JP2018152564A - 発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
【課題】中心を共有する複数の発光領域を含む発光ダイオードを提供する。【解決手段】それぞれ第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び第1導電型半導体層と第2導電型半導体層との間に介在した活性層を含む第1発光領域及び第2発光領域と、第1発光領域及び第2発光領域のそれぞれの第2導電型半導体層上に位置するオーミック反射層と、オーミック反射層から離隔し、第1発光領域及び第2発光領域の第1導電型半導体層に電気的に接続された第1パッド金属層とを含み、第2発光領域は第1発光領域を取り囲む発光ダイオードを構成する。【選択図】図1
Description
本発明は、発光ダイオードに関し、具体的に、複数の発光領域を含む発光ダイオードに関する。
発光ダイオード(LED)は、電気的エネルギーを光に変換する固体状態の発光素子である。発光ダイオードは、バックライトユニット、照明装置、信号機、大型ディスプレイなどで光源として幅広く用いられている。
従来技術に係る発光ダイオードは、複数の発光セルを含んでもよい。従来技術に係る発光ダイオードは、複数の発光セルが上下又は左右に配置される構造を有する。このような構造の発光ダイオードでは、複数の発光セルの駆動制御を通じた指向角の制御が効率的に行うことが難しい。また、複数の発光セルはそれぞれの光軸を含んでおり、レンズを含むモジュールを製作するとき、単一焦点レンズを利用しにくいという問題がある。これによって、モジュールの小型化が難しくなるおそれがあり、また、経済的な面で効率的でない。
また、従来技術に係る発光ダイオードは、複数の発光セル上にそれぞれ位置する波長変換層をさらに含むことがある。但し、従来技術の複数の発光セルの配置構造によると、各発光セルから波長変換層を経て出射される光の色の効率的な組み合わせが難しくなると共に、色温度を効率的に制御できないという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、中心を共有する複数の発光領域を含む発光ダイオードを提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、指向角を制御できる発光ダイオードを提供することにある。
本発明が解決しようとする更に他の課題は、熱放出効率が高い発光ダイオードを提供することにある。
本発明が解決しようとする更に他の課題は、色温度を制御できる発光ダイオードパッケージを提供することにある。
本発明の一実施形態によると、それぞれ第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び第1導電型半導体層と第2導電型半導体層との間に介在した活性層を含む第1発光領域及び第2発光領域と、第1発光領域及び第2発光領域のそれぞれの第2導電型半導体層上に位置するオーミック反射層と、及びオーミック反射層から離隔し、第1発光領域及び第2発光領域の第1導電型半導体層に電気的に接続された第1パッド金属層とを含み、第2発光領域は第1発光領域を取り囲む発光ダイオードが提供される。
本発明の他の実施形態によると、発光ダイオードと、発光ダイオードの側面を取り囲む側面反射層及び発光ダイオードの上面を覆う波長変換層を含み、発光ダイオードは、それぞれ第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び第1導電型半導体層と第2導電型半導体層との間に介在した活性層を含む第1発光領域及び第2発光領域と、第1発光領域及び第2発光領域のそれぞれの第2導電型半導体層上に位置するオーミック反射層及びオーミック反射層から離隔し、第1発光領域及び第2発光領域の第1導電型半導体層に電気的に接続された第1パッド金属層とを含み、第2発光領域は前記第1発光領域を取り囲む発光ダイオードパッケージが提供される。
本実施形態に係る発光ダイオードは、第1発光領域、及び第1発光領域を取り囲む第2発光領域を含む。ここで、第1発光領域及び第2発光領域が独立的に駆動可能になることによって、発光ダイオードの指向角を効率的に制御することができる。また、発光ダイオードパッケージは、発光ダイオードの各発光領域上に位置する波長変換層を含んでもよく、各発光領域が独立的に駆動されることによって、各発光領域から放出される光の色温度を制御することができる。但し、本発明は、他の特徴及び長所をさらに含み、これは、詳細な説明を通じてより明確になるだろう。
以下、添付の各図面を参照して本発明の各実施形態を詳細に説明する。次に紹介する各実施形態は、本発明の属する技術分野における通常の技術者に本発明の思想を十分に伝達するために例として提供するものである。よって、本発明は、以下で説明する各実施形態に限定されず、他の形態に具体化されてもよい。そして、各図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは、便宜のために誇張して表現する場合がある。また、一つの構成要素が他の構成要素の「上部」又は「上」にあると記載された場合、各部分が他の部分の「直上部」又は「直上」にある場合のみならず、各構成要素と他の構成要素との間に更に他の構成要素が介在した場合も含む。明細書全体にわたって同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
本発明の一実施形態に係る発光ダイオードは、それぞれ第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び第1導電型半導体層と第2導電型半導体層との間に介在した活性層を含む第1発光領域及び第2発光領域と、第1及び第2発光領域のそれぞれの第2導電型半導体層上に位置するオーミック反射層及びオーミック反射層から離隔し、第1及び第2発光領域の第1導電型半導体層に電気的に接続された第1パッド金属層とを含み、第2発光領域は、第1発光領域を取り囲む構造を有してもよい。すなわち、第1及び第2発光領域は中心を共有してもよく、これを通じて、発光ダイオードは単一の光軸を有することができる。
ここで、発光ダイオードは、第1発光領域と第2発光領域との間に位置し、第1導電型半導体層を露出させるメサ溝をさらに含んでもよい。露出した第1導電型半導体層は、後述するように第1パッド金属層に接続されてもよい。メサ溝は、第1発光領域を取り囲むと共に、第2発光領域によって取り囲まれた閉ループ構造を有してもよい。
また、発光ダイオードは、第1及び第2発光領域と各オーミック反射層を覆う下部絶縁層をさらに含み、第1パッド金属層は下部絶縁層上に位置してもよい。
下部絶縁層は、メサ溝によって露出した第1導電型半導体層を露出させる第1開口部、及び各オーミック反射層を露出させる第2開口部を含み、第1パッド金属層は、第1開口部を介して第1導電型半導体層に接続されてもよい。
また、発光ダイオードは、下部絶縁層上に位置し、第2開口部を介して各オーミック反射層に接続される第2パッド金属層をさらに含んでもよい。
ここで、第2パッド金属層は、第2開口部を介して露出した第1発光領域上のオーミック反射層に接続される第2−1パッド金属層及び第2開口部を介して露出した第2発光領域上のオーミック反射層に接続される第2−2パッド金属層とを含んでもよい。
第2−2パッド金属層は、第2発光領域上で第1パッド金属層によって取り囲まれた構造を有してもよい。
また、発光ダイオードは、第1及び第2パッド金属層を覆い、第1及び第2パッド金属層を露出させる第3開口部を有する上部絶縁層をさらに含んでもよい。
ここで、第2開口部と第3開口部とは交互に配置されてもよい。これによって、上部絶縁層の第3開口部を介してソルダーが浸透したとしても、下部絶縁層の第2開口部にソルダーが拡散されることを防止することができ、ソルダーによるオーミック反射層の汚染を防止することができる。
また、発光ダイオードは、少なくとも一つの第3開口部を介して第1パッド金属層に接続される第1バンプパッドと、少なくとも一つの第3開口部を介して第2−1パッド金属層に接続される第2−1バンプパッド及び少なくとも一つの第3開口部を介して前記第2−2パッド金属層に接続される第2−2バンプパッドとをさらに含んでもよい。
また、発光ダイオードは、第1導電型半導体層の下側に位置する基板をさらに含んでもよい。基板は、第1及び第2発光領域を支持する役割を有することができる。
また、発光ダイオードは、第1発光領域と第2発光領域との間に位置し、基板を露出させる分離溝をさらに含んでもよい。分離溝によって第1及び第2発光領域の第1導電型半導体層は分離されていてもよい。
ここで、分離溝は、第1発光領域を取り囲むと共に、第2発光領域によって取り囲まれた閉ループ構造を含んでもよい。
また、発光ダイオードは、第1及び第2発光領域、各オーミック反射層及び分離溝に露出した基板を覆う下部絶縁層をさらに含んでもよい。
ここで、第1及び第2発光領域は、それぞれ第1導電型半導体層を露出させるメサエッチング領域を含んでもよい。
下部絶縁層は、第1及び第2発光領域内でそれぞれメサエッチング領域に露出した第1導電型半導体層を露出させる少なくとも一つの第1開口部及びオーミック反射層を露出させる少なくとも一つの第2開口部を含んでもよい。
第1パッド金属層は、少なくとも一つの第1開口部を介して第1発光領域の第1導電型半導体層に接続される第1−1パッド金属層及び少なくとも一つの第1開口部を介して第2発光領域の第1導電型半導体層に接続される第1−2パッド金属層を含んでもよい。
また、発光ダイオードは、下部絶縁層上に位置し、少なくとも一つの第2開口部を介して前記各オーミック反射層に接続される第2パッド金属層をさらに含んでもよい。
ここで、第2パッド金属層は、少なくとも一つの第2開口部を介して第1及び第2発光領域のオーミック反射層に共通的に接続されてもよい。
また、発光ダイオードは、第1及び第2パッド金属層を覆う上部絶縁層をさらに含んでもよい。
ここで、上部絶縁層は、第1及び第2パッド金属層を露出させる第3開口部を含んでもよい。
また、発光ダイオードは、第3開口部を介して露出した第1−1パッド金属層に接続される第1−1バンプパッドと、第3開口部を介して露出した第1−2パッド金属層に接続される第1−2バンプパッド及び第3開口部を介して露出した第2パッド金属層に接続される第2バンプパッドをさらに含んでもよい。
また、第1発光領域及び第2発光領域は互いに独立的に駆動されてもよい。第1及び第2発光領域が中心を共有する構造を有し、第1及び第1発光領域が独立的に駆動されることによって、本発明に係る発光ダイオードは指向角を効率的に制御することができる。
本発明の他の実施形態によると、発光ダイオードと、発光ダイオードの側面を取り囲む側面反射層及び発光ダイオードの上面を覆う波長変換層とを含み、発光ダイオードは、それぞれ第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び第1導電型半導体層と第2導電型半導体層との間に介在した活性層を含む第1発光領域及び第2発光領域と、第1及び第2発光領域のそれぞれの第2導電型半導体層上に位置するオーミック反射層及びオーミック反射層から離隔し、第1及び第2発光領域の第1導電型半導体層に電気的に接続された第1パッド金属層とを含み、第2発光領域は第1発光領域を取り囲む発光ダイオードパッケージが提供される。
ここで、波長変換層は、第1発光領域に対応する第1波長変換層、及び第2発光領域に対応する第2波長変換層を含み、第1及び第2波長変換層は、互いに異なる蛍光体の組み合わせを含んでもよい。上述したように発光ダイオードの第1及び第2発光領域を独立的に駆動することができるので、第1及び第2発光領域に印加される外部電源の比率を調節し、発光ダイオードパッケージから放出される光の色温度を調節することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の各実施形態に対して詳細に説明する。図1〜図18は、本発明に係る発光ダイオードの多様な実施形態を示し、図19〜図22は、発光ダイオードパッケージの多様な実施形態を示す。
