する。前記第1及び第2導電層44a、44bは、残留したエピタキシャル層部分により保護されるので、本分離工程で機械化学的又はレーザー照射による損傷を効果的に防止できる。
【0083】
また、残留したエピタキシャル層部分は、第1及び第2導電層44a、44bの一部を露出させるために、第1絶縁層42aの一部と共に除去される必要がある。好ましく、分離工程でレーザー照射などにより自発的に除去されることが好ましいが、必要に応じて追加的なエッチング工程により、配線接続に必要な前記第1及び第2導電層44a、44bの一部を露出させることができる。
【0084】
したがって、前記第1及び第2導電層44a、44bは、前記基板31の除去された面より多少低くなったレベルに露出した領域を有することができる。前記第1及び第2導電層44a、44bの露出領域は、埋め込まれたp側コンタクト43のための外部接続構造として提供されうる。
【0085】
次に、図4Fに示すように、前記n型半導体層32に接続されるように前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの露出面にn側コンタクト46を形成し、第1及び第2導電層44a、44bの露出領域と前記第2及び第1半導体積層体30A、30Bのn型コンタクト46とを接続する第1及び第2配線層47a、47bを形成する。
【0086】
本工程は、成長用基板31の分離により露出した面に対する工程に該当する。前記第1及び第2半導体積層体30A、30B上にn型半導体層32に接続されるように所望のn側コンタクト46を形成する。
【0087】
次に、第1及び第2半導体積層体30A、30Bがそれぞれ発光ダイオード部とジェンナーダイオード部として機能するように、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bを逆極性で接続する第1及び第2配線層47a、47bを形成する。すなわち、前記第1及び第2配線層47a、47bは、それぞれ第1及び第2導電層44a、44bの露出領域と前記第2及び第1半導体積層体30B、30Aのn側コンタクト46とを接続するように形成する。
【0088】
必要に応じて、本実施の形態のように第1及び第2配線層47a、47bを形成する前に所望しない領域と接続を防止するために、前記第1及び第2半導体積層体30A、30B上に第3絶縁層42cを形成する工程をさらに行うことができる。
【0089】
本実施の形態において、第1外部接続端子48は、前記第1半導体積層体30Aの第1コンタクト46上に形成され、前記第2外部接続端子49は、前記基板構造物45の下面に形成される。これにより、所望の垂直電極構造を有する発光装置を実現することができる。ここで、前記第2外部接続端子49は、導電性基板構造物45を介して第1半導体積層体30Aの第2コンタクト43と電気的に接続されうる。
【0090】
上述した実施の形態と類似の半導体積層体構造と配線構造を応用して、複雑な配線接続構造及び高い集積化に有用に提供されうるボンディングパッド構造を提供することができる。すなわち、本発明の他の側面は、特定半導体積層体領域をボンディングパッドのための構造として提供できる。
【0091】
図5は、本発明の他の側面による新しいボンディングパッド構造を有する発光装置60の一例を示す側断面図である。
【0092】
図5に示すように、本実施の形態による発光装置60は、先の実施の形態と同様に、第1及び第2導電型半導体層52、57とそれらの間に位置した活性層55を有する第1及び第2半導体積層体50A、50Bと前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの下面及び側面を取り囲むように形成された基板構造物65を含む。前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bを構成する半導体層は、それぞれ同じ層から構成されることができる。
【0093】
ただし、本実施の形態において、前記第1半導体積層体50Aは、発光ダイオード部として提供され、前記第2半導体積層体50Bは、ボンディングパッド領域を提供する。したがって、前記第2半導体積層体50Bの面積は、外部接続構造のための面積に限って提供し、相対的に第1半導体積層体50Aの面積を大きく設計して充分な発光面積を保障することが好ましい。
【0094】
発光ダイオードとして提供される第1半導体積層体50Aの上面と下面には、それぞれ第1及び第2導電型半導体層52、57に接続されるように第1コンタクト66、及び第2コンタクト63が形成される。前記第2コンタクト63が露出できるように、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの側面及び下面には、第1絶縁層62aが形成される。このような第1絶縁層62aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0095】
また、前記発光装置60は、前記第1半導体積層体50Aの第2コンタクト63をそれぞれ基板構造物65の上面まで引出すための導電層64を含む。前記導電層64は、前記第2コンタクト63から前記第1半導体積層体50Aの側面に沿って上面付近まで延びるように形成される。
【0096】
本実施の形態において、前記基板構造物65は、導電性物質からなりうる。このような導電性物質は、一般に優れた熱伝導性を有するので、前記発光装置60の基板として好ましく採用されうる。前記基板構造物65は、金属層でありえ、支持体として充分な厚さを容易に得るために、好ましくメッキ工程により形成されることができる。
【0097】
前記基板構造物65が電気的導電性を有するので、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bと前記基板構造物65との間に形成された第2絶縁層62bがさらに提供されることができる。前記第2絶縁層62bにより前記第1半導体積層体50Aの第2コンタクト63及び導電層64と第2半導体積層体50Bとは、前記基板構造物65と電気的に絶縁されうる。
【0098】
これとは異なり、前記基板構造物65は、電気的絶縁性を有する物質が考慮されうる。この場合には、前記第2絶縁層62bが求められない場合もある。
【0099】
前記基板構造物65に埋め込まれた第2コンタクト63は、導電層64及び第1及び第2絶縁層62a、62bからなる電極引出し構造により、前記基板構造物65の上面に引出されることにより、同じ面で両極性のコンタクトを接続する配線構造を提供することができる。ここで、配線層67は、前記導電層64の露出領域から前記第2半導体積層体50Bの上面に延びる。第1外部接続端子68は、前記第1半導体積層体50Aの第1コンタクト66に電気的に接続されるように形成される。また、第2外部接続端子69は、前記第2半導体積層体50Bの露出面上に位置した配線層67の領域に形成される。
【0100】
本実施の形態では、前記導電層64は、第1及び第2半導体積層体50A、50Bの露出面とほぼ同じレベルまで延びたものと例示されているが、図3及び図4で説明されたように、前記導電層64の延びた領域は、第1及び第2半導体積層体50A、50Bを分離するメサエッチング工程の種類に応じて、その露出面より低いレベルを有することができる。
【0101】
図6A〜図6Fは、図5に示す新しいボンディングパッド構造を有する発光装置の製造工程を説明するための工程別断面図である。
【0102】
まず、図6Aに示すように、成長用基板51上にn型半導体層52、活性層55及びp型半導体層57が順次積層された第1及び第2半導体積層体50A、50Bを形成する。
【0103】
このような第1及び第2半導体積層体50A、50Bは、成長用基板51の上面全体にn型半導体層52、活性層55及びp型半導体層57を順次成長させた後に、メサエッチング工程を適用して得られることができる。前記n及びp型半導体層52、57と前記活性層55とは、AlGaInNだけでなく、AlGaAs、AlGaInP、ZnOのような多様な公知の半導体物質から構成されることができる。本実施の形態では、本メサエッチング工程は、前記成長用基板51が露出する深さに行われて、エピタキシャル層を複数の半導体積層体50A、50Bに完全に分離させる。もちろん、本工程は、図4Aで説明された通り、シャローメサエッチングを使用することもできる。
【0104】
次に、図6Bのように、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの上面にp型導電型半導体層57に接続したp側コンタクト63を形成し、前記p側コンタクト63を除いた前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの表面に第1絶縁層62aを形成する。
【0105】
本工程は、第1及び第2半導体積層体50A、50Bの形成された基板51の上面全体に絶縁体を蒸着した後に、所望のコンタクト形成領域を選択的に除去し、該除去された領域にp側コンタクト63を形成することによって実現されることができる。前記第1絶縁層62aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0106】
本実施の形態では、前記コンタクト形成領域だけでなく、第1及び第2半導体積層体50A、50Bの周囲の絶縁体部分も除去した形態で例示されているが、必要に応じて、前記第1絶縁層62aは、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの周囲の上面領域まで延びることができる。
【0107】
次に、図6Cに示すように、前記p側コンタクト63に接続され、前記第1半導体積層体50Aの側面に沿って基板51まで延びた導電層64を形成する。
【0108】
前記導電層64は、前記第1半導体積層体60Aのp側コンタクト63のための引出し(lead)構造として提供される。さらに具体的に説明すると、p側コンタクト63は、後続工程で基板構造物65により埋め込まれても、前記p側コンタクト63と接続した導電層64は、基板51が除去された面から露出した領域を有することができる。所望の配線接続を容易に実現できる。
【0109】
次に、図6Dに示すように、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの表面に第2絶縁層62bを形成することができる。
【0110】
前記第2絶縁層62bは、後続工程で形成される基板構造物(図6Eの65)と導電層64とを電気的に絶縁させる機能を果たす。したがって、前記第2絶縁層62bは、少なくとも第2導電層64とp側コンタクト63とが覆われるように形成される。前記第2絶縁層62bも、前記第1絶縁層62aと同様にSiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0111】
次に、図6Eに示すように、前記成長用基板51の上面に前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bを取り囲むように基板構造物65を形成し、前記成長用基板51から前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bを分離する。
【0112】
本実施の形態において、前記基板構造物65は、メッキ工程のためのシード層(図示せず)を前記第2絶縁層62b上に形成した後に、メッキ工程を行うことによって得られることができる。前記基板構造物65は、メッキ工程により形成された金属物質として例示されているが、これに限定されず、先に説明したように、金属のような導電性基板ではない他の絶縁性基板として提供されることができる。
【0113】
前記基板構造物65を形成した後に、前記成長用基板51を前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bから分離する。このような分離工程では、成長用基板51を除去する機械的又は機械化学的研磨、化学的エッチングのような公知の工程が利用されることができるが、好ましくは、レーザーリフトオフ工程が利用されうる。
【0114】
このような基板分離工程により、前記導電層64は、前記基板51が除去された面から露出した領域を有することができる。
【0115】
次に、図6Fに示すように、前記n型半導体層62に接続されるように前記第1半導体積層体50Aの露出面にn側コンタクト66を形成し、導電層64の露出領域から前記第2半導体積層体50Bの上面まで延びるように配線層67を形成する。
【0116】
前記第1半導体積層体50A上にn型半導体層52に接続されるように所望のn側コンタクト66を形成する。次に、第1半導体積層体50Aがそれぞれ発光ダイオード部として機能するように、前記第1半導体積層体50Aの第1コンタクト66に電気的に接続された第1外部接続端子68と前記第2半導体積層体50Bの露出面上に位置した配線層67の領域に第2外部接続端子69を形成する。
【0117】
必要に応じて、本実施の形態のように、配線層67を形成する前に所望しない領域との接続を防止するために、前記第1及び第2半導体積層体50A、50B上に第3絶縁層62cを形成する工程をさらに実施できる。
【0118】
本実施の形態による発光装置では、埋め込まれたコンタクトから引出された外部接続領域のための充分な面積を提供することができる。このような外部接続構造は、複数の発光ダイオード、すなわち第1半導体積層体が複数で高集積化された形態で外部接続のためのボンディングパッド構造として極めて有用に適用されうる。
【0119】
本発明において提案されたモノリシック発光ダイオードアレイは、ほぼ平面である同じ面に両コンタクトと接続した外部接続構造を提供することによって、複数のLEDセル間の複雑な配線接続を容易に実現することができる。特に、交流電圧に動作されるように接続したモノリシック発光素子は、複雑な配線構造が要求される場合が多い。このような場合に、本発明は極めて有益に適用されうる。
【0120】
図7Aは、本発明により実現されうるモノリシック発光ダイオードアレイのレイアウトであって、図7Bに示す等価回路によって実現された形態を例示する。
【0121】
図7Aに示すレイアウトによるモノリシック発光ダイオードアレイは、互いに反対に位置した両辺に形成された第1及び第2LEDセルA1、A2と第3及び第4LEDセルC1、C2と、その間に位置した3個の第5LEDセルB1、B2、B3を含む。
【0122】
図7Bを参照して、前記モノリシック発光ダイオードアレイの配線構造を説明する。
前記第1LEDセルA1のn側コンタクトと前記第2LEDセルA2のp側コンタクトとは、第1AC電源端P1に接続される。前記第3LEDセルC1のp側コンタクトと前記第4LEDセルC2のn側コンタクトは、第2AC電源端P2に接続される。第1及び第2AC電源端P1、P2は、外部接続端子として提供される領域であって、図5で説明された第2半導体積層体に該当する。すなわち、第1AC電源端P1の半導体積層体に向かって第2LEDセルA2のn側コンタクトから延びた導電層が引出され、その引出された導電層に接続した配線層は、前記第1AC電源端P1の半導体積層体上に位置するように延びる。また、これと同様に、第2AC電源端P2の半導体積層体に向かって第4LEDセルC2のn側コンタクトから延びた導電層が引出され、その引出された導電層に接続した配線層は、前記第2AC電源端P2の半導体積層体上に位置するように延びる。これについては、図8でさらに詳細に説明する。
【0123】
前記3個の第5LEDセルB1、B2、B3は、互いに直列に接続される構造を有する。一側辺に位置した、すなわち前記第1及び第4LEDセルA1、C2間に位置した第5LEDセルB1のn側コンタクトは、前記第1及び第4LEDセルA1、C2のp側コンタクトと共通接点を形成し、他の側辺に位置した、すなわち前記第2及び第3LEDセルA2、C1間に位置した第5LEDセルB3のp側コンタクトは、前記第2及び第3LEDセルA2、C1のn側コンタクトと共通接点を形成する。
【0124】
