JP2011129922A - 発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】光効率が向上した発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システムを提供する。
【解決手段】本発明による発光素子は、導電性支持層と、導電性支持層上に、第１電気伝導性を有する第１の領域及び第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、透明伝導層上に、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、発光構造層上に、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部分が配置される電極と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システムに関する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、電流を光に変換する半導体発光素子である。

発光ダイオードによって放出される光の波長は、発光ダイオードの製造に使われる半導体材料による。これは、放出された光の波長が価電子帯（ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ）電子と伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ）電子の間のエネルギー差を示す半導体材料のバンドギャップ（ｂａｎｄ−ｇａｐ）によって異なるためである。

近年、発光ダイオードは、輝度が徐々に増加して、ディスプレー用光源、自動車用光源及び照明用光源として使用されている。また、蛍光物質を利用したり様々な色の発光ダイオードを組み合わせたりすることで、効率の高い白色光を発光する発光ダイオードの具現も可能である。

本発明は、新規な構造を有する発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システムを提供する。

本発明は、光効率が向上した発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システムを提供する。

本発明は、電流が広い領域に広がって流れることができる発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システムを提供する。

本発明の実施形態による発光素子は、導電性支持層と、導電性支持層上に形成され、第１電気伝導性を有する第１の領域及び第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、透明伝導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、発光構造層上に形成され、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部分が配置される電極と、を含む。

本発明の実施形態による発光素子パッケージは、本体と、本体上の第１の電極層及び第２の電極層と、本体上に設けられ、第１の電極層及び第２の電極層と電気的に接続される発光素子と、本体上の発光素子を取り囲むモールディング部材と、を含み、発光素子は、導電性支持層と、導電性支持層上に形成され、第１電気伝導性を有する第１の領域及び第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、透明伝導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、発光構造層上に形成され、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部が配置される電極と、を含む。

本発明の実施形態による照明システムは、発光素子を光源として使用する照明システムにおいて、基板と、基板上に設けられた少なくとも一つの発光素子と、を含み、発光素子は、導電性支持層と、導電性支持層上に形成され、第１電気伝導性を有する第１の領域及び第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、透明伝導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、発光構造層上に形成され、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部が配置される電極と、を含む。

本発明の実施形態による発光素子の製造方法は、成長基板上に発光構造層を形成する段階と、発光構造層上の第１領域に接する第１の透明伝導層及び発光構造層上の第２領域に接する第２の透明伝導層を含む透明伝導層を形成する段階と、透明伝導層上に導電性支持層を形成する段階と、成長基板を除去する段階と、成長基板が除去されるにことよって露出した発光構造層上に、第２領域と少なくとも一部が垂直方向にオーバーラップするよう、電極を形成する段階と、を含み、第１の透明伝導層と第２の透明伝導層は、異なる蒸着方法または蒸着条件で同一物質で形成される。

本発明の照明システムによると、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何れか一つが配置され、所望の光学的効果を得ることができる。

本発明の照明システムは、電流の広がる特性が良いため、光効率の優れた発光素子または発光素子パッケージを含むことで、優れた光効率を有することができる。

第１の実施形態による発光素子を示す図である。 第２の実施形態による発光素子を示す図である。 第３の実施形態による発光素子を示す図である。 第４の実施形態による発光素子を示す図である。 第５の実施形態による発光素子を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子が取り付けられた発光素子パッケージを示す図である。 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示す図である。 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示す図である。

実施形態の説明において、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）」に形成されると記載される場合、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「他の層を介在させて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを両方含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準に説明する。

図面において各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるか、または概略的に示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを全面的に反映するものではない。

以下、添付の図面を参照しながら実施形態による発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システムについて詳細に説明することにする。

図１は、第１の実施形態による発光素子を示す図である。

図１を参照すると、第１の実施形態による発光素子は、導電性支持層８０と、導電性支持層８０上の反射層７０と、反射層７０上に位置する第１の透明伝導層（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＴＣＬ）６１と第２の透明伝導層６２を含む透明伝導層６０と、透明伝導層６０上に位置する第１導電型の半導体層２０、活性層３０及び第２導電型の半導体層４０を含む発光構造層５０と、発光構造層５０上の電極９０とを含む。

