JP2019212903A - 発光ダイオード及びそれを有する発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光ダイオード及びそれを有する発光素子を提供する。【解決手段】一実施形態に係る発光ダイオードは、ｎ型半導体層；ｎ型半導体層の上面を部分的に露出させるようにｎ型半導体層上に位置し、活性層と、活性層上に位置するｐ型半導体層とを含むメサ；ｎ型半導体層に電気的に接続する第１ボンディングパッド；ｐ型半導体層に電気的に接続する第２ボンディングパッド；及びメサによって露出したｎ型半導体層の露出領域と第２ボンディングパッドとの間に少なくとも一部が配置された第１絶縁層；を含み、第１絶縁層は、メサによって露出したｎ型半導体層の露出領域のうち第２ボンディングパッドに最も近い露出領域と第２ボンディングパッドとの間のｐ型半導体層領域の一部を覆い、第１絶縁層は、露出したｎ型半導体層に隣接したｐ型半導体層の縁部に沿って配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード及びそれを有する発光素子に関し、特に、光出力が高いと共に、高湿条件下で信頼性に優れた発光ダイオード及び発光素子に関する。
半導体を用いた無機発光ダイオードは、照明、ディスプレイ、自動車ヘッドランプなどの多様な分野に使用されており、その適用分野は増加し続けている。
前記発光ダイオードは、活性層を挟んでｐ型半導体層とｎ型半導体層が対向して配置された構造を有する。さらに、各電極がｎ型半導体層及びｐ型半導体層にそれぞれ形成され、これらの電極を介して外部から電力が供給され、これによって、発光ダイオードから光が生成される。
発光ダイオードは、多様な条件の使用環境に置かれており、悪条件下でも安定した使用を保障する必要がある。特に、発光ダイオードは、水分に脆弱であるので、高温高湿条件の加速試験を通過しなければならない。
一方、水分から発光ダイオードを保護するために、一般的に保護膜が使用されてきた。保護膜は、発光ダイオードを覆い、各半導体層や透明電極が外部に露出することを防止する。これによって、保護膜は、水分などの外部環境によって発光ダイオードが損傷することを防止する。
しかし、保護膜は、発光ダイオードから放出される光の経路上に配置されるので、光の一部を吸収し、結果的に発光ダイオードの光出力を減少させる。例えば、ＳｉＯ２などの透明保護膜を使用する場合に比べて、保護膜を使用しないときに光出力が約５％〜１０％さらに高くなる。
したがって、高湿条件下で信頼性に優れると共に、高い光出力を有する発光ダイオード及び発光素子が要求されている。
韓国公開特許第１０−２０１２−００５３９９０号公報
本発明が解決しようとする課題は、保護膜による光出力の減少を防止しながら、高湿条件下でも信頼性に優れた発光ダイオード及びそれを有する発光素子を提供することにある。
本発明の一実施形態に係る発光ダイオードは、ｎ型半導体層；前記ｎ型半導体層の上面を部分的に露出させるように前記ｎ型半導体層上に位置し、活性層と、前記活性層上に位置するｐ型半導体層とを含むメサ；前記ｎ型半導体層に電気的に接続する第１ボンディングパッド；前記ｐ型半導体層に電気的に接続する第２ボンディングパッド；及び前記メサによって露出したｎ型半導体層の露出領域と前記第２ボンディングパッドとの間に少なくとも一部が配置された第１絶縁層；を含み、前記第１絶縁層は、前記メサによって露出したｎ型半導体層の露出領域のうち前記第２ボンディングパッドに最も近い露出領域と前記第２ボンディングパッドとの間の前記ｐ型半導体層領域の一部を覆い、前記第１絶縁層は、前記露出したｎ型半導体層に隣接した前記ｐ型半導体層の縁部に沿って配置される。
本発明の他の実施形態に係る発光素子は、ｎ型半導体層；前記ｎ型半導体層の上面を部分的に露出させるように前記ｎ型半導体層上に位置し、活性層と、前記活性層上に位置するｐ型半導体層とを含むメサ；前記ｎ型半導体層に電気的に接続する第１ボンディングパッド；前記ｐ型半導体層に電気的に接続する第２ボンディングパッド；前記第２ボンディングパッドにボンディングされたボンディングワイヤ；及び前記露出したｎ型半導体層と前記第２ボンディングパッドとの間に配置された金属マイグレーション防止層；を含み、前記金属マイグレーション防止層は、前記第２ボンディングパッドから離隔して前記第１ボンディングパッドに対向して形成され、前記ボンディングワイヤに隣接した前記ｐ型半導体層の縁部に沿って配置される。
本発明の更に他の実施形態に係る発光素子は、ベース；前記ベースに隣接して配置された第１リード及び第２リード；前記ベース上に実装された上述した発光ダイオード；前記発光ダイオードを前記第１リード及び第２リードに電気的に連結する各ボンディングワイヤ；及び前記発光ダイオード及び前記各ボンディングワイヤを覆うモールディング部；を含み、前記発光ダイオードは、ｐ型半導体層上に配置された透明電極を含み、前記各ボンディングワイヤは、それぞれ第１ボンディングパッド及び第２ボンディングパッドにボンディングされ、前記モールディング部は、前記発光ダイオードの前記第１ボンディングパッド及び前記第２ボンディングパッド、前記透明電極及び第１絶縁層に接すると共に、メサによって露出したｎ型半導体層に部分的に接する。
本発明の各実施形態によると、保護膜を除去し、光出力を増加させながら、第２ボンディングパッドの周囲に部分的に第１絶縁層を配置することによって、高湿条件での信頼性が向上した発光ダイオードを提供することができる。
本発明の他の特徴及び長所は、以下の詳細な説明に記載されており、それを通じて明確に理解できるだろう。
本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを説明するための概略的な平面図である。 図１のＡ−Ａ'線に沿って切り取った断面図である。 図１のＢ−Ｂ'線に沿って切り取った断面図である。 図１のＣ−Ｃ'線に沿って切り取った断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの変形例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの他の変形例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの更に他の変形例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの更に他の変形例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの更に他の変形例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの更に他の変形例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの更に他の変形例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの更に他の変形例を説明するための概略的な断面図である。 