図1〜図4は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを示す。具体的に、図1は、本実施形態に係る発光ダイオードの平面図で、図2は、図1のA−A’線断面図で、図3は、図1のB−B’線断面図で、図4は、図1のC−C’線断面図である。
本実施形態に係る発光ダイオードは、パッケージング工程がチップレベルで行われるチップスケールパッケージ形態の発光ダイオードに該当し得る。このような発光ダイオードは、そのサイズが一般のパッケージに比べて小さく、パッケージング工程を別途に行わないので、工程を単純化できるという利点を有する。
図2〜図4を参照すると、本実施形態に係る発光ダイオードは、基板10、半導体積層体20、オーミック反射層31、32、下部絶縁層40、第1パッド金属層51、第2パッド金属層52a、52b、上部絶縁層60、第1バンプパッド71及び第2バンプパッド72a、72bを含んでもよい。
基板10は、窒化ガリウム系半導体層を成長できる基板であれば特に制限されない。基板10は、例えば、サファイア基板、窒化ガリウム基板、SiC基板などの多様なものであり、パターニングされたサファイア基板であってもよい。基板10は、図1の平面図で開示したように、矩形又は正方形の外形を有してもよいが、必ずしもこれに限定されることはない。基板10のサイズは、特に限定されるものではなく、多様に選択可能である。基板10は、第1側面I、第2側面II、第3側面III及び第4側面IVを含んでもよい。第3側面IIIは第1側面Iに対向し、第4側面IVは第2側面IIに対向して位置してもよい。
半導体積層体20は、第1導電型半導体層21、活性層23及び第2導電型半導体層25を含んでもよい。第1導電型半導体層21は基板10上に位置してもよい。第1導電型半導体層21は、基板10上で成長した層であって、不純物、例えば、Siがドーピングされた窒化ガリウム系半導体層を含んでもよい。第1導電型半導体層21上に活性層23及び第2導電型半導体層25が位置してもよい。活性層23は、第1導電型半導体層21と第2導電型半導体層25との間に位置してもよい。後述するように、活性層23及び第2導電型半導体層25はメサエッチングによってメサ形態で第1導電型半導体層21上に位置し、これによって、活性層23及び第2導電型半導体層25は第1導電型半導体層21より小さい面積を有することができる。
半導体積層体20は、第2導電型半導体層25及び活性層23を介して第1導電型半導体層21を露出させるメサエッチング領域27a、27bを含んでもよい。図1を参照すると、メサエッチング領域27a、27bは、基板10の内部領域及び外部領域に位置してもよい。特に、基板10の内部領域に位置するメサエッチング領域27aをメサ溝27aとも呼ばれる(以下、「メサ溝27a」と記す)。
本実施形態において、メサエッチング領域27bで第1導電型半導体層21が露出し、基板10の上面が露出しないことが開示されている。しかし、本発明は、これに制限されるものではなく、メサエッチング工程前又はメサエッチング工程後にアイソレーション工程が追加的に行われ、基板10の縁部付近の上面の一部が露出してもよい。
メサ溝27aは、多様な形状の閉ループ構造を含んでもよい。図1を参照すると、ほぼ四角形の形状を有し、コーナー部分が丸い形態のメサ溝27aが開示されている。また、メサ溝27aは、四角形の一面で陥没し、この一面から対向する面に延長される形状を有してもよい。これを通じて、メサ溝27aで露出する第1導電型半導体層の面積を増加することができる。但し、メサ溝27aの形状は、図1の開示に限定されるものではなく、本発明の目的範囲内で多様に変更可能である。
また、半導体積層体20は、メサ溝27aによって区分される第1発光領域C1及び第2発光領域C2を含んでもよい。本実施形態によると、第1及び第2発光領域C1、C2は、それぞれ第1導電型半導体層21、活性層23及び第2導電型半導体層25を含み、ここで、第1及び第2発光領域C1、C2が含む第1導電型半導体層21は断絶されずに連続的であってもよい。すなわち、図3及び図4を参照すると、メサ溝27aは、第2導電型半導体層25及び活性層23を介して第1導電型半導体層21を露出させ、その結果、第1及び第2発光領域C2の第1導電型半導体層21はメサ溝27aで連続する構造を有する。これによって、第1及び第2発光領域C1、C2は第1導電型半導体層21を共有する。
メサ溝27aの内側に位置する第1発光領域C1の形状は、メサ溝27aの形状によって決定することができる。例えば、図1を参照すると、メサ溝27aの形状が、コーナーが丸い四角形の閉ループ構造を有することによって、メサ溝27aの内側に位置する第1発光領域C1は、コーナーが丸い四角形の形状を有することができる。また、メサ溝27aが四角形の一面で陥没し、この一面から対向する面に延長される形状を有することによって、第1発光領域C1は、四角形の一面から対向する面に延長される陥没領域を含むことができる。陥没領域は、メサ溝27aと同一のものであり、陥没領域で第1導電型半導体層21が露出してもよい。
メサ溝27aの外側に位置する第2発光領域C2は、メサ溝27aによって第1発光領域C1から離隔し、第1発光領域C1を取り囲む構造を含んでもよい。第1及び第2発光領域C1、C2は中心を共有してもよい。第2発光領域C2の内部ラインはメサ溝27aによって決定され、外部ラインはメサエッチング領域27bによって決定してもよい。
オーミック反射層31、32は、第1発光領域C1及び第2発光領域C2のそれぞれの第2導電型半導体層25上に位置してもよい。オーミック反射層31、32は第2導電型半導体層25と電気的に接続されてもよい。第1発光領域C1上に位置するオーミック反射層31及び第2発光領域C2上に位置するオーミック反射層32は、メサ溝27aによって互いに離隔してもよい。
オーミック反射層31、32は、第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25のほぼ全領域にわたって配置してもよい。例えば、オーミック反射層31、32は、第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25の80%以上、さらに、90%以上を覆ってもよい。但し、メサ溝27a又は基板10の縁部側から流入し得る水分による損傷を防止するために、オーミック反射層31、32の縁部は、第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25の縁部より発光領域の内側に配置してもよい。
オーミック反射層31、32は、反射性を有する金属層を含んでもよく、その結果、活性層23で生成されてオーミック反射層31、32に進行する光を基板10側に反射させることができる。例えば、オーミック反射層31、32は、単一の反射金属層で形成されてもよいが、これに限定されることはなく、オーミック層及び反射層を含んでもよい。オーミック層としては、Niなどの金属層又はITOなどの透明酸化物層が使用されてもよく、反射層としては、Ag又はAlなどの反射率が高い金属層が使用されてもよい。
下部絶縁層40は、第1及び第2発光領域C1、C2とオーミック反射層31、32を覆ってもよい。下部絶縁層40は、第1及び第2発光領域C1、C2の上面のみならず、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置するメサ溝27a及び第2発光領域C2の外側面を覆ってもよい。
但し、下部絶縁層40は、メサ溝27aの内部に位置し、第1導電型半導体層21を露出させるための第1開口部40aを含んでもよい。第1開口部40aは、図1に開示したように、連続する単一の開口部を含んでもよく、又は、図1には開示していないが、複数の断絶された開口部を含んでもよい。
また、第2発光領域C2の側面を覆う下部絶縁層40は、第2発光領域C2の側面でメサエッチングを通じて露出した第1導電型半導体層21の一部を覆ってもよい。但し、露出した第1導電型半導体層21の残りの部分は、下部絶縁層40によって覆われずに継続して露出し、後述するように第1パッド金属層51と接続される。
また、下部絶縁層40は、オーミック反射層31、32を露出させる第2開口部40bを含んでもよい。第1発光領域C1及び第2発光領域C2上で、下部絶縁層40はそれぞれ一つ以上の第2開口部40bを含んでもよい。図1を参照すると、第1発光領域C1及び第2発光領域C2は、それぞれ2個の第2開口部40bを含むことが開示されている。但し、第2開口部40bの個数、形状及び位置は、図1の開示に限定されなく、本発明の目的範囲内で多様に変更可能である。
一方、下部絶縁層40は、SiO2又はSi3N4の単一層で形成されてもよいが、これに限定されることはない。例えば、下部絶縁層40は、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を含む多層構造を有してもよく、SiO2膜、TiO2膜、ZrO2膜、MgF2膜、又はNb2O5膜などの屈折率が互いに異なる層を交互に積層した分布ブラッグ反射器を含んでもよい。また、下部絶縁層40の全ての部分が同一の積層構造であってもよいが、これに限定されることはなく、特定部分は他の部分に比べて多くの積層を含んでもよい。特に、オーミック反射層30の上部の下部絶縁層40に比べて、オーミック反射層30の周囲の下部絶縁層40がより厚くてもよい。
第1パッド金属層51及び第2パッド金属層52a、52bは下部絶縁層40上に位置してもよい。
第1パッド金属層51は、第2パッド金属層52a、52bが位置する一部の領域を除外した下部絶縁層40上のほとんどの領域に位置することができる。また、第1パッド金属層51は、第2発光領域C2の周囲に沿って下部絶縁層40の縁部を覆ってもよい。
図1、図2及び図4を参照すると、第1パッド金属層51を、下部絶縁層40の第1開口部40aを介して第1導電型半導体層21に接続してもよい。また、第1パッド金属層51を、第2発光領域C2の外側でメサエッチングを通じて露出した第1導電型半導体層21に接続してもよい。
本実施形態によると、第1及び第2発光領域C1、C2の間には第1導電型半導体層21が露出するメサ溝27aが位置し、第1発光領域C1の第1導電型半導体層21及び第2発光領域C2の第1導電型半導体層21は、メサ溝27aに残存する第1導電型半導体層21を介して連続した構造を形成する。すなわち、第1及び第2発光領域C1、C2のそれぞれが含む第1導電型半導体層21を互いに電気的に接続してもよい。
したがって、第1開口部40aを介して第1導電型半導体層21に接続される第1パッド金属層51を、第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21に同時に電気的に接続してもよい。また、第2発光領域C2の外側で、メサエッチングを通じて露出した第1導電型半導体層21に接続される第1パッド金属層51も、第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21に同時に電気的に接続してもよい。
第2パッド金属層52a、52bは、下部絶縁層40上に位置し、第1パッド金属層51と離隔して位置してもよい。すなわち、第2パッド金属層52a、52bは、第1パッド金属層51との電気的接続が遮断された状態を維持することができる。図1を参照すると、第2パッド金属層52a、52bは、第1発光領域C1上に位置する第2−1パッド金属層52a、及び第2発光領域C2上に位置する第2−2パッド金属層52bを含んでもよい。
第2−1パッド金属層52aは、第1発光領域C1上で第1パッド金属層51と離隔して位置してもよい。第2−1パッド金属層52aの下部には、第1発光領域C1のオーミック反射層31を露出させる一つ以上の第2開口部40bが位置してもよい。第2−1パッド金属層52aは、第2開口部40bを介して露出した第1発光領域C1のオーミック反射層31と接続され、オーミック反射層31の下側に位置する第2導電型半導体層25と電気的に接続されてもよい。その結果、第2−1パッド金属層52aは、第1発光領域C1の第2導電型半導体層25と電気的に接続されることができる。
