JP2017204624A - 発光ダイオード - Google Patents

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Abstract

【課題】単一基板上に多数の発光セルを電気的に接続するための配線層を形成するにおいて、発光セルのコーナー部分における配線不良問題、それによる発光ダイオードの発光効率低下、寿命短縮の問題を解決できる改善された構造を有する発光ダイオードを提供する。【解決手段】本発明による発光ダイオードは、単一の基板上に互いに離隔して配置される第１発光セル及び第２発光セルを含む複数の発光セルと、第１発光セルの上面と一側面、第２発光セルの上面と第１発光セルの一側面と対向する他側面、及び基板上に連続的に形成されるパッシべーション層と、パッシべーション層上に形成され、第１発光セルと第２発光セルとを電気的に接続する配線層と、を有し、配線層は、第１発光セルの上面と一側面とが出会う第１コーナーの付近、又は第２発光セルの上面と他側面とが出会う第２コーナーの付近にコーナーから遠くなる方向に突出したエッジランプ部を含む。【選択図】 図５

Description

本発明は、発光ダイオードに関し、特に、単一基板上に複数の発光セルを有する発光ダイオードにおいて、各発光セルを電気的に接続するための配線層のコーナー部分の厚さが不完全に形成される場合、各発光セルの電気的接続不良又は発光効率の低下での寿命減少の問題を解決できる構造を有する発光ダイオードに関する。
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、照明装置のみならず、各種表示装置のバックライトユニットにも応用されているなど、その適用範囲が漸次多様化してきている。
特に、ＬＥＤは、低い電圧で駆動が可能であると共に、高いエネルギー効率によって発熱が低く、寿命が長く、環境にやさしいという点で、ほとんどの光源装置に取って代わるものになると期待されている。
発光ダイオードを製造する多様な方法のうち、単一基板上に各エピ層を順次形成し、エッチング、蒸着などの一連の工程を通じて複数の発光セルを形成することによって製作する方式が知られている。
単一基板上に複数の発光セルを形成するマルチセル構造の発光ダイオードは、多様な形態に製作され使用されるが、従来技術での一例を下記に示す。
特許文献２は、国際出願ＰＣＴ／ＫＲ２００７／００１２１５（ＷＯ２００８／１１１６９３）の韓国国内移行後の特許明細書であり、特許文献３は、その日本国国内移行後の公表特許公報である。
以下の図１及び図２は、特許文献２、３の明細書の図１及び図２を抜粋したものを多少変更し、本明細書で別途符号を付与したものである。以下、特許文献３に基づき説明する。
図１は、マルチセル構造の発光ダイオードの一部を示す図であり、図２は、図１のマルチセル構造の発光ダイオードにおいてＩ−Ｉ線に沿った二つの発光セル（１０、２０）の断面図である。
図１及び図２に示すように、隣接した各発光セル（１０、２０）間を絶縁させるために絶縁層（パッシべーション層）３３が形成され、絶縁層（パッシべーション層）３３上に各発光セル（１０、２０）間を電気的に接続するための配線（以下、配線層と記す）３２が形成される。
配線層３２は、例えば、スパッタリングや電子ビーム蒸着法（ｅ−ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などの蒸着工程とエッチング工程を通じて形成される。
図２において、符号“１”は基板で、“１６”、“２６”は各電極パッドで、“１１”、“２１”はバッファ層で、“１２”、“２２”は第１の導電型半導体層（例えばＮ型半導体層）で、“１３”、“２３”は活性層で、“１４”、“２４”は第２の導電型半導体層（例えばＰ型半導体層）で、“１５”、“２５”は透明電極層である。
各電極のパターン、及び各電極と配線層との間の接続形態は多様であり、図１及び図２はその一例として示すものである。
このように、絶縁層（パッシべーション層）３３の上部に配線層３２を形成するにおいて、配線層３２のコーナー部分、すなわち、一つの発光セルの側面と上面とが出会うコーナー付近の配線層の形成において欠陥が多く発生し得る。
図３は、従来の発光ダイオードの問題を説明するための図である。
すなわち、図３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一つの発光セルの側面と上面とが出会うコーナー部分の蒸着がうまく行われないか、以後のエッチング工程などで露出し、コーナー部分に局部的に配線層の厚さが薄くなった部分（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）が発生するおそれがあり、その場合、それぞれの発光セルに電源が供給されると、局部的に配線層の厚さが薄く形成された部分において相対的に抵抗が大きくなり、これによって配線層に熱が発生し、結局、その部分の配線層の電気的接続が切れるという問題が発生する。
よって、これを解決するための方案が当該技術分野で要求されている。
米国特許第６，４７２，７１８号明細書 韓国特許第１０−１２３９８５３号明細書 特表２０１０−５２１８０７号公報