このようなレイアウトによる発光ダイオードアレイでは、前記電源端P1、P2にAC電圧が印加される時に、前記3個の第5LEDセルB1、B2、B3は常に駆動され、AC電圧の周期に応じて、前記第1及び第3LEDセルA1、C1と前記第2及び第4LEDセルA2、C2とは、交互に駆動されえ、3個のLEDセルB1、B2、B3は、全体周期で連続的に駆動されうる。結果的に、5個のLEDセルの駆動を保障することができる。
【0125】
また、本例によるモノリシック発光ダイオードアレイのレイアウトは、ブレークダウン電圧側面で有利な長所を有する。ブレークダウン電圧の耐性を考慮して、前記LEDセルに印加される電圧がほぼ類似するように設計することがさらに好ましい。このような設計は、各LEDセルをほぼ同じ面積で実現することによって効果的に実現できる。また、このために、第5LEDセルの数を適切に調整することができる。好ましい第5LEDセルの数は、1〜4個の範囲で考慮されうる。
【0126】
上述したAC用モノリシック発光ダイオードアレイは、図7Aのレイアウトに示すように、複雑な配線構造を有するので、モノリシックで実現するのに難しさがある。しかしながら、このような配線構造も、本発明で提示した配線構造を介して極めて容易に実現できる。また、複数のLEDセルが集積化された構造でAC電源と接続する外部接続端子を提供するために必要な面積を保障することができる。
【0127】
図8A〜図8Dは、それぞれ図8Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイのX1−X1´、X2−X2´、Y1−Y1´及びY2−Y2´に沿う側断面図である。ただし、本実施の形態で半導体積層体を構成するメサエッチング工程と引出し構造及び配線構造の形成に対して、先に説明された多様な実施の形態に対する説明が参照されて理解されうるであろう。
【0128】
図8A〜図8Dに示すように、切開方向に応じて選択された3個のLEDセルが埋め込まれた基板構造物116が示されている。前記LEDセルは、それぞれn型及びp型半導体層112、117とその間に位置した活性層115を有する半導体積層体110と前記半導体積層体110の下面及び側面を取り囲むように形成された基板構造物116とを含む。
【0129】
切開方向に応じて部分的に示されない場合もあるが、前記半導体積層体110の上面と下面には、それぞれn型及びp型半導体層112、117に接続されたn側コンタクト126、及びp側コンタクト123が形成される。前記半導体積層体110の下面のうち、p側コンタクト123の形成されない領域と側面には、第1絶縁層122aが形成される。
【0130】
前記p側コンタクト123に接続され、前記半導体積層体110の側面に沿って延びた導電層124が形成される。前記導電層124は、前記第1絶縁層122aにより前記半導体積層体110と電気的に絶縁されうる。
【0131】
まず、図8Aに示すように、前記各LEDセルA1、C2に提供された前記導電層124は、そのp側コンタクトを接続する対象(他のLEDセルとコンタクト類)と隣接した側面を選択して延びる。すなわち、図7Aに示す構造(すなわち、図7AのX1−X1´)では、前記第1及び第4LEDセルA1、C2の導電層124は、前記第5LEDセルB1に隣接した側面に沿って延びることができる。
【0132】
前記導電層124は、配線接続のために半導体積層体110の上面に隣接した位置から露出した領域を有する。前記第1及び第4LEDセルA1、C2の導電層124のうち、露出した領域は、前記配線層127により前記第5LEDセルB1のn側コンタクト126と電気的に接続される。これにより、第1及び第4LEDセルA1、C2のp側コンタクト123は、その間に位置した第5LEDセルB1のn側コンタクト126と共通接点を有することができる。
【0133】
図8B(X2−X2´方向の切開図)に示すように、前記第2及び第3LEDセルA2、C1間に位置した第5LEDセルB3の導電層124は、前記第2及び第3LEDセルA2、C1に隣接した側面に沿って2個の方向に延び、配線接続のために半導体積層体110の上面に隣接した位置から露出した領域を有する。
【0134】
前記第5LEDセルB3の導電層124のうち、露出した領域は、前記配線層127により前記第2及び第3LEDセルA2、C1のn側コンタクト126と電気的に接続される。これにより、前記第2及び第3LEDセルA2、C1のn側コンタクト136は、その間に位置した第5LEDセルB3のp側コンタクト123と共通接点を有することができる。
【0135】
図8C(Y1−Y1´方向の切開図)に示すように、前記3個の第5LEDセルB1、B2、B3が並べて直列に接続した構造が示されている。前記第5LEDセルB1、B2の導電層124は、それぞれ異なる第5LEDセルB2、B3に隣接した側面に延び、配線接続のために半導体積層体110の上面に隣接した位置から露出した領域を有する。
【0136】
前記第5LEDセルB1、B2の導電層124のうち、露出した領域は、前記配線層127により前記他の第5LEDセルB2、B3のn側コンタクト126と電気的に接続される。これにより、前記3個の第5LEDセルB1、B2、B3は、並べて直列に接続されることができる。
【0137】
このように、基板構造物116に埋め込まれたp側コンタクト123を引出す導電層124の位置と配線層127に応じて、LEDセル間の所望の接続を容易に実現することができる。特に、切開方向に応じて別途に説明されたが、各対応する構成要素は、同一工程により形成されるので、図7Aに示す複雑な配線構造を有するモノリシック発光ダイオードアレイをさらに効果的に製造できる。
【0138】
上述した例では説明していないが、配線層127の形成位置に応じて第3絶縁層122cをさらに形成することができる。前記第3絶縁層122cは、主に配線層127のような外部要素との接触を防止することによって、半導体積層体110を保護する機能を果たす。
【0139】
図8D(Y2−Y2´方向の切開図)を参照すると、前記第1及び第2LEDセルA1、A2とその間に第1AC電源端P1領域が配置された構造が示されている。前記第2LEDセルA2の導電層124は、第1AC電源端P1の半導体積層体に向かって引出され、配線層により第1AC電源端P1の半導体積層体の上面まで延びる。また、前記第2LEDセルA2のn側コンタクト126から延びた配線層は、第1AC電源端P1の半導体積層体の上面に延びる。これにより、第1AC電源端P1の半導体積層体領域は、適切な配線接続構造を有することができ、外部接続端子のために必要な面積を提供することができる。
【0140】
図7及び図8で説明された複数のLEDセルを有するモノリシック発光ダイオードアレイ構造は、外部接続端子領域を確保するための発光装置構造だけでなく、図1〜図4で説明されたジェンナーダイオード一体型構造にも同様に適用されうる。
【0141】
この場合に、前記第1半導体積層体は、複数で構成し、前記複数の第1半導体積層体は、図8A〜図8Cで説明された方式と同様に互いに電気的に接続するように形成された少なくとも一つの配線層をさらに含む。
【0142】
前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した第1コンタクトを接続する配線層でありうる。これとは異なり、前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域を接続する配線層でありうる。このような構造の配線層に対する組み合わせでありうる。前記追加的な配線層により複数の第1半導体積層体は、交流電圧で該当活性層が発光できるように互いに電気的に接続されることができる。また、必要に応じて、前記第1及び第2半導体積層体の第1面のうち、前記配線層の形成される領域に形成された第3絶縁層をさらに含むことができる。
【0143】
このように、本発明は、上述した実施の形態及び添付された図面により限定されるものではなく、添付された請求の範囲により限定されるもので、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは、当業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【0144】
【図1A】本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の一例(水平電極構造)を示す上部平面図である。
【図1B】本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の一例(水平電極構造)を示す側断面図である。
【図2A】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2B】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2C】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2D】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2E】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2F】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図3】本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の他の例(垂直電極構造)を示す側断面図である。
【図4A】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4B】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4C】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4D】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4E】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4F】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図5】本発明の他の側面による新しいボンディングパッド構造を有する発光装置の一例を示す側断面図である。
【図6A】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6B】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6C】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6D】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6E】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6F】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図7A】本発明の側面による好ましい応用例であって、モノリシック発光ダイオードアレイの配置図である。
【図7B】本発明の側面による好ましい応用例であって、モノリシック発光ダイオードアレイの等価回路図である。
【図8A】図7Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイに採用可能な配線構造を示す側断面図である。
【図8B】図7Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイに採用可能な配線構造を示す側断面図である。
【図8C】図7Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイに採用可能な配線構造を示す側断面図である。
【図8D】図7Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイに採用可能な配線構造を示す側断面図である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置及びその製造方法に関し、特に、発光構造のための半導体積層体のアレイと配線構造とを利用して多様な機能が付いた発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体発光ダイオードは、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ので、照明装置又はディスプレイ装置のバックライトの代わりをすることができる高出力、高効率光源として積極的に研究開発されつつある。
【0003】
一般に、半導体発光装置は、許容電圧を超過する静電気のような電圧による破壊を防止するために、ジェンナーダイオードのような保護素子と結合されて使用されうる。しかしながら、このようなジェンナーダイオードの追加装着によって、必要とする面積が大きくなり、かつ構造が複雑になりうる。
【0004】
特に、このような問題は、AC電圧にも駆動可能な複雑な配線接続を有するLEDアレイでより激しくなりうる。すなわち、複数の素子がアレイされた複雑な構造を有し、AC駆動のための複雑な配線接続が求められるので、追加的な保護素子の装着に難しさがあり、小型化を実現するのに障害要因として作用できる。また、一定の面積が必要な外部回路と接続のためのボンディングパッドの位置を確保し難い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、保護素子の集積化が可能な新しい配線接続構造を有する発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
本発明の他の目的は、複雑な配線接続構造及び高い集積化に有用に提供されうるボンディングパッド構造を有する発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成すべく、本発明の第1側面は、それぞれ、第1及び第2導電型半導体層とその間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体と、前記第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体の対向する両面にそれぞれ形成された第1及び第2コンタクトと、互いに対向する第1及び第2面を有し、前記第1面を介して前記第1導電型半導体層が露出するように、前記第1及び第2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、前記第1及び第2半導体積層体の埋め込まれた表面のうち、前記第2コンタクトの形成領域を除いた領域に形成された第1絶縁層と、前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、それぞれ前記基板構造物の第1面に露出した領域を有するように、前記第1絶縁層に沿って延びた第1及び第2導電層と、前記基板構造物の第1面に形成され、前記第1及び第2半導体積層体に関連した導電層の露出領域と前記第2及び第1半導体積層体の第1コンタクトとをそれぞれ接続する第1及び第2配線層と、前記第1半導体積層体の第1及び第2コンタクトにそれぞれ電気的に接続されるように形成された第1及び第2外部接続端子とを含む発光装置を提供する。
【0008】
特定の実施の形態において、前記基板構造物は、導電性物質からなりうる。この場合に、前記半導体積層体の第2コンタクトと第1及び第2導電層が前記基板構造物と電気的に絶縁されるように、前記発光積層体と前記基板構造物との間に形成された第2絶縁層をさらに含む。このような導電性の基板構造物は、メッキ工程により得られた金属層でありうる。
【0009】
これとは異なり、前記基板構造物は、電気的絶縁性を有する物質からなりうる。