同様に、第2−2パッド金属層52bは、第2発光領域C2上で第1パッド金属層51と離隔して位置してもよく、第2−2パッド金属層52bの下部には、第2発光領域C2のオーミック反射層32を露出させる一つ以上の第2開口部40bが位置してもよい。第2−2パッド金属層52bは、第2開口部40bを介して露出した第2発光領域C2のオーミック反射層32と接続され、オーミック反射層32の下側に位置する第2導電型半導体層25と電気的に接続されてもよい。その結果、第2−2パッド金属層52bは、第2発光領域C2の第2導電型半導体層25と電気的に接続されることができる。
第1パッド金属層51及び第2パッド金属層52a、52bは、下部絶縁層40が形成された後、同一の工程によって同一の材料で共に形成されてもよく、その結果、同一のレベルに位置し得る。しかし、本発明が必ずしもこれに限定されることはなく、第2パッド金属層52a、52bは、第1パッド金属層51と異なる材料で異なる工程によって形成されてもよい。一方、第1及び第2パッド金属層51、52a、52bは、Al層などの反射層を含んでもよく、反射層は、Ti、Cr又はNiなどの接着層上に形成されてもよい。また、反射層上にNi、Cr、Auなどの単層又は複合層構造の保護層が形成されてもよい。第1及び第2パッド金属層51、52a、52bは、例えば、Cr/Al/Ni/Ti/Ni/Ti/Au/Tiの多層構造を有してもよい。
上部絶縁層60は、第1及び第2パッド金属層51、52a、52bを覆ってもよい。また、上部絶縁層60は、第2発光領域C2の外周に沿って露出した第1導電型半導体層21の側面を覆ってもよい。また、上部絶縁層60は、基板10の縁部に沿って基板10の上部面を露出させてもよい。
一方、上部絶縁層60は、第1パッド金属層51及び第2パッド金属層52a、52bを露出させる一つ以上の第3開口部60aを含んでもよい。一つ以上の第3開口部60aは、それぞれ第1パッド金属層51、第2−1パッド金属層52a及び第2−2パッド金属層52b上に位置してもよい。図1を参照すると、第1及び第2発光領域C1、C2にわたって10個の第3開口部60aが第1パッド金属層51上に位置し、それぞれ一つの第3開口部60aが第2−1パッド金属層52a及び第2−2パッド金属層52b上に位置することが開示されている。但し、各パッド金属層51、52a、52b上に位置する第3開口部60aの個数及びその形状は、図1に開示したものに限定されなく、本発明の目的範囲内で多様に変更可能である。
一方、図1に示したように、上部絶縁層60の第3開口部60aは、下部絶縁層40の第2開口部40bと重畳しないように横方向に離隔して配置されてもよい。すなわち、第2開口部40bと第3開口部60aを交互に配置してもよい。これによって、上部絶縁層60の第3開口部60aを介してソルダーが浸透したとしても、下部絶縁層40の第2開口部40bにソルダーが拡散されることを防止することができ、ソルダーによるオーミック反射層31、32の汚染を防止することができる。しかし、本発明がこれに限定されることはなく、上部絶縁層60の第3開口部60aが下部絶縁層40の第2開口部40bと重畳するように配置されてもよい。
上部絶縁層60は、SiO2又はSi3N4の単一層に形成されてもよいが、これに限定されることはない。例えば、上部絶縁層60は、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を含む多層構造を有してもよく、SiO2膜、TiO2膜、ZrO2膜、MgF2膜、又はNb2O5膜などの屈折率が互いに異なる層を交互に積層した分布ブラッグ反射器を含んでもよい。
第1バンプパッド71及び第2バンプパッド72a、72bは上部絶縁層60上に位置してもよい。第1及び第2バンプパッド71、72a、72bは、矩形の形状を有してもよいが、これに限定されることはなく、多様に変更可能である。
まず、図1及び図3を参照すると、第1バンプパッド71は、第1発光領域C1、メサ溝27a及び第2発光領域C2上に位置してもよい。第1バンプパッド71の下側には複数の第3開口部60aが位置してもよく、これにより、第1バンプパッド71を第3開口部60aを介して第1パッド金属層51と接続することができる。図1を参照すると、第1バンプパッド71を、第2発光領域C2でその下側に位置する7個の第3開口部60aを介して第1パッド金属層51に接続してもよい。また、第1バンプパッド71を、第1発光領域C1でその下側に位置する3個の第3開口部60aを介して第1パッド金属層51に接続してもよい。但し、第1バンプパッド71の下側に位置する第3開口部60aの個数及び形状は、これに限定されるものではなく、多様に変更可能である。
第1及び第2発光領域C1、C2において、第3開口部60aを介して第1バンプパッド71に接続された第1パッド金属層51は、メサ溝27aで下部絶縁層40の第1開口部40aを介して露出した第1導電型半導体層21に接続されてもよい。また、第1パッド金属層51は、第2発光領域C2の外側でメサエッチングを通じて露出した第1導電型半導体層21に接続されてもよい。この構造により、第1バンプパッド71は第1導電型半導体層21に電気的に接続されることができる。上述したように、本実施形態に係る第1導電型半導体層21はメサ溝27aで断絶されずに連続する形状を有するので、第1バンプパッド71によって第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21が同時に電気的に接続されることができる。
第2バンプパッド72a、72bを、上部絶縁層60の第3開口部60aを介して第2パッド金属層52a、52bに接続してもよい。本実施形態に係る第2バンプパッド72a、72bは、第2−1バンプパッド72a及び第2−2バンプパッド72bを含んでもよい。第2−1バンプパッド72aは、基板10の第3側面IIIと第4側面IVとが出合うコーナー付近に位置し、第2−2バンプパッド72bは、基板10の第1側面Iと第4側面IVとが出合うコーナー付近に位置してもよい。
図1〜図4を参照すると、第2−1バンプパッド72aを、第1発光領域C1上に位置する第3開口部60a、具体的には、第2−1パッド金属層52a上に位置する第3開口部60aを介して第2−1パッド金属層52aに接続してもよい。上述したように、第2−1パッド金属層52aは、下部絶縁層40の第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31に接続することができる。このような配置構造により、第2−1バンプパッド72aを第1発光領域C1の第2導電型半導体層25に電気的に接続することができる。
同様に、第2−2バンプパッド72bを、第2発光領域C2上に位置する第3開口部60a、具体的には、第2−2パッド金属層52b上に位置する第3開口部60aを介して第2−2パッド金属層52bに接続してもよい。第2−2パッド金属層52bは、下部絶縁層40の第2開口部40bを介して第2発光領域C2のオーミック反射層32に接続され得る。このような配置構造により、第2−2バンプパッド72bを第2発光領域C2の第2導電型半導体層25に電気的に接続することができる。
図5及び図6は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを示す。具体的には、図5は、本実施形態に係る発光ダイオードの平面図で、図6は、図5のD−D’線断面図である。
本実施形態に係る発光ダイオードは、図1〜図4に開示した発光ダイオードとほとんどの構成が同一である。但し、メサ溝27a、第1〜第3開口部40a、40b、60a、第1及び第2パッド金属層51、52a、52bの形状、第1及び第2バンプパッド71、72a、72bの形状において相違点が存在する。以下、同一の構成に対する詳細な説明は省略し、その相違点を中心に説明する。
メサ溝27aは第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置してもよい。メサ溝27aは第1導電型半導体層21を露出させてもよい。メサ溝27aは、コーナーが丸い四角形の閉ループ構造を含んでもよい。図1に開示したメサ溝27aと比較して、本実施形態に係るメサ溝27aは、四角形の一面の中心から対向する面に向けて延長された構造を含まない。これによって、第1発光領域C1の面積をさらに広くすることができる。
下部絶縁層40は、第1導電型半導体層21を露出させる第1開口部40aを含んでもよい。第1開口部40aはメサ溝27a内に位置してもよく、それによって、第1開口部40aの形状はメサ溝27aの形状によって決定することができる。図5を参照すると、本実施形態に係る第1開口部40aは、メサ溝27aと同様に、コーナーが丸い四角形の形状を有してもよい。
下部絶縁層40は、オーミック反射層31、32を露出させる一つ以上の第2開口部40bを含んでもよい。一つ以上の第2開口部40bは、それぞれ第1及び第2発光領域C1、C2のオーミック反射層31、32上に位置してもよい。図5を参照すると、第1発光領域C1上に6個の第2開口部40bがそれぞれ3個ずつ二つの列に配置されており、基板10の第4側面IVの付近で第2発光領域C2上に3個の第2開口部40bが一列に配置されている。但し、第2開口部40bの個数及び形状は、図5の開示に限定されなく、本発明の目的範囲内で多様に変更可能である。
図5及び図6を参照すると、第1及び第2パッド金属層51、52a、52bは下部絶縁層40上に位置してもよい。第2パッド金属層52a、52bは、第2−1パッド金属層52a及び第2−2パッド金属層52bを含んでもよい。
第2−1パッド金属層52aは、メサ溝27aの内側の第1発光領域C1上で下部絶縁層40上に位置してもよく、第2−2パッド金属層52bは、メサ溝27aの外側の第2発光領域C2上で基板10の第4側面IVの付近に位置してもよい。これによって、第1パッド金属層51は、第2−1及び第2−2パッド金属層52a、52bと離隔し、第2−1及び第2−2パッド金属層52a、52bが位置していない下部絶縁層40上の残りの領域に位置することができる。
第1パッド金属層51は、メサ溝27a内で四角形の閉ループ構造を有する第1開口部40aを介して露出した第1導電型半導体層21に接続されてもよい。また、第1パッド金属層51は、第2発光領域C2の外側でメサエッチングを通じて露出した第1導電型半導体層21に接続されてもよい。本実施形態に係る第1及び第2発光領域C1、C2はメサ溝27aによって区分されるが、メサ溝27aで第1導電型半導体層21が連続する形状を有してもよい。これによって、第1パッド金属層51を、第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21に同時に接続することができる。
第2−1パッド金属層52aは四角形、特に、正方形の形状を含んでもよい。第2−1パッド金属層52aは、第1発光領域C1上に位置する第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31に接続してもよい。図5及び図6を参照すると、第2−1パッド金属層52aを、6個の第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31に接続してもよい。
第2−2パッド金属層52bは、基板10の第4側面IVの付近に位置し、矩形の長い棒状形状を有してもよい。第2−2パッド金属層52bは、第2発光領域C2上に位置する第2開口部40bを介して第2発光領域C2のオーミック反射層32に接続してもよい。図5及び図6を参照すると、第2−2パッド金属層52bは、一列に配置された3個の第2開口部40bを介して第2発光領域C2のオーミック反射層32に接続してもよい。