本発明は上記従来の発光ダイオードにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、単一基板上に多数の発光セルを電気的に接続するための配線層を形成する場合において、発光セルのコーナー部分における配線不良問題、それによる発光ダイオードの発光効率低下、寿命短縮の問題を解決できる改善された構造を有する発光ダイオードを提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による発光ダイオードは、単一の基板上に互いに離隔して配置される第１発光セル及び第２発光セルを含む複数の発光セルと、前記第１発光セルの上面と一側面、前記第２発光セルの上面と前記第１発光セルの一側面と対向する他側面、及び前記基板上に連続的に形成されるパッシべーション層と、前記パッシべーション層上に形成され、前記第１発光セルと前記第２発光セルとを電気的に接続する配線層と、を有し、前記配線層は、前記第１発光セルの上面と一側面とが出会う第１コーナーの付近、又は前記第２発光セルの上面と他側面とが出会う第２コーナーの付近に前記コーナーから遠くなる方向に突出したエッジランプ部を含むことを特徴とする。
前記エッジランプ部の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さは、前記パッシべーション層上に形成された前記エッジランプ部以外の前記配線層の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さより厚いことが好ましい。
前記エッジランプ部は、上部、側部、及び前記上部と前記側部との間の中間部とに区分され、前記上部の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さ、前記側部の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さ、及び前記中間部の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さの内の少なくとも一つは前記配線層の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さより厚いことが好ましい。
前記エッジランプ部は、前記コーナーに沿って長く形成されることが好ましい。
前記複数の発光セル間の間隔は、３μｍ〜８μｍであることが好ましい。
前記配線層は、前記第１発光セルと前記第２発光セルとの間で互いに離隔した第１部分及び第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分との間の最短間隔は１μｍ〜６μｍであることが好ましい。
前記第１発光セルと前記第２発光セルとの間の前記基板上面には一つ以上の基板パターンが形成されることが好ましい。
前記基板パターンは、同一の形状に形成されることが好ましい。
前記基板パターンが二つ以上である場合、前記各基板パターン間の間隔は０．５μｍ以下であることが好ましい。
前記基板パターンは、ドーム状、台形状、逆台形状、及び半球状の内の一つの形状で同一に形成されることが好ましい。
前記第１発光セルの上面と一側面とがなす角度、及び前記第２発光セルの上面と他側面とがなす角度は、直角又は鈍角であることが好ましい。
前記配線層は、前記パッシべーション層上に形成される第１配線層と、前記第１配線層上に形成される第２配線層とを含むことが好ましい。
前記第２配線層は、前記第１配線層を形成後、前記第１配線層が固まった状態で前記第１配線層上に形成されることが好ましい。
本発明に係る発光ダイオードによれば、発光セルのコーナー部分の配線層の厚さを他の部分より厚くするために配線層がエッジランプ部を有することによって、発光ダイオードの電気的接続不良を減少させ、配線不良に起因した発光ダイオードの動作不良の問題を改善し、発光効率を高めるという効果を有する。
さらに、発光セルの配線層を二重に形成することによって、配線不良による発光効率低下や寿命短縮の問題を解決するという効果を有する。
マルチセル構造の発光ダイオードの一部を示す図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿った、隣接した二つの発光セル（１０、２０）の断面図である。 従来の発光ダイオードの問題を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るマルチセル構造の発光ダイオードの一部を示す図である。 図４のＩＩ−ＩＩ線に沿った、隣接した二つの発光セル（１１０、１２０）とエッジランプ部１３２ａの断面図である。 図５のエッジランプ部１３２ａを拡大して示す図である。 図５のエッジランプ部１３２ａの全体的な特徴を示すための斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードにおける二つの発光セル（２１０、２２０）とエッジランプ部２３２ａの部分断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおける二つの発光セル（３１０、３２０）とエッジランプ部（３３２ａ、３３２ｂ）の断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおける二つの発光セル（４１０、４２０）、配線層（４３２＿１、４３２＿２）及びエッジランプ部４３２ａの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおいて、各発光セル（５１０、５２０）側に電源を供給するために各バンプ（５４１、５４２）を形成し、フリップタイプでサブマウント基板５５０上に形成された各ボンディングパターン（５４３、５４４）と各発光セル（５１０、５２０）とが電気的に接続された構造の一例を示す図である。 