JP2014045192A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】光抽出効率が改善された発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子１００Ａは、基板１１０と、基板１１０上に第１方向に配置された第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６を有する発光構造物１２０と、第１導電型半導体層１２２上に配置される第１電極層１３２と、第２導電型半導体層１２６上に第２方向に配置され、活性層１２４のエネルギーバンドギャップよりもさらに大きいエネルギーバンドギャップを有する第２電極層１３４Ａと、を含む。
【選択図】図２
【解決手段】発光素子１００Ａは、基板１１０と、基板１１０上に第１方向に配置された第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６を有する発光構造物１２０と、第１導電型半導体層１２２上に配置される第１電極層１３２と、第２導電型半導体層１２６上に第２方向に配置され、活性層１２４のエネルギーバンドギャップよりもさらに大きいエネルギーバンドギャップを有する第２電極層１３４Ａと、を含む。
【選択図】図２
Description
様々な実施形態は、発光素子に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、化合物半導体の特性を用いて電気を赤外線または光に変換して信号を授受したり、光源として使用される半導体素子の一種である。
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体（ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ−Ｖ ｎｉｔｒｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、物理的及び化学的特性によって、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子の核心素材として脚光を浴びている。
このような発光ダイオードは、白熱灯や蛍光灯などの既存の照明器具に使用される水銀（Ｈｇ）のような環境有害物質を含んでいないので優れた親環境性を有し、長寿命と低電力消費特性などのような長所があるので、既存の光源を代替している。
図１は、既存の発光素子の断面図を示す。
図１を参照すると、発光素子は、基板１０、ＡｌＮ層１２、ｎ型ＡｌＧａＮ層２２、多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層２４、ｐ型ＡｌＧａＮ層２６、及びｐ型ＧａＮ層２８で構成される。ＭＱＷ層２４は、ｐ型ＡｌＧａＮ層２６を通じて注入される正孔（ｈｏｌｅ）とｎ型ＡｌＧａＮ層２２を通じて注入される電子とが会って、活性層２４をなす物質固有のエネルギーバンドによって決定されるエネルギーを有する光を放出する層である。ｐ型ＧａＮ層２８は、ｐ型電極のための部分であって、ＧａＮで形成される部分である。
このような既存の発光素子において、ＭＱＷ層２４から放出された光のうちｐ型ＧａＮ層２８に向かう光は、ｐ型ＧａＮ層２８で吸収されるため、発光素子の発光に寄与できない。そのため、このような問題点の改善が要求される。
様々な実施形態は、光抽出効率が改善された発光素子を提供する。
実施形態の発光素子は、基板と；前記基板上に第１方向に配置された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有する発光構造物と；前記第１導電型半導体層上に配置される第１電極層と；前記第２導電型半導体層上に第２方向に配置され、前記活性層のエネルギーバンドギャップよりもさらに大きいエネルギーバンドギャップを有する第２電極層と；を含む。
前記発光素子は、サブマウントと；前記サブマウント上の第１及び第２電極パッドと；前記第１及び第２電極層を前記第１及び第２電極パッドにそれぞれ連結する第１及び第２バンプと；をさらに含む。
前記第２導電型半導体層及び前記第２電極層のうち少なくとも一つは、ＡｌＮ及びＢＮのうち少なくとも一つの物質を含む。
前記第２電極層は、共にドーピングされた、第２導電型ドーパントと、酸素（Ｏ２）及び炭素（Ｃ）のうち少なくとも一つとを含む。
前記第２電極層は、１０ｎｍ乃至１０００ｎｍの厚さを有することができる。
前記第２電極層の屈折率と前記第２導電型半導体層の屈折率との差によって、前記第２電極層と前記第２導電型半導体層に含まれた組成物の含量は決定される。前記組成物がアルミニウムを含むことができる。前記第２電極層の屈折率と前記第２導電型半導体層の屈折率との差が増加するように、前記組成物の含量は決定されてもよい。または、前記第２電極層の屈折率と前記第２導電型半導体層の屈折率との差が減少するように、前記組成物の含量は決定されてもよい。
前記第２電極層は、光抽出パターンを有する。前記光抽出パターンは、二次プリズム形状、半球形状、円錐形状、トランケーテッド形状、六面体形状、円筒形状、陽刻形状、陰刻形状、バー状及び格子形状のいずれかの形状、またはこれらの組み合わせを有することができる。
前記活性層から放出された光は、深紫外線または紫外線であってもよい。
前記第２電極層と前記第２導電型半導体層は、一体化された単一層構造を有することができる。
前記第２導電型半導体層は、アルミニウムを含む半導体物質を含むことができる。前記第２導電型半導体層に含まれたアルミニウムは、前記活性層から遠ざかるほど大きくなる濃度勾配を有する。前記濃度勾配は、非線形的または線形的であってもよい。前記アルミニウムの含量は、５０％乃至１００％であってもよい。
前記第２導電型半導体層は、１０ｎｍ乃至１００ｎｍの厚さを有することができる。
前記第２導電型半導体層は、単一層構造または多層構造を有することができる。
実施形態に係る発光素子は、活性層のエネルギーバンドギャップよりも大きいエネルギーバンドギャップを有する第２電極層を有するので、活性層から放出された光が第２電極層で吸収されずによく通過して、光抽出効率を改善させることができ、既存の発光素子の構造でのｐ型ＧａＮ層と空気との屈折率差よりも、実施形態のＡｌＮまたはＢＮからなる第２電極層と空気との屈折率差がさらに小さいので、既存の発光素子に比べて、第２電極層から空気へより多くの光が抜け出すことができるので、光抽出効率をさらに改善させることができ、第２電極層は、活性層のエネルギーバンドギャップよりも大きいエネルギーバンドギャップを有するので、電子遮断層の役割も果たすことができ、別途の電子遮断層を配置する必要がないようにし、第２電極層が第２導電型半導体層の役割も果たすことができるので、別途の第２導電型半導体層を配置する必要がないようにすることもでき、第２電極層は、第２導電型ドーパントと共にドーピングされた酸素（Ｏ２）及び炭素（Ｃ）のうち少なくとも一つを含むので、低い活性エネルギーを有することによってキャリア濃度を増加させて、第２電極層の電気的特性を改善させることができ、第２電極層の厚さが１０ｎｍ乃至１０００ｎｍで薄いので、第２電極層の電気的な特性をより改善させることができ、第２電極層と第２導電型半導体層は、第２電極層の屈折率と第２導電型半導体層の屈折率との差によって決定された含量の組成物を有するので、活性層から放出された光が第２電極層で容易に反射されるようにしたり、容易に入射されて抜け出すことができるようにするので、光抽出効率をさらに改善させることができる。
下記の図面を参照して実施形態について詳細に説明する。ただし、図面中、同一のエレメントには同一の参照符号を付する。
既存の発光素子の断面図である。
実施形態に係る発光素子の断面図である。
活性層からの距離による第２導電型半導体層に含まれたアルミニウムの含量変化を示すグラフである。
活性層からの距離による第２導電型半導体層に含まれたアルミニウムの含量変化を示すグラフである。
活性層からの距離による第２導電型半導体層に含まれたアルミニウムの含量変化を示すグラフである。
図２に例示された発光素子の伝導帯域のエネルギーバンドダイアグラムである。
図２に例示された発光素子の伝導帯域のエネルギーバンドダイアグラムである。
図２に例示された発光素子の伝導帯域のエネルギーバンドダイアグラムである。
他の実施形態の発光素子の断面図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
実施形態に係る光抽出パターンの斜視図である。
更に他の実施形態に係る発光素子の断面図である。
更に他の実施形態に係る発光素子の断面図である。
実施形態に係る発光素子の製造方法を説明するための工程断面図である。
実施形態に係る発光素子の製造方法を説明するための工程断面図である。
実施形態に係る発光素子の製造方法を説明するための工程断面図である。
実施形態に係る発光素子の製造方法を説明するための工程断面図である。