本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを説明するための概略的な平面図である。 図９のＤ−Ｄ'線に沿って切り取った概略的な断面図である。 図９のＥ−Ｅ'線に沿って切り取った概略的な断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードを説明するための概略的な平面図である。 図１１のＦ−Ｆ'線に沿って切り取った概略的な断面図である。 図１１のＧ−Ｇ'線に沿って切り取った概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子を説明するための概略的な断面図である。 比較例に係る発光素子の高温高湿信頼性テスト後のＳＥＭイメージである。 本発明の実施形態に係る発光素子の高温高湿信頼性テスト後の光学イメージである。 比較例及び実施形態に係る発光素子の高温高湿信頼性テスト時間による順方向電圧の変化を示すグラフである。 比較例及び実施形態に係る発光素子の高温高湿信頼性テスト時間による光出力の変化を示すグラフである。
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で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るものではなく、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される場合がある。また、一つの構成要素が他の構成要素の「上部に」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、ｎ型半導体層；前記ｎ型半導体層の上面を部分的に露出させるように前記ｎ型半導体層上に位置し、活性層と、前記活性層上に位置するｐ型半導体層とを含むメサ；前記ｎ型半導体層に電気的に接続する第１ボンディングパッド；前記ｐ型半導体層に電気的に接続する第２ボンディングパッド；及び前記メサによって露出したｎ型半導体層の露出領域と前記第２ボンディングパッドとの間に少なくとも一部が配置された第１絶縁層；を含み、前記第１絶縁層は、前記メサによって露出したｎ型半導体層の露出領域のうち前記第２ボンディングパッドに最も近い露出領域と前記第２ボンディングパッドとの間の前記ｐ型半導体層領域の一部を覆い、前記第１絶縁層は、前記露出したｎ型半導体層に隣接した前記ｐ型半導体層の縁部に沿って配置される。
前記第１絶縁層を用いることによって、メサのほとんどの領域を覆う保護膜を除去し、光出力を向上させながらも、高湿条件下で金属マイグレーションなどによる不良発生を防止することができ、信頼性を向上させることができる。
前記第１絶縁層は、前記第２ボンディングパッドよりも前記露出したｎ型半導体層の近くに配置されてもよい。また、前記第１絶縁層は、前記露出したｎ型半導体層を部分的に覆ってもよい。
一方、前記第１絶縁層は、前記第２ボンディングパッドの幅より長い長さを有してもよい。さらに、前記第１絶縁層は、前記第２ボンディングパッドの３面を取り囲む形状を有してもよい。
一実施形態において、前記メサは長い形状を有してもよく、前記第２ボンディングパッドは、前記メサ上に前記第１ボンディングパッドに対向して前記メサの長さ方向の一側端の縁部付近に配置されてもよく、前記第１絶縁層は、前記第２ボンディングパッドと前記一側端の縁部との間の前記ｐ型半導体層領域の一部を覆ってもよい。
また、前記第１絶縁層は、前記一側端の縁部付近のメサの側面及び露出したｎ型半導体層を覆ってもよい。
さらに、前記第１絶縁層は、前記一側端の縁部付近で前記メサの縁部に沿って長さ方向に延長してもよい。前記メサの長さ方向に沿って配置された第１絶縁層部分の長さは、前記第２ボンディングパッドの幅より大きく、前記メサの最大長さの１／２より小さくてもよい。これによって、前記第１絶縁層による光損失を減少させながら、高湿条件での信頼性を保証することができる。
他の実施形態において、前記メサは、前記ｐ型半導体層及び前記活性層を介して前記ｎ型半導体層を露出させるグルーブを含んでもよく、前記第１絶縁層は、前記グルーブと前記第２ボンディングパッドとの間に位置する前記ｐ型半導体層領域の一部を覆ってもよい。
更に他の実施形態において、前記発光ダイオードは、前記第１絶縁層から離隔した追加の絶縁層をさらに含んでもよく、前記メサは、前記ｐ型半導体層及び前記活性層を介して前記ｎ型半導体層を露出させるグルーブを含んでもよく、前記追加の絶縁層は、前記グルーブと前記第２ボンディングパッドとの間に位置する前記ｐ型半導体層領域の一部を覆ってもよい。
また、前記追加の絶縁層は、前記グルーブの側壁の一部を覆ってもよい。
前記発光ダイオードは、前記ｐ型半導体層とオーミック接触する透明電極をさらに含んでもよく、前記第２ボンディングパッドは、前記透明電極上に位置し、前記透明電極に電気的に接続されてもよい。
一実施形態において、前記透明電極は前記第１絶縁層の一部を覆ってもよい。
さらに、前記透明電極と第１絶縁層は、第１幅ｗ１の大きさの分だけ重畳し、前記透明電極は、前記ｐ型半導体層の縁部から第２幅ｗ２の大きさの分だけ離隔してもよく、前記第１幅ｗ１が第２幅ｗ２より大きく、前記第１幅ｗ１は１０μｍ以下であってもよい。例えば、前記第１幅ｗ１は５μｍであってもよく、前記第２幅ｗ２は４μｍであってもよい。
また、前記第１ボンディングパッドから延長する第１延長部をさらに含んでもよい。前記第１延長部はｎ型半導体層に電気的に接続する。前記第１延長部は、前記第１絶縁層に形成された各ホールを介してｎ型半導体層に電気的に接続してもよい。これと異なり、前記第１絶縁層は、互いに離隔した複数のアイランドを含み、前記第１延長部は、前記各アイランド間の領域で前記ｎ型半導体層に電気的に接続してもよい。
他の実施形態において、前記第１絶縁層の一部が前記透明電極を覆ってもよい。更に他の実施形態において、前記第１絶縁層の側面と前記透明電極の側面は互いに向かい合うように配置されてもよい。
本発明の更に他の実施形態に係る発光素子は、ｎ型半導体層；前記ｎ型半導体層の上面を部分的に露出させるように前記ｎ型半導体層上に位置し、活性層と、前記活性層上に位置するｐ型半導体層とを含むメサ；前記ｎ型半導体層に電気的に接続する第１ボンディングパッド；前記ｐ型半導体層に電気的に接続する第２ボンディングパッド；前記第２ボンディングパッドにボンディングされたボンディングワイヤ；及び前記露出したｎ型半導体層と前記第２ボンディングパッドとの間に配置された金属マイグレーション防止層；を含み、前記金属マイグレーション防止層は、前記第２ボンディングパッドから離隔して前記第１ボンディングパッドに対向して形成され、前記ボンディングワイヤに隣接した前記ｐ型半導体層の縁部に沿って配置される。