好ましく、前記第1半導体積層体は、前記第2半導体積層体より前記基板構造物上で大きな占有面積を有する。
【0010】
本発明の好ましい実施の形態では、前記第1半導体積層体は複数であり、前記複数の第1半導体積層体は、互いに電気的に接続するように形成された少なくとも一つの配線層をさらに含むことができる。
【0011】
前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した第1コンタクトを接続する配線層でありうる。又は前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域とを接続する配線層でありうる。
【0012】
前記第1及び第2半導体積層体の第1面のうち、前記配線層の形成される領域に形成された第3絶縁層をさらに含むことができる。
【0013】
好ましくは、前記複数の半導体積層体は、交流電圧で該当活性層が発光できるように、前記追加的な配線層により互いに電気的に接続されうる。
【0014】
また、本発明は、上述した第1側面による発光装置の製造方法を提供する。
本製造方法は、成長用基板上に第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層とを有する第1及び第2半導体積層体を形成するステップと、前記第2導電型半導体層の上面の少なくとも一部領域にそれぞれ第2コンタクトを形成し、前記第2コンタクトの形成された領域を除いた前記第1及び第2半導体積層体の表面に第1絶縁層を形成するステップと、前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、前記第1絶縁層に沿って前記成長用基板の上面に向かって延びるように、第1及び第2導電層を形成するステップと、前記成長用基板上に前記第1及び第2半導体積層体を取り囲む基板構造物を形成するステップと、前記第1及び第2導電層のうち、延びた領域が一部露出するように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物とから前記成長用基板を除去するステップと、前記第1導電型半導体層に接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体の露出面に第1コンタクトを形成するステップと、前記第1及び第2導電層露出領域と前記第2及び第1半導体積層体の第1コンタクトとがそれぞれ接続されるように、前記基板構造物の露出した面上に第1及び第2配線層を形成するステップと、
前記第1半導体積層体の第1及び第2コンタクトにそれぞれ電気的に接続されるように、第1及び第2外部接続端子を形成するステップと、を含む。
【0015】
前記第2コンタクト及び前記第1絶縁層を形成するステップは、前記第2コンタクトの形成される領域が開口した第1絶縁層を形成するステップと、前記開口した領域に前記第2コンタクトを形成するステップとからなりうる。
【0016】
好ましくは、前記第1半導体積層体は、前記第2半導体積層体より前記基板構造物上で大きな占有面積を有する。
【0017】
好ましくは、前記第1及び第2半導体積層体を形成するステップは、前記成長用基板上に前記第1導電型半導体層、前記活性層及び第2導電型半導体層を順次形成するステップと、前記成長した層が前記第1及び第2半導体積層体に分離されるように、メサエッチングを行うステップとからなりうる。
【0018】
特定の実施の形態において、前記第1絶縁層は、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域の上面まで延び、前記第1及び第2半導体積層体を分離するステップ後に、前記第1及び第2半導体積層体の間に位置した前記第1絶縁層部分を除去するステップをさらに含むことができる。
【0019】
前記メサエッチングは、そのエッチング深さに応じて大きく2種類の方法により実現されることができる。
【0020】
一形態では、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域で前記成長用基板部分が露出するように行われうる。この場合に、前記導電層を形成するステップは、前記第2コンタクトに接続され、前記第1及び第2半導体積層体の側面に沿って前記露出した成長用基板部分まで延びた導電層を形成するステップでありうる。
【0021】
他の形態において、前記メサエッチングは、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域で前記第1導電型半導体層の少なくとも一部が残留するように行われうる。この場合に、前記導電層を形成するステップは、前記第2コンタクトに接続され、前記第1及び第2半導体積層体の側面に沿って前記残留した第1導電型半導体層まで延びた導電層を形成するステップでありうる。
【0022】
本発明の第2側面は、それぞれ、第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体と、前記第1半導体積層体の第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ接続されるように、前記第1半導体積層体の対向する両面にそれぞれ形成された第1及び第2コンタクトと、互いに対向する第1及び第2面を有し、前記第1面を介して前記第1導電型半導体層が露出するように、前記第1及び第2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、前記第1半導体積層体の埋め込まれた表面のうち、前記第2コンタクト形成領域を除いた領域と前記第2半導体積層体の埋め込まれた表面に形成された絶縁層と、前記第1半導体積層体の第2コンタクトに接続されるように形成され、前記基板構造物の第1面に露出した領域を有するように、前記絶縁層に沿って延びた導電層と、前記基板構造物の第1面に形成され、前記第1半導体積層体の導電層のうち、露出領域から前記第2半導体積層体の露出した面上に延びた配線層と、前記第1半導体積層体の第1コンタクトに電気的に接続されるように形成された第1外部接続端子と、前記第2半導体積層体の露出面上に位置した配線層領域に形成された第2外部接続端子と、を含む発光装置を提供する。
【0023】
本発明は、上述した第2側面による発光装置の製造方法を提供する。本製造方法は、成長用基板上に第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体を形成するステップと、前記第2導電型半導体層の上面の少なくとも一部領域に第2コンタクトを形成し、前記第2コンタクトの形成された領域を除いた前記第1半導体積層体の表面に絶縁層を形成するステップと、前記第1半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、前記絶縁層に沿って前記成長用基板の上面に向かって延びるように導電層を形成するステップと、前記成長用基板上に前記第1及び第2半導体積層体を取り囲む基板構造物を形成するステップと、前記導電層のうち、延びた領域が一部露出するように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物から前記成長用基板を除去するステップと、前記第1導電型半導体層に接続されるように、前記第1半導体積層体の露出面に第1コンタクトを形成するステップと、前記基板構造物の露出した面上に前記導電層の露出領域から前記第2半導体積層体の露出面まで延びるように配線層を形成するステップと、前記第1半導体積層体の第1コンタクトに電気的に接続されるように、第1外部接続端子を形成し、前記第2半導体積層体の露出面上に位置した配線層領域に第2外部接続端子を形成するステップと、を含む。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、基板構造物に埋め込まれた一側コンタクトを、導電層を介して引出させることによって、保護素子の集積化が可能な新しい配線接続構造を有する発光装置及びその製造方法を提供することができる。また、複雑な配線接続構造及び高い集積化に有用に提供されうるボンディングパッド構造を有する発光装置及びその製造方法を提供することができる。このような配線接続を基づいた構造は、AC電圧駆動型LEDアレイにおいて極めて有用に採用されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、添付された図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
図1Aは、本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の一例(プランナー構造)を示す上部平面図であり、図1Bは、図1Aに示すジェンナーダイオード一体型発光装置のX−Y線に沿う側断面図である。
【0026】
図1Aと共に図1Bに示すように、本実施の形態による発光装置20は、n型及びp型半導体層12、17とそれらの間に位置した活性層15を有する半導体積層体10と、前記半導体積層体10の下面及び側面を取り囲むように形成された基板構造物25とを含む。本実施の形態に採用されうる半導体積層体10は、AlGaInNだけでなく、AlGaAs、AlGaInP、ZnOのような公知の多様な半導体物質から構成されることができる。
【0027】
本実施の形態において、前記半導体積層体10は、第1及び第2半導体積層体10A、10Bに区分される。前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bは、同じ半導体層から構成されうる。配線構造によって前記第1半導体積層体10Aは、発光ダイオード部20Aとして機能し、第2半導体積層体10Bは、ジェンナーダイオード部20Bとして機能する。
【0028】
好ましく、図1Aに示すように、有効な発光面積を相対的に大きく確保するために、発光ダイオード部20Aとして提供される第1半導体積層体10Aの面積を、ジェンナーダイオード部20Bとして提供される第2半導体積層体10Bの面積より大きく設計できる。
前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの上面と下面には、それぞれn型及びp型半導体層12、17に接続されるように、第1コンタクト26、第2コンタクト23が形成される。先に説明したように、前記第1半導体積層体10Aは、発光ダイオードとして機能する。活性層15から生成された光が前記第1半導体積層体10Aの上面(n型半導体層12)を介して放出されるので、効果的な光放出と均一な電流分散が保障されるように、前記n側コンタクト26は、適切な構造を有するか、又は光透過性である電極物質が利用されうる。すなわち、本実施の形態のように、電極指を利用して全体発光面積により均一な電流分散が保障されうる構造を有することができる。
【0029】
前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの下面のうち、第2コンタクト23の形成されない領域と側面とには、第1絶縁層22aが形成される。このような第1絶縁層22aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0030】
前記発光装置10は、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bのp側コンタクト23をそれぞれ基板構造物25の上面まで引出すための第1及び第2導電層24a、24bを含む。前記第1及び第2導電層24a、24bは、前記p側コンタクト23から前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの側面に沿って、上面付近まで延びるように形成される。ここで、前記第1及び第2導電層24a、24bは、前記第1絶縁層22aにより前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bと電気的に絶縁されうる。
【0031】
本実施の形態において、前記基板構造物25は、導電性物質からなりうる。このような導電性物質は、一般に優れた熱伝導性を有するので、前記発光装置10の基板として好ましく採用されうる。前記基板構造物25は、金属層でありえ、支持体として充分な厚さを容易に得るために、好ましくメッキ工程から形成されうる。
【0032】
前記基板構造物25が電気的導電性を有するので、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bと前記基板構造物25との間に形成された第2絶縁層22bが追加的に提供されうる。前記第2絶縁層22bにより前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bのp側コンタクト23と第1及び第2導電層24a、24bとは、前記基板構造物25と電気的に絶縁されうる。
【0033】
本実施の形態とは異なり、前記基板構造物25は、電気的絶縁性を有する物質が考慮されうる。この場合には、前記第2絶縁層22bが要求されない場合もある。
【0034】
このように、基板構造物25に埋め込まれたp側コンタクト23は、第1及び第2導電層24a、24b及び第1及び第2絶縁層22a、22bからなる電極引出し構造により、前記基板構造物25の上面に引出させることによって、同じ面で両極性のコンタクトを接続する配線構造を提供することができる。
【0035】
本実施の形態は、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bがそれぞれ発光ダイオードとジェンナーダイオードとして駆動できるように、適切な配線構造が基板構造物25上に形成される。すなわち、図1Bに示すように、第1配線層27aは、前記第1導電層24aと前記第2半導体積層体10Bのn側コンタクト26とを接続する。また、第2配線層27bは、前記第2導電層24bと前記第1半導体積層体10Aのn側コンタクト26とを接続する。これにより、第1及び第2半導体積層体10A、10Bは、互いに逆極性で接続されることができる。
【0036】
前記発光装置20は、それぞれ前記第1半導体積層体10Aのn側コンタクト26、及びp側コンタクト23にそれぞれ電気的に接続されるように形成された第1及び第2外部接続端子28、29を含む。本実施の形態において、前記第1及び第2外部接続端子28、29は、それぞれ前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bのn側コンタクト26上に形成される。必要に応じて、前記第1及び第2外部接続端子28、29の形成位置は、多様に変更されうる。
【0037】
図2A〜図2Fは、図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程別断面図である。
【0038】
まず、図2Aに示すように、成長用基板11上にn型半導体層12、活性層15及びp型半導体層17が順次積層された第1及び第2半導体積層体10A、10Bを形成する。
このような第1及び第2半導体積層体10A、10Bは、成長用基板11の上面全体にn型半導体層12、活性層15及びp型半導体層17が順次成長させた後に、メサエッチング工程を適用して得られることができる。前記n及びp型半導体層12、17と前記活性層15とは、AlGaInNだけでなく、AlGaAs、AlGaInP、ZnOのような多様な公知された半導体物質から構成されることができる。本実施の形態では、本メサエッチング工程は、前記成長用基板11が露出する深さに行われて、エピタキシャル層を複数の半導体積層体10A、10Bに完全に分離させる。
【0039】
上述したように、発光ダイオード部として提供される第1半導体積層体10Aの面積をジェンナーダイオード部として提供される第2半導体積層体10Bの面積より大きく設計することが好ましい(図1A参照)。
【0040】