本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおいて、各発光セル（６１０、６２０）側にワイヤボンディング（６４１、６４２）を用いて電源を供給するための構造の一例を示す図である。 本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおいて、光抽出効率を高めるために二つの発光セル（１１０、１２０）間に一つ以上の基板パターンが形成された構造であって、基板パターンがドーム状に形成された場合の断面を示した図である。 本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおいて、光抽出効率を高めるために二つの発光セル（１１０、１２０）間に一つ以上の基板パターンが形成された構造であって、基板パターンが半球状に形成された場合の断面を示した図である。 本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおいて、光抽出効率を高めるために二つの発光セル（１１０、１２０）間に一つ以上の基板パターンが形成された構造であって、基板パターンが台形状に形成された場合の断面を示す図である。
次に、本発明に係る発光ダイオードを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
添付の図面及びこれを参照して記述する各実施形態は、当該技術分野で通常の知識を有する者が本発明を理解できるようにする意図で簡略化し例示したものであることに留意しなければならない。
また、各図面において、各構成要素間の相対的な比率やスケールなどは実際に異なる場合もあり、説明の便宜のために誇張して図示したものに過ぎないことに留意しなければならない。
本明細書内で配線層におけるエッジランプ部の位置に関する説明において、配線層のコーナー部分、発光セルのコーナー部分、又は発光セルのコーナー付近などの語句が使用されているが、これらは、すべて実質的に同一の意味で使用される。
図４は、本発明の一実施形態に係るマルチセル構造の発光ダイオードの一部を示す図であり、図５は、図４のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った断面、すなわち、隣接した二つの発光セル（１１０、１２０）とエッジランプ部１３２ａの断面を示す図であり、図６は、図５のエッジランプ部１３２ａを拡大して示す図であり、図７は、図５のエッジランプ部１３２ａの全体的な特徴を示すための斜視図である。
図８は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードにおける二つの発光セル（２１０、２２０）とエッジランプ部２３２ａの部分断面図であり、図９は、本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおける二つの発光セル（３１０、３２０）とエッジランプ部（３３２ａ、３３２ｂ）の断面図であり、図１０は、本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおける二つの発光セル（４１０、４２０）、配線層（４３２＿１、４３２＿２）及びエッジランプ部４３２ａの断面図である。
図１１は、本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおいて、各発光セル（５１０、５２０）側に電源を供給するために各バンプ（５４１、５４２）を形成し、各発光セル（５１０、５２０）がフリップタイプでサブマウント基板５５０上に形成された各ボンディングパターン（５４３、５４４）と電気的に接続された構造の一例を示す図であり、図１２は、本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおいて、各発光セル（６１０、６２０）側にワイヤボンディング（６４１、６４２）を用いて電源を供給するための構造の一例を示す図であり、図１３、図１４、及び図１５は、本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードにおいて、光抽出効率を高めるために二つの発光セル（１１０、１２０）間に一つ以上の基板パターンが形成された構造であって、図１３はドーム状、図１４は半球状、図１５は台形状に基板パターンが形成された場合を示す断面図である。
まず、図４及び図５を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードは、単一の基板１上に互いに離隔して配置される複数の発光セル（１１０、１２０）と、各発光セル（１１０、１２０）のうち第１発光セル１１０の上面ｆ１１とその一側面ｆ１２、第２発光セルの上面ｆ１３と第１発光セルの一側面と対向する他側面ｆ１４、及び基板１上に連続的に形成されるパッシべーション層１３３と、パッシべーション層１３３上に形成され、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０とを電気的に接続する配線層１３２とを含む。
また、第１発光セル１１０又は第２発光セル１２０に電源を供給するためにワイヤボンディングを行ったり、バンプを形成することによって、フリップタイプで各発光セルに電源を供給することができる。
これについては、図１１（フリップタイプ）及び図１２（ワイヤボンディング）に示しており、これについては後で説明することにする。
配線層１３２は、第１発光セル１１０の上面ｆ１１と側面ｆ１２とが出会うコーナー付近に前記コーナーから遠くなる方向に突出したエッジランプ部１３２ａを含む。