上部絶縁層60は、第1及び第2パッド金属層51、52a、52b上に位置し、第1及び第2パッド金属層51、52a、52bを露出させる一つ以上の第3開口部60aを含んでもよい。図5及び図6を参照すると、上部絶縁層60は、第1発光領域C1内で一列に配置された3個の第3開口部60aを含んでもよい。第1発光領域C1内に配置された第3開口部60aは第2−1パッド金属層52aを露出させてもよい。また、上部絶縁層60は、第2発光領域C2内で第2側面IIの付近で一列に配置された5個の第3開口部60aを含んでもよく、これらは、第1パッド金属層51を露出させてもよい。また、上部絶縁層60は、第4側面IVの付近で一列に配置された5個の第3開口部60aを含んでもよく、これらは、第2−2パッド金属層52bを露出させてもよい。
第1バンプパッド71は、上部絶縁層60上で基板10の第2側面IIの付近に位置してもよい。第1バンプパッド71は、第2側面IIと平行な長い棒状形状を有してもよい。第1バンプパッド71は、第2発光領域C2上で上部絶縁層60の第3開口部60aを介して第1パッド金属層51と接続してもよい。
図5及び図6を参照すると、第1バンプパッド71を、基板10の第3側面IIIの付近に一列に配置された5個の第3開口部60aを介して第1パッド金属層51と接続してもよい。上述したように、第1パッド金属層51は、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置するメサ溝27a又は第2発光領域C2の側面で露出した第1導電型半導体層21と接続されてもよい。よって、第1バンプパッド71を、第1導電型半導体層21に電気的に接続することができる。このとき、上述したように、メサ溝27aで第1導電型半導体層21が連続するので、第1バンプパッド71を、第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21に同時に電気的に接続することができる。
第2−1バンプパッド72aは、上部絶縁層60上で基板10の中心に位置してもよい。第2−1バンプパッド72aは、第2側面IIと平行な長い棒状形状を有してもよい。第2−1バンプパッド72aは、第1発光領域C1上で上部絶縁層60の第3開口部60aを介して第2−1パッド金属層52aに接続してもよい。
図5及び図6を参照すると、第2−1バンプパッド72aを、第1発光領域C1内で一列に配置された3個の第3開口部60aを介して第2−1パッド金属層52aに接続してもよい。第2−1パッド金属層52aは、第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31と接続され、オーミック反射層31は、第1発光領域C1の第2導電型半導体層25に接続されてもよい。このような連結構造を通じて、第2−1バンプパッド72aを第1発光領域C1の第2導電型半導体層25に電気的に接続することができる。
第2−2バンプパッド72bは、上部絶縁層60上で基板10の第4側面IVの付近に位置してもよい。第2−2バンプパッド72bは、第2側面IIと平行な長い棒状形状を有してもよい。第2−2バンプパッド72bは、第2発光領域C2上で上部絶縁層60の第3開口部60aを介して第2−2パッド金属層52bに接続してもよい。
図5及び図6を参照すると、第2−2バンプパッド72bを、第4側面IVの付近で一列に配置された2個の第3開口部60aを介して第2−2パッド金属層52bに接続されてもよい。第2−2パッド金属層52bは、第2開口部40bを介して第2発光領域C2のオーミック反射層32に接続され、オーミック反射層32は、第2発光領域C2の第2導電型半導体層25に接続されてもよい。このような連結構造を通じて、第2−2バンプパッド72bを第2発光領域C2の第2導電型半導体層25に接続することができる。
図1〜図6に開示した発光ダイオードは、第1及び第2発光領域C1、C2を含み、第1及び第2発光領域C1、C2は独立的に駆動可能である。第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21が一つのバンプパッド、すなわち、第1バンプパッド71に電気的に接続されてもよい。また、第1発光領域C1の第2導電型半導体層25が第2−1バンプパッド72aに電気的に接続され、第2発光領域C2の第2導電型半導体層25が第2−2バンプパッド72bに電気的に接続されてもよい。
図7は、図1に開示した発光ダイオード又は図5に開示した発光ダイオードにおける第1及び第2発光領域C1、C2の電気的連結関係を示す概略的な回路図である。
図7を参照すると、第1発光ダイオードD1及び第2発光ダイオードD2が開示されている。ここで、図7に開示した第1及び第2発光ダイオードD1、D2のそれぞれは、説明のためのものであって、図1又は図5に開示した第1及び第2発光領域C1、C2を示したものである。したがって、図7の第1及び第2発光ダイオードD1、D2は、図1又は図5に開示した発光ダイオードに限定されるものではないことに注意しなければならない。
図7を参照すると、第1及び第2発光ダイオードD1、D2のカソード端子が電気的に接続されている。このような各カソード端子の電気的連結構造は、図1又は図5で第1バンプパッド71が第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21に同時に電気的に接続される構造に対応し得る。具体的には、各カソード端子の電気的連結構造は、第1及び第2発光領域C1、C2が含む第1導電型半導体層21がメサ溝27aで連続する構造を有し、第1バンプパッド71が第1パッド金属層51を介して第1導電型半導体層21と電気的に接続される構造に対応し得る。
また、第1発光ダイオードD1のアノード端子は、図1〜図6で第2−1バンプパッド72aが第1発光領域C1の第2導電型半導体層25に電気的に接続される構造に対応し得る。具体的には、第1発光ダイオードD1のアノード端子は、第2−1バンプパッド72aが第2−1パッド金属層52a及びオーミック反射層31を介して第1発光領域C1の第2導電型半導体層25に電気的に接続される構造に対応し得る。
同様に、第2発光ダイオードD2のアノード端子は、図1〜図6で第2−2バンプパッド72bが第2発光領域C2の第2導電型半導体層25に電気的に接続される構造に対応し得る。具体的には、第2発光ダイオードD2のアノード端子は、第2−2バンプパッド72bが第2−2パッド金属層52b及びオーミック反射層32を介して第2発光領域C2の第2導電型半導体層25に電気的に接続される構造に対応し得る。
再び図1〜図6を参照すると、第1発光領域C1の駆動は、第1バンプパッド71及び第2−1バンプパッド72aに印加される電源の制御を通じて制御することができ、第2発光領域C2の駆動は、第1発光領域C1と独立的に、第1バンプパッド71及び第2−2バンプパッド72bに印加される電源の制御を通じて制御することができる。これを通じて、第1発光領域C1と第2発光領域C2の駆動は独立的に制御することができる。
第1発光領域C1が基板10の中心に位置し、第2発光領域C2が第1発光領域C1を取り囲む構造により、本実施形態に係る発光ダイオードは、出射される光の指向角を制御することができる。すなわち、第1発光領域C1に印加される電源の比率が高い場合は、発光ダイオードの指向角を相対的に狭くすることができ、第2発光領域C2に印加される電源の比率が高い場合は、発光ダイオードの指向角を相対的に広くすることができる。
例えば、第1発光領域C1に100%の電源が印加され、第2発光領域C2に電源が印加されない場合、発光ダイオードから出射される光の指向角を最小化することができる。その反対に、第2発光領域C2に100%の電源が印加され、第1発光領域C1に電源が印加されない場合、発光ダイオードから出射される光の指向角を最大化することができる。又は、第1及び第2発光領域C1、C2に中間比率の電源を印加することによって発光ダイオードの指向角を制御することができる。
第1発光領域C1が基板10の中心に位置し、第2発光領域C2が第1発光領域C1を取り囲む構造により、本実施形態に係る発光ダイオードは、単一焦点レンズを通じたモジュール化が可能であり、それによって、発光モジュールの小型化において有利になる。しかし、従来技術によると、複数の発光領域を含む発光ダイオードにおいて、複数の発光領域は上下・左右に配置される構造を有することが一般的である。このような構造の発光ダイオードは、本願発明のように複数の発光領域が同一の中心を共有する構造でないので、単一焦点レンズを用いたモジュール化が難しい。すなわち、複数の発光領域に対応する複数の焦点を含むレンズが必要であるので、発光モジュールの小型化が難しいという問題がある。
図8〜図11は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを示す。具体的には、図8は、本実施形態に係る発光ダイオードの平面図で、図9は、図8のE−E’線断面図で、図10は、図8のF−F’線断面図で、図11は、図8のG−G’線断面図である。
本実施形態に係る発光ダイオードは、図1〜図4に開示した発光ダイオードとほとんどの構成が同一であるが、分離溝80をさらに含んでもよい。また、本実施形態に係る発光ダイオードは、図1〜図4に開示した発光ダイオードと比較して、メサ溝27a、第1〜第3開口部40a、40b、60a、第1及び第2パッド金属層51a、51b、52の形状、第1及び第2バンプパッド71a、71b、72の形状において相違点が存在する。以下、同一の構成に対する詳細な説明は省略し、その相違点を中心に説明する。
図8〜図11を参照すると、メサ溝27aは、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置してもよく、第1発光領域C1の内部に位置してもよい。メサ溝27aは、第2導電型半導体層25及び活性層23を介して第1導電型半導体層21を露出させることができる。図8を参照すると、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置するメサ溝27aは、コーナーが丸い四角形の形状の閉ループ構造を含んでもよい。また、第1発光領域C1の内部に位置するメサ溝27aは、「X」字形状を含んでもよい。「X」字形状のメサ溝27aは第1発光領域C1の第1導電型半導体層21を露出させ、露出した第1導電型半導体層21は、後述するように第1−1パッド金属層51aと接続されてもよい。但し、メサ溝27aの形状は、図8の開示に限定されず、本発明の目的範囲内で多様に変更可能である。
分離溝80は、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置してもよい。分離溝80は、第2導電型半導体層25、活性層23及び第1導電型半導体層21を介して基板10を露出させるアイソレーション工程を通じて形成することができる。図8、図10及び図11を参照すると、分離溝80は、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置するメサ溝27aの内部に位置してもよい。但し、他の実施形態では、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置するメサ溝27aが省略され、分離溝80のみが位置してもよい。
また、図8、図9及び図11を参照すると、図1又は図5に開示した実施形態とは異なり、本実施形態では、基板10の縁部付近の上面一部が露出してもよい。基板10の縁部付近の上面は、メサエッチング工程前又はメサエッチング工程後に行われるアイソレーション工程によって露出させることができる。基板10の上面露出及び分離溝80の形成は、同一の工程を通じて行うことができる。但し、他の実施形態では、基板10の上面は露出しなくてもよい。
