説明

複数の接触部を有する発光素子

【課題】複数の接触部を有する発光素子を提供する。
【解決手段】本発明の一実施例による発光素子は、支持基板と、該支持基板の上に位置する反射層と、該反射層の上に位置する透明層と、該透明層の上に位置する発光スタック層と、該透明層と該反射層との間に位置するエッチング阻止層と、該発光スタック層と該透明層との間に位置する複数の接触部とを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子に関し、特に、複数の接触部を有する発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
現在のところ、発光ダイオード(LED)が例えば光学表示装置、交通信号装置、データ記憶装置、通信装置、照明装置及び医療機器に関する分野で幅広く使用されている。従来のLEDは、基板と発光スタック層との間に位置する金属の電流拡散層、例えば、Ti/Au又はCr/Auの金属層を有する。しかし、金属の電流拡散層によりLEDからの光を吸収することができるので、LEDの発光効率が低くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の目的は、複数の接触部を有する発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
一実施例による発光素子は、支持基板と、該支持基板の上に形成される反射層と、該反射層の上に形成される透明層と、該透明層の上に形成される発光スタック層と、該発光スタック層と該反射層との間に形成されるエッチング阻止層と、該発光スタック層の中に形成される貫通孔と、該発光スタック層の側壁に位置し且つ該貫通孔を経由して該エッチング阻止層に実質的に接触する導電層と、を有する。
【0005】
他の一実施例による発光素子は、支持基板と、該支持基板の上に形成される反射層と、該反射層の上に形成される透明層と、該透明層の上に形成される発光スタック層と、該透明層と該反射層との間に形成されるエッチング阻止層と、該発光スタック層と該透明層との間に形成される複数の接触部と、を有する。
【0006】
また、一実施例による発光装置は、支持基板と、共に該支持基板の上に形成される第一発光素子及び第二発光素子であって、該第一発光素子は該支持基板の上に形成される透明層を有する第一発光素子及び第二発光素子と、該透明層の上に形成される第一発光スタック層と、該透明層と該第一発光スタック層との間に形成される接触部であって、該第二発光素子の電極と電気的に接続される接触部と、該電極と該支持基板との間に形成される第二発光スタック層と、該支持基板の上に形成され且つ該電極及び該接触部に電気的に接続される金属線と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の実施例によると、複数の接触部を有する発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】本発明の一実施例による発光素子の製造フローチャートである。
【図1B】本発明の一実施例による発光素子の製造フローチャートである。
【図1C】本発明の一実施例による発光素子の製造フローチャートである。
【図1D】本発明の一実施例による発光素子の製造フローチャートである。
【図1E】本発明の一実施例による発光素子の製造フローチャートである。
【図1F】本発明の一実施例による発光素子の製造フローチャートである。
【図2】本発明の他の実施例による発光素子の断面図である。
【図3】本発明の他の実施例による発光素子の断面図である。
【図4】本発明の一実施例による発光装置の断面図である。
【図5】本発明の他の実施例による発光装置の断面図である。
【図6】本発明の一実施例による光源生成装置を示す図である。
【図7】本発明の一実施例によるバックライトモジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
次に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【0010】
図1A〜図1Fは、本発明の一実施例による発光素子の製造フローチャートである。図1Aに示すように、発光スタック層12が成長基板10の上に形成され、発光スタック層12は、第一半導体層122と、第一半導体層122の上に形成される能動層124と、能動層124の上に形成される第二半導体層126と、を有し、そのうち、第一半導体層122及び第二半導体層126の極性は異なる。複数の導電部20が第二の半導体層126の上に形成され、臨時基板14が発光スタック層12及び複数の導電部20の上に形成される。図1Bに示すように、成長基板10を除去した後に、複数の接触部16は、第一半導体122の下に形成される。図1Cに示すように、透明層18が第一半導体層122の下に形成され且つ複数の接触部16を覆う。エッチング阻止層11が透明層18の下に形成され、及び、反射層13が透明層18の下に形成され且つエッチング阻止層11を覆う。図1Dに示すように、支持基板17が粘着層15を経由して反射層13に貼り付けられる。図1Eに示すように、臨時基板14が除去された後に、一部の第一半導体層122を露出させるよう一部の第二半導体層126及び能動層124を除去する。貫通孔19が第一半導体層122の露出した部分に形成され、また反射層126へ延伸して一部のエッチング阻止層11を露出させる。図1Fに示すように、第二半導体層126の上表面が粗化されて粗化表面になる。第一電極21が第一半導体層122の露出した部分に形成され、且つエッチング阻止層11と電気的に接続するよう貫通孔19に充填される。第二電極22が第二半導体層126の上表面に形成され、複数の導電部20と電気的に接続される。これにより、発光素子1が形成される。