前記金属マイグレーション防止層の長さは、前記メサの縁部の全体長さの１／２より小さくてもよい。
金属イオンは、高湿条件下でアノード電極側に配置された金属ワイヤからカソード電極側に移動し得る。これによって、漏洩電流が発生し、短絡による不良が発生し得る。しかし、金属マイグレーション防止層を配置することによって金属イオンのマイグレーションを防止することができ、高湿条件下での短絡による不良発生を防止することができる。
一実施形態において、前記ボンディングワイヤはシルバー（Ａｇ）ワイヤであってもよい。
本発明の更に他の実施形態に係る発光素子は、ベース；前記ベースに隣接して配置された第１リード及び第２リード；前記ベース上に実装された上述した発光ダイオード；前記発光ダイオードを前記第１リード及び前記第２リードに電気的に連結する各ボンディングワイヤ；及び前記発光ダイオード及び各ボンディングワイヤを覆うモールディング部；を含み、前記発光ダイオードは、ｐ型半導体層上に配置された透明電極を含み、前記各ボンディングワイヤは、それぞれ第１ボンディングパッド及び第２ボンディングパッドにボンディングされ、前記モールディング部は、前記発光ダイオードの第１ボンディングパッド及び第２ボンディングパッド、前記透明電極及び第１絶縁層に接すると共に、メサによって露出したｎ型半導体層に部分的に接する。
さらに、前記モールディング部と前記透明電極とが接する面積は、前記モールディング部と前記発光ダイオードの他の構成要素とが接する面積より大きくてもよい。
図１は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオード１００を説明するための概略的な平面図で、図２ａ、図２ｂ及び図２ｃは、それぞれ図１のＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線及びＣ−Ｃ'線に沿って切り取った断面図である。
図１、図２ａ、図２ｂ及び図２ｃを参照すると、前記発光ダイオード１００は、基板２１、メサＭを含む発光構造体３０、電流障壁層２９ａ、電流遮断層２９ｂ、第１絶縁層３１、透明電極３３、第１ボンディングパッド３５、第１延長部３５ａ、第２ボンディングパッド３７及び第２延長部３７ａを含んでもよい。
基板２１は、絶縁性又は導電性基板であってもよい。また、基板２１は、発光構造体３０を成長させるための成長基板であってもよく、サファイア基板、シリコンカーバイド基板、シリコン基板、窒化ガリウム基板、窒化アルミニウム基板などを含んでもよい。例えば、基板２１は、サファイア基板であってもよく、特に、パターニングされたサファイア基板（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ；ＰＳＳ）であってもよい。この場合、基板２１は、その上面に複数の突出部を含んでもよい。また、基板２１は、概して長い長方形の形状であってもよいが、本発明がこれに限定されることはない。
基板２１上には、メサＭを含む発光構造体３０が配置される。発光構造体３０は、ｎ型半導体層２３、ｎ型半導体層２３上に位置するｐ型半導体層２７、及びｎ型半導体層２３とｐ型半導体層２７との間に位置する活性層２５を含んでもよい。一方、メサＭは、ｐ型半導体層２７及び活性層２５を含む。
ｎ型半導体層２３、活性層２５及びｐ型半導体層２７は、ＭＢＥ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ）やＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの公知の方法を用いてチャンバー内で基板２１上に成長させてもよい。ｎ型半導体層２３は、基板２１と共にダイシングされることによって基板２１と同一の平面形状を有することができる。しかし、本発明が必ずしもこれに限定されることはなく、ｎ型半導体層２３は基板２１の一部領域内に位置してもよい。
一方、ｎ型半導体層２３、活性層２５及びｐ型半導体層２７は、ＩＩＩ−Ｖ系列窒化物系半導体を含んでもよく、例えば、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎなどの窒化物系半導体を含んでもよい。ｎ型半導体層２３は、ｎ型不純物（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ）を含んでもよく、ｐ型半導体層２７は、ｐ型不純物（例えば、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ）を含んでもよい。活性層２５は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を含んでもよく、窒化物系半導体の組成比は、所望の波長の光を放出するように調節できる。
メサＭは、ｎ型半導体層２３の一部領域上に位置し、これによって、メサＭが形成されない領域にはｎ型半導体層２３の上面が露出する。メサＭは、基板２１上にｎ型半導体層２３、活性層２５及びｐ型半導体層２７を成長させた後、ｐ型半導体層２７及び活性層２５を部分的にエッチングして形成されてもよい。メサＭの形態は制限されないが、概して基板２１と類似する形状を有してもよい。すなわち、メサＭは、図１に示したように、概して長方形の形状を有してもよく、一側方向（長さ方向）に長い形状を有してもよい。また、メサＭは傾斜した側面を有してもよいが、これに限定されることはなく、ｎ型半導体層２３の上面に対して垂直な側面を有してもよい。また、本実施形態において、メサＭは、後述する第１延長部３５ａを配置するために一側面に内部に陥入した陥入部を含んでもよい。
また、メサＭは、その側面に形成された凹凸パターン（図示せず）をさらに含んでもよい。前記凹凸パターンは、乾式エッチング及び／又は湿式エッチングなどのパターニング方法を通じて形成されてもよい。前記凹凸パターンは、活性層２５で生成された光の抽出効率を向上させる。
透明電極３３は、ｐ型半導体層２７上に位置し、ｐ型半導体層２７にオーミック接触してもよい。透明電極３３は、導電性酸化物又は光透過性金属層のように、光透過性及び電気的導電性を有する物質を含んでもよい。例えば、透明電極３３は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＩＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＩＯ（Ｚｉｎｃ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＩＴＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＩＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＦＴＯ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、又はＮｉ／Ａｕ積層構造のうち少なくとも一つを含んでもよい。