導電性支持層８０は、銅（Ｃｕ）、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）、または導電性半導体物質のうち少なくとも何れか一つを含んで形成されてもよい。反射層７０は、光反射率の高い銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも何れか一つを含む金属で形成されてもよい。反射層７０は選択的に形成されることができ、必ずしも導電性支持層８０と透明伝導層６０の間に形成されねばならないものではない。

第１の透明伝導層６１の一部は、発光構造層５０と垂直方向に重畳して接触し、残りの部分は発光構造層５０の外側に配置される。第１の透明伝導層６１のうち発光構造層５０の外側に配置される部分、すなわち第１の透明伝導層６１の周辺部は、発光構造層５０を単位チップに区分する分離エッチング（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）過程で、反射層７０または導電性支持層８０から破片が発生することを防止する。

第２の透明伝導層６２は、一部分が第１の透明伝導層６１の下に配置され、一部分が第１の透明伝導層６１の間に配置される。第２の透明伝導層６２は、第１の透明伝導層６１よりも広い面積に形成されることもでき、その一部が発光構造層５０の配置された方向に突出した形状を有することもできる。

透明伝導層６０は、透明伝導酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅ：ＴＣＯ）、透明伝導窒化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｎｉｔｒｉｄｅ：ＴＣＮ）、透明伝導酸化窒化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）のうち少なくとも何れか一つで形成されてもよい。

透明伝導層６０は、５０％以上の光透過率を有し、１０Ω／ｓｑ以下の面抵抗を有する物質で形成されることもできる。透明伝導層６０は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕまたはＰｄのうち少なくとも何れか一つの物質がＯ及びＮのうち少なくとも何れか一つと結合して形成されることもできる。

例えば、透明伝導酸化物は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＩＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、Ｓｎ‐Ｏ、Ｉｎ‐Ｏ、Ｇａ‐Ｏのうち何れか一つであってもよく、透明伝導窒化物は、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴａＮ、Ｉｎ‐Ｎのうち少なくとも何れか一つであってもよく、透明伝導酸化窒化物は、ＩＴＯＮ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＺｎＯＮ、Ｏ‐Ｉｎ‐Ｎ、ＩＺＯＮ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）のうち何れか一つであってもよい。

第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は同一物質で形成され、互いに異なる蒸着方法で形成される。

第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２を形成するための蒸着方法としては、蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、噴霧熱分解（Ｓｐｒａｙ Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）、ＣＶＤ、ディップコーティング（Ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎg）、反応性イオンプレーティング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｐｌａｔｉｎｇ）、湿式塗布（Ｗｅｔ ｃｏａｔｉｎｇ）、スクリーン印刷（Ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、レーザ技術（Ｌａｓｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）のうち少なくとも何れか一つの方法を使用してもよい。

第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は、蒸着方法によって同一物質で形成されても異なる電気的特性を有することができる。また、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は、同一蒸着方法及び同一物質で形成されても、蒸着方法の工程条件によって異なる電気的特性を有することができる。

例えば、第１の透明伝導層６１はスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法で形成されてもよく、第２の透明伝導層６２は、第１の透明伝導層６１と同一物質で蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）方法で形成されてもよい。第１の透明伝導層６１は、第２の透明伝導層６２より大きい仕事関数を有する物質からなってもよい。

例えば、第１の透明伝導層６１をスパッタリング方法で形成するとき、プラズマパワーを低く設定し、第２の透明伝導層６２をスパッタリング方法で形成するとき、プラズマパワーを高く設定することができる。この場合、第１の透明伝導層６１は第２の透明伝導層６２より大きい仕事関数を有する。

第１の実施形態による発光素子において、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は、発光構造層５０の第２導電型の半導体層４０に対して異なる電気的特性を有する。すなわち、第２の透明伝導層６２は、第１の透明伝導層６１に比べて、第２導電型の半導体層４０に対する電流注入能力が劣る。よって、第２の透明伝導層６２は、第１の透明伝導層６１に比べて劣化した電気伝導性を有する。