【0011】
支持基板17は、その上に位置する発光スタック層12及び他の層又は構造を支持するために用いられ、その材料は透明材料又は高放熱材料であっても良い。透明材料は、サファイア、ダイヤモンド、ガラス、エポキシ、石英、アクリル、Al、ZnO、又はAlNなどを含んでも良いが、これらに限定されない。高放熱材料は、Cu、Al、Mo、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Ni−Sn、Ni−Co、Au合金、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)、グラファイト(石墨)、カーボンファイバー、MMC(金属基複合材料)、CMC(セラミックス基複合材料)、Si、IP、ZnSe、GaAs、SiC、GaP、GaAsP、ZnSe、InP、LiGaO、又はLiAlOを含んでも良いが、これらに限定されない。粘着層15は、支持基板17及び反射層13に接続されても良く、且つ複数の従属層(図示せず)を有しても良い。粘着層15の材料は、絶縁材料又は導電材料であっても良い。絶縁材料は、PI(ポリイミド)、BCB(ベンゾシクロブテン)、PFCB(パーフルオロシクロブタン)、MgO、Su8、エポキシ、アクリル樹脂、COC(環状オレフィンコポリマー)、PMMA(ポリメタクリル酸メチル樹脂)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、ポリエーテルイミド、フルオロカーボンポリマー、ガラス、Al、SiO、TiO、SiN、又はSOG(Spin
on Glass:塗布ガラス)を含んでも良いが、これらに限定されない。導電材料は、ITO、InO、SnO、CTO、ATO、AZO、ZTO、GZO、ZnO、AlGaAs、GaN、GaP、GaAs、GaAsP、IZO、Ta、DLC、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、又はAu合金等を含んでも良いが、これらに限定されない。反射層13は、発光スタック層12からの光線を反射することができ、その材料は、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、又はAu合金等を含んでも良いが、これらに限定されない。エッチング阻止層11は、電流を伝達することができ、また、反射層13を破壊から守ることができ、エッチング阻止層11の材料は、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、Au合金、Ge−Au−Ni,AlGaAs、GaN、GaP、GaAs、又はGaAsP等を含んでも良いが、これらに限定されない。透明層18は、電流の拡散能力を向上し、反射層13と合わせて全方向反射鏡を形成して発光スタック層12からの光を反射する反射率を上げ、また、発光スタック層12を、反射層13から拡散されてきた元素による破壊から守ることができる。透明層18は、さらに、複数の従属層(図示せず)を有しても良く、その材料は、絶縁材料又は導電材料であっても良い。絶縁材料は、PI、BCB、PFCB、MgO、Su8、エポキシ、アクリル樹脂、COC、PMMA、PET、PC、ポリエーテルイミド、フルオロカーボンポリマー、ガラス、Al、SiO、TiO、SiN、又はSOGを含んでも良いが、これらに限定されない。導電材料は、ITO、InO、SnO、CTO、ATO、AZO、ZTO、GZO、ZnO、AlGaAs、GaN、GaP、GaAs、GaAsP、IZO、Ta、又はDLCを含んでも良いが、これらに限定されない。透明層18は、導電可能な時に、電流を伝達及び拡散することができる。
【0012】
複数の接触部16は、電流を伝達及び拡散することができる。複数の接触部16の各々は、他の接触部16と分離し、且つ、複数の従属層(図示せず)を含んでも良い。複数の接触部16の材料は、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、Au合金、Ge−Au−Ni、AlGaAs、GaN、GaP、GaAs、又はGaAsP等を含んでも良いが、これらに限定されない。各接触部16の上から見る時の形状は、三角形、矩形、台形又は円形等であっても良い。円形の接触部を例とすると、その直径は、3〜15μmであっても良く、好ましくは、6〜10μmである。複数の接触部16の面積が能動層124の上表面の面積に対する比は、約0.5〜6%であり、好ましくは、1〜3%である。電流の拡散能力を向上するためには、透明層18の側面の交わる辺に近い接触部の面積は、他の接触部の面積より大きく設定される。複数の接触部16の互いの間の距離は第一半導体層122の厚みによる。例えば、第一半導体層122の厚みが3μmである場合は、複数の接触部16の互いの間の距離は20〜40μmである。第一半導体層122の厚みは薄ければ薄いほど、複数の接触部16の互いの間の距離は短い。電流の拡散能力を向上するためには、複数の接触部16が任意の隣接する二つの導電部20の間に二つのライン又は三つのラインに配列されても良い。また、複数の接触部16は、第二電極22及び複数の導電部20に覆われない。言い換えると、第二電極22及び複数の導電部20は、複数の接触部16の真上に位置しない。
【0013】