第１ボンディングパッド３５はメサＭ上に配置されてもよい。第１ボンディングパッド３５はｐ型半導体層２７から電気的に絶縁され、このために、電流遮断層２９ｂが第１ボンディングパッド３５とｐ型半導体層２７との間に配置され得る。また、電流遮断層２９ｂは、第１ボンディングパッド３５の周囲に露出したメサＭの側面及びｎ型半導体層２３を部分的に覆ってもよい。電流遮断層２９ｂは、第１ボンディングパッド３５をｐ型半導体層２７から絶縁させると共に、第１ボンディングパッド３５上に配置されるボンディングワイヤが透明電極３３やｐ型半導体層２７に短絡することを防止する。
一方、前記第１ボンディングパッド３５から第１延長部３５ａが延長されてもよい。第１延長部３５ａは、露出したｎ型半導体層２３上に延長され、ｎ型半導体層２３に接触してもよい。第１延長部３５ａは、第１ボンディングパッド３５と共に同一の工程かつ同一の材料で形成されてもよい。第１延長部３５ａは、広い領域にわたってｎ型半導体層２３に接触し、電流分散を促進する。
第２ボンディングパッド３７はメサＭ上に配置されてもよい。図示したように、第２ボンディングパッド３７は、第１ボンディングパッド３５に対向してメサＭの長さ方向の一側端の縁部付近に配置されてもよい。第２ボンディングパッド３７はメサＭの縁部から離隔し、よって、第２ボンディングパッド３７とメサＭの周囲に露出したｎ型半導体層２３との間にメサＭの一部が配置される。
一方、第２延長部３７ａは、第２ボンディングパッド３７から第１ボンディングパッド３５側に延長する。第２延長部３７ａは、第２ボンディングパッド３７と同一の材料かつ同一の工程で共に形成されてもよい。但し、第２ボンディングパッド３７は、ワイヤをボンディングするためのパッドであって、ワイヤボールを形成できるように第２延長部３７ａに比べて相対的に広い幅を有する。
第２ボンディングパッド３７は金属物質を含んでもよく、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌなどを含んでもよく、単一層又は多重層構造で形成されてもよい。例えば、第２ボンディングパッド３７は、Ｔｉ層／Ａｕ層、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層、Ｃｒ層／Ａｕ層、Ｃｒ層／Ｐｔ層／Ａｕ層、Ｎｉ層／Ａｕ層、Ｎｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層、及びＣｒ層／Ａｌ層／Ｃｒ層／Ｎｉ層／Ａｕ層の金属積層構造のうち少なくとも一つを含んでもよい。また、第２ボンディングパッド３７は、第１ボンディングパッド３５と同一の物質で共に形成されてもよい。
電流障壁層２９ａは、第２ボンディングパッド３７及び第２延長部３７ａの下部に配置されてもよい。特に、電流障壁層２９ａは、ｐ型半導体層２７と透明電極３３との間に配置されてもよい。電流障壁層２９ａは、第２ボンディングパッド３７を介して供給された電流が第２ボンディングパッド３７や第２延長部３７ａの周囲に集中することを防止することができる。よって、電流障壁層２９ａは、絶縁性物質を含んでもよく、単一層又は多重層に形成されてもよい。例えば、電流障壁層２９ａは、ＳｉＯｘ又はＳｉＮｘを含んでもよく、屈折率が異なる各絶縁性物質層が積層された分布ブラッグ反射器を含んでもよい。電流障壁層２９ａは、光透過性を有してもよく、光反射性を有してもよく、選択的光反射性を有してもよい。
また、第２ボンディングパッド３７及び第２延長部３７ａが電流障壁層２９ａ上に限定的に位置するように、電流障壁層２９ａは、第２ボンディングパッド３７及び第２延長部３７ａより大きい面積を有してもよい。
一方、図２ａに示したように、透明電極３３は、第２ボンディングパッド３７の下部に電流障壁層２９ａを露出させる開口部を有してもよく、よって、第２ボンディングパッド３７は電流障壁層２９ａに接触し得る。
一方、第１絶縁層３１は、第２ボンディングパッド３７とメサＭの周囲に露出したｎ型半導体層２３との間のｐ型半導体層２７領域の一部を覆う。第１絶縁層３１は、メサＭの縁部に沿って部分的に配置される。特に、第１絶縁層３１は、メサＭによって露出したｎ型半導体層２３の露出領域のうち第２ボンディングパッド３７に最も近い露出領域と前記第２ボンディングパッド３７との間のｐ型半導体層２７領域の一部を覆い、ｐ型半導体層２７の縁部に沿って長い形状に配置されてもよい。また、図１に示したように、第１絶縁層３１は、第２ボンディングパッド３７の３面を取り囲む（第２ボンディングパッド３７を３方向から取り囲む）ように配置されてもよい。また、第１絶縁層３１は、図１及び図２ａに示したように、メサＭの側面及びｎ型半導体層２３の露出領域を部分的に覆ってもよい。概して、第１絶縁層３１は、第２ボンディングパッド３７から離隔して第１ボンディングパッド３５に対向し、すなわち、第１ボンディングパッド３５の反対側に形成されてもよい。
第１絶縁層３１は、第２ボンディングパッド３７上に形成されるボンディングワイヤから金属イオンが電場によって移動することを遮断するために配置される。よって、第１絶縁層３１は、金属マイグレーション防止層と命名され得る。高湿条件下で透明電極３３上に水分層が形成され、金属イオンは、この水分層を介して第２ボンディングパッド３７からｎ型半導体層２３側に移動し得る。第２ボンディングパッド３７と露出したｎ型半導体層２３との間の間隔が近いほど電場が強くなるので、金属イオンの移動経路が最も近い部分に第１絶縁層３１を配置する必要がある。さらに、金属イオンが移動し得る経路を十分に遮断するように第１絶縁層３１を相対的に長い形状に配置することによって、金属イオンによる電気的短絡を防止できるようになる。このために、第１絶縁層３１は、第２ボンディングパッド３７の幅より大きく形成されることが望ましい。
一方、第１絶縁層３１は、光出力を低下させ得るので、一部の領域に制限される。特に、第１絶縁層３１の全体長さは、メサＭの縁部の全体長さの１／２より小さくてもよく、さらに、１／４より小さくてもよい。第１絶縁層３１の全体長さを制御することによって、第１絶縁層３１による光損失を減少させることができる。しかし、本発明がこれに限定されることはなく、第１絶縁層３１は、メサＭの縁部のほとんどを覆ってもよく、電流遮断層２９ｂにつながってもよい。
透明電極３３は、図２ａに示すように、第１絶縁層３１の一部を覆ってもよい。すなわち、第１絶縁層３１は透明電極３３の下側に配置されてもよい。図２ａの部分拡大断面図に示したように、第１絶縁層３１と透明電極３３は、第１幅ｗ１の大きさの分だけ重畳してもよい。一方、透明電極３３は、ｐ型半導体層２７の縁部から第２幅ｗ２だけ離隔する。一般に、透明電極３３は、ｐ型半導体層２７の縁部から離隔し、例えば、第２幅ｗ２の大きさは約４μｍであってもよい。一方、金属イオンが第１絶縁層３１の下部に移動することを効率的に防止するために、透明電極３３と第１絶縁層３１とが十分に重畳する必要がある。よって、第１幅ｗ１は、第２幅ｗ２より大きく、例えば、約５μｍ以上であってもよい。一方、第２幅ｗ２の上限は、ｐ型半導体層２７の縁部付近に電流を分散できるように制限され得る。例えば、第２幅ｗ２は１０μｍ未満であってもよい。