第１の透明伝導層６１は、第２導電型の半導体層４０とオーミック接触をし、第２の透明伝導層６２は、第２導電型の半導体層４０とショットキー接触をする。

したがって、電極９０と導電性支持層８０との間に流れる電流は、殆ど第１の透明伝導層６１と第２導電型の半導体層４０が接する領域に流れるようになる。

第２の透明伝導層６２と第２導電型の半導体層４０の接する領域の少なくとも一部分は、電極９０と垂直方向にオーバーラップする。よって、電極９０と導電性支持層８０の間に流れる電流は、第１の透明伝導層６１と第２導電型の半導体層４０が接する領域を通して発光構造層５０に広がって流れるため、発光素子の光効率が増加する。

一方、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は同一物質で形成されるので、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２が明確に区分されない場合もある。しかし、透明伝導層６０、すなわち第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２が一つの物質で形成される場合に、領域によって電気伝導性が異なることがあり、特に電極９０と垂直方向にオーバーラップする部分の電気伝導性がオーバーラップしない部分に比べて低いことがある。

例えば、第１の透明伝導層６１が第２導電型の半導体層４０と接する領域が第１電気伝導性を有する第１領域になり、第２の透明伝導層６２が第２導電型の半導体層４０と接する領域が第２電気伝導性を有する第２領域になることもでき、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２が区分されなくても、透明伝導層６０は電極９０と垂直方向に少なくとも一部分がオーバーラップしながら、電気伝導性が相対的に低い第２領域と、第２領域より高い電気伝導性を有する第１領域を含むことができる。

発光構造層５０はＧａＮ基盤半導体層で形成されてもよい。発光構造層５０はＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮのような物質で形成されてもよい。

第１導電型の半導体層２０は、例えば、ｎ型半導体層を含む。第１導電型の半導体層２０は、Iｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_１-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などから選択されることもでき、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどのｎ型ドーパントがドーピングされることもできる。

活性層３０は、第１導電型の半導体層２０を介して注入される電子（または正孔）と第２導電型の半導体層４０を介して注入される正孔（または電子）が互いに会って、活性層３０の形成物質によるエネルギーバンド（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。

活性層３０は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）、量子点構造または量子線構造のうち何れか一つで形成されてもよいが、これに限定されるものではない。

活性層３０は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_１-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てもよい。活性層３０が多重量子井構造で形成された場合、該活性層３０は、複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて形成されることもでき、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層の周期で形成されることができる。

活性層３０の上の及び／または下には、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でき、クラッド層（図示せず）はＡｌＧａＮ層またはＩｎＡｌＧａＮ層として具現されることもできる。

第２導電型の半導体層４０は、例えば、ｐ型半導体層として具現されることもできる。第２導電型の半導体層４０は、Iｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_１-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などから選択されることもでき、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのｐ型ドーパントがドーピングされることもできる。

一方、第１導電型の半導体層２０がｐ型半導体層を含み、第２導電型の半導体層４０がｎ型半導体層を含んでもよい。また、第２導電型の半導体層４０上には、ｎ型またはｐ型半導体層を含む第３導電型の半導体層（図示せず）が形成されてもよい。これによって、発光構造層５０はｎｐ、ｐｎ、ｎｐｎ、ｐｎｐ接合構造のうち少なくとも何れか一つを有することができる。また、第１導電型の半導体層２０及び第２導電型の半導体層４０内の不純物のドーピング濃度は、均一または不均一に形成されることもできる。すなわち、発光構造層５０は様々な構造に形成されることができ、これに限定されるものではない。

第１導電型の半導体層２０、活性層３０及び第２導電型の半導体層４０を含む発光構造層５０は、様々な変形された構造に形成されることもでき、実施形態で例示した発光構造層５０の構造に限定されるものではない。

電極９０は、第１導電型の半導体層２０上に形成され、ワイヤボンディングが円滑に行われるように、Ａｕ、ＡｌまたはＰｔのうち少なくとも何れか一つの金属を含むこともできる。

第１の実施形態による発光素子は、透明伝導層６０を通して発光構造層５０に流れる電流の流れを制御する。この透明伝導層６０の光透過率は５０％以上であるので、活性層３０で発生した光の殆どは透明伝導層６０に吸収されず、反射層７０に反射して外部に放出される。それによって、発光素子の光効率を向上させることができる。