エッジランプ部１３２ａは、上述したように、従来の発光ダイオード構造において、特に各発光セルを電気的に接続するための配線層のコーナー部分が不完全に蒸着され、各発光セル間の電気的接続不良をもたらすという問題を解消するための構成要素である。
さらに、図２のような従来の構造において、各発光セル間の間隔を考慮して配線層を形成する過程で配線層の厚さを薄く形成しようとする場合、発光セルの上面と側面上部、すなわち、上面と側面とが出会うコーナー部分に蒸着を通じて配線層が完全に形成される前に、配線層が下側に流れ落ちるようになり、配線層の上端部の厚さは薄くなり、下端部の厚さは厚く形成される。
その結果、各発光セル間の実質的な間隔が狭くなり、上面と側面とが出会うコーナー部分の厚さも薄く形成されるという問題があった（図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。
これによって、薄くなった配線層において局部的に抵抗が増加するようになり、その結果、熱が多く発生する。
このような問題を改善するために、本発明では、配線層の形成において、上端部から下端部に流れ落ちる部分まで考慮してエッジランプ部を形成した。
以下では、これについて詳細に説明する。
図５において、発光セル（例えば、第１発光セル１１０）に関して説明すると、第１発光セル１１０は、基板１の上部にバッファ層１１１、Ｎ型半導体層１１２、活性層１１３、Ｐ型半導体層１１４及び透明電極１１５を順次含む。
そして、Ｎ型半導体層１１２の上部に形成されたＮ型電極１１６を含む。
図５において、Ｐ型半導体層１１４の上部に形成された透明電極１１５と配線層とを直接接続しているが、これと異なり、透明電極１１５の上部にＰ型電極（図示せず）を別途に形成し、これを配線層１３２と電気的に接続する構造を取ることもできる。
また、複数の発光セルをフリップタイプで形成する場合は、透明電極１１５を省略し、金属反射層や分布ブラッグ反射層（ＤＢＲ、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）をＰ型半導体層１１４の上部に形成し、下側に向かう光を反対方向に反射させることができる。
これに関しては、図１１を参照して説明することにする。
第１発光セル１１０に隣接する第２発光セル１２０の構造も同一である。また、以下では、第１発光セル１１０を基準にして説明しているが、このような説明は第２発光セル１２０にも同一に適用される。
基板１は、通常、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＬｉＡｌ２Ｏ３、ＢＮ、ＡｌＮ、及びＧａＮの内のいずれか一つを用いて形成されるウェハーである。
このような基板１上面には、複数のパターンを有するパターン形状（以下、これを基板パターンと称する）を形成することができる。
このような基板パターンの形成において、基板パターンがサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板に形成される場合は、表面に基板パターンが形成されたＰＳＳ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓａｐｐｈｉｒｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が使用されるが、これは、外部量子効率（ＥＵＥ：Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を向上させる方法として多く使用されている。
このような基板パターンとして、ドーム状、半球状、又は台形状（又は逆台形状）が一般に多く使用されている。
このような基板パターンが形成されたＰＳＳは、単一基板上に複数の発光セルを形成する場合にも同様に適用することができる。
その例を図１３〜図１５に示す。
図１３はドーム状の基板パターン１ａ、図１４は半球状の基板パターン１ｂ、そして、図１５は台形状の基板パターン１ｃの場合を示す。
基板パターンとして、例示した形状以外の他の形状の採用も可能である。
しかし、単一基板上に複数の発光セルを形成する場合は、各発光セル間の間隔（例えば、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の間隔ｄ１が考慮されなければならないので、基板パターンの形状と各基板パターン間の間隔にも多少の制約があり得る。
すなわち、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の間隔ｄ１は、各発光セルのそれぞれから放出する光の光抽出効果とも関連しているだけでなく、配線層１３２とも密接に関連している。
以下では、図５と共に、図１３〜図１５を参照して説明する。
配線層１３２との関連性などを考慮すると、まず、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の間隔ｄ１は１０μｍ以下であることが好ましい。
そして、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０とを電気的に接続する配線層１３２の厚さが約０．５μｍ〜２μｍ（配線層下部のパッシべーション層の厚さも考慮したものである）に形成されなければならないので、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の間隔ｄ１が３μｍ未満に形成される場合は、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の基板上で配線層が重畳するという問題が発生する。