次に、図2Bのように、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの上面にp型導電型半導体層17に接続されたp側コンタクト23を形成し、前記p側コンタクト23を除いた第1及び第2半導体積層体10A、10Bの表面に第1絶縁層22aを形成する。
【0041】
本工程は、第1及び第2半導体積層体10A、10Bの形成された基板11の上面全体に絶縁体を蒸着した後に、所望のコンタクト形成領域を選択的に除去し、その除去された領域にp側コンタクト23を形成することによって実現されることができる。前記第1絶縁層22aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0042】
本実施の形態では、前記コンタクト形成領域だけでなく、第1及び第2半導体積層体10A、10B周囲の絶縁体部分も除去した形態で例示されているが、必要に応じて、前記第1絶縁層22aは、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの周囲の上面領域まで延びることができる。
【0043】
次に、図2Cに示すように、前記p側コンタクト23に接続され、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの側面に沿って基板11まで延びた第1及び第2導電層24a、24bを形成する。
【0044】
前記第1及び第2導電層24a、24bは、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bのp側コンタクト23のための引出し(lead)構造として提供される。さらに具体的に説明すると、p側コンタクト23は、後続工程で基板構造物25により埋め込まれても、前記p側コンタクト23と接続した第1及び第2導電層24a、24bは、基板11の除去された面から露出した領域を有することができるので、最終構造物で第1及び第2半導体積層体10A、10B間の配線接続が容易に実現されうる。
【0045】
次に、図2Dに示すように、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの表面に第2絶縁層22bを形成することができる。
【0046】
前記第2絶縁層22bは、後続工程で形成される基板構造物(図2Eの25)と第1及び第2導電層24a、24bとを電気的に絶縁させる機能を果たす。したがって、前記第2絶縁層22bは、少なくとも第1及び第2導電層24a、24bとp側コンタクト23とが覆われるように形成される。前記第2絶縁層22bも、前記第1絶縁層22aと同様にSiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0047】
このような第2絶縁層22bは、基板構造物25として導電性物質を使用する場合に求められるので、基板構造物25が電気的絶縁性を有する物質から形成される場合には、第2絶縁層22bの形成工程を省略することができる。
【0048】
次に、図2Eに示すように、前記成長用基板11の上面に前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bを取り囲むように基板構造物25を形成し、前記成長用基板11から前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bを分離する。
【0049】
本実施の形態において、前記基板構造物25は、メッキ工程のためのシード層(図示せず)を前記第2絶縁層22b上に形成した後に、メッキ工程を行うことによって得られることができる。前記基板構造物25は、メッキ工程により形成された金属物質として例示されているが、これに限定されず、上述のように、金属のような導電性基板ではない他の絶縁性基板で提供されることができる。
【0050】
前記基板構造物25を形成した後に、前記成長用基板10を前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bから分離する。このような分離工程としては、成長用基板11を除去する機械的又は機械化学的研磨、化学的エッチングのような公知の工程が利用されることができるが、好ましくは、レーザーリフトオフ(laser lift−off)工程で実施できる。
【0051】
本工程にて、前記第1及び第2導電層24a、24bは、前記基板11が除去された面から露出した領域を有することができる。前記第1及び第2導電層24a、24bの露出領域は、埋め込まれたp側コンタクト23のための外部接続構造で提供されることができる。
【0052】
次に、図2Fに示すように、前記n型半導体層12に接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bの露出面にn側コンタクト26を形成し、第1及び第2導電層24a、24bの露出領域と前記第2及び第1半導体積層体10A、10Bの第1コンタクトとが接続する第1及び第2配線層27a、27bを形成する。
【0053】
本工程は、成長用基板11の分離により露出した面に対する工程に該当する。前記第1及び第2半導体積層体10A、10B上にn型半導体層12に接続されるように、所望のn側コンタクト26を形成する。次に、第1及び第2半導体積層体10A、10Bがそれぞれ発光ダイオード部とジェンナーダイオード部として機能するように、前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bを逆極性で接続する第1及び第2配線層27a、27bを形成する。すなわち、前記第1及び第2配線層27a、27bは、それぞれ第1及び第2導電層24a、24bの露出領域と前記第2及び第1半導体積層体10B、10Aのn側コンタクト26とを接続するように形成する。
【0054】
必要に応じて、本実施の形態のように第1及び第2配線層27a、27bを形成する前に所望しない領域との接続を防止するために、前記第1及び第2半導体積層体10A、10B上に第3絶縁層22cを形成する工程をさらに行うことができる。
【0055】
上述した製造工程は、第1及び第2半導体積層体を形成するためのエッチング工程を成長用基板が露出するようにエピタキシャル層を完全に分離させる形態(ディップメサエッチング(deep−mesa etching))を例示したが、これとは異なり、発光積層体のためのメサエッチング工程をエピタキシャル層の一部領域を残留させる方式で実現されうる。
【0056】
この場合に、第1及び第2導電層がレーザーリフトオフのような分離工程で損傷することを防止することができる。
【0057】
上述した実施の形態とは異なり、本発明による発光装置及びその製造方法は、他の形態に変更されて実施されうる。例えば、上述した実施の形態において、発光装置は、水平電極構造を有する形態で例示されたが、垂直電極構造を有するように形成されうる。
【0058】
一方、半導体積層体を得るためのメサエッチング工程は、基板の上面が露出するようにディップエッチング工程を例示したが、これとは異なりシャローエッチング(shallow etching)を適用することができる。このような実施の形態は、図3に示す本発明の他の実施の形態を参照して説明されうる。
【0059】
図3は、本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の他の例(垂直電極構造)を示す側断面図であって、図1Aに示す平面図と類似の構造を有する発光装置の側断面図と理解することができる。
【0060】
図3に示すように、本実施の形態による発光装置40は、n及びp型半導体層32、37とそれらの間に位置した活性層35とを有する半導体積層体30と、前記半導体積層体30の下面及び側面を取り囲むように形成された基板構造物45と、を含む。本実施の形態に採用された半導体積層体30は、先の実施の形態と同様に第1及び第2半導体積層体30A、30Bに区分される。前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bを構成する半導体層は、それぞれ同じ層から構成されうる。
【0061】
配線構造によって前記第1半導体積層体30Aは、発光ダイオード部40Aとして機能し、第2半導体積層体30Bは、ジェンナーダイオード部40Bとして機能する。好ましく、有効な発光面積を相対的に大きく確保するために、発光ダイオード部40Aとして提供される第1半導体積層体30Aの面積をジェンナーダイオード部40Bとして提供される第2半導体積層体30Bの面積より大きく設計できる。
【0062】
前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの上面と下面には、それぞれn型及びp型半導体層32、37に接続されるようにn側コンタクト46、及びp側コンタクト43が形成される。先に説明したように、前記第1半導体積層体30Aは、発光ダイオードとして機能する。活性層35から生成された光が前記第1半導体積層体30Aの上面(n型半導体層32)を介して放出されるので、効果的な光放出と均一な電流分散が保障されるように、前記n側コンタクト46は、適切な構造を有するか、又は光透過性である電極物質が利用されうる。すなわち、本実施の形態のように、電極指を利用して全体発光面積により均一な電流分散が保障されうる構造を有することができる。
【0063】
前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの下面のうち、p側コンタクト43の形成されない領域と側面には、第1絶縁層42aが形成される。このような第1絶縁層42aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0064】
前記発光装置40は、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bのp側コンタクト43をそれぞれ基板構造物45の上面まで引出すための第1及び第2導電層44a、44bを含む。前記第1及び第2導電層44a、44bは、前記p側コンタクト43から前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの側面に沿って上面付近まで延びるように形成される。
【0065】
図1Bに示す実施の形態では、第1及び第2導電層24a、24bは、第1及び第2半導体積層体10A、10Bの露出面とほぼ同じレベルまで延びることに反し、本実施の形態では、第1及び第2導電層44a、44bの延びた領域は、第1及び第2半導体積層体30A、30Bの露出面より低いレベルを有する。これは、第1及び第2半導体積層体30A、30Bを形成するメサエッチング工程時にシャローエッチングを適用した結果であり、これについては、図4A〜図4Fで詳細に説明する。
【0066】
本実施の形態において、前記基板構造物45は、導電性物質からなりうる。このような導電性物質は、一般に優れた熱伝導性を有するので、前記発光装置の基板として好ましく採用されうる。前記基板構造物45は金属層でありえ、支持体として充分な厚さを容易に得るために、好ましくメッキ工程により形成されることができる。前記基板構造物45が導電性物質の場合には、本実施の形態のように発光装置は、垂直電極構造を有することができる。
【0067】
このような垂直電極構造を有するために、前記第2絶縁層42bは、前記第2半導体積層体30Bと前記基板構造物45との間に限って形成される。さらに具体的に説明すると、前記第2絶縁層42bにより前記第2半導体積層体30Aのp側コンタクト43と第2導電層44bとは、前記基板構造物45と電気的に絶縁されるが、前記第1半導体積層体30Aのp側コンタクト43は、第1導電層44aと共に導電性の基板構造物45を介してその下面まで電気的に導通される構造を有することができる。
【0068】
このように、基板構造物45に埋め込まれたp側コンタクト43は、第1及び第2導電層44a、44b及び第1及び第2絶縁層42a、42bからなる電極引出し構造により前記基板構造物45の上面に引出させることによって、同じ面で両極性のコンタクトを接続する配線構造を提供することができる。
【0069】
本実施の形態は、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bがそれぞれ発光ダイオードとジェンナーダイオードとして駆動できるように、適切な配線構造が基板構造物45上に形成される。すなわち、図3に示すように、第1配線層47aは、前記第1導電層44aと前記第2半導体積層体30Bのn型コンタクト46とを接続する。また、第2配線層47bは、前記第2導電層44bと前記第1半導体積層体30Aのn型コンタクト46とを接続する。これにより、第1及び第2半導体積層体30A、30Bは、互いに逆極性で接続されることができる。
【0070】
前記発光装置40は、それぞれ前記第1半導体積層体30Aのn側コンタクト46、及びp側コンタクト43にそれぞれ電気的に接続されるように形成された第1及び第2外部接続端子48、49を含む。本実施の形態において、前記第1及び第2外部接続端子48、49は、それぞれ前記第1半導体積層体30Aのn側コンタクト46と前記基板構造物45の下面に形成されうる。
【0071】
図4A〜図4Fは、図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程別断面図である。
【0072】
まず、図4Aに示すように、成長用基板31上にn型半導体層32、活性層35及びp型半導体層37が順次積層された第1及び第2半導体積層体30A、30Bを形成する。
【0073】
本工程は、先の実施の形態と同様に成長用基板31の上面全体にn型半導体層32、活性層35及びp型半導体層37を順次成長させた後に、メサエッチング工程を適用して実現されうる。ただし、本実施の形態では、シャローメサエッチングを適用して一定の厚さの半導体積層体(特に、n型半導体層32の領域)を残留させる。したがって、本工程にて前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bは、完全に分離されないが、残留された半導体層は、レーザーリフトオフ又はその後の工程により残留された半導体層は、容易に除去されうる。
【0074】
次に、図4Bのように、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの上面にp型半導体層37に接続されたp側コンタクト43を形成し、前記p側コンタクト43を除いた前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの表面に第1絶縁層42aを形成する。
【0075】
本工程は、第1及び第2半導体積層体30A、30Bの形成された基板31の上面全体に絶縁体を蒸着した後に、所望のコンタクト形成領域を選択的に除去し、その除去された領域にp側コンタクト43を形成することによって実現されることができる。前記第1絶縁層42aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0076】
次に、図4Cに示すように、前記p側コンタクト43に接続され、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの側面に沿って基板31まで延びた第1及び第2導電層44a、44bを形成する。
【0077】
前記第1及び第2導電層44a、44bは、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bのp側コンタクト43のための引出し構造として提供される。さらに具体的に説明すると、p側コンタクト43は、後続工程で形成される基板構造物45に埋め込まれても、前記p側コンタクト43と接続した第1及び第2導電層44a、44bは、基板31の除去された面から露出した領域を有することができるので、最終構造物で第1及び第2半導体積層体30A、30B間の配線接続が容易に実現されうる。
【0078】
次に、図4Dに示すように、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの表面に第2絶縁層42bを形成することができる。