一方、第１絶縁層３１は、電流障壁層２９ａ及び電流遮断層２９ｂと共に、透明電極３３の形成前に形成されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されることはなく、第１絶縁層３１は、電流障壁層２９ａ及び電流遮断層２９ｂと異なる物質で形成されてもよい。第１絶縁層３１は、例えば、シリコン酸化物又はシリコン窒化物で形成されてもよい。
本実施形態において、ｐ型半導体層２７上に配置される各絶縁層は、電流障壁層２９ａ、電流遮断層２９ｂ及び第１絶縁層３１に制限され得る。これによって、ｐ型半導体層２７のほとんどの領域は透明電極３３以外の物質層で覆われず、よって、各絶縁層による光損失を減少させることができる。
また、従来技術に係る保護膜は透明電極３３を覆うが、本実施形態において、透明電極３３上には如何なる絶縁層も配置されない。但し、本発明は、これに限定されるものではなく、後述するように、第１絶縁層３１の一部が透明電極３３を覆ってもよい。
図３〜図８は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオード１００の多様な変形例を説明するための概略的な断面図である。
まず、図３を参照すると、上述した発光ダイオード１００において、第１絶縁層３１はメサＭの周囲に露出したｎ型半導体層２３の縁部まで延長されるが、本変形例において、第１絶縁層３１は、露出したｎ型半導体層２３を部分的に覆い、ｎ型半導体層２３の縁部付近領域を露出させる。第１絶縁層３１がｎ型半導体層２３の縁部から離隔するので、ダイシング工程によって発光ダイオードを分割するとき、第１絶縁層３１がダイシング工程によって損傷することを防止することができる。
図４を参照すると、本変形例において、第１絶縁層３１の一部が透明電極３３を覆う。よって、第１絶縁層３１は、透明電極３３の形成後に形成されてもよい。第１絶縁層３１が透明電極３３を覆うので、金属イオンが第２ボンディングパッド３７側からｎ型半導体層２３側に移動することをさらに確実に遮断することができる。
図５を参照すると、本変形例において、第１絶縁層３１は、その側面が透明電極３３の側面と向かい合うように配置される。よって、第１絶縁層３１と透明電極３３とは互いに重畳しない。第１絶縁層３１の側面は、透明電極３３の側面と接してもよいが、これに限定されることはなく、透明電極３３から離隔してもよい。
図６を参照すると、本変形例において、第１絶縁層３１は、ｐ型半導体層２７上に限定的に配置され、メサＭの側面や露出したｎ型半導体層２３を覆わない。第１絶縁層３１が透明電極３３と重畳しないように配置された状態を示しているが、これに限定されることはなく、第１絶縁層３１の少なくとも一部が透明電極３３の下部又は上部に配置されてもよい。
図７ａ、図７ｂ及び図７ｃは、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの更に他の変形例を説明するための概略的な平面図である。
図７ａを参照すると、本実施形態に係る発光ダイオード１００ａは、図１の発光ダイオードと概して類似するが、第１絶縁層３１がメサＭの縁部に沿ってさらに延長された点で相違している。
第１絶縁層３１は、メサＭの両側縁部に沿って延長されてもよく、電流遮断層２９ｂ付近までつながってもよい。第１絶縁層３１が透明電極３３と重畳する幅ｗ１は、概して一定であってもよく、５μｍ〜１０μｍ、さらに具体的には約５μｍであってもよい。また、第１絶縁層３１は、電流遮断層２９ｂから約２μｍ〜５μｍだけ離隔してもよい。
本実施形態において、電流遮断層２９ｂは透明電極３３から離隔する。しかし、本発明がこれに限定されることはなく、電流遮断層２９ｂは透明電極３３と重畳してもよい。
一方、第１絶縁層３１は、メサＭの付近に露出したｎ型半導体層２３を覆い、よって、第１延長部３５ａは第１絶縁層３１の上部を通過する。図示したように、第１絶縁層３１は、ｎ型半導体層２３を露出させる複数の開口部３１ａを有してもよく、第１延長部３５ａは、複数の開口部３１ａを介してｎ型半導体層２３に電気的に接続してもよい。複数の開口部３１ａは、一定の間隔で配置されてもよいが、これに限定されることはなく、互いに異なる間隔で配置されてもよい。例えば、各開口部３１ａは、第１ボンディングパッド３５から遠くなるほど狭い間隔を有するように配置されてもよく、これによって、電流をさらに均一に分散させることができる。
図７ｂを参照すると、本実施形態に係る発光ダイオード１００ｂは、図７ａの発光ダイオード１００ａと概して類似するが、第１絶縁層３１の左側端部に電流遮断層２９ｂに向かって突出した突出部をさらに含むという点で相違している。これによって、透明電極３３と第１絶縁層３１とが重畳する領域を最大限確保することができる。
図７ｃを参照すると、本実施形態に係る発光ダイオード１００ｃは、図７ａを参照して説明した発光ダイオード１００ａと概して類似するが、第１絶縁層３１が電流遮断層２９ｂまで延長して互いにつながった点で相違している。第１絶縁層３１と電流遮断層２９ｂは、同一の工程で同一の材料で共に形成されてもよく、これらを互いにつなげることによって工程を単純化することができる。
図８は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの更に他の変形例を説明するための概略的な断面図である。
図８を参照すると、本実施形態に係る発光ダイオード１００ｄは、図７ｃの発光ダイオード１００ｃと概して類似するが、第１絶縁層３１に各開口部３１ａが形成される代わりに、第１絶縁層３１が複数のアイランド３１ｂにパターニングされた点で相違している。
各アイランド３１ｂは、第１延長部３５ａに沿って第１延長部の下側に配置される。よって、第１延長部３５ａは、各アイランド３１ｂ間に露出したｎ型半導体層２３に電気的に接続し得る。
また、各アイランド３１ｂは、第１絶縁層３１と同様に、透明電極３３と第１幅ｗ１だけ重畳してもよい。各アイランド３１ｂは多様な形状を有してもよく、特に、側面が傾斜した形状を有してもよい。これによって、第１延長部３５ａが各アイランド３１ｂの側面で断線されることを防止することができる。
また、図８は、第１絶縁層３１の左側端部が電流遮断層２９ｂに連結された状態を示すが、図７ａ及び図７ｂの各変形例のように、第１絶縁層３１の左側端部が約２μｍ〜５μｍだけ離隔してもよい。