従って、上述したように、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の間隔は３μｍ未満に形成させないことが好ましい。
要するに、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の間隔ｄ１は、３μｍ〜１０μｍであることが好ましい。
また、基板１に形成される基板パターン（１ａ、１ｂ、１ｃ）において、一般に光抽出効率に基づいてパターンの幅ｗ１（図１３）が３μｍ以下に形成されるので、基板パターン（１ａ、１ｂ、１ｃ）によって第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の配線層１３２ｔが、基板パターン（１ａ、１ｂ、１ｃ）に対応する形状に屈曲が生じる形態に不完全に形成されるが、配線層１３２は、基板１に形成された基板パターン（１ａ、１ｂ、１ｃ）上に基板パターン形状の全体を覆うのではないので、基板パターン（１ａ、１ｂ、１ｃ）の光抽出効果の妨害にはならない。
また、各基板パターン（１ａ、１ｂ、１ｃ）間の間隔ｗ２（図１３）は０．５μｍ以下に形成されるので、これを考慮すると、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間の間隔は３μｍ〜８μｍであることが最も好ましい。
ここで、第１発光セル１１０側の配線層の第１部分１３２Ｌと第２発光セル１２０側の配線層の第２部分１３２Ｒとの間の間隔ｄ２のうち最短間隔は１μｍ〜６μｍであることが好ましい。
すなわち、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間を電気的に接続する配線層１３２は、所定の間隔ｄ２だけ離隔した第１部分１３２Ｌ及び第２部分１３２Ｒを含み、第１部分１３２Ｌと第２部分１３２Ｒとの間の最短間隔は１μｍ〜６μｍであることが好ましい。
また、第１発光セル１１０と第２発光セル１２０との間には、図１３〜図１５に示したように、一つ以上の基板パターン（１ａ、１ｂ、１ｃ）を形成することができ、各基板パターン間の間隔ｗ２を減少させると、より多くの基板パターンを形成することも可能である。
バッファ層１１１は、Ｎ型半導体層１１２の結晶成長時、基板１とＮ型半導体層１１２との間の格子不整合を減少させるために形成され、通常、ＧａＮ又はＡｌＮを用いて形成される。
しかし、このようなバッファ層１１１は、選択的なものであって、使用してもよく、使用しなくてもよい。
Ｎ型半導体層１１２は、活性層１１３に電子を提供する層であって、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ（ＩＩＩ−Ｖ族）などの窒化物及びこのような窒化物を一定の比率で混合した化合物を使用して形成することができる。
活性層１１３は、所定のバンドギャップを有し、量子井戸が作られ、電子及び正孔が再結合される領域であり、活性層１１３で発生する波長によって多様な材料の使用が可能であり、４２０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色系列の波長の光を発生するためには窒素（Ｎｉｔｒｉｄｅ）系列のＩｎＧａＮを使用し、赤色系列の波長を発生するためにはＩｎＡｌＧａＰを使用し、前記青色系列より短い波長を発生するためにはＩｎＡｌＧａＮを使用して形成する。
Ｐ型半導体層１１４は、活性層１１３にホールを提供する層であって、例えば、Ｐ型不純物が注入されたＧａＮ層を用いて形成することができる。
透明電極１１５は、Ｐ型半導体層１１４に電流が流れる面積を増加させる役割をし、透明導電性物質、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯなどを用いて形成することができる。
基板１上に形成される各層は、例えば、金属有機化学蒸着法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＭＯＣＶＤ）、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）、プラズマ化学気相蒸着法（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）、分子線成長法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＭＢＥ）、水素化物気相成長法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ；ＨＶＰＥ）などを含む多様な蒸着又は成長方法を用いて形成される。
また、単一基板上に複数の発光セルを形成してフリップタイプで使用する場合は、Ｐ型半導体層１１４上に反射層（図１１の符号５１６、５２６）を形成することができる。
反射層は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）などの金属材料を使用して形成することができる。
銀（Ａｇ）で反射層を形成する場合、青色波長帯域では反射率が非常に良いが、ＵＶＡ波長帯域（概ね３１５ｎｍ〜４２０ｎｍ）では反射率が良くない特性を示す。