【0079】
前記第2絶縁層42bは、後続工程で形成される基板構造物(図4Eの45)と第2導電層44bとを電気的に絶縁させる機能を果たす。したがって、前記第2絶縁層42bは、第2導電層44bと前記第2半導体積層体30Bのp側コンタクト43とが覆われるように形成される。前記第2絶縁層42bも、前記第1絶縁層42aと同様にSiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0080】
次に、図4Eに示すように、前記成長用基板31の上面に前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bを取り囲むように導電性基板構造物45を形成し、前記成長用基板31から前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bを分離する。
【0081】
前記導電性基板構造物45を形成した後に、前記成長用基板31を前記第1及び第2半導体積層体10A、10Bから分離する。このような分離工程としては、成長用基板31を除去する機械的又は機械化学的研磨、化学的エッチングのような公知の工程が利用されうるが、好ましくは、レーザーリフトオフ工程により行われうる。
【0082】
特に、本実施の形態では、成長用基板31を分離する過程で、又はその後の追加的な工程により、第1及び第2半導体積層体30A、30Bが完全に分離されるようにその間に残留した半導体層を除去する。前記第1及び第2導電層44a、44bは、残留したエピタキシャル層部分により保護されるので、本分離工程で機械化学的又はレーザー照射による損傷を効果的に防止できる。
【0083】
また、残留したエピタキシャル層部分は、第1及び第2導電層44a、44bの一部を露出させるために、第1絶縁層42aの一部と共に除去される必要がある。好ましく、分離工程でレーザー照射などにより自発的に除去されることが好ましいが、必要に応じて追加的なエッチング工程により、配線接続に必要な前記第1及び第2導電層44a、44bの一部を露出させることができる。
【0084】
したがって、前記第1及び第2導電層44a、44bは、前記基板31の除去された面より多少低くなったレベルに露出した領域を有することができる。前記第1及び第2導電層44a、44bの露出領域は、埋め込まれたp側コンタクト43のための外部接続構造として提供されうる。
【0085】
次に、図4Fに示すように、前記n型半導体層32に接続されるように前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bの露出面にn側コンタクト46を形成し、第1及び第2導電層44a、44bの露出領域と前記第2及び第1半導体積層体30A、30Bのn型コンタクト46とを接続する第1及び第2配線層47a、47bを形成する。
【0086】
本工程は、成長用基板31の分離により露出した面に対する工程に該当する。前記第1及び第2半導体積層体30A、30B上にn型半導体層32に接続されるように所望のn側コンタクト46を形成する。
【0087】
次に、第1及び第2半導体積層体30A、30Bがそれぞれ発光ダイオード部とジェンナーダイオード部として機能するように、前記第1及び第2半導体積層体30A、30Bを逆極性で接続する第1及び第2配線層47a、47bを形成する。すなわち、前記第1及び第2配線層47a、47bは、それぞれ第1及び第2導電層44a、44bの露出領域と前記第2及び第1半導体積層体30B、30Aのn側コンタクト46とを接続するように形成する。
【0088】
必要に応じて、本実施の形態のように第1及び第2配線層47a、47bを形成する前に所望しない領域と接続を防止するために、前記第1及び第2半導体積層体30A、30B上に第3絶縁層42cを形成する工程をさらに行うことができる。
【0089】
本実施の形態において、第1外部接続端子48は、前記第1半導体積層体30Aの第1コンタクト46上に形成され、前記第2外部接続端子49は、前記基板構造物45の下面に形成される。これにより、所望の垂直電極構造を有する発光装置を実現することができる。ここで、前記第2外部接続端子49は、導電性基板構造物45を介して第1半導体積層体30Aの第2コンタクト43と電気的に接続されうる。
【0090】
上述した実施の形態と類似の半導体積層体構造と配線構造を応用して、複雑な配線接続構造及び高い集積化に有用に提供されうるボンディングパッド構造を提供することができる。すなわち、本発明の他の側面は、特定半導体積層体領域をボンディングパッドのための構造として提供できる。
【0091】
図5は、本発明の他の側面による新しいボンディングパッド構造を有する発光装置60の一例を示す側断面図である。
【0092】
図5に示すように、本実施の形態による発光装置60は、先の実施の形態と同様に、第1及び第2導電型半導体層52、57とそれらの間に位置した活性層55を有する第1及び第2半導体積層体50A、50Bと前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの下面及び側面を取り囲むように形成された基板構造物65を含む。前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bを構成する半導体層は、それぞれ同じ層から構成されることができる。
【0093】
ただし、本実施の形態において、前記第1半導体積層体50Aは、発光ダイオード部として提供され、前記第2半導体積層体50Bは、ボンディングパッド領域を提供する。したがって、前記第2半導体積層体50Bの面積は、外部接続構造のための面積に限って提供し、相対的に第1半導体積層体50Aの面積を大きく設計して充分な発光面積を保障することが好ましい。
【0094】
発光ダイオードとして提供される第1半導体積層体50Aの上面と下面には、それぞれ第1及び第2導電型半導体層52、57に接続されるように第1コンタクト66、及び第2コンタクト63が形成される。前記第2コンタクト63が露出できるように、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの側面及び下面には、第1絶縁層62aが形成される。このような第1絶縁層62aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0095】
また、前記発光装置60は、前記第1半導体積層体50Aの第2コンタクト63をそれぞれ基板構造物65の上面まで引出すための導電層64を含む。前記導電層64は、前記第2コンタクト63から前記第1半導体積層体50Aの側面に沿って上面付近まで延びるように形成される。
【0096】
本実施の形態において、前記基板構造物65は、導電性物質からなりうる。このような導電性物質は、一般に優れた熱伝導性を有するので、前記発光装置60の基板として好ましく採用されうる。前記基板構造物65は、金属層でありえ、支持体として充分な厚さを容易に得るために、好ましくメッキ工程により形成されることができる。
【0097】
前記基板構造物65が電気的導電性を有するので、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bと前記基板構造物65との間に形成された第2絶縁層62bがさらに提供されることができる。前記第2絶縁層62bにより前記第1半導体積層体50Aの第2コンタクト63及び導電層64と第2半導体積層体50Bとは、前記基板構造物65と電気的に絶縁されうる。
【0098】
これとは異なり、前記基板構造物65は、電気的絶縁性を有する物質が考慮されうる。この場合には、前記第2絶縁層62bが求められない場合もある。
【0099】
前記基板構造物65に埋め込まれた第2コンタクト63は、導電層64及び第1及び第2絶縁層62a、62bからなる電極引出し構造により、前記基板構造物65の上面に引出されることにより、同じ面で両極性のコンタクトを接続する配線構造を提供することができる。ここで、配線層67は、前記導電層64の露出領域から前記第2半導体積層体50Bの上面に延びる。第1外部接続端子68は、前記第1半導体積層体50Aの第1コンタクト66に電気的に接続されるように形成される。また、第2外部接続端子69は、前記第2半導体積層体50Bの露出面上に位置した配線層67の領域に形成される。
【0100】
本実施の形態では、前記導電層64は、第1及び第2半導体積層体50A、50Bの露出面とほぼ同じレベルまで延びたものと例示されているが、図3及び図4で説明されたように、前記導電層64の延びた領域は、第1及び第2半導体積層体50A、50Bを分離するメサエッチング工程の種類に応じて、その露出面より低いレベルを有することができる。
【0101】
図6A〜図6Fは、図5に示す新しいボンディングパッド構造を有する発光装置の製造工程を説明するための工程別断面図である。
【0102】
まず、図6Aに示すように、成長用基板51上にn型半導体層52、活性層55及びp型半導体層57が順次積層された第1及び第2半導体積層体50A、50Bを形成する。
【0103】
このような第1及び第2半導体積層体50A、50Bは、成長用基板51の上面全体にn型半導体層52、活性層55及びp型半導体層57を順次成長させた後に、メサエッチング工程を適用して得られることができる。前記n及びp型半導体層52、57と前記活性層55とは、AlGaInNだけでなく、AlGaAs、AlGaInP、ZnOのような多様な公知の半導体物質から構成されることができる。本実施の形態では、本メサエッチング工程は、前記成長用基板51が露出する深さに行われて、エピタキシャル層を複数の半導体積層体50A、50Bに完全に分離させる。もちろん、本工程は、図4Aで説明された通り、シャローメサエッチングを使用することもできる。
【0104】
次に、図6Bのように、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの上面にp型導電型半導体層57に接続したp側コンタクト63を形成し、前記p側コンタクト63を除いた前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの表面に第1絶縁層62aを形成する。
【0105】
本工程は、第1及び第2半導体積層体50A、50Bの形成された基板51の上面全体に絶縁体を蒸着した後に、所望のコンタクト形成領域を選択的に除去し、該除去された領域にp側コンタクト63を形成することによって実現されることができる。前記第1絶縁層62aは、SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0106】
本実施の形態では、前記コンタクト形成領域だけでなく、第1及び第2半導体積層体50A、50Bの周囲の絶縁体部分も除去した形態で例示されているが、必要に応じて、前記第1絶縁層62aは、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの周囲の上面領域まで延びることができる。
【0107】
次に、図6Cに示すように、前記p側コンタクト63に接続され、前記第1半導体積層体50Aの側面に沿って基板51まで延びた導電層64を形成する。
【0108】
前記導電層64は、前記第1半導体積層体60Aのp側コンタクト63のための引出し(lead)構造として提供される。さらに具体的に説明すると、p側コンタクト63は、後続工程で基板構造物65により埋め込まれても、前記p側コンタクト63と接続した導電層64は、基板51が除去された面から露出した領域を有することができる。所望の配線接続を容易に実現できる。
【0109】
次に、図6Dに示すように、前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bの表面に第2絶縁層62bを形成することができる。
【0110】
前記第2絶縁層62bは、後続工程で形成される基板構造物(図6Eの65)と導電層64とを電気的に絶縁させる機能を果たす。したがって、前記第2絶縁層62bは、少なくとも第2導電層64とp側コンタクト63とが覆われるように形成される。前記第2絶縁層62bも、前記第1絶縁層62aと同様にSiO2、Si3N4、AlN、Al2O3のような高抵抗性酸化物又は窒化物でありうる。
【0111】
次に、図6Eに示すように、前記成長用基板51の上面に前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bを取り囲むように基板構造物65を形成し、前記成長用基板51から前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bを分離する。
【0112】
本実施の形態において、前記基板構造物65は、メッキ工程のためのシード層(図示せず)を前記第2絶縁層62b上に形成した後に、メッキ工程を行うことによって得られることができる。前記基板構造物65は、メッキ工程により形成された金属物質として例示されているが、これに限定されず、先に説明したように、金属のような導電性基板ではない他の絶縁性基板として提供されることができる。
【0113】
前記基板構造物65を形成した後に、前記成長用基板51を前記第1及び第2半導体積層体50A、50Bから分離する。このような分離工程では、成長用基板51を除去する機械的又は機械化学的研磨、化学的エッチングのような公知の工程が利用されることができるが、好ましくは、レーザーリフトオフ工程が利用されうる。
【0114】
このような基板分離工程により、前記導電層64は、前記基板51が除去された面から露出した領域を有することができる。
【0115】
次に、図6Fに示すように、前記n型半導体層62に接続されるように前記第1半導体積層体50Aの露出面にn側コンタクト66を形成し、導電層64の露出領域から前記第2半導体積層体50Bの上面まで延びるように配線層67を形成する。
【0116】
前記第1半導体積層体50A上にn型半導体層52に接続されるように所望のn側コンタクト66を形成する。次に、第1半導体積層体50Aがそれぞれ発光ダイオード部として機能するように、前記第1半導体積層体50Aの第1コンタクト66に電気的に接続された第1外部接続端子68と前記第2半導体積層体50Bの露出面上に位置した配線層67の領域に第2外部接続端子69を形成する。
【0117】
必要に応じて、本実施の形態のように、配線層67を形成する前に所望しない領域との接続を防止するために、前記第1及び第2半導体積層体50A、50B上に第3絶縁層62cを形成する工程をさらに実施できる。
【0118】
本実施の形態による発光装置では、埋め込まれたコンタクトから引出された外部接続領域のための充分な面積を提供することができる。このような外部接続構造は、複数の発光ダイオード、すなわち第1半導体積層体が複数で高集積化された形態で外部接続のためのボンディングパッド構造として極めて有用に適用されうる。
【0119】
本発明において提案されたモノリシック発光ダイオードアレイは、ほぼ平面である同じ面に両コンタクトと接続した外部接続構造を提供することによって、複数のLEDセル間の複雑な配線接続を容易に実現することができる。特に、交流電圧に動作されるように接続したモノリシック発光素子は、複雑な配線構造が要求される場合が多い。このような場合に、本発明は極めて有益に適用されうる。
【0120】
図7Aは、本発明により実現されうるモノリシック発光ダイオードアレイのレイアウトであって、図7Bに示す等価回路によって実現された形態を例示する。
【0121】
図7Aに示すレイアウトによるモノリシック発光ダイオードアレイは、互いに反対に位置した両辺に形成された第1及び第2LEDセルA1、A2と第3及び第4LEDセルC1、C2と、その間に位置した3個の第5LEDセルB1、B2、B3を含む。
【0122】
図7Bを参照して、前記モノリシック発光ダイオードアレイの配線構造を説明する。