実施形態に係る発光素子の製造方法を説明するための工程断面図である。
実施形態に係る発光素子パッケージの断面図である。
他の実施形態に係る発光素子パッケージの断面図である。
実施形態に係る照明ユニットの斜視図である。
実施形態に係るバックライトユニットの分解斜視図である。
実施形態に係る発光素子パッケージを含む空気殺菌装置の斜視図である。
以下、本発明を具体的に説明するために実施形態を挙げて説明し、発明に対する理解を助けるために添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明に係る各実施形態は様々な形態に変形可能であり、本発明の範囲が、以下に詳述する実施形態に限定されるものと解釈してはならない。本発明の各実施形態は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
本実施形態の説明において、各構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）の「上（上部）または下（下部）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合において、上（上部）または下（下部）は、二つの構成要素が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触したり、一つ以上の他の構成要素が前記二つの構成要素の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。
「上（上部）」または「下（下部）」と表現される場合、一つの構成要素を基準にして上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
図２は、実施形態に係る発光素子１００Ａの断面図を示す。
発光素子１００Ａは、基板１１０、バッファー層１１２、発光構造物１２０、第１及び第２電極層１３２，１３４Ａ、第１及び第２バンプ１４２，１４４、第１及び第２電極パッド１５２，１５４、保護層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１６０、及びサブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）１７０を含む。
発光素子１００Ａは、複数の化合物半導体層、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族元素の化合物半導体層を用いたＬＥＤを含み、ＬＥＤは、青色、緑色、または赤色などのような光を放出する有色ＬＥＤ、紫外線（ＵＶ：Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）ＬＥＤ、深紫外線ＬＥＤ、または無分極ＬＥＤであってもよい。ＬＥＤの放出光は、様々な半導体を用いて具現することができ、これに限定されない。
図２に例示されたフリップボンディング（ｆｌｉｐ ｂｏｎｄｉｎｇ）構造を有する発光素子１００Ａの第１及び第２電極層１３２，１３４Ａは、フリップ方式でサブマウント１７０上に位置する。すなわち、第１電極層１３２は、第１バンプ１４２を用いてサブマウント１７０の第１電極パッド１５２に連結され、第２電極層１３４Ａは、第２バンプ１４４を用いてサブマウント１７０の第２電極パッド１５４に連結される。
例えば、サブマウント１７０は、ＡｌＮ、ＢＮ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ＧａＮ、ＧａＡｓ、Ｓｉなどの半導体基板からなることができ、これに限定されず、熱的特性を有する半導体物質からなってもよい。
もし、サブマウント１７０がＳｉからなる場合、図２に例示されたように、第１及び第２電極パッド１５２，１５４とサブマウント１７０との間に保護層１６０がさらに配置されてもよい。ここで、保護層１６０は、絶縁物質からなることができる。
図示してはいないが、第１電極層１３２と第１バンプ１４２との間に第１上部バンプ金属層（図示せず）がさらに配置され、第１電極パッド１５２と第１バンプ１４２との間に第１下部バンプ金属層（図示せず）がさらに配置されてもよい。ここで、第１上部バンプ金属層及び第１下部バンプ金属層は、第１バンプ１４２が位置する場所を表示する役割を果たす。同様に、第２電極層１３４Ａと第２バンプ１４４との間に第２上部バンプ金属層（図示せず）がさらに配置され、第２電極パッド１５４と第２バンプ１４４との間に第２下部バンプ金属層（図示せず）がさらに配置されてもよい。ここで、第２上部バンプ金属層及び第２下部バンプ金属層は、第２バンプ１４４が位置する場所を表示する役割を果たす。
前述した第１及び第２電極パッド１５２，１５４、保護層１６０及びサブマウント１７０は、実施形態の理解を助けるための例に過ぎず、後述する本実施形態はこれに限定されない。
活性層１２４から放出された光が基板１１０を通じて出射されるように、基板１１０は透光性を有することができる。例えば、基板１１０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち少なくとも一つで形成することができるが、これに限定しない。また、基板１１０は、全体窒化物半導体に反りを発生させないと共に、スクライビング（ｓｃｒｉｂｉｎｇ）工程及びブレーキング（ｂｒｅａｋｉｎｇ）工程を通じて別個のチップとして容易に分離し得る程度の機械的強度を有することができる。
バッファー層１１２は、基板１１０と発光構造物１２０との間に配置され、基板１１０と発光構造物１２０との間の格子整合を改善させる役割を果たす。例えば、バッファー層１１２は、ＡｌＮまたはアンドープ窒化物を含むことができるが、これに限定されない。バッファー層１１２は、基板１１０の種類と発光構造物１２０の種類によって省略してもよい。バッファー層１１２の厚さは、２．２μｍ〜４．２μｍ、例えば、３．２μｍであってもよい。
発光構造物１２０は、バッファー層１１２の下部に配置される。発光構造物１２０は、第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６が順次積層された形態であってもよい。
第１導電型半導体層１２２は、基板１１０と活性層１２４との間に配置され、半導体化合物で形成することができる。III−V族、II−VI族などの化合物半導体で具現することができ、第１導電型ドーパントがドーピングされてもよい。例えば、第１導電型半導体層１２２は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのいずれか一つ以上で形成することができる。第１導電型半導体層１２２がｎ型半導体層である場合、第１導電型ドーパントは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのようなｎ型ドーパントを含むことができる。第１導電型半導体層１２２は、単層または多層で形成することができ、これに限定しない。もし、図２に例示された発光素子１００Ａが、紫外線（ＵＶ）、深紫外線（Ｄｅｅｐ ＵＶ）または無分極発光素子である場合、第１導電型半導体層１２２は、ＩｎＡｌＧａＮ及びＡｌＧａＮのうち少なくとも一つを含むことができる。第１導電型半導体層１２２がＡｌＧａＮからなる場合、Ａｌの含量は５０％であってもよい。もし、第１導電型半導体層１２２がｎ型半導体層である場合、第１導電型半導体層１２２は、Ａｌ０．５ＧａＮからなることができ、０．６μｍ〜２．６μｍ、例えば、１．６μｍの厚さを有することができる。
活性層１２４は、第１導電型半導体層１２２と第２導電型半導体層１２６との間に配置され、単一井戸構造（Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造、量子点構造または量子線構造のいずれか一つを含むことができる。活性層１２４は、ＩＩＩ−Ｖ族元素の化合物半導体材料を用いて、井戸層と障壁層、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造で形成することができるが、これに限定されない。井戸層は、障壁層のエネルギーバンドギャップよりも小さいエネルギーバンドギャップを有する物質で形成することができる。特に、実施形態による活性層１２４は、紫外線または深紫外線波長の光を生成することができる。
例えば、活性層１２４は、ＭＱＷの構造を含み、井戸層と障壁層のペアが５個であり、各ペアにおいて井戸層の厚さは、０．５ｎｍ〜２．５ｎｍ、例えば、１．５ｎｍであってもよく、障壁層の厚さは、７ｎｍ〜１７ｎｍ、例えば、１２ｎｍであってもよい。