一方、アルミニウム（Ａｌ）で反射層を形成する場合、ＵＶＡ波長帯域では反射率が良いが、Ｐ型半導体層１１４とのオーミックコンタクト（Ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）が良くないので、このためのＰ型の中間層（図示せず）を別途に介在させる。また、反射率を高めたり、反射波長領域を調節するために別途の分布ブラッグ反射層（ＤＢＲ）をさらに形成することができる。
パッシべーション層１３３は、発光セル１１０においてＮ型半導体層１１２とＰ型半導体層１１４との間の短絡を防止するために配線層１３２と発光セル１１０との間に介在する層である。
パッシべーション層１３３の上部に配線層１３２が蒸着され、これは、隣接する各発光セル又は電源側と接続される。
上述したように、第１発光セル１１０の上面ｆ１１と一側面ｆ１２とが出会うコーナー付近では蒸着不良が頻繁に発生するという問題があり、これを防止するために、本発明では、このようなコーナー部分にエッジランプ部１３２ａを追加した。
エッジランプ部１３２ａの厚さは、配線層１３２の他の部分に比べて厚く形成される。
図５及び図６に示すように、エッジランプ部１３２ａの厚さは、第１発光セル１１０の上面ｆ１１に形成されたパッシべーション層１３３を基準面にして測定される第１厚さｈ１と、第１発光セル１１０の側面ｆ１２に形成されたパッシべーション層１３３を基準面にして測定される第２厚さｈ２とを含む。
図６では、第１厚さｈ１と第２厚さｈ２がいずれも配線層１３２の他の部分の厚さより厚く形成される場合を例示したが、第１厚さｈ１及び第２厚さｈ２のうちいずれか一つのみが配線層１３２の他の部分の厚さより厚く形成される場合もあり得る。
本明細書内において、厚さは、厚さ測定の基準になる面における垂直方向、又は厚さを測定しようとする部分の接線に対して垂直方向の厚さを意味し、これを別途に法線方向の厚さと定義する。
例えば、図６において、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５が法線方向の厚さである。
また、各図において、エッジランプ部を含む配線層の上部が露出した形態を示しているが、保護層をシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜などで形成することができる。
図６を参照して、エッジランプ部１３２ａに関してより具体的に説明すると、エッジランプ部１３２ａは、上部Ｓ１、側部Ｓ２、及び中間部Ｓ３に区分することができる。
上部Ｓ１は、パッシべーション層１３３の垂直方向に沿って延長された線ｙ１の左側にある部分で、側部Ｓ２は、パッシべーション層１３３の水平方向に沿って延長された線ｘ１の下側にある部分で、エッジランプ部１３２ａのうち、ｙ１線の右側であると共にｘ１線の上側に位置した部分が中間部Ｓ３である。
上述した従来の問題を解決するために、上部Ｓ１の法線方向の厚さｔ１、ｔ２、中間部Ｓ３の法線方向の厚さｔ３、ｔ４、及び側部Ｓ２の法線方向の厚さｔ５のうち少なくとも一部分を、配線層１３２の他の部分の厚さより厚く形成する。
以下では、配線層１３２の他の部分の厚さを配線層１３２の法線方向の厚さと称し、配線層１３２の法線方向の厚さは、ｘ１とｘ２との間の間隔、又はｙ１とｙ２との間の間隔と定義することができる。
次に、図７を参照すると、配線層１３２において、エッジランプ部１３２ａは、コーナー、すなわち、第１発光セル１１０の上面ｆ１１と一側面ｆ１２とが出会う部分のコーナー（図５参照）に沿ってパッシべーション層の上部に長く形成することができる。
図５では、第１発光セル１１０の上面ｆ１１及び一側面ｆ１２とがなす角Ａ１が直角である構造に対してエッジランプ部１３２ａが適用された場合を例示しているが、図８に示すように、台形構造の断面、すなわち、一つの発光セル２１０の上面ｆ２１と一側面ｆ２２とがなす角が鈍角Ａ２である構造にもエッジランプ部２３２ａを適用することができる。
また、図９に示すように、各発光セル（３１０、３２０）のすべての配線層において、コーナー部分にエッジランプ部（３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃ、３３２ｄ）を適用することもできる。
すなわち、第１発光セル３１０の上面と一側面とが出会う第１コーナーの付近と第２発光セル３２０の上面と第１発光セルの一側面と対向する他側面とが出会う第２コーナーの付近にそれぞれエッジランプ部（３３２ａ、３３２ｂ）を形成することができる。
第１発光セル３１０の左側の発光セル又は第２発光セル３２０の右側の発光セルを考慮すると、すべての発光セルのコーナーの付近にエッジランプ部を形成することによって、配線不良による発熱を減少させることができる。
また、図１０に示すように、パッシべーション層４３３上に第１配線層（４３２＿１）を先に形成し、一定時間の経過後、第１配線層（４３２＿１）がある程度固まった状態で第１配線層（４３２＿１）の上部に第２配線層（４３２＿２）が形成される場合のように、二つの層（４３２＿１、４３２＿２）として配線層を形成することができる。
最終的に形成される第２配線層（４３２＿２）にのみエッジランプ部４３２ａが形成される場合を示しているが、このような形態のみならず、第１配線層（４３２＿１）にエッジランプ部（図示せず）が形成された状態で第２配線層（４３２＿２）にもエッジランプ部４３２ａが形成される二重配線構造であってもよい。
第１配線層（４３２＿１）及び第２配線層（４３２＿２）は同一の金属材料からなってもよく、互いに異なる金属材料からなってもよい。
また、一つの発光セル４１０側にのみエッジランプ部４３２ａが形成された場合を示しているが、図９に示したように、隣接する発光セル４２０側のコーナー部分にもエッジランプ部をさらに形成することができる。