図２は、第２の実施形態による発光素子を示す図である。第２の実施形態による発光素子を説明するにおいて、第１の実施形態による発光素子についての説明と重複する説明は省略することにする。

第２の実施形態による発光素子は、第１の実施形態による発光素子と透明伝導層６０の構造が異なる。

第１の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間の全体領域に第２の透明伝導層６２が形成されるが、第２の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間に部分的に第２の透明伝導層６２が形成される。

よって、反射層７０の一部は、第１の透明伝導層６１と直接接触することもできる。

勿論、反射層７０は必ずしも形成されねばならないものではない。反射層７０が形成されない場合、導電性支持層８０の一部が第１の透明伝導層６１と直接接触することもできる。

図３は、第３の実施形態による発光素子を示す図である。第３の実施形態による発光素子を説明するにおいて、第１の実施形態による発光素子についての説明と重複する説明は省略することにする。

第３の実施形態による発光素子は、第１の実施形態による発光素子と透明伝導層６０の構造が異なる。

第１の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間の全体領域に第２の透明伝導層６２が形成されるが、第３の実施形態による発光素子においては、第２の透明伝導層６２が第１の透明伝導層６１と反射層７０の間に形成されない。

すなわち、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は同一水平面上に配置され、垂直方向にオーバーラップされない。

したがって、反射層７０の一部は第１の透明伝導層６１と直接接触し、反射層７０の残りの部分は第２の透明伝導層６２と直接接触することもできる。

勿論、反射層７０は必ずしも形成されねばならないものではない。反射層７０が形成されない場合、導電性支持層８０の一部は第１の透明伝導層６１と直接接触し、導電性支持層８０の残りの部分は第２の透明伝導層６２と直接接触することもできる。

図４は、第４の実施形態による発光素子を示す図である。第４の実施形態による発光素子を説明するにおいて、第１の実施形態による発光素子についての説明と重複する説明は省略することにする。

第４の実施形態による発光素子は、第１の実施形態による発光素子と透明伝導層６０の構造が異なる。

第１の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間の全体領域に第２の透明伝導層６２が形成されるが、第４の実施形態による発光素子においては、第２の透明伝導層６２が第１の透明伝導層６１と反射層７０の間に形成されない。むしろ、第２の透明伝導層６２と反射層７０の間に第１の透明伝導層６１が部分的に形成される。

それによって、反射層７０の一部は第１の透明伝導層６１と直接接触し、反射層７０の残りの部分は第２の透明伝導層６２と直接接触することもできる。

勿論、反射層７０は必ずしも形成されなければならないものではない。反射層７０が形成されない場合、導電性支持層８０の一部は第１の透明伝導層６１と直接接触し、導電性支持層８０の残りの部分は第２の透明伝導層６２と直接接触することもできる。

図５は、第５の実施形態による発光素子を示す図である。第５の実施形態による発光素子を説明するにおいて、第１の実施形態による発光素子についての説明と重複する説明は省略することにする。

第５の実施形態による発光素子は、第１の実施形態による発光素子と透明伝導層６０の構造が異なる。

第１の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間の全体領域に第２の透明伝導層６２が形成されるが、第５の実施形態による発光素子においては、第２の透明伝導層６２が第１の透明伝導層６１と反射層７０の間に形成されない。

第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は互いに離隔配置され、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２の間に反射層７０が配置される。また、反射層７０の一部は発光構造層５０と直接接触することもできる。

勿論、反射層７０は必ずしも形成されねばならないものではない。反射層７０が形成されない場合、導電性支持層８０の一部は第１の透明伝導層６１及び第２の透明伝導層６２と直接接触し、導電性支持層８０の残りの部分は発光構造層５０と直接接触することもできる。

図６〜図１１は、実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。

図６を参照すると、成長基板１０上に、第１導電型の半導体層２０、活性層３０、第２導電型の半導体層４０を含む発光構造層５０を形成し、発光構造層５０上に第１の透明伝導層６１を形成する。

図示されてはいないが、成長基板１０上にバッファ層（図示せず）を含むドーピングされていない（Ｕｎｄｏｐｅｄ）窒化物層（図示せず）を形成した後、このドーピングされていない窒化物層上に第１導電型の半導体層２０を形成することもできる。