分離溝80によって第1及び第2発光領域C1、C2を分離することができる。分離溝80では、第2導電型半導体層25、活性層23及び第1導電型半導体層21がエッチングされることによって基板10が露出するので、メサ溝27aと異なり、第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21を分離溝80から離隔することができる。すなわち、図1〜図4に開示した発光ダイオードは、第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21がメサ溝27aで互いに連結される構造を有するが、本実施形態に係る発光ダイオードは、第1及び第2発光領域C1、C2が含むそれぞれの第1導電型半導体層21が分離溝80で互いに離隔する構造を有する点において相違点を有する。
下部絶縁層40は、第1導電型半導体層21を露出させる第1開口部40aを含んでもよい。図8及び図9を参照すると、第1開口部40aは、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置するメサ溝27a内に位置してもよい。図1〜図4に開示した第1開口部40aは、メサ溝27aと同様に、コーナーが丸い四角形の形状の閉ループ構造を有する。これに対し、図8を参照すると、本実施形態に係る第1開口部40aは、四角形の一面が開放された開ループ構造を有する。すなわち、基板10の第3側面IIIに隣接したメサ溝27aでは、第1導電型半導体層21を露出させる第1開口部40aを形成しなくてもよい。これは、図11を参照すると、第3側面IIIに隣接したメサ溝27aで第1導電型半導体層21を露出させる開口部が形成される場合、第2パッド金属層52が第1導電型半導体層21と接続されるので、これを防止するためのものである。但し、他の実施形態では、第1及び第2発光領域C1、C2の間にメサ溝27aが形成されていない場合、第1開口部40aも省略可能である。
また、第1開口部40aは、第1発光領域C1の内部に位置する「X」字形状のメサ溝27aの内部に位置してもよい。第1開口部40aは、メサ溝27aと同様に「X」字形状を含んでもよく、第1発光領域C1の第1導電型半導体層21を露出させてもよい。
第1パッド金属層51a、51b及び第2パッド金属層52は下部絶縁層40上に位置してもよい。第1パッド金属層51a、51bは、第1−1パッド金属層51a及び第1−2パッド金属層51bを含んでもよい。
図8及び図10を参照すると、第1−1パッド金属層51aは第1発光領域C1の内部に位置し、円形の形状を含んでもよい。但し、第1−1パッド金属層51aの形状はこれに制限されなく、多様に変更可能である。上述した「X」字形状の第1開口部40aは第1−1パッド金属層51aの下側に位置してもよい。第1−1パッド金属層51aは、「X」字形状の第1開口部40aを介して第1発光領域C1の第1導電型半導体層21と接続されてもよい。
第1−2パッド金属層51bは基板10の第1側面Iの付近に位置し、また、メサ溝27a又は分離溝80(メサ溝27aが省略される場合)を挟んで第2及び第4側面II、IVに沿って第3側面IIIの方向に延長される形状を含んでもよい。図8及び図9を参照すると、第1−2パッド金属層51bは、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置する第1開口部40aを介して第1発光領域C1の第1導電型半導体層21に接続されてもよい。また、第1−2パッド金属層51bは、第2発光領域C2の側面でメサエッチングを通じて露出した第2発光領域C2の第1導電型半導体層21に接続されてもよい。但し、第1及び第2発光領域C2の間にメサ溝27aが省略されてもよく、この場合、第1−2パッド金属層51bは、第2発光領域C2の側面に露出した第1導電型半導体層21にのみ接続されてもよい。
第2パッド金属層52は、下部絶縁層40上で第1パッド金属層51a、51bが位置していない残りの領域に位置してもよい。第2パッド金属層52は、第2発光領域C2の下端、すなわち、基板10の第3側面IIIの付近に位置してもよく、また、第1発光領域C1で第1−1パッド金属層51aが形成されていない残りの領域に位置してもよい。また、図11を参照すると、第2パッド金属層52は、メサ溝27a及び分離溝80の内側に位置してもよい。上述したように、第1開口部40aは第3側面IIIに隣接したメサ溝27a及び分離溝80内には位置しないので、下部絶縁層40はメサ溝27a及び分離溝80で連続的であり、第2パッド金属層52が第1導電型半導体層21及び活性層23に接続されることを遮断することができる。
第2パッド金属層52の下側には、オーミック反射層31、32を露出させる第2開口部40bが位置してもよい。図8を参照すると、第2発光領域C2で第2パッド金属層52の下側に7個の第2開口部40bが位置してもよく、第1発光領域C1で第2パッド金属層52の下側に4個の第2開口部40bが位置してもよい。但し、第2開口部40bの個数はこれに限定されなく、本発明の目的範囲内で多様に変更可能である。
第2パッド金属層52は、第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31及び第2発光領域C2のオーミック反射層32に接続されてもよい。すなわち、単一の第2パッド金属層52は、第1発光領域C1及び第2発光領域C2のオーミック反射層31、32に同時に電気的に接続することができる。図8には第2開口部40bの形状が円形に開示されているが、これに限定されることなく、多様な形態に変形可能である。また、第2開口部40bの個数も、本発明の目的範囲内で多様に変更可能である。
上部絶縁層60は、第1及び第2パッド金属層51a、51b、52上に位置し、第1及び第2パッド金属層51a、51b、52を露出させる一つ以上の第3開口部60aを含んでもよい。図8及び図10を参照すると、上部絶縁層60は、第1発光領域C1内で「X」字形状の第1開口部40aの間に位置し、円形の形状を有する4個の第3開口部60aを含んでもよい。4個の第3開口部60aは、空間的制約によって他の場所に位置する第3開口部60aよりも小さいサイズを有することができる。また、図8及び図9を参照すると、上部絶縁層60は、第2発光領域C2内で第1側面Iの付近で一列に配置された5個の第3開口部60aを含んでもよい。また、上部絶縁層60は、第2発光領域C2内で第3側面IIIの付近で一列に配置された4個の第3開口部60aを含んでもよい。このとき、上部絶縁層60の第3開口部60aは、下部絶縁層40の第2開口部40bと重畳しないように横方向に離隔して配置してもよい。
第1−1バンプパッド71aは基板10の中心に位置してもよい。図8を参照すると、第1−1バンプパッド71aは、基板10の第1又は第3側面I、IIIと平行な長い棒状形状を有してもよく、第2及び第4側面II、IVの中心に位置してもよい。
第1−1バンプパッド71aは、第3開口部60aを介して第1−1パッド金属層51aに接続してもよい。図8及び図10を参照すると、第1−1バンプパッド71aは、第1発光領域C1の第3開口部60aを介して第1−1パッド金属層51aに接続してもよい。このとき、第1−1パッド金属層51aは、メサ溝27a内の「X」字形状の第1開口部40aを介して第1導電型半導体層21に接続してもよい。このような構造により、第1−1バンプパッド71aは第1発光領域C1の第1導電型半導体層21に電気的に接続することができる。
第1−2バンプパッド71bは、基板10の第1側面Iの付近に位置してもよい。第1−2バンプパッド71bは、第1−1バンプパッド71aと同様に、第1側面Iと平行な長い棒状を含んでもよい。図8及び図9を参照すると、第1−2バンプパッド71bは、第2発光領域C2の第3開口部60aを介して第1−2パッド金属層51bに接続されてもよい。このとき、第1−2パッド金属層51bは、第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置し、メサ溝27a内に位置する第1開口部40aを介して露出した第2発光領域C2の第1導電型半導体層21に接続されてもよい。また、第1−2パッド金属層51bは、第2発光領域C2の外側でメサエッチングを通じて露出した第2発光領域C2の第1導電型半導体層21に接続されてもよい。但し、第1及び第2発光領域C1、C2の間にメサ溝27aが省略され、分離溝80のみが位置する場合、第1−2パッド金属層51bは、第2発光領域C2の外側に露出した第1導電型半導体層21にのみ接続されてもよい。このような構造を通じて、第1−2バンプパッド71bは、第2発光領域C2の第1導電型半導体層21に電気的に接続されることができる。
第2バンプパッド72は基板10の第3側面IIIの付近に位置してもよい。第2バンプパッド72は、第1バンプパッド71a、71bと同様に、基板10の第1側面Iと平行な長い棒状形状を有してもよい。図8及び図11を参照すると、第2バンプパッド72は、第2発光領域C2で第2パッド金属層52上に位置する第3開口部60aを介して第2パッド金属層52に接続されてもよい。第2パッド金属層52は、その下側に位置する一つ以上の第2開口部40bを介して第1及び第2発光領域C1、C2のオーミック反射層31、32に接続されてもよい。
具体的には、第2パッド金属層52は、第2発光領域C2に位置する第2開口部40bを介して第2発光領域C2のオーミック反射層32に接続され、また、第1発光領域C1に位置する第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31に接続されてもよい。オーミック反射層31、32は、第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25に接続されるので、単一の第2パッド金属層52によって第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25が同時に接続されることができる。その結果、単一の第2バンプパッド72は、第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25に同時に電気的に接続されることができる。
本実施形態に係る発光ダイオードは第1及び第2発光領域C1、C2を含む。ここで、第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25が一つのバンプパッド、すなわち、第2バンプパッド72に電気的に接続されてもよい。また、第1発光領域C1の第1導電型半導体層21が第1−1バンプパッド71aに電気的に接続され、第2発光領域C2の第1導電型半導体層21が第1−2バンプパッド71bに電気的に接続されてもよい。
図12は、図8に開示した第1及び第2発光領域C1、C2の電気的連結関係を示す概略的な回路図である。
図12を参照すると、第1発光ダイオードD1及び第2発光ダイオードD2が開示されている。ここで、図12に開示した第1及び第2発光ダイオードD1、D2のそれぞれは、説明のためのものであって、図8に開示した第1及び第2発光領域C1、C2を示したものである。したがって、図12の第1及び第2発光ダイオードD1、D2は、図8に開示した発光ダイオードに限定されるものではないことに注意しなければならない。
図12を参照すると、第1及び第2発光ダイオードD1、D2の各アノード端子が電気的に接続されている。このような各アノード端子の電気的連結構造は、図8で第2バンプパッド72が第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25に同時に電気的に接続される構造に対応し得る。具体的には、各アノード端子の電気的連結構造は、第2バンプパッド72が第2パッド金属層52に接続され、第2パッド金属層52が第1及び第2発光領域C1、C2のオーミック反射層31、32に同時に接続され、その結果、第2バンプパッド72が第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25に同時に電気的に接続される構造に対応し得る。