一方、上述した図３〜図５の各変形例は、図７ａ、図７ｂ、図７ｃ及び図８の各変形例にも適用可能である。また、図３〜図８を参照して説明した各変形例は、後述する多様な実施形態にも類似する形で適用可能である。図９は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオード２００を説明するための概略的な平面図で、図１０ａ及び図１０ｂは、それぞれ図９のＤ−Ｄ'線及びＥ−Ｅ'線に沿って切り取った概略的な断面図である。
図９、図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、本実施形態に係る発光ダイオード２００は、上述した発光ダイオード１００と概して類似するが、発光ダイオード２００が相対的にさらに広い発光面積を有し、これによって、さらに多くの延長部３５ａ及び３７ｂを有する。また、上述した発光ダイオード１００は、ｐ型半導体層２７上に配置された第１ボンディングパッド３５を含むが、本実施形態に係る発光ダイオードは、メサＭに形成されたグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ、溝）３０ａ内に配置された第１ボンディングパッド３５を含む。
まず、メサＭは、その周囲に沿ってｎ型半導体層２３の上面を露出させるようにｎ型半導体層２３の一部領域上に配置される。メサＭは、長い長方形の形状を有してもよく、図示したように、側面に凹凸パターンを有してもよい。
一方、メサＭは、ｎ型半導体層２３を露出させるグルーブ３０ａ、３０ｂを含んでもよく、第１ボンディングパッド３５は前記グルーブ３０ａ内に配置されてもよい。第１延長部３５ａは、第１ボンディングパッド３５から第２ボンディングパッド３７側に延長される。
第２ボンディングパッド３７は、第１ボンディングパッド３５に対向してメサＭの長さ方向の一側端の縁部（長さ方向に垂直な一側縁部）付近に配置される。本実施形態において、露出したｎ型半導体層２３領域のうち第２ボンディングパッド３７に最も近い領域は、メサＭの前記一側端の縁部付近に位置してもよい。
第１絶縁層３１は、第２ボンディングパッド３７と露出したｎ型半導体層２３との間のｐ型半導体層２７の一部領域を覆う。特に、第１絶縁層３１は、露出したｎ型半導体層２３領域のうち第２ボンディングパッド３７に最も近い領域と第２ボンディングパッド３７との間のｐ型半導体層の一部を覆い、メサＭの縁部に沿って延長してもよい。第１絶縁層３１の長さは、第２ボンディングパッド３７の幅より大きい。一方、第１絶縁層３１は、長さ方向に平行な縁部側に延長してもよく、これによって、第２ボンディングパッド３７の３面を取り囲む（第２ボンディングパッド３７を３方向から取り囲む）ことができる。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、長さ方向に平行な縁部は第１絶縁層３１で全く覆われなくてもよい。例えば、メサＭの長さ方向に平行な縁部が第２ボンディングパッド３７から相対的に遠く離れている場合、第１絶縁層３１が省略されたとしても電気的短絡が容易に発生しない。よって、この場合、第１絶縁層３１は、長さ方向に垂直な一側縁部の付近にのみ配置され得る。
一方、第１延長部３５ａを形成するためのグルーブ３０ｂを介してｎ型半導体層２３が露出し、グルーブ３０ｂによって露出したｎ型半導体層２３と第２ボンディングパッド３７との間にも電場が相対的に大きく形成され得る。よって、第１絶縁層３１は、前記グルーブ３０ｂと前記第２ボンディングパッド３７との間に位置するｐ型半導体層２７領域の一部を覆うことができる。第２ボンディングパッド３７がメサＭの周囲に沿って露出したｎ型半導体層２３に比べて相対的にグルーブ３０ｂの近くに配置された場合、メサＭの縁部付近に配置された第１絶縁層３１は省略され、第１絶縁層３１はグルーブ３０ｂの付近にのみ配置されてもよい。
一方、第２ボンディングパッド３７及び第２延長部３７ａの下部に電流障壁層１２９ａが配置されてもよく、電流障壁層１２９ａは、上述した電流障壁層２９ａと同様に透明電極３３の下部に配置されてもよい。
また、電流障壁層１２９ｂが第１ボンディングパッド３５の下部領域内に部分的に配置されてもよく、電流遮断層１２９ｃが第１ボンディングパッド３５の周囲のグルーブ３０ａの側壁を覆ってもよい。
本実施形態において、第１絶縁層３１が透明電極３３の下部に配置され、露出したｎ型半導体層２３の縁部まで延長された場合を示すが、図３〜図６を参照して説明したように多様な変形が可能である。
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３００を説明するための概略的な平面図で、図１２ａ及び図１２ｂは、それぞれ図１１のＦ−Ｆ'線及びＧ−Ｇ'に沿って切り取った概略的な断面図である。
図１１、図１２ａ及び図１２ｂを参照すると、前記発光ダイオード３００は、図９を参照して説明した発光ダイオード２００と概して類似するが、基板２１上に複数の発光セルＲ１Ｃ１〜Ｒ２Ｃ３が配置され、これらの発光セルが互いに電気的に連結されたという点で相違している。以下では、重複を避けるために、上述した事項と区別される内容に対して説明する。
基板２１は、図１１の平面図に示すように、長方形又は正方形の外形を有してもよい。上述した各実施形態における基板２１は概して長い形状を有するが、本実施形態における基板２１は、概して正方形に近い形状を有する。しかし、本実施形態が必ずしもこれに限定されることはなく、基板２１の大きさ及び形状は多様に選択可能である。
複数の発光セルＲ１Ｃ１〜Ｒ２Ｃ３は基板２１上に配置される。各発光セルは、ｎ型半導体層２３、及び前記ｎ型半導体層２３上に配置されたメサＭを含む。メサＭは、上述したように、活性層２５及びｐ型半導体層２７を含み、ｎ型半導体層２３より小さい面積を有する。
前記複数の発光セルＲ１Ｃ１〜Ｒ２Ｃ３は、メサエッチング領域及びセル分離領域ＩＳＯによって行列構造に配列されてもよい。図面には、複数の発光セルが２×３行列に配列された場合を示しているが、これに限定されることはなく、２×２以上の多様な行列に配列されてもよい。
一方、同一の行に配列された各発光セルはｎ型半導体層２３を共有してもよい。例えば、第１行に配列された各発光セルＲ１Ｃ１、Ｒ１Ｃ２、Ｒ１Ｃ３はｎ型半導体層を共有し、第２行に配列された各発光セルＲ２Ｃ１、Ｒ２Ｃ２、Ｒ２Ｃ３はｎ型半導体層を共有してもよい。
一方、同一の列に配列された各発光セルは、互いに分離されたｎ型半導体層２３を有してもよい。例えば、第１列に配列された各発光セルＲ１Ｃ１、Ｒ２Ｃ１の各ｎ型半導体層２３はセル分離領域ＩＳＯによって互いに分離され、第２列に配列された各発光セルＲ１Ｃ２、Ｒ２Ｃ２の各ｎ型半導体層２３もセル分離領域ＩＳＯによって互いに分離され、第３列に配列された各発光セルＲ１Ｃ３、Ｒ２Ｃ３のｎ型半導体層２３もセル分離領域ＩＳＯによって分離される。