成長基板１０は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＭｇＯのうち何れか一つで形成されることもでき、例えば、成長基板１０としてサファイア基板を使用することもできる。

ドーピングされていない窒化物層（図示せず）はＧａＮ系半導体層で形成されることもでき、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を水素ガス及びアンモニアガスと共にチャンバに注入して成長させたドーピングされていないＧａＮ層を使用することもできる。

第１導電型の半導体層２０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス、ｎ型不純物（例えば、Ｓｉ）を含むシランガス（ＳｉＨ４）を水素ガス及びアンモニアガスと共にチャンバに注入して成長させることもできる。そして、第１導電型の半導体層２０上に活性層３０及び第２導電型の半導体層４０を形成する。

活性層３０は、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造に形成されることもでき、例えば、IｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層の積層構造として形成されることもできる。

第２導電型の半導体層４０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス、ｐ型不純物（例えば、Ｍｇ）を含むビセチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ_２Ｍｇ）｛Ｍｇ（Ｃ_２Ｈ_５Ｃ_５Ｈ_４）_２｝ガスを水素ガス及びアンモニアガスと共にチャンバに注入して成長させることもできる。

第１の透明伝導層６１は、第２導電型の半導体層４０の一部領域を除いた部分に形成される。ここで、第１の透明伝導層６１が形成されない領域は、以後説明される電極９０の少なくとも一部分と垂直方向にオーバーラップする領域である。例えば、第１の透明伝導層６１はスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法で形成されてもよい。

図７を参照すると、第２導電型の半導体層４０の一部領域及び第１の透明伝導層６１上に、第２の透明伝導層６２を形成する。例えば、第２の透明伝導層６２は蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）方法で形成されてもよい。

第１の透明伝導層６１及び第２の透明伝導層６２は、透明伝導酸化膜、透明伝導窒化膜、透明伝導酸化窒化膜のうち何れか一つで形成されることもでき、第１の透明伝導層６１及び第２の透明伝導層６２は同一物質で形成されることもできる。

第１の透明伝導層６１は第１の電気伝導性を有するように形成され、第２の透明伝導層６２は第１電気伝導性よりも低い第２の電気伝導性を有するように形成されることもできる。

または、第１の透明伝導層６１は第１の仕事関数を有するように形成され、第２の透明伝導層６２は第１仕事関数よりも小さい第２の仕事関数を有するように形成されることもできる。

または、第１の透明伝導層６１は、第２導電型の半導体層４０との接触面で第１の比接触抵抗（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を有するように形成されることもでき、第２の透明伝導層６２は、第２導電型の半導体層４０との接触面で第１の比接触抵抗よりも大きい第２非接触抵抗を有するように形成されることもできる。

または、第１の透明伝導層６１は第２導電型の半導体層４０とオーミック接触をするように形成され、第２の透明伝導層６２は第２導電型の半導体層４０とショットキー接触をするように形成されることもできる。

一方、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２を形成する方法は、図１〜図５に示した実施形態によって変更されることができる。

図１に示した第１の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上に中央部が露出するように第１の透明伝導層６１を形成し、第２導電型の半導体層４０上の中央部と第１の透明伝導層６１の全体領域に第２の透明伝導層６２を形成する。

図２に示した第２の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上に中央部が露出するように第１の透明伝導層６１を形成し、第２導電型の半導体層４０上の中央部と第１の透明伝導層６１の一部領域に第２の透明伝導層６２を形成する。

図３に示した第３の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上に中央部が露出するように第１の透明伝導層６１を形成し、第２導電型の半導体層４０上の中央部に第２の透明伝導層６２を形成する。

図４に示した第４の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上の中央部に第２の透明伝導層６２を形成し、第２導電型の半導体層４０及び第２の透明伝導層６２の一部領域に第１の透明伝導層６１を形成する。

図５に示した第５の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上の中央部に第１の透明伝導層６１を形成し、第２導電型の半導体層４０上に、第１の透明伝導層６１と離隔するように第２の透明伝導層６２を形成する。

図８及び図９を参照すると、透明伝導層６０上に反射層７０を形成し、反射層７０上に導電性支持層８０を形成する。

図１０及び図１１を参照すると、成長基板１０を取り除く。詳しく示されてはいないが、成長基板１０を取り除いた後、発光素子をチップ単位に分離するための分離エッチングを行い、この時、図１〜図５に示したように第１の透明伝導層６１の一部分が上側方向に露出することもできる。