また、第1発光ダイオードD1のカソード端子は、図8〜図11で第1−1バンプパッド71aが第1発光領域C1の第1導電型半導体層21に電気的に接続される構造に対応し得る。具体的には、第1発光ダイオードD1のカソード端子は、第1−1バンプパッド71aが第1−1パッド金属層51aを介して第1発光領域C1の第1導電型半導体層21に電気的に接続される構造に対応し得る。同様に、第2発光ダイオードD2のカソード端子は、図8〜図11で第1−2バンプパッド71bが第2発光領域C2の第1導電型半導体層21に電気的に接続される構造に対応し得る。具体的には、第2発光ダイオードD2のカソード端子は、第1−2バンプパッド71bが第1−2パッド金属層51bを介して第2発光領域C2の第1導電型半導体層21に電気的に接続される構造に対応し得る。
再び図8〜図11を参照すると、第1発光領域C1の駆動は、第1−1バンプパッド71a及び第2バンプパッド72に印加される電源の制御を通じて制御することができる。また、第2発光領域C2の駆動は、第1発光領域C1と独立的に、第1−2バンプパッド71b及び第2バンプパッド72に印加される電源の制御を通じて制御することができる。すなわち、第1発光領域C1と第2発光領域C2を独立的に駆動することができる。
図1〜図6に開示した発光ダイオードと同様に、第1発光領域C1が基板10の中心に位置し、第2発光領域C2が第1発光領域C1を取り囲む構造を通じて、本実施形態に係る発光ダイオードの指向角を制御することができる。
図13〜図15は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを示す。本実施形態に係る発光ダイオードは、熱放出効率を高め、信頼性を向上させるためのものであって、バンプパッド71、72a、72bの下側の放熱のための上部絶縁層60の開口部を含むことを特徴とする。具体的には、図13は図1の発光ダイオード、図14は図5の発光ダイオード、図14は図8の発光ダイオードに放熱のためのデザインを追加したものである。
図13aは、一実施形態に係る発光ダイオードの平面図で、図13bは、図13aのH−H’線断面図である。図13に開示した発光ダイオードは、図1に開示した発光ダイオードとほとんどの構成が同一であるが、第1パッド金属層51が分離領域51’を含み、第1パッド金属層51の分離領域51’上に上部絶縁層60の第4開口部60bが位置するという点において相違点が存在する。以下、その相違点を中心に説明する。
第1パッド金属層51は、基板10の第3及び第4側面III、IVが交わり、コーナー付近で分離領域51’を含んでもよい。分離領域51’は第2−1バンプパッド72aの下側に位置してもよい。図13a及び図13bを参照すると、分離領域51’は第1パッド金属層51の残りの領域と離隔し、また、下部絶縁層40によって第2発光領域C2のオーミック反射層32と離隔してもよい。
上部絶縁層60は分離領域51’上に位置し、分離領域51’を露出させる第4開口部60bを含んでもよい。第4開口部60bは、第3開口部60aとその形状が同一であるが、形成される位置において相違点が存在する。図13を参照すると、4個の第4開口部60bが分離領域51’と第2−1バンプパッド72aとの間に介在している。第4開口部60bを介して第2−1バンプパッド72aは分離領域51’に接続されてもよい。但し、分離領域51’は他の部分との電気的連結が遮断されているので、第2−1バンプパッド72aは、分離領域51’によって半導体積層体20などと電気的に接続されることはできない。すなわち、第2−1バンプパッド72aは、図1〜図4を通じて言及したように、第1発光領域C1の第1導電型半導体層21に電気的に接続されるだけであって、分離領域51’によって他の部分と電気的に接続されない。
発光ダイオードの駆動時、半導体積層体20、特に、活性層23で生成された熱を第4開口部60bを介して効率的に放出することができる。具体的には、図13bを参照すると、活性層23で生成された熱をオーミック反射層32及び下部絶縁層40を介して分離領域51’に伝達することができる。第4開口部60bを介して分離領域51’に接続され、比較的大きい体積を有する第2−1バンプパッド72aを介して分離領域51’に伝達された熱を発光ダイオードの外部に放出することができる。
図14は、一実施形態に係る発光ダイオードの平面図である。図14に開示した発光ダイオードは、図5に開示した発光ダイオードとほとんどの構成が同一であるが、第1パッド金属層51が分離領域51’を含み、分離領域51’上に上部絶縁層60の第4開口部60bが位置するという点において相違点が存在する。
図14を参照すると、第1パッド金属層51は、基板10の第1側面I及び第3側面IIIの付近の中心でそれぞれ分離領域51’を含んでもよい。それぞれの分離領域51’は第2−1バンプパッド72aの下側に位置してもよい。
上部絶縁層60は、それぞれの分離領域51’上に位置し、分離領域51’を露出させる第4開口部60bを含んでもよい。図14を参照すると、4個の第4開口部60bがそれぞれの分離領域51’に2個ずつ位置してもよい。第2−1バンプパッド72aは、第4開口部60bを介して分離領域51’に接続されてもよい。これを通じて、図13のようなメカニズムにより、半導体積層体20で発生した熱を第2−1バンプパッド72aを介して発光ダイオードの外部に効率的に放出することができる。
図15は、一実施形態に係る発光ダイオードの平面図である。図15に開示した発光ダイオードは、図8に開示した発光ダイオードとほとんどの構成が同一であるが、第1−2パッド金属層51bが分離領域51b’を含み、分離領域51b’上に上部絶縁層60の第4開口部60bが位置するという点において相違点が存在する。
図15を参照すると、第1−2パッド金属層51bは、基板10の第2側面II及び第4側面IVの付近の中心でそれぞれ分離領域51b’を含んでもよい。それぞれの分離領域51b’は第1−1バンプパッド71aの下側に位置してもよい。
上部絶縁層60は、それぞれの分離領域51b’上に位置し、分離領域51b’を露出させる第4開口部60bを含んでもよい。図15を参照すると、4個の第4開口部60bがそれぞれの分離領域51b’に2個ずつ位置してもよい。第1−1バンプパッド71aは、第4開口部60bを介して分離領域51b’に接続されてもよい。これを通じて、図13のようなメカニズムにより、半導体積層体20で発生した熱を第1−1バンプパッドを介して効率的に放出することができる。
図16は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードの平面図である。図16は、図1に開示した発光ダイオードと実質的に同一であるが、メサ溝27a、第1及び第2パッド金属層51、52a、52b、第1〜第3開口部40a、40b、60aの個数及び配置構造、第1バンプパッド71a、71bの形状において相違点が存在する。但し、半導体積層体20、オーミック反射層31、32、下部絶縁層40、第1及び第2パッド金属層51、52a、52b、上部絶縁層60が積層された発光ダイオードの内部構造は図1と同一であるので、図16に対する断面図は省略される。
メサ溝27aは第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置し、コーナーが丸い四角形の閉ループ構造を有してもよい。本実施形態に係るメサ溝27aは、図1のメサ溝27aと比較して、四角形の一面の中心から対向する面に延長された構造を含んでいないという点において相違点が存在する。これによって、第1発光領域C1は広い面積を有することができる。
下部絶縁層40の第1開口部40aは、メサ溝27a内に位置し、第1導電型半導体層21を露出させてもよい。第1開口部40aの形状は、メサ溝27aの形状と同様に、コーナーが丸い四角形の閉ループ構造の形状を含んでもよい。下部絶縁層40の第2開口部40bは、第1及び第2発光領域C2、C2のオーミック反射層31、32上に位置してもよく、オーミック反射層31、32の一部を露出させてもよい。図16を参照すると、5個の第2開口部40bは第1発光領域C1内に位置し、2個の第2開口部40bが第2発光領域C2内に位置してもよい。但し、第2開口部40bの個数及び配置構造は図16の開示に限定されなく、多様に変更可能である。
第1パッド金属層51は、第2発光領域C2及び下部絶縁層40を覆ってもよい。但し、基板10の第1及び第4側面I、IVが交わるコーナーの付近の領域には第1パッド金属層51が形成されなくてもよい。また、第1パッド金属層51は、メサ溝27aを覆ってもよく、第1発光領域C1の一部を覆ってもよい。図16を参照すると、第1パッド金属層51は、第1発光領域C1の左側上端及び下端の一部を覆ってもよい。第1パッド金属層51は、第1開口部40aを介して露出した第1導電型半導体層21に接続されてもよい。但し、第1パッド金属層51の形状はこれに限定されなく、第1開口部40aを介して第1導電型半導体層21と接続できる範囲内で多様に変更可能である。
第2−1パッド金属層52aは、第1発光領域C1及び下部絶縁層40を覆ってもよい。第2−1パッド金属層52aは、コーナーが丸い四角形の形状を含み、但し、左側上端及び下端の一部が陥没した形状を含んでもよい。第2−1パッド金属層52aは第1パッド金属層51と離隔してもよい。第2−1パッド金属層52aは、第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31と接続されてもよい。
第2−2パッド金属層52bは第2発光領域C2の下部絶縁層40を覆ってもよい。第2−2パッド金属層52bの形状は、図1の第2−2パッド金属層52bの形状と同一であってもよい。
第1バンプパッド71a、71bは第1−1バンプパッド71a及び第1−2バンプパッド71bを含んでもよい。第1−1バンプパッド71a及び第1−2バンプパッド71bは矩形の形状を有してもよい。第1−1バンプパッド71aは、基板10の第1及び第2側面I、IIが交わるコーナー付近に位置し、第1−2バンプパッド71bは、基板10の第2及び第3側面II、IIIが交わるコーナー付近に位置してもよい。第1−1バンプパッド71a及び第1−2バンプパッド71bは、それぞれ上部絶縁層60の第3開口部60aを介して第1パッド金属層51に接続されてもよい。
図17は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードの平面図である。図17に開示した発光ダイオードは、図5に開示した発光ダイオードと実質的に同一であるが、メサ溝27a、第1及び第2発光領域C1、C2、第1〜第3開口部40a、40b、60a、第1及び第2パッド金属層51、52a、52b、第1及び第2バンプパッド71、72a、72bの形状において相違点が存在する。以下、同一の構成に対する説明は省略し、その相違点を中心に説明する。
メサ溝27aは第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置し、基板10を基準にして判断するとき、菱形状の閉ループ構造を有してもよい。メサ溝27aで第1導電型半導体層21が露出してもよい。第1及び第2発光領域C1、C2の形状はメサ溝27aの形状によって決定してもよい。すなわち、メサ溝27aの内側に位置する第1発光領域C1は、メサ溝27aと同様に菱形状を有してもよい。また、メサ溝27aの外側に位置する第2発光領域C2は、メサ溝27aを基準にして第1発光領域C1を取り囲む形状を有してもよい。図5の実施形態で言及したように、メサ溝27aで第1及び第2発光領域C1、C2が含む第1導電型半導体層21が連結されてもよい。
下部絶縁層40は、第1導電型半導体層21を露出させる第1開口部40aを含んでもよい。第1開口部40aはメサ溝27a内に位置してもよく、その結果、第1開口部40aはメサ溝27aと同様に菱形状を有することができる。
また、下部絶縁層40は、オーミック反射層31、32を露出させる第2開口部40bを含んでもよい。第2開口部40bは円形の形状を有してもよい。第2開口部40bは第1及び第2発光領域C1、C2にそれぞれ位置してもよい。図17を参照すると、第1発光領域C1に複数の第2開口部40bが位置し、また、第2発光領域C2内の基板10の第4側面IVの付近で複数の第2開口部40bが位置してもよい。複数の第2開口部40bは、効率的な電流拡散のために第1及び第2発光領域C1、C2で一定間隔を置いて互いに離隔してもよい。