本実施形態において、同一の行に配列された各発光セルがｎ型半導体層２３を共有することによって、電流が特定の列に沿って集中することを防止することができる。すなわち、いずれか一つの行内で特定の発光セルを介して電流が集中したとしても、互いに共有されたｎ型半導体層２３を介して電流が再び分散され得る。よって、電流は、次の行の各発光セルに均一に分散されて供給され得る。
しかし、本発明がこれに限定されることはなく、同一の行内の各発光セルもセル分離領域によって互いに分離され得る。
各透明電極３３は各発光セル上にそれぞれ配置される。透明電極３３は、ｐ型半導体層２７と概して同一の形状を有する。但し、透明電極３３がｐ型半導体層２７より狭い面積を有してもよい。
一方、各発光セルは、ｐ型半導体層２７及び活性層２５を貫通してｎ型半導体層２３を露出させるグルーブ１３０ａを含んでもよい。グルーブ１３０ａは、透明電極３３、ｐ型半導体層２７及び活性層２５で取り囲まれる。グルーブ１３０ａは、図示したように、発光セルの一側縁部から他側縁部に向かって長い形状を有してもよい。例えば、図１１に示したように、各グルーブ１３０ａは、セル分離領域ＩＳＯに対して垂直な方向に長い形状を有してもよい。
各発光セルに形成される各グルーブ１３０ａは概して互いに同一の大きさを有する。したがって、各グルーブ１３０ａによって露出する各ｎ型半導体層２３の各露出領域も概して互いに同一の大きさを有する。また、複数の発光セルＲ１Ｃ１〜Ｒ２Ｃ３は概して互いに同一の大きさを有し、これによって、各活性層２５は、概して互いに同一の光生成領域を有し得る。すなわち、各活性層２５が互いに同一の外形を有してもよく、さらに、同一の大きさの各グルーブ１３０ａが各活性層２５を貫通する。各活性層２５の各光生成領域が互いに同一であるので、電流を各発光セルに均一に分散させることができる。しかし、本発明がこれに限定されることはなく、光を均一に生成できるように各発光セルの面積が調節されてもよい。例えば、第２列に配置された各発光セルＲ１Ｃ２、Ｒ２Ｃ２が第１列及び第３列に配置された各発光セルＲ１Ｃ１、Ｒ２Ｃ１、Ｒ１Ｃ３、Ｒ２Ｃ３より大きい面積を有してもよい。
一方、図１１に示したように、各グルーブ１３０ａがそれぞれ各活性層２５内で概して同一の各位置に形成されてもよいが、第２ボンディングパッド３７が形成される発光セルＲ１Ｃ２の場合、第２ボンディングパッド３７によってグルーブ１３０ａの位置が少し変形してもよい。すなわち、第２ボンディングパッド３７からの離隔距離を確保するために、図１１に示したように、発光セルＲ１Ｃ２に形成されたグルーブ１３０ａが他の発光セルに形成された各グルーブ１３０ａに比べて少し短くてもよい。
第１ボンディングパッド３５及び第２ボンディングパッド３７は、それぞれ図１１に示したように、互いに異なる発光セル領域内に配置されてもよい。例えば、第１ボンディングパッド３５は発光セルＲ２Ｃ２領域に配置され、第２ボンディングパッド３７は発光セルＲ１Ｃ２上に配置されてもよい。
一方、図９を参照して説明した通り、電流障壁層１２９ｂが第１ボンディングパッド３５の下部領域内に部分的に配置され、電流遮断層１２９ｃが第１ボンディングパッド３５周囲のメサ側壁を覆う。さらに、電流障壁層１２９ａが第２ボンディングパッド３７及び各延長部３７ａの下部に配置されてもよい。電流障壁層１２９ａは、上述した各実施形態で説明したように、透明電極３３とｐ型半導体層２７との間に配置されてもよい。
一方、第１ボンディングパッド３５から各第１延長部３５ａが延長され、各延長部３５ａは、各グルーブ１３０ａ内で各ｎ型半導体層２３に接触する。また、各第１延長部３５ａの下側には、各電流障壁層１２９ｄがアイランド形状に配置されてもよい。
各第１電極連結部３７ｂは、隣り合う各発光セル上の各第２延長部３７ａを互いに電気的に連結し、各第２電極連結部３６は、隣り合う第１延長部３５ａと第２延長部３７ａとを電気的に連結する。各第２電極連結部３６による電気的短絡を防止するために、各電流遮断層１２９ｅが各第２電極連結部３６の下部にそれぞれ配置されてもよい。各第１電極連結部３７ｂはｎ型半導体層２３から絶縁され、このために、各第１電極連結部３７ｂの下部にも電流遮断層が配置され得る。本実施形態において、第１絶縁層３１が各第１電極連結部３７ｂの下部に配置された場合を示したが、必ずしもこれに限定されることはなく、第１絶縁層３１と離隔した他の電流遮断層が配置されてもよい。
一方、本実施形態において、第１絶縁層３１は、発光セルＲ１Ｃ２の周囲に、図９を参照して説明した通りに配置されてもよい。すなわち、第１絶縁層３１は、発光セルＲ１Ｃ２上のメサＭによって露出したｎ型半導体層２３と第２ボンディングパッド３７との間のｐ型半導体層２７領域の一部を覆う。第１絶縁層３１は、図１１に示したように、第２ボンディングパッド３７に隣接したメサＭの縁部から各発光セル間の領域に延長してもよい。第１絶縁層３１は、第２ボンディングパッド３７の３面を取り囲む（第２ボンディングパッド３７を３方向から取り囲む）ように配置されてもよく、メサＭの側面及び露出したｎ型半導体層２３を部分的に覆ってもよい。また、第１絶縁層３１は、図３〜図６を参照して説明したように変形してもよい。
さらに、第１絶縁層３１は、追加的に第２ボンディングパッド３７とグルーブ１３０ａとの間のｐ型半導体層２７領域の一部を覆ってもよい。
図１３は、本発明の一実施形態に係る発光素子を説明するための概略的な断面図である。
図１３を参照すると、前記発光素子は、ベース２１０、第１リード２２１及び第２リード２２３、各ボンディングワイヤ２３１、２３３、リフレクタ２１１、発光ダイオード１００、及びモールディング部２４０を含んでもよい。
ベース２１０は、プラスチック又はセラミックなどの多様な材料で形成されてもよく、印刷回路基板又はモールディングされたリードフレームであってもよい。
第１リード２２１及び第２リード２２３はベース２１０に付着する。第１リード２２１及び第２リード２２３は、ベース２１０に印刷された印刷回路であってもよく、リードフレームから提供された各リードであってもよい。
発光ダイオード１００はベース２１０上に実装されてもよい。図示したように、発光ダイオード１００は第２リード２２３上に実装されてもよいが、これに限定されることはなく、第１リード２２１上に実装されてもよく、第１リード２２１及び第２リード２２３から離隔してベース２１０上に実装されてもよい。
ボンディングワイヤ２３１は発光ダイオード１００の第１ボンディングパッド３５にボンディングされ、ボンディングワイヤ２３３は第２ボンディングパッド３７にボンディングされる。図１３に示したように、ボンディングワイヤ２３３は、第２ボンディングパッド３７上に配置されたボール部分、及びこれから延長するワイヤ部分を含んでもよい。また、第１ボンディングワイヤ２３１は、第１ボンディングパッド３５上に配置されたボール部分、及びこれから延長するワイヤ部分を含んでもよい。
ボンディングワイヤ２３３のボール部分は、第２ボンディングパッド３７の上部領域内に限定的に配置されるが、必ずしもこれに限定されることはなく、少なくとも一部分が第２ボンディングパッド３７の側面側に逸脱してもよい。