さらに、配線層にエッジランプ部が形成される基本的な構造において、図８〜図１０の各構造を適切に組み合わせて形成することもできる。
図１１は、単一基板上に形成された複数の発光セル（５１０、５２０）をフリップタイプで形成した構造を示し、サブマウント基板５５０上の各ボンディングパターン（５４３、５４４）上に各発光セル（５１０、５２０）を電気的に接続するために別途のバンプ（５４１、５４２）を形成した例である。
図に示すように、各発光セル（５１０、５２０）をフリップタイプで形成する場合、サブマウント基板５５０側に発光した光を反射させるために反射層（５１６、５２６）が形成される。
反射層のみならず、上述したように、反射率を高めたり、反射波長領域を調節するために別途の分布ブラッグ反射層（ＤＢＲ）をさらに形成することもできる。
図１１に示したように、第１発光セル５１０と第２発光セル５２０とを電気的に接続するための配線層５３２においてエッジランプ部５３２ａが形成されており、このような状態（形態）で各バンプ（５４１、５４２）を用いてサブマウント基板５５０に形成された各ボンディングパターン（５４３、５４４）に第１発光セル５１０と第２発光セル５２０を電気的に接続する。
図１１では、発光セルが二つである場合のみを示したが、発光セルが三つ以上である場合、最も左側の発光セルと最も右側の発光セルは、サブマウント基板５５０上の各ボンディングパターンに別途の各バンプを通じて電気的に接続することもできる。
図１２は、複数の発光セル（６１０、６２０）に電源を供給するためにワイヤボンディング（６４１、６４２）を使用した場合を示す。
電源を供給するためのワイヤボンディング６４１は、透明電極６１５と直接接続することもでき、別途のＰ型電極（図示せず）を形成した後、Ｐ型電極とのワイヤボンディングを行うこともできる。
図１２において、右側のワイヤボンディング６４２は、三つ以上の発光セルに拡張する場合、第２発光セル６２０とその右側の発光セル（図示せず）との間の電気的接続には、エッジランプ部６３２ａが形成された配線層６３２をそのまま適用することができる。
以上のように、本発明に係る発光ダイオードは、隣接した各発光セル間を電気的に接続するための配線層のコーナー部分にエッジランプ部を形成することによって、配線層のコーナー部分の蒸着不良、それによる電気的接続不良、発光効率低下、寿命短縮の問題を解決できる。
以上では、本発明に係る発光ダイオードの様々な実施形態に関して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、本明細書内に記述している内容に基づいて他の変形例を想到し得るが、このような変形例も、本発明の思想及び範囲から逸脱しない範囲内で本発明に含まれることに留意しなければならない。
１ 基板
１ａ、１ｂ、１ｃ 基板パターン
１１０、１２０、２１０、２２０、３１０、３２０、４１０、４２０、５１０、５２０、６１０、６２０ （第１、第２）発光セル
１１１ バッファ層
１１２ Ｎ型半導体層
１１３ 活性層
１１４ Ｐ型半導体層
１１５、６１５ 透明電極
１１６ Ｎ型電極
１３２、１３２ｔ、２３２、３３２、４４２、５３２、６３２ 配線層
１３３、４３３ パッシべーション層
１３２ａ、２３２ａ、３３２ａ、３３２ｂ、４３２ａ、５３２ａ、６３２ａ エッジランプ部
４３２＿１ 第１配線層
４３２＿２ 第２配線層
５１６、５２６ 反射層
５４１、５４２ バンプ
５４３、５４４ ボンディングパターン
５５０ サブマウント基板
６４１、６４２ ワイヤボンディング
上記目的を達成するためになされた本発明による発光ダイオードは、単一の基板上に互いに離隔して配置される第１発光セル及び第２発光セルを含む複数の発光セルと、前記第１発光セルの上面と一側面、前記第２発光セルの上面と前記第１発光セルの一側面に対応する他側面、及び前記基板上に連続的に形成されるパッシベーション層と、前記パッシベーション層上に形成され、前記第１発光セルと前記第２発光セルとを直接接続する配線層と、を有し、前記配線層は、前記第１発光セルの上面と一側面とが出会う第１コーナーの付近、又は前記第２発光セルの上面と前記第１発光セルの一側面に対応する他側面とが出会う第２コーナーの付近に前記第１又は第２コーナーから遠くなる方向に突出したエッジランプ部を含み、前記エッジランプ部は、前記パッシベーション層の垂直方向に沿って延長された上部、前記パッシベーション層の水平方向に沿って延長された側部、及び前記上部と前記側部を連結する中間部を含み、前記エッジランプ部の上部の法線方向の厚さ及び前記エッジランプ部の側部の法線方向の厚さのうち少なくとも一つ、及び前記エッジランプ部の中間部の法線方向の厚さは前記配線層のうち前記エッジランプ部以外の他の部分に比べて厚く形成されることを特徴とする。
前記エッジランプ部は、前記第１又は第２コーナーに沿って長く形成されることが好ましい。
前記複数の発光セル間の間隔は、３μｍ〜８μｍであることが好ましい。