第２導電型半導体層１２６は、活性層１２４の下部に配置することができる。第２導電型半導体層１２６は、半導体化合物で形成することができる。第２導電型半導体層１２６は、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現することができ、第２導電型ドーパントがドーピングされてもよい。例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質またはＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのいずれか一つ以上で形成することができる。第２導電型半導体層１２６がｐ型半導体層である場合、第２導電型ドーパントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントであってもよい。第２導電型半導体層１２６は、単層または多層で形成することができ、これに限定しない。もし、図２に例示された発光素子１００Ａが、紫外線（ＵＶ）、深紫外線（Ｄｅｅｐ ＵＶ）または無分極発光素子である場合、第２導電型半導体層１２６は、ＩｎＡｌＧａＮ及びＡｌＧａＮのうち少なくとも一つを含むことができる。もし、第２導電型半導体層１２６がｐ型半導体層である場合、第２導電型半導体層１２６は、格子差を減らすために、アルミニウムの濃度が勾配を有するグレーデッド（ｇｒａｄｅｄ）ＡｌＧａＮを含むことができ、１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有することができる。
また、活性層１２４と第２導電型半導体層１２６との間に電子遮断層（ＥＢＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）１２８を選択的にさらに配置してもよい。電子遮断層１２８は、第２導電型半導体層１２６よりもさらに大きいエネルギーバンドギャップを有する窒化物半導体からなることができる。電子遮断層（ＥＢＬ）１２８が第２導電型半導体層１２６よりもさらに大きいエネルギーバンドギャップを有する場合、第１導電型半導体層１２２から提供される電子がＭＱＷ構造の活性層１２４で再結合されずに第２導電型半導体層１２６にオーバーフローされることを効果的に防止することができる。電子遮断層１２８は、例えば、ＧａＮ及びＩｎＡｌＮのうち少なくとも一つを含むことができる。ＩｎＡｌＮからなる電子遮断層１２８の厚さは、１０ｎｍ〜５０ｎｍであってもよい。もし、第２導電型半導体層１２６がグレーデッド（ｇｒａｄｅｄ）ＡｌＧａＮからなる場合、電子遮断層１２８は省略できる。
電子遮断層１２８は、ＭＱＷ１２４の障壁層（ｂａｒｒｉｅｒ）よりも高いＡｌ含量を有することができる。したがって、電子遮断層１２８のためにＧａＮを使用しなくてもよい。電子遮断層１２８がＡｌＧａＮを含む場合、最小限、ＡｌＧａＮのＡｌ含量が７０％以上であり得る。深紫外線（ＤＵＶ）発光素子の場合、ＭＱＷ１２４の井戸層（Ｗｅｌｌ）のＡｌ含量は３５％程度であり、ＭＱＷ１２４の障壁層（ｂａｒｒｉｅｒ）のＡｌ含量は５０％程度であり得る。また、電子遮断層１２８はｐ型であってもよい。すなわち、電子遮断層１２８はｐ型ＡｌＧａＮからなることができる。
次に、第１電極層１３２は、第１導電型半導体層１２２に接しており、金属で形成することができる。例えば、第１電極層１３２は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びこれらの選択的な組み合わせからなることができる。
第１電極層１３２は、透明伝導性酸化膜（ＴＣＯ：Ｔｒａｎｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ）であってもよい。例えば、第１電極層１３２は、前述した金属物質と、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯのうち少なくとも一つを含むことができ、これらの材料に限定されない。第１電極層１３２は、第１導電型半導体層１２２とオーミック接触する物質を含むことができる。
また、第１電極層１３２は、オーミック特性を有する反射電極材料で、単層または多層で形成することができる。もし、第１電極層１３２がオーミックの役割を果たす場合、別途のオーミック層（図示せず）は形成しなくてもよい。
一方、実施形態によれば、第２電極層１３４Ａは、活性層１２４と平行に延長され、第２導電型半導体層１２６の下部に配置される。第２電極層１３４Ａは、活性層１２４のエネルギーバンドギャップよりもさらに大きいエネルギーバンドギャップを有する。第２電極層１３４Ａのエネルギーバンドギャップが活性層１２４のエネルギーバンドギャップよりも大きくない場合、活性層１２４から放出された光が、第２電極層１３４Ａを透過または反射せずに、吸収されてしまうことがあるからである。
発光構造物１２０において、第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６は基板１１０上に第１方向に配置された反面、第２電極層１３４Ａは第２導電型半導体層１２６上に第１方向と異なる第２方向に配置される。
第２電極層１３４Ａは、例えば、ＡｌＮ及びＢＮのうち少なくとも一つを含むことができるが、これに限定されない。すなわち、活性層１２４から放出された光を吸収せずに、反射または透過させることができ、第２導電型半導体層１２６上に良質に成長可能な物質であればいずれも第２電極層１３４Ａを形成することができる。
また、一般に、ＧａＮのエネルギーバンドギャップは３．４ｅＶで、ＡｌＮのエネルギーバンドギャップは６．０２ｅＶで、ＭＱＷ層のエネルギーバンドギャップは４．４ｅＶである。したがって、図１に示された既存の発光素子において、ＭＱＷ層２４から放出されてｐ型ＧａＮ層２８に入射された光は全て吸収される。しかし、第２電極層１３４ＡがＡｌＮ及びＢＮのうち少なくとも一つの物質からなる場合、活性層１２４から放出された光は、第２電極層１３４Ａで吸収されずに、透過または反射されるので、光抽出効率を改善させることができる。
また、第２電極層１３４Ａは、前述した電子遮断層１２８の役割を果たすこともできる。この場合、発光素子１００Ａは電子遮断層１２８を含まない。
また、第２電極層１３４Ａは、オーミック接触する物質を含むことで、オーミックの役割を果たして、別途のオーミック層（図示せず）を配置する必要がないこともあり、別途のオーミック層（図示せず）が第２電極層１３４Ａの上部に形成されてもよい。
また、第２電極層１３４Ａは、第２導電型半導体層１２６の役割を果たすこともできる。この場合、第２導電型半導体層１２６は省略され、第２電極層１３４Ａは活性層１２４の下に配置されてもよい。すなわち、図２において、第２導電型半導体層１２６が配置された領域に第２電極層１３４Ａを配置することができる。このように、図２に例示された第２導電型半導体層１２６と第２電極層１３４Ａは一体化された単一層構造であってもよい。
また、第２電極層１３４Ａの電気的特性が改善されると、第２電極層１３４Ａを通じてキャリア（正孔または電子）の注入が円滑になる。
一実施形態によれば、第２電極層１３４Ａの厚さを薄くして、第２電極層１３４Ａの電気的な特性を改善することができる。例えば、第２電極層１３４Ａは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの薄い厚さを有することができる。
例えば、発光素子に第２導電型半導体層１２６／オーミック層／グレーデッド（ｇｒａｄｅｄ）ｐ型ＡｌＧａＮ層がないと、第２電極層１３４Ａは電子遮断層１２８の役割を果たすこともできる。
他の実施形態によれば、第２電極層１３４Ａに、できるだけ多くの量の第２導電型ドーパントをドーピングして、第２電極層１３４Ａの電気的特性を改善させることができる。そのために、第２電極層１３４Ａの活性エネルギー（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ）を低くして、キャリア濃度を増加させることができる。実施形態によれば、第２電極層１３４Ａに第２導電型ドーパントのみをドーピングせずに、酸素（Ｏ２）及び炭素（Ｃ）のうち少なくとも一つを第２導電型ドーパントと共にドーピングすると、第２電極層１３４Ａの活性エネルギーが低下して、キャリアの濃度が増加することができる。したがって、第２電極層１３４Ａは、第２導電型ドーパントと、酸素（Ｏ２）及び炭素（Ｃ）のうち少なくとも一つとを含むことができる。もし、第２導電型がｐ型である場合、第２電極層１３４Ａは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントと、Ｏ２及びＣのうち少なくとも一つを共に含むことができる。
また、一般に、ＡｌＮの屈折率は２．１２であり、ＧａＮの屈折率は２．４４で、ＡｌＧａＮの屈折率は２．１２〜２．４４で、ＢＮの屈折率は１．７２８で、空気の屈折率は１である。図１に示された既存の発光素子において、ｐ型ＧａＮ層２８と空気との屈折率差は１．４４である反面、図２に例示された発光素子において、第２電極層１３４ＡがＡｌＮからなる場合、空気と第２電極層１３４Ａとの屈折率差は１．１２となり、第２電極層１３４ＡがＢＮからなる場合、空気と第２電極層１３４Ａとの屈折率差は０．７２８となる。活性層１２４から放出された光が、第２電極層１３４Ａに入射された後、空気へより容易に抜け出すためには、第２電極層１３４Ａの屈折率と空気の屈折率との屈折率差が小さいほど良い。したがって、既存の発光素子に比べて、実施形態の発光素子１００Ａにおいて、第２電極層１３４Ａの屈折率と空気の屈折率との屈折率差が小さいので、第２電極層１３４Ａから空気へより多くの光が抜け出して、光抽出効率を向上させることができる。