前記第1LEDセルA1のn側コンタクトと前記第2LEDセルA2のp側コンタクトとは、第1AC電源端P1に接続される。前記第3LEDセルC1のp側コンタクトと前記第4LEDセルC2のn側コンタクトは、第2AC電源端P2に接続される。第1及び第2AC電源端P1、P2は、外部接続端子として提供される領域であって、図5で説明された第2半導体積層体に該当する。すなわち、第1AC電源端P1の半導体積層体に向かって第2LEDセルA2のn側コンタクトから延びた導電層が引出され、その引出された導電層に接続した配線層は、前記第1AC電源端P1の半導体積層体上に位置するように延びる。また、これと同様に、第2AC電源端P2の半導体積層体に向かって第4LEDセルC2のn側コンタクトから延びた導電層が引出され、その引出された導電層に接続した配線層は、前記第2AC電源端P2の半導体積層体上に位置するように延びる。これについては、図8でさらに詳細に説明する。
【0123】
前記3個の第5LEDセルB1、B2、B3は、互いに直列に接続される構造を有する。一側辺に位置した、すなわち前記第1及び第4LEDセルA1、C2間に位置した第5LEDセルB1のn側コンタクトは、前記第1及び第4LEDセルA1、C2のp側コンタクトと共通接点を形成し、他の側辺に位置した、すなわち前記第2及び第3LEDセルA2、C1間に位置した第5LEDセルB3のp側コンタクトは、前記第2及び第3LEDセルA2、C1のn側コンタクトと共通接点を形成する。
【0124】
このようなレイアウトによる発光ダイオードアレイでは、前記電源端P1、P2にAC電圧が印加される時に、前記3個の第5LEDセルB1、B2、B3は常に駆動され、AC電圧の周期に応じて、前記第1及び第3LEDセルA1、C1と前記第2及び第4LEDセルA2、C2とは、交互に駆動されえ、3個のLEDセルB1、B2、B3は、全体周期で連続的に駆動されうる。結果的に、5個のLEDセルの駆動を保障することができる。
【0125】
また、本例によるモノリシック発光ダイオードアレイのレイアウトは、ブレークダウン電圧側面で有利な長所を有する。ブレークダウン電圧の耐性を考慮して、前記LEDセルに印加される電圧がほぼ類似するように設計することがさらに好ましい。このような設計は、各LEDセルをほぼ同じ面積で実現することによって効果的に実現できる。また、このために、第5LEDセルの数を適切に調整することができる。好ましい第5LEDセルの数は、1〜4個の範囲で考慮されうる。
【0126】
上述したAC用モノリシック発光ダイオードアレイは、図7Aのレイアウトに示すように、複雑な配線構造を有するので、モノリシックで実現するのに難しさがある。しかしながら、このような配線構造も、本発明で提示した配線構造を介して極めて容易に実現できる。また、複数のLEDセルが集積化された構造でAC電源と接続する外部接続端子を提供するために必要な面積を保障することができる。
【0127】
図8A〜図8Dは、それぞれ図8Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイのX1−X1´、X2−X2´、Y1−Y1´及びY2−Y2´に沿う側断面図である。ただし、本実施の形態で半導体積層体を構成するメサエッチング工程と引出し構造及び配線構造の形成に対して、先に説明された多様な実施の形態に対する説明が参照されて理解されうるであろう。
【0128】
図8A〜図8Dに示すように、切開方向に応じて選択された3個のLEDセルが埋め込まれた基板構造物116が示されている。前記LEDセルは、それぞれn型及びp型半導体層112、117とその間に位置した活性層115を有する半導体積層体110と前記半導体積層体110の下面及び側面を取り囲むように形成された基板構造物116とを含む。
【0129】
切開方向に応じて部分的に示されない場合もあるが、前記半導体積層体110の上面と下面には、それぞれn型及びp型半導体層112、117に接続されたn側コンタクト126、及びp側コンタクト123が形成される。前記半導体積層体110の下面のうち、p側コンタクト123の形成されない領域と側面には、第1絶縁層122aが形成される。
【0130】
前記p側コンタクト123に接続され、前記半導体積層体110の側面に沿って延びた導電層124が形成される。前記導電層124は、前記第1絶縁層122aにより前記半導体積層体110と電気的に絶縁されうる。
【0131】
まず、図8Aに示すように、前記各LEDセルA1、C2に提供された前記導電層124は、そのp側コンタクトを接続する対象(他のLEDセルとコンタクト類)と隣接した側面を選択して延びる。すなわち、図7Aに示す構造(すなわち、図7AのX1−X1´)では、前記第1及び第4LEDセルA1、C2の導電層124は、前記第5LEDセルB1に隣接した側面に沿って延びることができる。
【0132】
前記導電層124は、配線接続のために半導体積層体110の上面に隣接した位置から露出した領域を有する。前記第1及び第4LEDセルA1、C2の導電層124のうち、露出した領域は、前記配線層127により前記第5LEDセルB1のn側コンタクト126と電気的に接続される。これにより、第1及び第4LEDセルA1、C2のp側コンタクト123は、その間に位置した第5LEDセルB1のn側コンタクト126と共通接点を有することができる。
【0133】
図8B(X2−X2´方向の切開図)に示すように、前記第2及び第3LEDセルA2、C1間に位置した第5LEDセルB3の導電層124は、前記第2及び第3LEDセルA2、C1に隣接した側面に沿って2個の方向に延び、配線接続のために半導体積層体110の上面に隣接した位置から露出した領域を有する。
【0134】
前記第5LEDセルB3の導電層124のうち、露出した領域は、前記配線層127により前記第2及び第3LEDセルA2、C1のn側コンタクト126と電気的に接続される。これにより、前記第2及び第3LEDセルA2、C1のn側コンタクト136は、その間に位置した第5LEDセルB3のp側コンタクト123と共通接点を有することができる。
【0135】
図8C(Y1−Y1´方向の切開図)に示すように、前記3個の第5LEDセルB1、B2、B3が並べて直列に接続した構造が示されている。前記第5LEDセルB1、B2の導電層124は、それぞれ異なる第5LEDセルB2、B3に隣接した側面に延び、配線接続のために半導体積層体110の上面に隣接した位置から露出した領域を有する。
【0136】
前記第5LEDセルB1、B2の導電層124のうち、露出した領域は、前記配線層127により前記他の第5LEDセルB2、B3のn側コンタクト126と電気的に接続される。これにより、前記3個の第5LEDセルB1、B2、B3は、並べて直列に接続されることができる。
【0137】
このように、基板構造物116に埋め込まれたp側コンタクト123を引出す導電層124の位置と配線層127に応じて、LEDセル間の所望の接続を容易に実現することができる。特に、切開方向に応じて別途に説明されたが、各対応する構成要素は、同一工程により形成されるので、図7Aに示す複雑な配線構造を有するモノリシック発光ダイオードアレイをさらに効果的に製造できる。
【0138】
上述した例では説明していないが、配線層127の形成位置に応じて第3絶縁層122cをさらに形成することができる。前記第3絶縁層122cは、主に配線層127のような外部要素との接触を防止することによって、半導体積層体110を保護する機能を果たす。
【0139】
図8D(Y2−Y2´方向の切開図)を参照すると、前記第1及び第2LEDセルA1、A2とその間に第1AC電源端P1領域が配置された構造が示されている。前記第2LEDセルA2の導電層124は、第1AC電源端P1の半導体積層体に向かって引出され、配線層により第1AC電源端P1の半導体積層体の上面まで延びる。また、前記第2LEDセルA2のn側コンタクト126から延びた配線層は、第1AC電源端P1の半導体積層体の上面に延びる。これにより、第1AC電源端P1の半導体積層体領域は、適切な配線接続構造を有することができ、外部接続端子のために必要な面積を提供することができる。
【0140】
図7及び図8で説明された複数のLEDセルを有するモノリシック発光ダイオードアレイ構造は、外部接続端子領域を確保するための発光装置構造だけでなく、図1〜図4で説明されたジェンナーダイオード一体型構造にも同様に適用されうる。
【0141】
この場合に、前記第1半導体積層体は、複数で構成し、前記複数の第1半導体積層体は、図8A〜図8Cで説明された方式と同様に互いに電気的に接続するように形成された少なくとも一つの配線層をさらに含む。
【0142】
前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した第1コンタクトを接続する配線層でありうる。これとは異なり、前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した導電層の露出領域を接続する配線層でありうる。このような構造の配線層に対する組み合わせでありうる。前記追加的な配線層により複数の第1半導体積層体は、交流電圧で該当活性層が発光できるように互いに電気的に接続されることができる。また、必要に応じて、前記第1及び第2半導体積層体の第1面のうち、前記配線層の形成される領域に形成された第3絶縁層をさらに含むことができる。
【0143】
このように、本発明は、上述した実施の形態及び添付された図面により限定されるものではなく、添付された請求の範囲により限定されるもので、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは、当業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【0144】
【図1A】本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の一例(水平電極構造)を示す上部平面図である。
【図1B】本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の一例(水平電極構造)を示す側断面図である。
【図2A】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2B】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2C】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2D】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2E】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図2F】図1A及び図1Bに示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図3】本発明の一側面によるジェンナーダイオード一体型発光装置の他の例(垂直電極構造)を示す側断面図である。
【図4A】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4B】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4C】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4D】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4E】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図4F】図3に示すジェンナーダイオード一体型発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図5】本発明の他の側面による新しいボンディングパッド構造を有する発光装置の一例を示す側断面図である。
【図6A】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6B】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6C】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6D】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6E】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図6F】図5に示す発光装置の製造工程を説明するための工程断面図である。
【図7A】本発明の側面による好ましい応用例であって、モノリシック発光ダイオードアレイの配置図である。
【図7B】本発明の側面による好ましい応用例であって、モノリシック発光ダイオードアレイの等価回路図である。
【図8A】図7Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイに採用可能な配線構造を示す側断面図である。
【図8B】図7Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイに採用可能な配線構造を示す側断面図である。
【図8C】図7Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイに採用可能な配線構造を示す側断面図である。
【図8D】図7Aに示すモノリシック発光ダイオードアレイに採用可能な配線構造を示す側断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれ、第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体と、
前記第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体の対向する両面にそれぞれ形成された第1及び第2コンタクトと、
互いに対向する第1及び第2面を有し、前記第1面を介して前記第1導電型半導体層が露出するように、前記第1及び第2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、
前記第1及び第2半導体積層体の埋め込まれた表面のうち、前記第2コンタクト形成領域を除いた領域に形成された第1絶縁層と、
前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、それぞれ前記基板構造物の第1面に露出した領域を有するように、前記第1絶縁層に沿って延びた第1及び第2導電層と、
前記基板構造物の第1面に形成され、前記第1及び第2半導体積層体に関連した導電層の露出領域と前記第2及び第1半導体積層体の第1コンタクトとをそれぞれ接続する第1及び第2配線層と、
前記第1半導体積層体の第1及び第2コンタクトにそれぞれ電気的に接続されるように形成された第1及び第2外部接続端子とを含む発光装置。
【請求項2】
前記基板構造物は、導電性物質からなり、
前記第2半導体積層体の第2コンタクトが前記基板構造物と電気的に絶縁されるように、前記第2半導体積層体と前記基板構造物との間に形成された第2絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記第1外部接続端子は、前記第1半導体積層体の第1コンタクト上に形成され、前記第2外部接続端子は、前記基板構造物の第2面に形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記基板構造物は、導電性物質からなり、
前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトが前記基板構造物と電気的に絶縁されるように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物との間に形成された第2絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項5】