そして、第１導電型の半導体層２０上に電極９０を形成する。電極９０は、第２の透明伝導層６２が第２導電型の半導体層４０と接する領域と少なくとも一部分が垂直方向にオーバーラップするように配置されることもできる。

図１２は、実施形態による発光素子が設けられた発光素子パッケージを示す図である。

図１２を参照すると、実施形態による発光素子パッケージは、本体２００と、本体２００に設けられた第１の電極層２１０及び第２の電極層２２０と、本体２００に設けられて第１の電極層２１０及び第２の電極層２２０と電気的に接続される発光素子１００と、発光素子１００を取り囲むモールディング部材４００を含む。

本体２００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されてもよく、発光素子１００の周りには傾斜面が形成されることもできる。

第１の電極層２１０及び第２の電極層２２０は互いに電気的に分離され、発光素子１００に電源を提供する役割をする。また、第１の電極層２１０及び第２の電極層２２０は、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、発光素子１００で発生した熱を外部に排出することもできる。

発光素子１００としては、図１〜図５に例示された発光素子を適用することができる。発光素子１００は、本体２００上に設けられるか第１の電極層２１０または第２の電極層２２０上に設けられることもできる。

発光素子１００は、ワイヤ３００を介して第１の電極層２１０及び／または第２の電極層２２０と電気的に接続されことができ、実施形態では垂直型の発光素子１００が例示されているので、一つのワイヤ３００が使用された場合が例示されている。

モールディング部材４００は、発光素子１００をか取り囲んで発光素子１００を保護することができる。また、モールディング部材４００には蛍光体が含まれて、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。

実施形態による発光素子パッケージは、複数個が基板上に配列され、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ともできる。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、バックライトユニットまたは照明ユニット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、街灯を含むことができる。

図１３は、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示す図である。但し、図１３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、これに限定されるものではない。

図１３を参照すると、バックライトユニット１１００は、下部フレーム１１４０と、下部フレーム１１４０内に配置された光ガイド部材１１２０と、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とを含んでもよい。また、光ガイド部材１１２０の下には、反射シート１１３０が配置されてもよい。

下部フレーム１１４０は、光ガイド部材１１２０、発光モジュール１１１０及び反射シート１１３０を収納できるよう、上面が開口されたボックス（ｂｏｘ）形成に形成されてもよく、金属材質または樹脂材質で形成されてもよいが、これに限定されるものではない。

発光モジュール１１１０は、基板７００と、基板７００に搭載された複数の発光素子パッケージ６００を含んでもよい。複数の発光素子パッケージ６００は、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、発光モジュール１１１０としては、基板７００上に発光素子パッケージ６００が設けら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が直接設けられることも可能である。

示されたように、発光モジュール１１１０は下部フレーム１１４０の内側面のうち少なくとも何れか一つに配置されることもでき、これによって光ガイド部材１１２０の少なくとも一つの側面に向けて光を提供することができる。

但し、発光モジュール１１１０は下部フレーム１１４０の下に配置され、光ガイド部材１１２０の底面に向けて光を提供することもでき、これはバックライトユニット１１００の設計によって様々に変形可能であるので、これに限定されるものではない。

光ガイド部材１１２０は、下部フレーム１１４０内に配置されてもよい。光ガイド部材１１２０は発光モジュール１１１０から提供された光を面光源にして、表示パネル（図示せず）にガイドすることができる。

光ガイド部材１１２０は、例えば、導光板（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐａｎｅｌ：ＬＧＰ）であってもよい。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（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＣＯＣ及びＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）樹脂のうち一つで形成されることもできる。

光ガイド部材１１２０の上側には、光学シート１１５０が配置されることもできる。

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一つを含む。例えば、光学シート１１５０は、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てもよい。この場合、拡散シートは、発光モジュール１１１０から出射された光を均一に拡散し、拡散された光は、集光シートによって表示パネル（図示せず）に集光されることができる。このとき、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、輝度上昇シートは、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。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ってもよい。また、輝度上昇シートは、例えば、照度強化フィルム（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｍ）であってもよい。また、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であってもよい。