また、一般に、ある物質の屈折率は、その物質を構成する組成物が変わることによって可変可能である。これを考慮して、第２電極層１３４Ａの屈折率と第２導電型半導体層１２６との屈折率差を大きくするか、または小さくするかによって、第２導電型半導体層１２６に含まれた組成物の含量及び第２電極層１３４Ａに含まれた組成物の含量を決定することができる。
もし、活性層１２４から放出された光が、第２電極層１３４Ａを透過する代わりに、容易に反射されるようにするために、第２電極層１３４Ａと第２導電型半導体層１２６のそれぞれは、第２電極層１３４Ａの屈折率と第２導電型半導体層１２６の屈折率との屈折率差が大きくなるように決定された含量の組成物を有してもよい。
または、活性層１２４から放出された光が、第２電極層１３４Ａで反射される代わりに、容易に入射されて透過されるようにするために、第２電極層１３４Ａと第２導電型半導体層１２６のそれぞれは、第２電極層１３４Ａの屈折率と第２導電型半導体層１２６の屈折率との屈折率差が小さくなるように決定された含量の組成物を有してもよい。
例えば、第２導電型半導体層１２６と第２電極層１３４Ａのそれぞれに組成物としてアルミニウムが含まれる場合、各層１２６，１３４Ａに含まれたアルミニウムの含量を変更調整すると、第２導電型半導体層１２６の屈折率と第２電極層１３４Ａの屈折率との屈折率差が大きくなったり、または小さくなるので、活性層１２４から放出された光が第２電極層１３４Ａで反射または透過され得る。
前述した発光素子１００Ａの場合、第２電極層１３４Ａが、活性層１２４から放出された光を吸収せずに反射または透過させることができるので、上部方向と下部方向の両方から光が出てきて、光度を向上させることができる。
一方、図２に例示された発光素子１００Ａにおいて、第２導電型半導体層１２６の組成物の含量を調整して、第２電極層１３４Ａが第２導電型半導体層１２６の上部に良質に成長されるようにし、第２電極層１３４Ａの光学的性質を改善させることができる。そのための第２導電型半導体層１２６の特徴について、次のように説明する。
実施形態によれば、第２導電型半導体層１２６は、アルミニウムを含む半導体物質からなることができる。例えば、図２に例示された発光素子１００Ａが、紫外線（ＵＶ）、深紫外線（Ｄｅｅｐ ＵＶ）または無分極発光素子である場合、第２導電型半導体層１２６はＡｌｚＧａＮからなっても良いことは、前述した通りである。ここで、Ｚは、第２導電型半導体層１２６に含まれたＡｌの含量を示し、５０％〜１００％であってもよい。
また、第２導電型半導体層１２６に含まれたアルミニウムは、活性層１２４から遠ざかるほど大きくなる濃度勾配を有することができる。すなわち、第２導電型半導体層１２６は、グレーデッド（ｇｒａｄｅｄ）−ＡｌｚＧａＮからなることができる。
図３Ａ乃至図３Ｃは、活性層１２４からの距離ｄによる第２導電型半導体層１２６に含まれたアルミニウムの含量Ｚの変化を示すグラフである。ここで、電子遮断層１２８は省略し、活性層１２４と第２導電型半導体層１２６との界面において、ｄ＝０である。
第２導電型半導体層１２６に含まれたアルミニウムの濃度勾配は、図３Ａ又は図３Ｂに示されたように、５０％から１００％まで、活性層１２４から遠ざかるほど非線形的に増加してもよく、図３Ｃに示されたように、線形的に増加してもよい。
図４Ａ乃至図４Ｃは、図２に例示された発光素子１００Ａの伝導帯域（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ）のエネルギーバンドダイアグラムを示す。ここで、電子遮断層１２８は省略された。
第２導電型半導体層１２６は、単一層構造または多層構造を有することができる。第２導電型半導体層１２６が多層構造であり、グレーデッド（ｇｒａｄｅｄ）−ＡｌｚＧａＮからなる場合、多層のアルミニウム含量比は、活性層１２４から遠ざかるほど大きくなることができる。しかし、第２導電型半導体層１２６が単一層構造である場合、図４Ａに例示されたように、第２導電型半導体層１２６はグレーデッド（ｇｒａｄｅｄ）−ＡｌｚＧａＮからなったり、図４Ｂに例示されたように、第２導電型半導体層１２６はＡｌｚＧａＮからなってもよい。また、第２電極層１３４Ａと第２導電型半導体層１２６とが一体化された単一層構造の場合、エネルギーバンドダイアグラムは、図４Ｃに例示された通りである。
図４Ａ乃至図４Ｃに示されたように、第２電極層１３４Ａのエネルギーバンドギャップは、活性層１２４のエネルギーバンドギャップよりも大きいので、第１導電型半導体層１２２から提供される電子が活性層１２４で正孔と再結合せずに第２導電型半導体層１２６にオーバーフローされることが効果的に防止され、第２導電型半導体層１２６の正孔が活性層１２４に容易に注入され得る。このように、第２電極層１３４Ｂは、電子遮断層１２８の役割を果たすことができるので、電子遮断層１２８は省略できる。
また、第２導電型半導体層１２６は、１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有することができる。
図５は、他の実施形態の発光素子１００Ｂの断面図を示す。
他の実施形態によれば、図２に例示された発光素子１００Ａにおいて、第２電極層１３４Ａはパターンを有していない反面、図５に例示された第２電極層１３４Ｂは光抽出パターン１３６を有してもよい。このように、第２電極層１３４Ｂが光抽出パターン１３６を有する場合、光がよりよく透過または反射され得る。これを除けば、図５に例示された発光素子１００Ｂは、図２に例示された発光素子１００Ａと同一であるので、同一の参照符号を使用し、これについての詳細な説明は省略する。
図５に例示された光抽出パターン１３６は、次のように様々な形状を有することができる。
図６Ａ乃至図６Ｉは、実施形態に係る光抽出パターン１３６Ａ〜１３６Ｉの斜視図を示す。ここで、光抽出パターン１３６Ａ〜１３６Ｉは、図５に例示された光抽出パターン１３６の実施形態である。
実施形態によれば、光抽出パターンは、図６Ａに示されたように半球形状１３６Ａであってもよく、図６Ｂに示されたように二次プリズム（ｐｒｉｓｍ）形状１３６Ｂであってもよく、図６Ｃに示されたように円錐（ｃｏｎｅ）形状１３６Ｃであってもよく、図６Ｄに示されたようにトランケーテッド｛かくすいだい｝（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ）形状１３６Ｄであってもよく、図６Ｅに示されたように円筒形状１３６Ｅであってもよく、図６Ｆに示されたように六面体形状１３６Ｆであってもよい。
また、光抽出パターンは、バー（ｂａｒ）状であってもよい。例えば、図６Ｇに例示された光抽出パターンは、二次プリズムバー状１３６Ｇであるが、本実施形態はこれに限定されず、六面体バー状、トランケーテッドバー状などであってもよい。
また、光抽出パターンは、格子形状を有してもよい。例えば、図６Ｈに例示された光抽出パターンは、二次プリズム格子形状１３６Ｈであってもよいが、本実施形態はこれに限定されず、六面体格子形状、トランケーテッド格子形状であってもよい。
また、前述した図６Ａ乃至図６Ｈに示された光抽出パターン１３６Ａ乃至１３６Ｈは陽刻形状であるが、光抽出パターンは陰刻形状であってもよい。例えば、図６Ｉに示されたように、光抽出パターンは円筒陰刻形状１３６Ｉであってもよい。
また、光抽出パターンは、図６Ａ、図６Ｂ、または図６Ｅ乃至図６Ｉでのように、一定間隔離隔して周期的に配置されてもよいが、図６Ｃ又は図６Ｄに例示されたように、不規則な間隔で離隔して非周期的に配置されてもよい。
また、図示してはいないが、光抽出パターンは、図６Ａ乃至図６Ｉに示された形状のうち複数個の組み合わせであってもよい。
一方、前述した図２及び図５に例示された発光素子１００Ａ，１００Ｂはフリップボンディング構造であるが、更に他の実施形態によれば、発光素子１００Ｃ，１００Ｄは、次のように水平型構造を有してもよい。
図７及び図８は、更に他の実施形態に係る発光素子１００Ｃ，１００Ｄの断面図である。
図２及び図５に例示された発光素子１００Ａ，１００Ｂはフリップボンディング構造であって、活性層１２４から放出された光は、第１導電型半導体層１２２とバッファー層１１２と基板１１０を通じて出射される。したがって、第１導電型半導体層１２２、バッファー層１１２及び基板１１０は、透光性を有する物質からなることができる。