前記第1外部接続端子は、前記第1半導体積層体の第1コンタクト上に形成され、前記第2外部接続端子は、前記第2半導体積層体の第1コンタクト上に形成されることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
【請求項6】
前記基板構造物は、メッキ工程により得られた金属層であることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の発光装置。
【請求項7】
前記基板構造物は、電気的絶縁性を有する物質からなることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項8】
前記第1半導体積層体は、前記第2半導体積層体より前記基板構造物上で大きな占有面積を有することを特徴とする請求項1から請求項7の何れかに記載の発光装置。
【請求項9】
前記第1及び第2導電層の露出領域は、前記第1及び第2半導体積層体の露出面とほぼ同じレベルに位置したことを特徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載の発光装置。
【請求項10】
前記導電層の露出領域は、前記第1及び第2半導体積層体の露出面より低いレベルに位置することを特徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載の発光装置。
【請求項11】
前記第1半導体積層体は複数であり、
前記複数の第1半導体積層体は、互いに電気的に接続するように形成された少なくとも一つの配線層をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項10の何れかに記載の発光装置。
【請求項12】
前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した第1コンタクトとを接続する配線層を含むことを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
【請求項13】
前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1導電層の露出領域と、他の第1導電層の露出領域とを接続する配線層を含むことを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
【請求項14】
前記第1及び第2半導体積層体の第1面のうち、前記配線層の形成される領域に形成された第3絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項13の何れかに記載の発光装置。
【請求項15】
前記複数の半導体積層体は、交流電圧で該当活性層が発光できるように、追加的な配線層により互いに電気的に接続されたことを特徴とする請求項1から請求項14の何れかに記載の発光装置。
【請求項16】
成長用基板上に第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層とを有する第1及び第2半導体積層体を形成するステップと、
前記第2導電型半導体層の上面の少なくとも一部領域にそれぞれ第2コンタクトを形成し、前記第2コンタクトの形成された領域を除いた前記第1及び第2半導体積層体の表面に第1絶縁層を形成するステップと、
前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、前記第1絶縁層に沿って前記成長用基板の上面に向かって延びるように、第1及び第2導電層を形成するステップと、
前記成長用基板上に前記第1及び第2半導体積層体を取り囲む基板構造物を形成するステップと、
前記第1及び第2導電層のうち、延びた領域が一部露出するように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物とから前記成長用基板を除去するステップと、
前記第1導電型半導体層に接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体の露出面に第1コンタクトを形成するステップと、
前記第1及び第2導電層の露出領域と前記第2及び第1半導体積層体の第1コンタクトとがそれぞれ接続されるように、前記基板構造物の露出した面上に第1及び第2配線層を形成するステップと、
前記第1半導体積層体の第1及び第2コンタクトにそれぞれ電気的に接続されるように、第1及び第2外部接続端子を形成するステップと、を含む発光装置の製造方法。
【請求項17】
前記基板構造物は、導電性物質からなり、
前記第1及び第2導電層の形成ステップと前記基板構造物の形成ステップとの間に、前記第1及び第2半導体積層体の表面に第2絶縁層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の発光装置の製造方法。
【請求項18】
前記第1及び第2外部接続端子を形成するステップは、
前記第1半導体積層体の第1コンタクトと前記基板構造物の第2面にそれぞれ前記第1及び第2外部接続端子を形成するステップであることを特徴とする請求項17に記載の発光装置の製造方法。
【請求項19】
前記基板構造物は、導電性物質からなり、
前記第1及び第2導電層の形成ステップと前記基板構造物の形成ステップとの間に、前記第1及び第2半導体積層体の表面に第2絶縁層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の発光装置の製造方法。
【請求項20】
前記第1及び第2外部接続端子を形成するステップは、
前記第1及び第2半導体積層体の第1コンタクト上に前記第1及び第2外部接続端子を形成するステップであることを特徴とする請求項19に記載の発光装置の製造方法。
【請求項21】
前記基板構造物を形成するステップは、メッキ工程により行われることを特徴とする請求項16から請求項20の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項22】
前記基板構造物は、電気的絶縁性を有する物質からなることを特徴とする請求項16に記載の発光装置の製造方法。
【請求項23】
前記第2コンタクト及び前記第1絶縁層を形成するステップは、
前記第2コンタクトの形成される領域を開口した第1絶縁層を形成するステップと、前記開口した領域に前記第2コンタクトを形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項16から請求項22の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項24】
前記第1半導体積層体は、前記第2半導体積層体より前記基板構造物上で大きな占有面積を有することを特徴とする請求項16から請求項23の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項25】
前記第1及び第2半導体積層体を形成するステップは、
前記成長用基板上に前記第1導電型半導体層、前記活性層及び第2導電型半導体層を順次形成するステップと、前記成長した層が前記第1及び第2半導体積層体に分離されるようにメサエッチングを行うステップと、を含むことを特徴とする請求項16から請求項24の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項26】
前記第1絶縁層は、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域の上面まで延び、
前記第1及び第2半導体積層体を分離するステップ後に、前記第1及び第2半導体積層体の間に位置した前記第1絶縁層の部分を除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の発光装置の製造方法。
【請求項27】
前記メサエッチングは、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域で前記成長用基板の部分が露出するように行われるステップであることを特徴とする請求項25または請求項26に記載の発光装置の製造方法。
【請求項28】
前記第1及び第2導電層を形成するステップは、
前記第2コンタクトに接続され、前記第1及び第2半導体積層体の側面に沿って前記露出した成長用基板の部分まで延びた導電層を形成するステップであることを特徴とする請求項16から請求項27の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項29】
前記メサエッチングは、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域で前記第1導電型半導体層の少なくとも一部が残留するように行われることを特徴とする請求項25から請求項27の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項30】
前記第1及び第2導電層を形成するステップは、
前記第2コンタクトに接続され、前記第1及び第2半導体積層体の側面に沿って前記残留した第1導電型半導体層まで延びた導電層を形成するステップであることを特徴とする請求項29に記載の発光装置の製造方法。
【請求項31】
前記第1半導体積層体は複数であり、
前記第1及び第2半導体積層体を形成するステップは、
前記成長用基板上に前記第1導電型半導体層、前記活性層及び第2導電型半導体層を順次形成するステップと、前記成長した層が前記複数の第1半導体積層体と前記第2半導体積層体とに分離されるようにメサエッチングを行うステップと、を含むことを特徴とする請求項16から請求項30の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項32】
前記第1及び第2配線層を形成するステップは、前記複数の第1半導体積層体が互いに電気的に接続されるように少なくとも一つの追加的な配線層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項31に記載の発光装置の製造方法。
【請求項33】
前記少なくとも一つの追加的な配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した前記導電層の露出した部分と、他の特定の第1半導体層積層体に関連した前記第1コンタクトとを接続する配線層とを含むことを特徴とする請求項32に記載の発光装置の製造方法。
【請求項34】
前記少なくとも一つの追加的な配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した前記導電層の露出した部分と、他の特定の第1半導体積層体に関連した前記導電層の露出した領域と、を接続する追加的な配線層を含むことを特徴とする請求項32に記載の発光装置の製造方法。
【請求項35】
前記複数の第1半導体積層体は、交流電圧で該当活性層が発光できるように前記追加的な配線層により互いに電気的に接続されたことを特徴とする請求項32から請求項34の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項36】
前記第1及び第2配線層を形成するステップ前に、前記第1及び第2半導体積層体の露出面のうち、前記第1及び第2配線層の形成される領域上に第3絶縁層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項16から請求項35の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項37】
それぞれ、第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体と、
前記第1半導体積層体の第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ接続されるように、前記第1半導体積層体の対向する両面にそれぞれ形成された第1及び第2コンタクトと、
互いに対向する第1及び第2面を有し、前記第1面を介して前記第1導電型半導体層が露出するように、前記第1及び第2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、
前記第1半導体積層体の埋め込まれた表面のうち、前記第2コンタクトの形成領域を除いた領域と前記第2半導体積層体の埋め込まれた表面に形成された絶縁層と、
前記第1半導体積層体の第2コンタクトに接続されるように形成され、前記基板構造物の第1面に露出した領域を有するように、前記絶縁層に沿って延びた導電層と、
前記基板構造物の第1面に形成され、前記第1半導体積層体の導電層のうち、露出領域から前記第2半導体積層体の露出した面上に延びた配線層と、
前記第1半導体積層体の第1コンタクトに電気的に接続されるように形成された第1外部接続端子と、
前記第2半導体積層体の露出面上に位置した配線層領域に形成された第2外部接続端子と、を含む発光装置。
【請求項38】
成長用基板上に第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体を形成するステップと、
前記第2導電型半導体層の上面の少なくとも一部領域に第2コンタクトを形成し、前記第2コンタクトの形成された領域を除いた前記第1半導体積層体の表面に絶縁層を形成するステップと、
前記第1半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、前記絶縁層に沿って前記成長用基板の上面に向かって延びるように導電層を形成するステップと、
前記成長用基板上に前記第1及び第2半導体積層体を取り囲む基板構造物を形成するステップと、
前記導電層のうち、延びた領域が一部露出するように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物から前記成長用基板を除去するステップと、
前記第1導電型半導体層に接続されるように、前記第1半導体積層体の露出面に第1コンタクトを形成するステップと、
前記基板構造物の露出した面上に前記導電層の露出領域から前記第2半導体積層体の露出面まで延びるように配線層を形成するステップと、
前記第1半導体積層体の第1コンタクトに電気的に接続されるように、第1外部接続端子を形成し、前記第2半導体積層体の露出面上に位置した配線層領域に第2外部接続端子を形成するステップと、を含む発光装置の製造方法。
【請求項1】
それぞれ、第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体と、
前記第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体の対向する両面にそれぞれ形成された第1及び第2コンタクトと、
互いに対向する第1及び第2面を有し、前記第1面を介して前記第1導電型半導体層が露出するように、前記第1及び第2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、
前記第1及び第2半導体積層体の埋め込まれた表面のうち、前記第2コンタクト形成領域を除いた領域に形成された第1絶縁層と、
前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、それぞれ前記基板構造物の第1面に露出した領域を有するように、前記第1絶縁層に沿って延びた第1及び第2導電層と、
前記基板構造物の第1面に形成され、前記第1及び第2半導体積層体に関連した導電層の露出領域と前記第2及び第1半導体積層体の第1コンタクトとをそれぞれ接続する第1及び第2配線層と、
前記第1半導体積層体の第1及び第2コンタクトにそれぞれ電気的に接続されるように形成された第1及び第2外部接続端子とを含む発光装置。
【請求項2】
前記基板構造物は、導電性物質からなり、