光ガイド部材１１２０の下には、反射シート１１３０が配置されることもできる。反射シート１１３０は、光ガイド部材１１２０の下面を通して放出される光を光ガイド部材１１２０の出射面に向けて反射することができる。

反射シート１１３０は、反射率の良好な樹脂材質、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣ樹脂などで形成されてもよいが、これに限定されるものではない。

図１４は、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示す図である。但し、図１４の照明ユニット１２００は照明システムの一例であり、これに限定されるものではない。

図１４を参照すると、照明ユニット１２００は、ケース本体１２１０と、ケース本体１２１０に設けられた発光モジュール１２３０と、ケース本体１２１０に設けられ、外部電源から電源が提供される接続端子１２２０とを含んでもよい。

ケース本体１２１０は、放熱特性の良好な材質で形成されることが好適であり、例えば金属材質または樹脂材質で形成されてもよい。

発光モジュール１２３０は、基板７００と、基板７００に搭載される少なくとも一つの発光素子パッケージ６００を含んでもよい。実施形態において、発光モジュール１２３０としては、基板７００上に発光素子パッケージ６００が設けら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が直接設けられることも可能である。

基板７００は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであってもよく、例えば、一般のプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）、メタルコア（Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ）ＰＣＢ、軟性（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むこともできる。

また、基板７００は、光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面が、光が効率的に反射される色、例えば白色、銀色などに形成されてもよい。

基板７００上には、少なくとも一つの発光素子パッケージ６００が搭載されてもよい。発光素子パッケージ６００は、それぞれ少なくとも一つの発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を含んでもよい。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（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：ＵＶ）を発光するＵＶ発光ダイオードを含んでもよい。

発光モジュール１２３０は、色感及び輝度を得るために、様々な発光ダイオードの組合せを有するように配置されてもよい。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み合わせて配置してもよい。また、発光モジュール１２３０から放出される光の進行経路上には、蛍光シートがさらに配置されてもよく、蛍光シートは発光モジュール１２３０から放出される光の波長を変化させる。例えば、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、蛍光シートには黄色蛍光体が含まれてもよく、発光モジュール１２３０から放出された光は蛍光シートを経て、最終的に白色光に見える。

接続端子１２２０は、発光モジュール１２３０と電気的に接続され、電源を供給することができる。図１４に示すように、接続端子１２２０はソケット方式で外部電源に回して嵌合されるが、これに限されるものではない。例えば、接続端子１２２０はピン（ｐｉｎ）形状に形成されて外部電源に挿入されるか、配線によって外部電源に接続されることも可能である。

２０ 第１導電型の半導体層
３０ 活性層
４０ 第２導電型の半導体層
５０ 発光構造層
６０ 透明伝導層
６１ 第１の透明伝導層
６２ 第２の透明伝導層
７０ 反射層
８０ 導電性支持層
９０ 電極

Claims (20)