反面、図７及び図８に例示された発光素子１００Ｃ，１００Ｄは、水平型構造であって、活性層１２４から放出された光は、第２導電型半導体層１２６及び第２電極層１３４Ａを通じて出射される。そのために、図７及び図８に例示された第２導電型半導体層１２６及び第２電極層１３４Ａは透光性を有する物質からなり、第１導電型半導体層１２２、バッファー層１１２及び基板１１０は、透光性または非透光性を有する物質からなってもよい。また、図７及び図８に例示された発光素子１００Ｃ，１００Ｄは、フリップチップボンディング構造ではなく水平型構造であるので、第１及び第２バンプ１４２，１４４、第１及び第２電極パッド１５２，１５４、保護層１６０及びサブマウント１７０が必要でない。このような相違点を除けば、図７及び図８に例示された発光素子１００Ｃ，１００Ｄは、図２及び図５に例示された発光素子１００Ａ，１００Ｂとそれぞれ同一であるので、同一の参照符号を使用し、これについての詳細な説明を省略する。
以下、図２、図５、図７及び図８に例示された発光素子１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの実施形態に係る製造方法について、次のように説明する。このような発光素子１００Ａ〜１００Ｄは、図９Ａ乃至図９Ｅに示された製造方法に限定されず、様々な他の製造方法によって製造されてもよい。
図９Ａ乃至図９Ｅは、実施形態に係る発光素子１００Ａ〜１００Ｄの製造方法を説明するための工程断面図である。
図９Ａを参照すると、基板１１０上にバッファー層１１２を形成する。
基板１１０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち少なくとも一つで形成することができ、これに限定しない。図２及び図５に例示された発光素子１００Ａ，１００Ｂの場合、基板１１０は透光性を有する物質で形成することができるが、図７及び図８に例示された発光素子１００Ｃ，１００Ｄを製造しようとする場合、基板１１０は、透光性または非透光性を有する物質で形成することができる。
また、バッファー層１１２は、ＡｌＮで形成することができるが、これに限定しない。図２及び図５に例示された発光素子１００Ａ，１００Ｂの場合、バッファー層１１２は透光性を有する物質で形成することができるが、図７及び図８に例示された発光素子１００Ｃ，１００Ｄを製造しようとする場合、バッファー層１１２は、透光性または非透光性を有する物質で形成することができる。
バッファー層１１２上に発光構造物１２０を成長させる。発光構造物１２０は、バッファー層１１２上に第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６を順次成長させることによって形成することができる。発光構造物１２０は、例えば、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線成長法（ＭＢＥ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）などの方法を用いて形成することができ、これに限定しない。
図２及び図５に例示された発光素子１００Ａ，１００Ｂの場合、第１導電型半導体層１２２は透光性を有する物質で形成することができるが、図７及び図８に例示された発光素子１００Ｃ，１００Ｄを製造しようとする場合、第１導電型半導体層１２２は、透光性または非透光性を有する物質で形成することができる。
活性層１２４と第２導電型半導体層１２６との間に電子遮断層（ＥＢＬ）１２８を選択的にさらに形成してもよい。電子遮断層１２８は、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法などを用いて成長させることができる。もし、電子遮断層１２８がＩｎＡｌＮで形成される場合、ＩｎＡｌＮの成長温度は、通常、７８０〜８８０℃であり、２００ｍＢａｒ以下の低い圧力下で、０．５μｍ／ｈの低い成長速度で成長可能である。ＩｎＡｌＮは、ドーパントでドーピングされなくてもよいが、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのｐ型ドーパントでドーピングされてもよい。ＩｎＡｌＮのドーピングの程度は、必要に応じて適宜調節することができる。
その後、図９Ｂを参照すると、第１導電型半導体層１２２、活性層１２４、電子遮断層１２８及び第２導電型半導体層１２６をメサエッチング（Ｍｅｓａ ｅｔｃｈｉｎｇ）して、第１導電型半導体層１２２を露出させる。
次に、図９Ｃを参照すると、露出された第１導電型半導体層１２２の上部と第２導電型半導体層１２６の上部に、第１及び第２電極層１３２，１３４Ａをそれぞれ形成して、図７に例示された発光素子１００Ｃを完成する。
その後、図９Ｄを参照すると、第２電極層１３４Ａをパターニングして光抽出構造１３６を形成することによって、図８に例示された発光素子１００Ｄを完成する。
または、図９Ａ乃至図９Ｃに示された製造方法は、図２に例示された発光素子１００Ａの上部構造物１１０、１１２、１２２、１２４、１２８、１２６、１３４Ａの製造方法を示し、図９Ａ乃至図９Ｄに示された製造方法は、図５に例示された発光素子１００Ｂの上部構造物１１０、１１２、１２２、１２４、１２８、１２６、１３４Ｂの製造方法を示してもよい。
図９Ｅを参照すると、図９Ａ乃至図９Ｄに示された工程が進行する間に、別途の工程でサブマウント１７０上に第１及び第２電極パッド１５２，１５４を形成する。もし、サブマウント１７０がＳｉからなる場合、第１及び第２電極パッド１５２，１５４を形成する前に、サブマウント１７０の上部に保護層１６０をさらに形成してもよい。この場合、保護層１６０を形成した後に、保護層１６０の上部に第１及び第２電極パッド１５２，１５４が形成される。
一方、図９Ｃまたは図９Ｄに示された結果物に対して、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）及びポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を行う。その後、基板１１０がトップ側に配置されるように回転させた後、図９Ｅに示された結果物と結合させる。このとき、図２又は図５に示されたように、第１バンプ１４２によって第１電極層１３２と第１電極パッド１５２とが結合され、第２バンプ１４４によって第２電極層１３４Ａ，１３４Ｂと第２電極パッド１５４とが結合される。
以下、図２に例示された発光素子１００Ａを含む発光素子パッケージの構成及び動作を説明する。
図１０は、実施形態に係る発光素子パッケージ２００Ａの断面図である。
実施形態に係る発光素子パッケージ２００Ａは、発光素子１００Ａ、ワイヤー１８０、ヘッダー１８２、一対のリード（ｌｅａｄ）線１８４，１８６、側壁部１８８、モールディング部材１９０、及び接着部１９２を含む。発光素子１００Ａは、図２に例示された発光素子であって、同一の参照符号を使用し、これについての詳細な説明を省略する。
サブマウント１７０は、接着部１９２によってヘッダー１８２に連結される。接着部１９２は、ソルダまたはペースト形態であってもよい。発光素子１００Ａの第１及び第２電極パッド１５２，１５４は、ワイヤー１８０によって一対のリード線１８４，１８６とそれぞれ連結される。互いに電気的に分離される一対のリード線１８４，１８６を通じて発光素子１００Ａに電源が提供される。
モールディング部材１９０は、側壁部１８８によって形成されたパッケージ２００Ａのキャビティに充填されて、発光素子１００Ａを包囲して保護することができる。また、モールディング部材１９０は、蛍光体を含むことで、発光素子１００Ａから放出された光の波長を変化させることができる。
図１１は、他の実施形態に係る発光素子パッケージ２００Ｂの断面図である。
他の実施形態に係る発光素子パッケージ２００Ｂは、パッケージボディー部２０５と、パッケージボディー部２０５に設置された第１及び第２リードフレーム２１３，２１４と、パッケージボディー部２０５に配置され、第１及び第２リードフレーム２１３，２１４と電気的に連結される発光素子２２０と、発光素子２２０を包囲するモールディング部材２４０と、を含む。
パッケージボディー部２０５は、シリコン、合成樹脂、または金属を含んで形成されてもよく、発光素子２２０の周囲に傾斜面が形成され得る。
第１及び第２リードフレーム２１３，２１４は、互いに電気的に分離され、発光素子２２０に電源を提供する役割を果たす。また、第１及び第２リードフレーム２１３，２１４は、発光素子２２０から発生した光を反射させて、光効率を増加させる役割を果たしてもよく、発光素子２２０から発生した熱を外部に排出させる役割を果たすこともできる。
発光素子２２０は、図２、図５、図７、または図８に例示された発光素子１００Ａ〜１００Ｄであってもよいが、これに限定されるものではない。以下、発光素子２２０は、図２及び図５に例示された発光素子１００Ａ，１００Ｂである場合として説明する。
発光素子２２０は、図１１に例示されたように、第１又は第２リードフレーム２１３，２１４上に配置されたり、またはパッケージボディー部２０５上に配置されてもよい。