第1パッド金属層51は下部絶縁層40上に位置してもよい。第1パッド金属層51は、概して第1発光領域C1を取り囲む形状を有してもよい。但し、図17を参照すると、第1パッド金属層51は、メサ溝27aを基準にしてその内側の一部まで形成され、第1発光領域C1の枠を覆ってもよい。また、第1パッド金属層51は、第2パッド金属層52の形成のために基板10の第3側面IIIの付近には位置しない場合がある。第1パッド金属層51は、メサ溝27aで第1開口部40aを介して露出した第1導電型半導体層21と接続されてもよい。また、第1パッド金属層51は、第2発光領域C2の側面でメサエッチングを通じて露出した第1導電型半導体層21に接続されてもよい。この場合、第1パッド金属層51は第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21に同時に接続されてもよい。
第2パッド金属層52a、52bは、第1発光領域C1に位置する第2−1パッド金属層52a、及び第2発光領域C2に位置する第2−2パッド金属層52bを含んでもよい。第2−1及び第2−2パッド金属層52a、52bは第1パッド金属層51と離隔してもよい。
第2−1パッド金属層52aは第1発光領域C1に位置し、第1パッド金属層51で取り囲まれてもよい。第2−1パッド金属層52aは、メサ溝27aと同様に菱形状を有してもよい。第2−2パッド金属層52bは第2発光領域C2から基板10の第3側面IIIに沿って位置し、第2−2パッド金属層52bの両側が基板10の第2及び第4側面II、IVに沿って第1側面Iの方向に延長される形状を有してもよい。図17を参照すると、第2−1パッド金属層52aは、4個の第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31に接続され、第2−2パッド金属層52bは、8個の第2開口部40bを介して第2発光領域C2のオーミック反射層32に接続されてもよい。
上部絶縁層60は第1及び第2パッド金属層51、52a、52bを覆い、第3開口部60aを含んでもよい。第3開口部60aは円形の形状を有してもよい。第3開口部60aは第1及び第2発光領域C1、C2に位置し、第1及び第2パッド金属層51、52a、52bを露出させてもよい。
第1バンプパッド71は、第2発光領域C2で基板10の第1側面Iに沿って位置し、第1バンプパッド71の両側が基板10の第2及び第4側面II、IVに沿って第3側面IIIの方向に延長される形状を有してもよい。第1バンプパッド71の下側に複数の第3開口部60aが位置してもよく、第1バンプパッド71は、第3開口部60aを介して第1パッド金属層51と接続されてもよい。第1パッド金属層51が第1導電型半導体層21と接続されるので、第1バンプパッド71を第1導電型半導体層21と電気的に接続することができる。このとき、第1バンプパッド71を、第1及び第2発光領域C1、C2の第1及び第2導電型半導体層21、25に同時に電気的に接続してもよい。
第2−1バンプパッド72aは基板10の中心に位置し、円形の形状を有してもよい。同様に、第2−1バンプパッド72aの下側に複数の第3開口部60aが位置してもよく、これにより、第2−1バンプパッド72aを、第3開口部60aを介して第2−1パッド金属層52aに接続することができる。また、第2−1パッド金属層52aを、第2開口部40bを介して第1発光領域C1のオーミック反射層31と接続してもよい。
第2−2バンプパッド72bは、第2発光領域C2で基板10の第3側面IIIに沿って位置し、第2−2バンプパッド72bの両側が基板10の第2及び第4側面II、IVに沿って第1側面Iの方向に延長される形状を有してもよい。第2−2バンプパッド72bの下側に複数の第3開口部60aが位置してもよく、これにより第2−2バンプパッド72bを、第3開口部60aを介して第2−2パッド金属層52bと接続することができる。また、第2−2パッド金属層52bを、第2開口部40bを介して第2発光領域C2のオーミック反射層32と接続してもよい。
これを通じて、第2−1及び第2−2バンプパッド72a、72bを、それぞれ第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25と電気的に接続することができる。
図18は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードの平面図である。図18に開示した発光ダイオードは、図17に開示した発光ダイオードと実質的に同一であるが、メサ溝27a、第1及び第2発光領域C1、C2の形状において相違点が存在する。以下、相違点を中心に説明する。
メサ溝27aは第1及び第2発光領域C1、C2の間に位置し、円形の閉ループ構造を有してもよい。それによって、メサ溝27a内に位置する下部絶縁層40の第1開口部40aの形状がメサ溝27aと同様に円形の形状を有することができる。また、第1発光領域C1は円形の形状を有してもよく、第2発光領域C2は、第1発光領域C1を取り囲む形状を有してもよい。図17の実施形態と比較して、円形の形状の第1発光領域C1の面積が菱形状の第1発光領域C1より広くてもよい。
図17及び図18に開示した発光ダイオードは、第1及び第2発光領域C1、C2を含み、第1及び第2発光領域C1、C2の電気的連結関係は、図7に開示した回路図に従うことができる。すなわち、第1及び第2発光領域C1、C2の第1導電型半導体層21が一つの第1バンプパッド71に電気的に接続されてもよい。また、第1及び第2発光領域C1、C2の第2導電型半導体層25がそれぞれの第2−1及び第2−2バンプパッド72a、72bに電気的に接続されてもよい。
図19〜図20は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを示す。具体的には、図19は、本実施形態に係る発光ダイオードパッケージの斜視図で、図20は、図19のI−I’線断面図である。
本実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、発光ダイオード、側面反射層90及び波長変換層100を含んでもよい。
図20の断面図を参照すると、発光ダイオードパッケージは、図5に開示した発光ダイオードを含む。すなわち、図20で側面反射層90及び波長変換層100を除外した残りの構成は図5の発光ダイオードと同一である。但し、図19に開示した図5の発光ダイオードは、説明の便宜のために単純に例として示したものである。よって、本実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、図1、図5、図8、図13、図14、図15、図16、図17又は図18に開示した発光ダイオードを含むことができることは自明である。
図19〜図20を参照すると、側面反射層90は、発光ダイオードの半導体積層体20及び基板10の縁部付近の上面を覆ってもよい。側面反射層90は、半導体積層体20の側面に放射される光を反射させ、半導体積層体20の上面に向かわせることができる。側面反射層90によって発光ダイオードパッケージの指向角を制限することができる。
側面反射層90は樹脂材質のホワイトウォール(white wall)を含んでもよい。側面反射層90が樹脂材質のホワイトウォールを含む場合、半導体積層体20の側面に向かう光の遮断又は反射に対する信頼性を高めるために、側面反射層90は一定のサイズ以上の厚さを有してもよい。これは、側面反射層90の厚さが小さい場合、光の一部が樹脂材質の側面反射層90を透過できるためである。例えば、側面反射層90は50μm以上の厚さを有してもよい。
又は、側面反射層90は、光反射率の高いAg又はAlの金属反射層を含んでもよい。金属反射層を含む側面反射層90は、数マイクロメートル以下の厚さでも光を遮断及び反射させることができる。例えば、側面反射層90は、5μm以下、具体的には1μm〜2μmの厚さで形成されてもよい。また、金属反射層を含む側面反射層90は、樹脂で構成されるホワイトウォールとは異なり、金属材質で構成されるので、クラックの危険性が低いという利点を有する。
波長変換層100は発光ダイオードの上面を覆ってもよく、具体的には、基板10を覆ってもよい。この場合、基板10は透明基板であってもよい。具体的には、波長変換層100は、半導体積層体20が形成された基板10の一面の反対面上に位置してもよい。あるいは、基板10は省略可能であり、波長変換層100は半導体積層体20を覆ってもよい。また、波長変換層100は、水平方向にさらに延長され、半導体積層体20の側面を取り囲む側面反射層90を覆ってもよい。
波長変換層100は蛍光体(図示せず)を含み、蛍光体は、発光ダイオードから放出された光の波長を変化させることができる。波長変換層100は、蛍光体が外部に露出して変形及び/又は変色することを防止するために、一定のサイズ以上の厚さを有する。
図19及び図20を参照すると、波長変換層100は、発光ダイオードが二つの発光領域C1、C2を含むことに対応して二つの領域を含んでもよい。すなわち、波長変換層100は、第1発光領域C1に対応する第1波長変換層101、及び第2発光領域C2に対応する第2波長変換層102を含んでもよい。よって、各発光領域C1、C2の構造と同様に、第1波長変換層101を中心部分に位置し、第2波長変換層102は第1波長変換層101を取り囲むように配置してもよい。すなわち、第1波長変換層101は第1発光領域C1上に位置し、第2波長変換層102は第2発光領域C2上に位置するようになる。
第1波長変換層101の形状及びサイズは、第1発光領域C1の形状及びサイズと同一又は類似してもよい。また、第2波長変換層102の形状は、第2発光領域C2の形状と同一又は類似してもよい。但し、図19及び図20を参照すると、第2波長変換層102は、基板10及び半導体積層体20の側面を覆う側面反射層90上にも形成されるので、第2発光領域C2のサイズより大きくすることができる。
図19を参照すると、第1波長変換層101の形状は、第1発光領域C1と同様に四角形であってもよく、また、第2波長変換層102の形状は、第2発光領域C2と同様に第1波長変換層101を取り囲む四角形であってもよい。
また、各発光領域C1、C2が異なる形状を有してもよい。例えば、図17を参照すると、第1発光領域C1は菱形状を有し、第2発光領域C2が第1発光領域C1を取り囲む形状を有する。この場合、第1波長変換層101の形状は、第1発光領域C1の形状に対応して菱形であってもよく、第2波長変換層102の形状も、第2発光領域C2の形状に対応してもよい。更に他の例として、図18を参照すると、第1発光領域C1は円形の形状を有し、第2発光領域C2が第1発光領域C1を取り囲む形状を有する。この場合、第1波長変換層101の形状は、第1発光領域C1の形状に対応して円形であってもよく、第2波長変換層102の形状も、第2発光領域C2の形状に対応してもよい。
波長変換層100は、第1及び第2波長変換層101、102の間に位置する障壁層103をさらに含んでもよい。障壁層103は、光の拡散を促進させるためのものであって、第1波長変換層101及び第2波長変換層102から放射される互いに異なる波長の光の混合を促進させることができる。障壁層103により、第1波長変換層101と第2波長変換層102との境界で色偏差や光変化が急激に発生することを最小化することができる。障壁層103は、光拡散を促進させるための目的範囲内でその材料は制限されない。
障壁層103は、半導体積層体20が含むメサ溝27a上に配置されてもよい。すなわち、第1発光領域C1及び第2発光領域C2がメサ溝27aによって互いに離隔する構造に対応して、第1及び第2波長変換層101、102の間に位置する障壁層103が第1及び第2波長変換層101、102を互いに離隔させることができる。これによって、第1及び第2波長変換層101、102のそれぞれは、第1発光領域C1及び第2発光領域C2上に位置することができる。