発光スタック層12は、光線を生成し、且つ、半導体材料を含む。半導体材料は、Ga、Al、In、P、N、Zn、Cd及びSeからなるグループから選択される一つ以上の元素を有する。第一電極21及び第二電極22は、外部電圧を受けるために用いられ、その材料は、透明導電材料又は金属材料であってもよい。透明導電材料は、ITO、InO、SnO、CTO、ATO、AZO、ZTO、GZO、ZnO、AlGaAs、GaN、GaP、GaAs、GaAsP、IZO、Ta、又はDLCを含んでも良いが、これらに限定されない。金属材料は、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、又はAu合金等を含んでもよいが、これらに限定されない。複数の導電部20は、電流を伝達及び拡散することができ、その材料は、透明導電材料又は金属材料であっても良い。透明導電材料は、ITO、InO、SnO、CTO、ATO、AZO、ZTO、GZO、ZnO、AlGaAs、GaN、GaP、GaAs、GaAsP、IZO、Ta、又はDLCを含んでも良いが、これらに限定されない。金属材料は、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、又はAu合金等を含んでもよいが、これらに限定されない。
【0014】
図2に示す発光素子2では、発光スタック層12及び透明層18の一部を除去して一部の反射層13及びエッチング阻止層11を露出させ、第一電極21が反射層13及びエッチング層11の露出した一部の上に形成される。
【0015】
図3に示す発光素子3は、支持基板17と、支持基板の上に形成される粘着層15と、粘着層15の上に形成される反射層13と、反射層13の上に形成される透明層18と、透明層18の上に形成される発光スタック層12と、を有し、そのうち、複数の接触部16及びエッチング阻止部11が発光スタック層12と反射層13との間に形成され、且つ透明層18により囲まれる。一部の発光スタック層12を除去して一部の第一半導体122を露出させ、エッチング阻止層11は、発光スタック層12の下表面に形成される。複数の接触部16及びエッチング阻止層11は、反射層13に実質的に接触しても良い。貫通孔19が第一半導体層122の露出した部分に形成され、且つ、第一半導体層122へ延伸してそれを貫通し、一部のエッチング阻止層11を露出させる。第一電極21が発光スタック層12の上において第二電極22及び複数の導電部20が形成されない部分に形成されても良く、発光スタック層12の側壁に沿って延伸し、エッチング阻止層11と電気的に接続される。第一電極21は、選択的に、貫通孔19に充填されてもよく、これにより、エッチング阻止層11に電気的に接続され得る。また、発光スタック層12の上に形成される導電層32があっても良く、それは、発光スタック層12の側壁に沿って延伸し、貫通孔19に充満されてエッチング阻止層11と電気的に接続され、第一電極22は、さらに、発光スタック層12及び導電層32の上に形成されてエッチング阻止層11と電気的に接続される。そのうち、発光スタック層12の側壁は、上述の発光素子に面しない発光スタック層12の側面である。導電層32は、金属材料であっても良く、且つ、無メッキ法により形成される。金属材料は、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、又はAu合金等を含んでもよいが、これらに限定されない。導電層32は、第一電極22の形成品質を改善し、第一電極22とエッチング阻止層との間の電気的な接続を向上することができる。
【0016】
図4に示すように、発光装置4は、少なくとも、共に支持基板17の上に位置する第一発光素子41及び第二発光素子42を有する。粘着層15がさらに第一発光素子41と第二発光素子42との間に形成され、これにより、第一発光素子41と第二発光素子42とが分離される。粘着層15は、絶縁材料であっても良い。粘着層15は、接触部16に実質的に接触してもよい。絶縁層43が第一発光素子41に近い第二発光スタック層42の上表面及び側辺の部分に形成され、金属線44が絶縁層43及び粘着層15の上に形成されて、第一発光素子41の少なくとも一つの接触部16及び第二発光素子42の第二電極22に電気的に接続される。他の実施例では、金属線44はさらに第二発光素子42の一部の発光スタック層12に接触しても良い。本実施例では、第一発光素子41及び第二発光素子42は、他の実施例の第一電極22を有しない。
【0017】
絶縁層43の材料は、絶縁材料であっても良く、例えば、PI、BCB、PFCB、MgO、Su8、エポキシ、アクリル樹脂、COC、PMMA、PET、PC、ポリエーテルイミド、フルオロカーボンポリマー、ガラス、Al、SiO、TiO、SiN、又はSOGを含んでも良いが、これらに限定されない。金属線44の材料は、金属材料でであっても良く、例えば、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、又はAu合金等を含んでもよいが、これらに限定されない。
【0018】
図5に示すように、発光装置5の第一発光素子41及び第二発光素子42は、それぞれ、発光スタック層12と透明層18との間に形成される電流阻止層52をさらに有する。
【0019】
複数の接触部16は電流阻止層52を囲む。電流阻止層52は、第二電極22の真下に位置し、第二電極22と類似する複数の延伸部(図示せず)を有しても良い。金属線44は、第一発光素子41の透明層及び第二発光素子42の第二電極22に電気的に接続される。電流阻止層52の材料は、絶縁材料であっても良く、例えば、PI、BCB、PFCB、MgO、Su8、エポキシ、アクリル樹脂、COC、PMMA、PET、PC、ポリエーテルイミド、フルオロカーボンポリマー、ガラス、Al、SiO、TiO、SiN、又はSOGを含んでも良いが、これらに限定されない。