発光素子２２０は、第１及び／又は第２リードフレーム２１３，２１４とフリップチップ方式により電気的に連結された場合を示している。しかし、これに限定されず、図示とは異なり、ワイヤー方式またはダイボンディング方式のいずれかの方式によって電気的に連結されてもよい。図１１に例示された発光素子２２０は、第１及び第２リードフレーム２１３，２１４とバンプによって電気的に連結されてもよいが、これに限定されない。
モールディング部材２４０は、発光素子２２０を包囲して保護することができる。また、モールディング部材２４０は、蛍光体を含むことで、発光素子２２０から放出された光の波長を変化させることができる。
他の実施形態に係る発光素子パッケージは、複数個が基板上にアレイされ、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、蛍光シートなどを配置することができる。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、バックライトユニットとして機能したり、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１２は、実施形態に係る照明ユニット３００の斜視図である。ただし、図１２の照明ユニット３００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。
実施形態において、照明ユニット３００は、ケースボディー３１０と、ケースボディー３１０に設置され、外部電源から提供される電源を受ける連結端子３２０と、ケースボディー３１０に設置された発光モジュール部３３０と、を含むことができる。
ケースボディー３１０は、放熱特性の良好な材質で形成され、金属または樹脂で形成することができる。
発光モジュール部３３０は、基板３３２と、基板３３２に搭載される少なくとも一つの発光素子パッケージ２００（２００Ａ，２００Ｂ）とを含むことができる。
基板３３２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、一般の印刷回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）、メタルコア（ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ）ＰＣＢ、軟性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むことができる。
また、基板３３２は、光を効率的に反射する材質で形成したり、表面を、光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、銀色などで形成することができる。
基板３３２上には、少なくとも一つの発光素子パッケージ２００（２００Ａ，２００Ｂ）を搭載することができる。発光素子パッケージ２００（２００Ａ，２００Ｂ）のそれぞれは、少なくとも一つの発光素子２２０、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。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する有色発光ダイオード、及び紫外線（ＵＶ、Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を発するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
発光モジュール部３３０は、色感及び輝度を得るために、様々な発光素子パッケージ２００（２００Ａ，２００Ｂ）の組み合わせを有するように配置することができる。例えば、高演色性（ＣＲＩ）を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置することができる。
連結端子３２０は、発光モジュール部３３０と電気的に連結されて、電源を供給することができる。実施形態において、連結端子３２０は、ソケット方式で外部電源に螺合されるが、これに限定されない。例えば、連結端子３２０は、ピン（ｐｉｎ）形状に形成されて外部電源に挿入されたり、または配線により外部電源に連結されてもよい。
図１３は、実施形態に係るバックライトユニット４００の分解斜視図である。ただし、図１３のバックライトユニット４００は照明システムの一例であり、これに限定しない。
実施形態に係るバックライトユニット４００は、導光板４１０と、導光板４１０の下の反射部材４２０と、ボトムカバー４３０と、導光板４１０に光を提供する発光モジュール部４４０と、を含む。ボトムカバー４３０は、導光板４１０、反射部材４２０及び発光モジュール部４４０を収納する。
導光板４１０は、光を拡散させて、面光源化させる役割を果たす。導光板４１０は、透明な材質からなり、例えば、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈｌａｔｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＣＯＣ（ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）及びＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）樹脂のうち一つを含むことができる。
発光モジュール部４４０は、導光板４１０の少なくとも一側面に光を提供し、究極的にはバックライトユニットが設置されるディスプレイ装置の光源として作用するようになる。
発光モジュール部４４０は、導光板４１０と接することができるが、これに限定されない。具体的に、発光モジュール部４４０は、基板４４２と、基板４４２に搭載された多数の発光素子パッケージ２００とを含む。基板４４２は導光板４１０と接することができるが、これに限定されない。
基板４４２は、回路パターン（図示せず）を含むＰＣＢであってもよい。ただし、基板４４２は、一般のＰＣＢ以外に、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ、Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ ＰＣＢ）、軟性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ＰＣＢなどを含むこともでき、これに限定しない。
そして、多数の発光素子パッケージ２００（２００Ａ，２００Ｂ）は、基板４４２上に、光が放出される発光面が導光板４１０と所定距離離隔するように搭載することができる。
導光板４１０の下には反射部材４２０を形成することができる。反射部材４２０は、導光板４１０の下面に入射された光を反射させて、上方に向かうようにすることによって、バックライトユニットの輝度を向上させることができる。反射部材４２０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成することができるが、これに限定しない。
ボトムカバー４３０は、導光板４１０、発光モジュール部４４０及び反射部材４２０などを収納することができる。そのために、ボトムカバー４３０は、上面が開口したボックス（ｂｏｘ）形状に形成することができるが、これに限定しない。
ボトムカバー４３０は、金属または樹脂で形成することができ、プレス成形または押出成形などの工程を用いて製造することができる。
更に他の実施形態に係る発光素子パッケージにおいて、発光素子が深紫外線帯域の光を放出する場合、前述した発光素子パッケージ２００Ａ，２００Ｂは各種殺菌装置に適用することができる。
図１４は、実施形態に係る空気殺菌装置５００の斜視図を示す。
図１４を参照すると、空気殺菌装置５００は、ケーシング５０１の一面に実装された発光モジュール部５１０と、放出された深紫外線波長帯域の光を乱反射させる乱反射反射部材５３０ａ，５３０ｂと、発光モジュール部５１０で必要な可用電力を供給する電源供給部５２０と、を含む。
まず、ケーシング５０１は、長方形構造からなり、発光モジュール部５１０、乱反射反射部材５３０ａ，５３０ｂ及び電源供給部５２０を全て内蔵する一体型、すなわち、コンパクトな構造で形成することができる。また、ケーシング５０１は、空気殺菌装置５００の内部で発生した熱を外部に放出させるのに効果的な材質及び形状を有することができる。例えば、ケーシング５０１の材質は、Ａｌ、Ｃｕ、及びこれらの合金のうちいずれか一つの材質からなることができる。したがって、ケーシング５０１の外気との熱伝逹効率が向上して、放熱特性を改善させることができる。
または、ケーシング５０１は、特有の外部表面形状を有することができる。例えば、ケーシング５０１は、コルゲーション（ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ）、メッシュ（ｍｅｓｈ）または不特定の凹凸形状に突出形成される外部表面形状を有することができる。したがって、ケーシング５０１の外気との熱伝逹効率がさらに向上して、放熱特性を改善させることができる。