1. 導電性支持層と、
   前記導電性支持層上に形成され、第１電気伝導性を有する第１の領域及び前記第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、
   前記透明伝導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び前記第１導電型の半導体層と前記第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、
   前記発光構造層上に形成され、前記第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部分が配置される電極と、
   を含む発光素子。
2. 前記第１の領域は第１仕事関数を有し、前記第２の領域は第１仕事関数よりも小さい第２仕事関数を有する請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１の領域は前記発光構造層とオーミック接触領域を形成し、前記第２の領域は前記発光構造層とショットキー接触領域を形成する請求項１に記載の発光素子。
4. 前記透明伝導層と前記導電性支持層の間に反射層をさらに含む請求項１に記載の発光素子。
5. 前記透明伝導層は、５０％以上の光透過率を有し、１０Ω／ｓｑ以下の面抵抗を有する物質を含む請求項１に記載の発光素子。
6. 前記透明伝導層は、透明伝導酸化物、透明伝導窒化物、透明伝導酸化窒化物のうち少なくとも何れか一つを含む請求項１に記載の発光素子。
7. 前記透明伝導酸化物は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＩＺＯ、ＡＴＯ、ＺＩＴＯ、Ｓｎ‐Ｏ、Ｉｎ‐Ｏ、Ｇａ‐Ｏのうち何れか一つであり、前記透明伝導窒化物は、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴａＮ、Ｉｎ‐Ｎのうち少なくとも何れか一つであり、前記透明伝導酸化窒化物は、ＩＴＯＮ、ＺｎＯＮ、Ｏ‐Ｉｎ‐Ｎ、ＩＺＯＮのうち何れか一つである請求項６に記載の発光素子。
8. 前記透明伝導層は、前記第１電気伝導性を有する第１の透明伝導層及び前記第２電気伝導性を有する第２の透明伝導層を含み、前記第１の透明伝導層と前記第２の透明伝導層は同一物質で形成される請求項１に記載の発光素子。
9. 前記透明伝導層は、第１仕事関数を有する第１の透明伝導層と、前記第２仕事関数を有する第２の透明伝導層を含み、前記第１の透明伝導層と前記第２の透明伝導層は同一物質で形成される請求項２に記載の発光素子。
10. 前記透明伝導層は、前記発光構造層とオーミック接触領域を形成する第１の透明伝導層と、前記発光構造層とショットキー接触領域を形成する第２の透明伝導層を含み、前記第１の透明伝導層と前記第２の透明伝導層は同一物質で形成される請求項３に記載の発光素子。
11. 前記第２の透明伝導層の少なくとも一部は、前記発光構造層の下面中央部で前記発光構造層と接触し、前記第１の透明伝導層の少なくとも一部は、前記発光構造層の下面周辺部で発光構造層と接触する請求項８に記載の発光素子。
12. 前記第１の透明伝導層と前記第２の透明伝導層は同一水平面上に配置される請求項８に記載の発光素子。
13. 前記第１の透明伝導層と前記第２の透明伝導層は少なくとも一部が垂直方向にオーバーラップする請求項１２に記載の発光素子。
14. 前記第１の透明伝導層と前記第２の透明伝導層は離隔配置される請求項１２に記載の発光素子。
15. 前記第１の透明伝導層の周辺部は前記発光構造層の外側に露出する請求項８に記載の発光素子。
16. 本体と、
    前記本体上の第１の電極層及び第２の電極層と、
    前記本体上に設けられ、前記第１の電極層及び第２の電極層と電気的に接続される発光素子と、
    前記本体上の前記発光素子を取り囲むモールディング部材と、
    を含む発光素子パッケージであって、
    前記発光素子は、
    導電性支持層と、
    前記導電性支持層上に形成され、第１電気伝導性を有する第１の領域及び前記第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、
    前記透明伝導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び前記第１導電型の半導体層と前記第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、
    前記発光構造層上に形成され、前記第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部が配置される電極と、
    を含む発光素子パッケージ。
17. 前記第１の領域は第１仕事関数を有し、前記第２の領域は第１仕事関数よりも小さい第２仕事関数を有する請求項１６に記載の発光素子パッケージ。
18. 前記第１の透明伝導層は前記発光構造層とオーミック接触領域を形成し、前記第２の透明伝導層は前記発光構造層とショットキー接触領域を形成する請求項１６に記載の発光素子パッケージ。
19. 発光素子を光源として使用する照明システムであり、
    基板と、
    前記基板上に設けられた少なくとも一つの発光素子と、
    を含み、前記発光素子は、
    導電性支持層と、
    前記導電性支持層上に形成され、第１電気伝導性を有する第１の領域及び前記第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、
    前記透明伝導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、
    前記発光構造層上に形成され、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部が配置される電極と、
    を含む照明システム。
20. 成長基板上に発光構造層を形成する段階と、
    前記発光構造層上の第１領域に接する第１の透明伝導層及び前記発光構造層上の第２領域に接する第２の透明伝導層を含む透明伝導層を形成する段階と、
    前記透明伝導層上に導電性支持層を形成する段階と、
    前記成長基板を除去する段階と、
    前記成長基板が除去されるにことよって露出した前記発光構造層上に、前記第２領域と少なくとも一部が垂直方向にオーバーラップするよう、電極を形成する段階と、
    を含む発光素子の製造方法であって、
    前記第１の透明伝導層と第２の透明伝導層は、異なる蒸着方法または蒸着工程条件によって同一物質で形成される方法。