前記第2半導体積層体の第2コンタクトが前記基板構造物と電気的に絶縁されるように、前記第2半導体積層体と前記基板構造物との間に形成された第2絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記第1外部接続端子は、前記第1半導体積層体の第1コンタクト上に形成され、前記第2外部接続端子は、前記基板構造物の第2面に形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記基板構造物は、導電性物質からなり、
前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトが前記基板構造物と電気的に絶縁されるように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物との間に形成された第2絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項5】
前記第1外部接続端子は、前記第1半導体積層体の第1コンタクト上に形成され、前記第2外部接続端子は、前記第2半導体積層体の第1コンタクト上に形成されることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
【請求項6】
前記基板構造物は、メッキ工程により得られた金属層であることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の発光装置。
【請求項7】
前記基板構造物は、電気的絶縁性を有する物質からなることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
【請求項8】
前記第1半導体積層体は、前記第2半導体積層体より前記基板構造物上で大きな占有面積を有することを特徴とする請求項1から請求項7の何れかに記載の発光装置。
【請求項9】
前記第1及び第2導電層の露出領域は、前記第1及び第2半導体積層体の露出面とほぼ同じレベルに位置したことを特徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載の発光装置。
【請求項10】
前記導電層の露出領域は、前記第1及び第2半導体積層体の露出面より低いレベルに位置することを特徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載の発光装置。
【請求項11】
前記第1半導体積層体は複数であり、
前記複数の第1半導体積層体は、互いに電気的に接続するように形成された少なくとも一つの配線層をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項10の何れかに記載の発光装置。
【請求項12】
前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1導電層の露出領域と、他の特定の第1半導体積層体に関連した第1コンタクトとを接続する配線層を含むことを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
【請求項13】
前記少なくとも一つの配線層は、特定の第1導電層の露出領域と、他の第1導電層の露出領域とを接続する配線層を含むことを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
【請求項14】
前記第1及び第2半導体積層体の第1面のうち、前記配線層の形成される領域に形成された第3絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項13の何れかに記載の発光装置。
【請求項15】
前記複数の半導体積層体は、交流電圧で該当活性層が発光できるように、追加的な配線層により互いに電気的に接続されたことを特徴とする請求項1から請求項14の何れかに記載の発光装置。
【請求項16】
成長用基板上に第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層とを有する第1及び第2半導体積層体を形成するステップと、
前記第2導電型半導体層の上面の少なくとも一部領域にそれぞれ第2コンタクトを形成し、前記第2コンタクトの形成された領域を除いた前記第1及び第2半導体積層体の表面に第1絶縁層を形成するステップと、
前記第1及び第2半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、前記第1絶縁層に沿って前記成長用基板の上面に向かって延びるように、第1及び第2導電層を形成するステップと、
前記成長用基板上に前記第1及び第2半導体積層体を取り囲む基板構造物を形成するステップと、
前記第1及び第2導電層のうち、延びた領域が一部露出するように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物とから前記成長用基板を除去するステップと、
前記第1導電型半導体層に接続されるように、前記第1及び第2半導体積層体の露出面に第1コンタクトを形成するステップと、
前記第1及び第2導電層の露出領域と前記第2及び第1半導体積層体の第1コンタクトとがそれぞれ接続されるように、前記基板構造物の露出した面上に第1及び第2配線層を形成するステップと、
前記第1半導体積層体の第1及び第2コンタクトにそれぞれ電気的に接続されるように、第1及び第2外部接続端子を形成するステップと、を含む発光装置の製造方法。
【請求項17】
前記基板構造物は、導電性物質からなり、
前記第1及び第2導電層の形成ステップと前記基板構造物の形成ステップとの間に、前記第1及び第2半導体積層体の表面に第2絶縁層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の発光装置の製造方法。
【請求項18】
前記第1及び第2外部接続端子を形成するステップは、
前記第1半導体積層体の第1コンタクトと前記基板構造物の第2面にそれぞれ前記第1及び第2外部接続端子を形成するステップであることを特徴とする請求項17に記載の発光装置の製造方法。
【請求項19】
前記基板構造物は、導電性物質からなり、
前記第1及び第2導電層の形成ステップと前記基板構造物の形成ステップとの間に、前記第1及び第2半導体積層体の表面に第2絶縁層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の発光装置の製造方法。
【請求項20】
前記第1及び第2外部接続端子を形成するステップは、
前記第1及び第2半導体積層体の第1コンタクト上に前記第1及び第2外部接続端子を形成するステップであることを特徴とする請求項19に記載の発光装置の製造方法。
【請求項21】
前記基板構造物を形成するステップは、メッキ工程により行われることを特徴とする請求項16から請求項20の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項22】
前記基板構造物は、電気的絶縁性を有する物質からなることを特徴とする請求項16に記載の発光装置の製造方法。
【請求項23】
前記第2コンタクト及び前記第1絶縁層を形成するステップは、
前記第2コンタクトの形成される領域を開口した第1絶縁層を形成するステップと、前記開口した領域に前記第2コンタクトを形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項16から請求項22の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項24】
前記第1半導体積層体は、前記第2半導体積層体より前記基板構造物上で大きな占有面積を有することを特徴とする請求項16から請求項23の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項25】
前記第1及び第2半導体積層体を形成するステップは、
前記成長用基板上に前記第1導電型半導体層、前記活性層及び第2導電型半導体層を順次形成するステップと、前記成長した層が前記第1及び第2半導体積層体に分離されるようにメサエッチングを行うステップと、を含むことを特徴とする請求項16から請求項24の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項26】
前記第1絶縁層は、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域の上面まで延び、
前記第1及び第2半導体積層体を分離するステップ後に、前記第1及び第2半導体積層体の間に位置した前記第1絶縁層の部分を除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の発光装置の製造方法。
【請求項27】
前記メサエッチングは、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域で前記成長用基板の部分が露出するように行われるステップであることを特徴とする請求項25または請求項26に記載の発光装置の製造方法。
【請求項28】
前記第1及び第2導電層を形成するステップは、
前記第2コンタクトに接続され、前記第1及び第2半導体積層体の側面に沿って前記露出した成長用基板の部分まで延びた導電層を形成するステップであることを特徴とする請求項16から請求項27の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項29】
前記メサエッチングは、前記第1及び第2半導体積層体の間の領域で前記第1導電型半導体層の少なくとも一部が残留するように行われることを特徴とする請求項25から請求項27の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項30】
前記第1及び第2導電層を形成するステップは、
前記第2コンタクトに接続され、前記第1及び第2半導体積層体の側面に沿って前記残留した第1導電型半導体層まで延びた導電層を形成するステップであることを特徴とする請求項29に記載の発光装置の製造方法。
【請求項31】
前記第1半導体積層体は複数であり、
前記第1及び第2半導体積層体を形成するステップは、
前記成長用基板上に前記第1導電型半導体層、前記活性層及び第2導電型半導体層を順次形成するステップと、前記成長した層が前記複数の第1半導体積層体と前記第2半導体積層体とに分離されるようにメサエッチングを行うステップと、を含むことを特徴とする請求項16から請求項30の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項32】
前記第1及び第2配線層を形成するステップは、前記複数の第1半導体積層体が互いに電気的に接続されるように少なくとも一つの追加的な配線層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項31に記載の発光装置の製造方法。
【請求項33】
前記少なくとも一つの追加的な配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した前記導電層の露出した部分と、他の特定の第1半導体層積層体に関連した前記第1コンタクトとを接続する配線層とを含むことを特徴とする請求項32に記載の発光装置の製造方法。
【請求項34】
前記少なくとも一つの追加的な配線層は、特定の第1半導体積層体に関連した前記導電層の露出した部分と、他の特定の第1半導体積層体に関連した前記導電層の露出した領域と、を接続する追加的な配線層を含むことを特徴とする請求項32に記載の発光装置の製造方法。
【請求項35】
前記複数の第1半導体積層体は、交流電圧で該当活性層が発光できるように前記追加的な配線層により互いに電気的に接続されたことを特徴とする請求項32から請求項34の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項36】
前記第1及び第2配線層を形成するステップ前に、前記第1及び第2半導体積層体の露出面のうち、前記第1及び第2配線層の形成される領域上に第3絶縁層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項16から請求項35の何れかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項37】
それぞれ、第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体と、
前記第1半導体積層体の第1及び第2導電型半導体層にそれぞれ接続されるように、前記第1半導体積層体の対向する両面にそれぞれ形成された第1及び第2コンタクトと、
互いに対向する第1及び第2面を有し、前記第1面を介して前記第1導電型半導体層が露出するように、前記第1及び第2半導体積層体が互いに分離されて埋め込まれた基板構造物と、
前記第1半導体積層体の埋め込まれた表面のうち、前記第2コンタクトの形成領域を除いた領域と前記第2半導体積層体の埋め込まれた表面に形成された絶縁層と、
前記第1半導体積層体の第2コンタクトに接続されるように形成され、前記基板構造物の第1面に露出した領域を有するように、前記絶縁層に沿って延びた導電層と、
前記基板構造物の第1面に形成され、前記第1半導体積層体の導電層のうち、露出領域から前記第2半導体積層体の露出した面上に延びた配線層と、
前記第1半導体積層体の第1コンタクトに電気的に接続されるように形成された第1外部接続端子と、
前記第2半導体積層体の露出面上に位置した配線層領域に形成された第2外部接続端子と、を含む発光装置。
【請求項38】
成長用基板上に第1及び第2導電型半導体層とそれらの間に位置した活性層を有する第1及び第2半導体積層体を形成するステップと、
前記第2導電型半導体層の上面の少なくとも一部領域に第2コンタクトを形成し、前記第2コンタクトの形成された領域を除いた前記第1半導体積層体の表面に絶縁層を形成するステップと、
前記第1半導体積層体の第2コンタクトにそれぞれ接続されるように形成され、前記絶縁層に沿って前記成長用基板の上面に向かって延びるように導電層を形成するステップと、
前記成長用基板上に前記第1及び第2半導体積層体を取り囲む基板構造物を形成するステップと、
前記導電層のうち、延びた領域が一部露出するように、前記第1及び第2半導体積層体と前記基板構造物から前記成長用基板を除去するステップと、
前記第1導電型半導体層に接続されるように、前記第1半導体積層体の露出面に第1コンタクトを形成するステップと、
前記基板構造物の露出した面上に前記導電層の露出領域から前記第2半導体積層体の露出面まで延びるように配線層を形成するステップと、
前記第1半導体積層体の第1コンタクトに電気的に接続されるように、第1外部接続端子を形成し、前記第2半導体積層体の露出面上に位置した配線層領域に第2外部接続端子を形成するステップと、を含む発光装置の製造方法。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【公開番号】特開2010−118624(P2010−118624A)
【公開日】平成22年5月27日(2010.5.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−292646(P2008−292646)
【出願日】平成20年11月14日(2008.11.14)
【出願人】(594023722)サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. (1,585)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年5月27日(2010.5.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年11月14日(2008.11.14)
【出願人】(594023722)サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. (1,585)
【Fターム(参考)】
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