一方、このようなケーシング５０１の両端には、付着板５５０をさらに配置することができる。付着板５５０は、図１４に例示されたように、ケーシング５０１を全体設備装置に拘束させて固定するのに用いられるブラケット機能の部材を意味する。このような付着板５５０は、ケーシング５０１の両端から一側方向に突出形成することができる。ここで、一側方向は、深紫外線が放出され、乱反射が起こるケーシング５０１の内側方向であり得る。
したがって、ケーシング５０１から両端上に備えられた付着板５５０は、全体設備装置との固定領域を提供して、ケーシング５０１がより効果的に固定設置され得るようにする。
付着板５５０は、ねじ締結手段、リベット締結手段、接着手段及び脱着手段のいずれか一つの形態を有することができ、これら様々な結合手段の方式は、当業者の水準で自明であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
一方、発光モジュール部５１０は、前述したケーシング５０１の一面上に実装される形態で配置される。発光モジュール部５１０は、空気中の微生物を殺菌処理するように深紫外線を放出する役割を果たす。そのために、発光モジュール部５１０は、基板５１２と、基板５１２に搭載された多数の発光素子パッケージ２００と、を含む。ここで、発光素子パッケージ２００は、図１０又は図１１に例示された発光素子パッケージ２００Ａ，２００Ｂに該当するので、同一の参照符号を使用する。
基板５１２は、ケーシング５０１の内面に沿って単一の列で配置されており、回路パターン（図示せず）を含むＰＣＢであってもよい。ただし、基板５１２は、一般のＰＣＢだけでなく、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ、Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ ＰＣＢ)、軟性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ＰＣＢなどを含むこともでき、これに限定しない。
次に、乱反射反射部材５３０ａ，５３０ｂは、前述した発光モジュール部５１０から放出された深紫外線を強制的に乱反射させるように形成される反射板形態の部材を意味する。このような乱反射反射部材５３０ａ，５３０ｂの前面形状及び配置形状は様々な形状を有することができる。乱反射反射部材５３０ａ，５３０ｂの面状構造（例：曲率半径など）を少しずつ変更して設計することによって、乱反射された深紫外線が重畳するように照射されて照射強度が強くなったり、または照射される領域の幅が拡張され得る。
電源供給部５２０は、電源を導入して、前述した発光モジュール部５１０で必要な可用電力を供給する役割を果たす。このような電源供給部５２０は、前述したケーシング５０１内に配置することができる。図１４に例示したように、電源供給部５２０は、乱反射反射部材５３０ａ，５３０ｂと発光モジュール部５１０との間の離隔空間の内壁側に配置することができる。外部電源を電源供給部５２０側に導入させるために、相互間を電気的に接続する電源連結部５４０をさらに配置することができる。
図１４に例示されたように、電源連結部５４０の形態は面状であってもよいが、外部の電源ケーブル（図示せず）が電気的に接続できるソケットまたはケーブルスロットの形態を有してもよい。そして、電源ケーブルは、フレキシブルな延長構造を有し、外部電源との接続が容易な形態からなることができる。
以上、実施形態を中心に説明したが、これは単なる例示で、本発明を限定するものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上に例示していない種々の変形及び応用が可能であるということが理解されるであろう。例えば、実施形態に具体的に示した各構成要素は変形実施が可能である。そして、このような変形及び応用に係る差異点は、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に第１方向に配置された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有する発光構造物と、
前記第１導電型半導体層上に配置される第１電極層と、
前記第２導電型半導体層上に第２方向に配置され、前記活性層のエネルギーバンドギャップよりもさらに大きいエネルギーバンドギャップを有する第２電極層と、を含む、発光素子。 - 前記発光素子は、
サブマウントと、
前記サブマウント上の第１及び第２電極パッドと、
前記第１及び第２電極層を前記第１及び第２電極パッドにそれぞれ連結する第１及び第２バンプとをさらに含む、請求項１に記載の発光素子。 - 前記第２導電型半導体層及び前記第２電極層のうち少なくとも一つは、ＡｌＮ及びＢＮのうち少なくとも一つの物質を含む、請求項１または２に記載の発光素子。
- 前記第２電極層は、共にドーピングされた、第２導電型ドーパントと、酸素（Ｏ２）及び炭素（Ｃ）のうち少なくとも一つとを含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第２電極層の屈折率と前記第２導電型半導体層の屈折率との差によって、前記第２電極層と前記第２導電型半導体層に含まれた組成物の含量は決定される、請求項１ないし４のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第２電極層は、光抽出パターンを有する、請求項１ないし５のいずれかに記載の発光素子。
- 前記活性層から放出された光は、深紫外線または紫外線である、請求項１ないし６のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第２電極層と前記第２導電型半導体層は、一体化された単一層である、請求項１ないし７のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第２導電型半導体層は、アルミニウムを含む半導体物質を含む、請求項１ないし８のいずれかに記載の発光素子。
- 前記第２導電型半導体層に含まれたアルミニウムは、前記活性層から遠ざかるほど大きくなる濃度勾配を有する、請求項９に記載の発光素子。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018049959A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 豊田合成株式会社 | 発光素子及びその製造方法 |
| JP2018525821A (ja) * | 2015-08-27 | 2018-09-06 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 発光素子及びこれを含む発光素子パッケージ |
| JP2021534590A (ja) * | 2018-08-22 | 2021-12-09 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOSRAM OLED GmbH | 半導体接触層を有する光電子半導体部品および光電子半導体部品を製造するための方法 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160005919A1 (en) * | 2013-02-05 | 2016-01-07 | Tokuyama Corporation | Nitride semiconductor light emitting device |
| KR102066620B1 (ko) * | 2013-07-18 | 2020-01-16 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 |
| WO2016004374A1 (en) * | 2014-07-02 | 2016-01-07 | Trustees Of Boston University | Ultraviolet light emitting diodes |
| TWI625868B (zh) | 2014-07-03 | 2018-06-01 | 晶元光電股份有限公司 | 光電元件及其製造方法 |
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| KR102322692B1 (ko) * | 2015-05-29 | 2021-11-05 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | 자외선 발광소자 |
| WO2017004497A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Substrate structure removal |