【0020】
図6は、光源生成装置6を示す。光源生成装置6は、ダイ(die)を含み、このダイ(die)は、本発明の任意の実施例による発光素子又は発光装置を有するウェハ(Wafer)から形成される。光源生成装置6は、照明装置、例えば、街灯、車灯、又は室内照明光源であっても良く、または、交通信号装置又は平面表示器のバックライトモジュールのバックライト光源であっても良い。光源生成装置6は、上述の発光素子又は発光装置からなる光源61と、光源61に電源を供給する電源供給システム62と、電源供給システム62を制御する制御ユニット63とを有する。
【0021】
図7は、バックライトモジュール7の断面を示す。バックライトモジュール7は、上述の実施例における光源生成装置6と、光学ユニット71とを含む。光学ユニット71は、光源生成装置6からの光を平面表示器に応用できるように処理し、この光は、例えば、光源生成装置6が乱射光源生成装置である場合に発される光である。
【0022】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【0023】
1、2、3 発光素子
10 成長基板
11 エッチング阻止層
12 発光スタック層
122 第一半導体層
124 能動層
126 第二半導体層
13 反射層
14 臨時基板
15 粘着層
16 接触部
17 支持基板
18 透明層
19 貫通孔
20 導電部
21 第一電極
22 第二電極
32 導電層
4、5 発光装置
41 第一発光素子
42 第二発光素子
43 絶縁層
44 金属線
52 電流阻止層
6 光源生成装置
61 光源
62 電源供給システム
63 制御ユニット
7 バックライトモジュール
71 光学ユニット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子であって、
支持基板と、
前記支持基板の上に形成される反射層と、
前記反射層の上に形成される透明層と、
前記透明層の上に形成される発光スタック層と、
前記発光スタック層と前記反射層との間に形成されるエッチング阻止層と、
前記発光スタック層と前記反射層との間に形成される複数の接触部と、
前記発光スタック層の中に位置する貫通孔と、
前記発光スタック層の側壁に位置し、且つ前記貫通孔を経由して前記エッチング阻止層に実質的に接触する導電層と、
を含む、発光素子。
【請求項2】
前記導電層の上に位置する第一電極をさらに含む、
請求項1に記載の発光素子。
【請求項3】
前記発光スタック層の上に位置する複数の導電部をさらに含む、
請求項1に記載の発光素子。
【請求項4】
前記複数の接触部のうち任意の一つは、複数の従属層を含む、
請求項1に記載の発光素子。
【請求項5】
前記発光スタック層は、能動層を含み、
前記複数の接触部の面積が前記能動層の上表面の面積に対する比は、0.5〜6%である、
請求項1に記載の発光素子。
【請求項6】
前記発光スタック層は、第一半導体層を含み、
前記複数の接触部の間の距離は、前記第一半導体層の厚みの減少に伴って短くなる、
請求項1に記載の発光素子。
【請求項7】
前記複数の接触部は互いに分離される、
請求項1に記載の発光素子。
【請求項8】
前記複数の接触部は、Cu、Al、In、Sn、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Ni、Pb、Pd、Ge、Cr、Cd、Co、Mn、Sb、Bi、Ga、Tl、Po、Ir、Re、Rh、Os、W、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Mo、La、Ag−Ti、Cu−Sn、Cu−Zn、Cu−Cd、Sn−Pb−Sb、Sn−Pb−Zn、Ni−Sn、Ni−Co、Au合金、Ge−Au−Ni、AlGaAs、GaN、GaP、GaAs、及びGaAsPからなるグループから選択される材料を含む、
請求項1に記載の発光素子。
【請求項9】
前記エッチング阻止層は、前記透明層を突き抜ける、
請求項1に記載の発光素子。
【請求項10】
前記導電層は、前記貫通孔に充填される、
請求項1に記載の発光素子。

【図1A】
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【図1B】
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【図1C】
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【図1D】
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【図1E】
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【図1F】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−80089(P2012−80089A)
【公開日】平成24年4月19日(2012.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−186649(P2011−186649)
【出願日】平成23年8月30日(2011.8.30)
【出願人】(598061302)晶元光電股▲ふん▼有限公司 (44)
【Fターム(参考)】