上記目的を達成するためになされた本発明による発光ダイオードは、単一の基板上に互いに離隔して配置される第１発光セル及び第２発光セルを含む複数の発光セルと、前記第１発光セルの上面と一側面、前記第２発光セルの上面と前記第１発光セルの一側面に対応する他側面、及び前記基板上に連続的に形成されるパッシベーション層と、前記パッシベーション層上に形成され、前記第１発光セルと前記第２発光セルとを直接接続する配線層と、を有し、前記配線層は、前記第１発光セルの上面と一側面とが出会う第１コーナーの付近、又は前記第２発光セルの上面と前記第１発光セルの一側面に対応する他側面とが出会う第２コーナーの付近に前記第１又は第２コーナーから遠くなる方向に突出したエッジランプ部を含み、前記エッジランプ部は、前記パッシベーション層の垂直方向に沿って延長された上部、前記パッシベーション層の水平方向に沿って延長された側部、及び前記上部と前記側部を連結する中間部を含み、前記エッジランプ部の上部の法線方向の厚さ及び前記エッジランプ部の側部の法線方向の厚さのうち少なくとも一つ、及び前記エッジランプ部の中間部の法線方向の厚さは前記配線層のうち前記エッジランプ部以外の他の部分に比べて厚く形成され、前記配線層は、前記パッシベーション層上に形成される第１配線層と、前記第１配線層上に形成される第２配線層とを含み、前記エッジランプ部は前記第２配線層に形成されることを特徴とする。
前記第１発光セルの上面と一側面とがなす角度、及び前記第２発光セルの上面と他側面とがなす角度は、直角又は鈍角であることが好ましい。
前記第２配線層は、前記第１配線層を形成後、前記第１配線層が固まった状態で前記第１配線層上に形成されることが好ましい。

Claims (13)

  1. 単一の基板上に互いに離隔して配置される第１発光セル及び第２発光セルを含む複数の発光セルと、
    前記第１発光セルの上面と一側面、前記第２発光セルの上面と前記第１発光セルの一側面と対向する他側面、及び前記基板上に連続的に形成されるパッシべーション層と、
    前記パッシべーション層上に形成され、前記第１発光セルと前記第２発光セルとを電気的に接続する配線層と、を有し、
    前記配線層は、前記第１発光セルの上面と一側面とが出会う第１コーナーの付近、又は前記第２発光セルの上面と他側面とが出会う第２コーナーの付近に前記コーナーから遠くなる方向に突出したエッジランプ部を含むことを特徴とする発光ダイオード。
  2. 前記エッジランプ部の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さは、前記パッシべーション層上に形成された前記エッジランプ部以外の前記配線層の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さより厚いことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  3. 前記エッジランプ部は、上部、側部、及び前記上部と前記側部との間の中間部とに区分され、前記上部の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さ、前記側部の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さ、及び前記中間部の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さの内の少なくとも一つは前記配線層の前記パッシべーション層の面に対する法線方向の厚さより厚いことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  4. 前記エッジランプ部は、前記コーナーに沿って長く形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  5. 前記複数の発光セル間の間隔は、３μｍ〜８μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  6. 前記配線層は、前記第１発光セルと前記第２発光セルとの間で互いに離隔した第１部分及び第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分との間の最短間隔は１μｍ〜６μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  7. 前記第１発光セルと前記第２発光セルとの間の前記基板上面には一つ以上の基板パターンが形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  8. 前記基板パターンは、同一の形状に形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
  9. 前記基板パターンが二つ以上である場合、前記各基板パターン間の間隔は０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
  10. 前記基板パターンは、ドーム状、台形状、逆台形状、及び半球状の内の一つの形状で同一に形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
  11. 前記第１発光セルの上面と一側面とがなす角度、及び前記第２発光セルの上面と他側面とがなす角度は、直角又は鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  12. 前記配線層は、前記パッシべーション層上に形成される第１配線層と、前記第１配線層上に形成される第２配線層とを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  13. 前記第２配線層は、前記第１配線層を形成後、前記第１配線層が固まった状態で前記第１配線層上に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
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