波長変換層100は、スクリーンプリンティング方式などを用いて一つのシートとして製作してもよい。例えば、第1波長変換層101のシートが準備され、第2波長変換層102のための領域を定義するために第1波長変換層101のシートの一部を除去してもよい。その後、第1波長変換層101のシートの一部が除去された領域に第2波長変換層102が形成され、単一の波長変換層100のシートを製作することができる。その反対に、第2波長変換層102のシートが準備され、第1波長変換層101のための領域を定義するために第2波長変換層102のシートの一部を除去してもよい。その後、第2波長変換層102のシートの一部が除去された領域に第1波長変換層101が形成され、単一の波長変換層100のシートを製作することができる。
第1波長変換層101は第1蛍光体(図示せず)を含み、第2波長変換層102は第2蛍光体(図示せず)を含んでもよく、第1蛍光体と第2蛍光体は同一であってもよく、互いに異なってもよい。例えば、第1発光領域C1から放出される光の波長は第1波長変換層101によって変換され、その結果、2700K〜3500Kの色温度を有するウォームホワイト(warm white)系列の白色光を実現することができる。また、第2発光領域C2から放出される光の波長は第2波長変換層102によって変換され、その結果、5000K〜6500Kの色温度を有するクールホワイト(cool white)系列の白色光を実現することができる。また、その反対の実施形態も可能である。
上述したように、第1発光領域C1及び第2発光領域C2は独立的に駆動され、その結果、互いに異なるパワーを出力することができる。例えば、第1発光領域C1の光が第1波長変換層101と組み合わされることによってウォームホワイト系列の光が実現され、第2発光領域C2の光が第2波長変換層102と組み合わされることによってクールホワイト系列の光が実現される場合(又はその反対の場合)、第1発光領域C1と第2発光領域C2の入力電圧及び/又は電流の値を調節し、発光ダイオードで実現される光の色温度又は相関色温度(correlated color temperature、CCT)を調節することができる。
例えば、第1発光領域C1に対して外部電源が印加され、第2発光領域C2には外部電源が印加されない場合、発光ダイオードで実現される白色光は2700K〜3500Kの色温度を有することができる。その反対に、第2発光領域C2に対して外部電源が印加され、第1発光領域C1に外部電源が印加されない場合、発光ダイオードで実現される白色光は5000K〜6500Kの色温度を有することができる。又は、第1発光領域C1及び第2発光領域C2の全てに対して外部電源が印加される場合、発光ダイオードで実現される光はウォームホワイトとクールホワイトとの中間領域に該当する色温度を有することができる。このとき、第2発光領域C2が第1発光領域C1を取り囲む構造に起因して、二つの光の色混合を効率的に行うことができる。
図21は、図19のI−I’線断面図であって、図20の断面図と比較して、側面反射層90’の形状が異なる。また、図21に開示した発光ダイオードパッケージは補充材110をさらに含んでもよい。
図21を参照すると、側面反射層90’は、発光ダイオードの基板10及び半導体積層体20の側面を覆ってもよい。また、側面反射層90’は、発光ダイオードの外面を覆ってもよい。但し、この場合、発光ダイオードの下面で第1バンプパッド71及び第2バンプパッド72a、72bは露出してもよい。
側面反射層90’は、発光ダイオードの側面で傾斜面91’を含んでもよい。側面反射層90’の傾斜面91’は、半導体積層体20の側面に放出される光を発光ダイオードの上側により効率的に反射させることができる。側面反射層90’が傾斜面91’を含むことによって、発光ダイオードの出力を増大させることができる。
側面反射層90’が傾斜面91’を含むことによって、側面反射層90’は発光ダイオードの基板10及び半導体積層体20と離隔し、離隔した領域に補充材110が介在し得る。ここで、補充材110は、半導体積層体20から放出される光の吸収を最小にする必要がある。よって、補充材110は透明な材質で形成されることが好ましい。例えば、補充材110は透明な樹脂材質で形成されてもよい。
図22は、図19のI−I’線断面図であって、図21の断面図と比較して、側面反射層90"、補充材110’及び第2波長変換層102’の形状が異なる。
図22を参照すると、側面反射層90"は、発光ダイオードの基板10及び半導体積層体20の側面を覆い、傾斜面91"を含んでもよい。本実施形態に係る側面反射層90"の高さは、図21の側面反射層90’の高さと比較してより大きくてもよい。すなわち、側面反射層90"は、発光ダイオードの基板10より高い位置に形成された領域αを含んでもよい。
発光ダイオードの基板10より高い位置に形成された側面反射層90"の領域αにより、発光ダイオードパッケージの指向角がさらに制限され得る。すなわち、領域αは、基板を経て第2波長変換層102’の外部に放出される光を反射させることができ、その結果、発光ダイオードパッケージの指向角をさらに制限することができる。
側面反射層90"が領域αを含むことによって、補充材110’が領域αに沿ってさらに延長形成することができる。また、側面反射層90"が領域αを含むことによって、第2波長変換層102’の最外部の下端一部が窪んだ構造を含むことができる。
10 基板
20 半導体積層体
21 第1導電型半導体層
23 活性層
25 第2導電型半導体層
31、32 オーミック反射層
C1 第1発光領域
C2 第2発光領域
20 半導体積層体
21 第1導電型半導体層
23 活性層
25 第2導電型半導体層
31、32 オーミック反射層
C1 第1発光領域
C2 第2発光領域
Claims (26)
- それぞれ第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び前記第1導電型半導体層と第2導電型半導体層との間に介在した活性層を含む第1発光領域及び第2発光領域と、
前記第1発光領域及び前記第2発光領域のそれぞれの前記第2導電型半導体層上に位置するオーミック反射層と、
前記オーミック反射層から離隔し、前記第1発光領域及び前記第2発光領域の前記第1導電型半導体層に電気的に接続された第1パッド金属層とを含み、
前記第2発光領域は前記第1発光領域を取り囲む発光ダイオード。 - 前記第1発光領域と第2発光領域との間に位置し、第1導電型半導体層を露出させるメサ溝をさらに含む、請求項1に記載の発光ダイオード。
- 前記メサ溝は、前記第1発光領域を取り囲むと共に、前記第2発光領域によって取り囲まれた閉ループ構造を有する、請求項2に記載の発光ダイオード。
- 前記第1発光領域及び前記第2発光領域と前記オーミック反射層を覆う下部絶縁層をさらに含み、
前記第1パッド金属層は前記下部絶縁層上に位置する、請求項2に記載の発光ダイオード。 - 前記下部絶縁層は、前記メサ溝によって露出した前記第1導電型半導体層を露出させる第1開口部、及び前記オーミック反射層を露出させる第2開口部を含み、
前記第1パッド金属層は、前記第1開口部を介して前記第1導電型半導体層に接続される、請求項4に記載の発光ダイオード。 - 前記下部絶縁層上に位置し、前記第2開口部を介して前記オーミック反射層に接続される第2パッド金属層をさらに含む、請求項5に記載の発光ダイオード。
- 前記第2パッド金属層は、
前記第2開口部を介して露出した前記第1発光領域上の前記オーミック反射層に接続される第2−1パッド金属層と、
前記第2開口部を介して露出した前記第2発光領域上の前記オーミック反射層に接続される第2−2パッド金属層とを含む、請求項6に記載の発光ダイオード。 - 前記第1パッド金属層及び前記第2パッド金属層を覆い、
前記第1パッド金属層及び前記第2パッド金属層を露出させる第3開口部を有する上部絶縁層をさらに含む、請求項7に記載の発光ダイオード。 - 前記少なくとも一つの第3開口部を介して前記第1パッド金属層に接続される第1バンプパッドと、
前記少なくとも一つの第3開口部を介して前記第2−1パッド金属層に接続される第2−1バンプパッドと、
前記少なくとも一つの第3開口部を介して前記第2−2パッド金属層に接続される第2−2バンプパッドとをさらに含む、請求項8に記載の発光ダイオード。 - 前記第1導電型半導体層の下側に位置する基板をさらに含む、請求項1に記載の発光ダイオード。
- 前記第1発光領域と第2発光領域との間に位置し、前記基板を露出させる分離溝をさらに含む、請求項10に記載の発光ダイオード。
- 前記分離溝は、前記第1発光領域を取り囲むと共に、前記第2発光領域によって取り囲まれた閉ループ構造を含む、請求項11に記載の発光ダイオード。
- 前記第1発光領域及び前記第2発光領域、前記オーミック反射層及び前記分離溝に露出した基板を覆う下部絶縁層をさらに含む、請求項11に記載の発光ダイオード。
- 前記第1発光領域及び前記第2発光領域は、それぞれ前記第1導電型半導体層を露出させるメサエッチング領域を含む、請求項13に記載の発光ダイオード。
- 前記下部絶縁層は、前記第1発光領域及び前記第2発光領域内でそれぞれ、
前記メサエッチング領域に露出した前記第1導電型半導体層を露出させる少なくとも一つの第1開口部と、
前記オーミック反射層を露出させる少なくとも一つの第2開口部とを含む、請求項14に記載の発光ダイオード。 - 前記第1パッド金属層は、
前記少なくとも一つの第1開口部を介して前記第1発光領域の第1導電型半導体層に接続される第1−1パッド金属層と、
前記少なくとも一つの第1開口部を介して前記第2発光領域の第1導電型半導体層に接続される第1−2パッド金属層とを含む、請求項15に記載の発光ダイオード。 - 前記下部絶縁層上に位置し、前記少なくとも一つの第2開口部を介して前記オーミック反射層に接続される第2パッド金属層をさらに含む、請求項16に記載の発光ダイオード。
- 前記第2パッド金属層は、前記少なくとも一つの第2開口部を介して前記第1発光領域及び前記第2発光領域のそれぞれの前記オーミック反射層に共通的に接続される、請求項17に記載の発光ダイオード。
- 前記第1パッド金属層及び前記第2パッド金属層を覆う上部絶縁層をさらに含む、請求項18に記載の発光ダイオード。
- 前記上部絶縁層は、前記第1パッド金属層及び前記第2パッド金属層を露出させる第3開口部を含む、請求項19に記載の発光ダイオード。
- 前記第3開口部を介して露出した前記第1−1パッド金属層に接続される第1−1バンプパッドと、
前記第3開口部を介して露出した前記第1−2パッド金属層に接続される第1−2バンプパッドと、
前記第3開口部を介して露出した前記第2パッド金属層に接続される第2バンプパッドとをさらに含む、請求項20に記載の発光ダイオード。 - 前記第1発光領域及び第2発光領域は互いに独立的に駆動される、請求項1に記載の発光ダイオード。
- 発光ダイオードと、
前記発光ダイオードの側面を取り囲む側面反射層と、
前記発光ダイオードの上面を覆う波長変換層とを含み、
前記発光ダイオードは、
それぞれ第1導電型半導体層、第2導電型半導体層、及び前記第1導電型半導体層と第2導電型半導体層との間に介在した活性層を含む第1発光領域及び第2発光領域と、
前記第1発光領域及び前記第2発光領域のそれぞれの第2導電型半導体層上に位置するオーミック反射層と、
前記オーミック反射層から離隔し、前記第1発光領域及び前記第2発光領域の第1導電型半導体層に電気的に接続された第1パッド金属層とを含み、
前記第2発光領域は前記第1発光領域を取り囲む発光ダイオードパッケージ。 - 前記波長変換層は、前記第1発光領域に対応する第1波長変換層、及び前記第2発光領域に対応する第2波長変換層を含む、請求項23に記載の発光ダイオードパッケージ。
- 前記第1波長変換層及び第2波長変換層は互いに異なる蛍光体の組み合わせを含む、請求項24に記載の発光ダイオードパッケージ。
- 前記側面反射層は、前記発光ダイオードに向けて形成された傾斜面を含む、請求項23に記載の発光ダイオードパッケージ。
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