| US10950747B2 (en) | 2015-07-01 | 2021-03-16 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Heterostructure for an optoelectronic device |
| EP3350844B1 (en) | 2015-09-17 | 2021-10-27 | Crystal Is, Inc. | Ultraviolet light-emitting devices incorporating two-dimensional hole gases |
| JP6573076B2 (ja) * | 2016-02-01 | 2019-09-11 | パナソニック株式会社 | 紫外線発光素子 |
| CN106784349B (zh) * | 2016-12-21 | 2020-02-07 | Tcl集团股份有限公司 | 一种能级势垒高度连续变化的量子点固态膜及其制备方法 |
| JP6812790B2 (ja) * | 2016-12-28 | 2021-01-13 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
| CN111201616B (zh) * | 2017-09-18 | 2020-12-11 | 阿卜杜拉国王科技大学 | 具有氮化硼合金电子阻挡层的光电器件及制造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066556A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
| WO2009072365A1 (ja) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用非晶質透明導電膜 |
| JP2011061192A (ja) * | 2009-08-13 | 2011-03-24 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子、半導体発光装置、半導体発光素子の製造方法、半導体発光装置の製造方法、半導体発光装置を用いた照明装置および電子機器 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3468082B2 (ja) * | 1998-02-26 | 2003-11-17 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| JPH11340505A (ja) * | 1998-05-25 | 1999-12-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| US6649287B2 (en) * | 2000-12-14 | 2003-11-18 | Nitronex Corporation | Gallium nitride materials and methods |
| JP4465941B2 (ja) * | 2001-11-22 | 2010-05-26 | 富士ゼロックス株式会社 | 紫外線受光素子 |
| US7358539B2 (en) | 2003-04-09 | 2008-04-15 | Lumination Llc | Flip-chip light emitting diode with indium-tin-oxide based reflecting contacts |
| JP5032171B2 (ja) * | 2007-03-26 | 2012-09-26 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子およびその製造方法ならびに発光装置 |
| US8394711B2 (en) * | 2009-02-12 | 2013-03-12 | The Curators Of The University Of Missouri | Systems and methods for co-doping wide band gap materials |
| CN102356477A (zh) * | 2009-04-09 | 2012-02-15 | 松下电器产业株式会社 | 氮化物系半导体发光元件、照明装置、液晶显示装置和氮化物系半导体发光元件和照明装置的制造方法 |
| KR101028286B1 (ko) | 2009-12-28 | 2011-04-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
| KR20120041439A (ko) * | 2010-10-21 | 2012-05-02 | 한국광기술원 | 질화물계 반도체 소자 및 그의 제조 방법 |
| KR20120051205A (ko) | 2010-11-12 | 2012-05-22 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 |
| US20130292685A1 (en) * | 2012-05-05 | 2013-11-07 | Texas Tech University System | Structures and Devices Based on Boron Nitride and Boron Nitride-III-Nitride Heterostructures |
-
2012
- 2012-08-24 KR KR1020120093016A patent/KR101957816B1/ko active IP Right Grant
-
2013
- 2013-08-22 US US13/973,206 patent/US9478718B2/en active Active
- 2013-08-23 JP JP2013172804A patent/JP6294031B2/ja active Active
- 2013-08-23 EP EP13181618.3A patent/EP2701211B1/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066556A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
| WO2009072365A1 (ja) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用非晶質透明導電膜 |
| JP2011061192A (ja) * | 2009-08-13 | 2011-03-24 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子、半導体発光装置、半導体発光素子の製造方法、半導体発光装置の製造方法、半導体発光装置を用いた照明装置および電子機器 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018525821A (ja) * | 2015-08-27 | 2018-09-06 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 発光素子及びこれを含む発光素子パッケージ |
| JP2018049959A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 豊田合成株式会社 | 発光素子及びその製造方法 |
| US10644204B2 (en) | 2016-09-21 | 2020-05-05 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting element including contact electrode with laminate structure, and method of manufacturing the same |
| JP2021534590A (ja) * | 2018-08-22 | 2021-12-09 | オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOSRAM OLED GmbH | 半導体接触層を有する光電子半導体部品および光電子半導体部品を製造するための方法 |
| US11764330B2 (en) | 2018-08-22 | 2023-09-19 | Osram Oled Gmbh | Optoelectronic semiconductor component having a semiconductor contact layer and method for producing the optoelectronic semiconductor component |
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