前記各ボンディングワイヤ２３１、２３３は銅又は銀で形成されてもよい。銅又は銀ワイヤは金ワイヤに比べて経済的であるので、発光素子の製造費用を節減することができる。
発光ダイオード１００の金属マイグレーション防止層３１（上述の第１絶縁層３１）は、少なくともボンディングワイヤ２３３に隣接したｐ型半導体層２７の縁部に沿って配置されてもよく、金属がボンディングワイヤ２３３とｎ型半導体層２３との間の短い距離に沿って移動することを遮断することができる。
リフレクタ２１１は、ベース２１０上に配置され、発光ダイオード１００を取り囲むことができる。リフレクタ２１１は傾斜面を有してもよく、発光ダイオード１００から放出された光を反射させ、発光素子の発光効率を向上させることができる。
モールディング部２４０は、波長変換物質を含んでもよく、リフレクタ２１１で取り囲まれた領域をモールディングする。よって、モールディング部２４０は、各ボンディングワイヤ２３１、２３３を覆って第１ボンディングパッド３５及び第２ボンディングパッド３７に接し得る。また、モールディング部２４０は、第１ボンディングパッド３５から延長する第１延長部３５ａ、及び第２ボンディングパッド３７から延長する第２延長部３７ａに接する。また、モールディング部２４０は、第１絶縁層３１、透明電極３３、及び電流遮断層２９ｂに接してもよい。また、いくつかの実施形態において、モールディング部２４０は、メサＭの周囲に露出したｎ型半導体層２３に部分的に接してもよい。本実施形態において、モールディング部２４０は、発光ダイオード１００の多様な構成要素と接するが、これらのうち透明電極３３と接する面積が最も広い。よって、発光ダイオード１００から放出された光は、主に透明電極３３からモールディング部２４０に直接入射され得る。これによって、発光素子の光効率が向上する。
本実施形態において、ベース２１０上に発光ダイオード１００が配置された場合を説明するが、特に発光ダイオード１００に限定されることはなく、発光ダイオード１００ａ、１００ｂ、２００、又は３００が配置されてもよく、これらを変形した発光ダイオードが配置されてもよい。また、発光素子は、ここで説明した特定のパッケージ形態に制限されるものではなく、ボンディングワイヤを使用する多様なパッケージ又は発光モジュールに具現可能である。
また、発光素子は、照明器具、ディスプレイ、自動車ヘッドランプなどの多様な製品に実装されて使用可能である。
（実験例）
第２ボンディングパッド３７の３面を取り囲むように第１絶縁層３１を形成した図１の発光ダイオードと同一の構造の発光ダイオードを用いて多数の発光素子（実施例）を製作し、これを用いて６０℃、相対湿度９０％の条件で信頼性テストを行った。一方、図１の発光ダイオードにおいて、第１絶縁層３１を省略した発光ダイオードを用いて多数の発光素子（比較例）を製作し、これを用いて実施例と同一の条件で信頼性テストを行った。比較例及び実施例は、いずれもシルバー（銀）ワイヤをボンディングワイヤとして使用した。
比較例に係る各発光素子においては、長時間テストを進行することによって多くの試料で漏洩電流が発生する傾向を示し、素子の不良が多く発生した。その一方で、実施例に係る各発光素子においては、漏洩電流が発生することなく、不良が発生しなかった。
図１４ａは、比較例に係る発光素子の高温高湿信頼性テスト後に不良が発生した発光素子から採取した発光ダイオードの第２ボンディングパッド３７周辺のＳＥＭイメージで、図１４ｂは、本発明の実施例に係る発光素子の高温高湿信頼性テスト後の第２ボンディングパッド３７周辺の光学イメージである。
図１４ａを参照すると、写真においてＰ１、Ｐ２、Ｐ３とボックス処理された各部分にシルバー凝集物が形成されたことを確認することができる。各シルバー凝集物は、ワイヤボールに近いメサの縁部付近に集中していた。その一方で、図１４ｂに示したように、ワイヤがボンディングされる第２ボンディングパッド３７周辺に第１絶縁層３１が配置された実施例では、シルバー凝集物が観察されなかった。
図１５ａは、比較例及び実施例に係る発光素子の高温高湿信頼性テスト時間による順方向電圧の変化を示すグラフである。比較例の発光素子においては、実施例の発光素子に比べて信頼性テスト時間の経過と共に順方向電圧が相当増加した。順方向電圧増加の原因に対して明確に説明することは難しいが、金属マイグレーションが高温高湿条件下で発光ダイオードの電気的特性を不安定にすることに起因すると判断される。
図１５ｂは、比較例及び実施例に係る発光素子の高温高湿信頼性テスト時間による光出力の変化を示すグラフである。比較例の発光素子においては、実施例の発光素子に比べて信頼性テスト時間の経過と共に光出力が相対的に速く減少した。
以上では、本発明の多様な実施形態に対して説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、一つの実施形態に対して説明した事項や構成要素は、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、他の実施形態にも適用可能である。

Claims (25)

  1. ｎ型半導体層；
    前記ｎ型半導体層の上面を部分的に露出させるように前記ｎ型半導体層上に位置し、活性層と、前記活性層上に位置するｐ型半導体層と、を含むメサ；
    前記ｎ型半導体層に電気的に接続する第１ボンディングパッド；
    前記ｐ型半導体層に電気的に接続する第２ボンディングパッド；及び
    前記メサによって露出したｎ型半導体層の露出領域と前記第２ボンディングパッドとの間に少なくとも一部が配置された第１絶縁層；を含み、
    前記第１絶縁層は、前記メサによって露出したｎ型半導体層の露出領域のうち前記第２ボンディングパッドに最も近い露出領域と前記第２ボンディングパッドとの間の前記ｐ型半導体層領域の一部を覆い、
    前記第１絶縁層は、前記露出したｎ型半導体層に隣接した前記ｐ型半導体層の縁部に沿って配置された発光ダイオード。
  2. 前記第１絶縁層は、前記第２ボンディングパッドより前記露出したｎ型半導体層の近くに配置された、請求項１に記載の発光ダイオード。
  3. 前記第１絶縁層は、前記露出したｎ型半導体層を部分的に覆う、請求項２に記載の発光ダイオード。
  4. 前記第１絶縁層は、前記第２ボンディングパッドの幅より長い長さを有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
  5. 前記第１絶縁層は、前記第２ボンディングパッドの３面を取り囲む形状を有する、請求項４に記載の発光ダイオード。
  6. 前記メサは、長い形状を有し、
    前記第２ボンディングパッドは、前記メサ上に前記第１ボンディングパッドに対向して前記メサの長さ方向の一側端の縁部付近に配置され、
    前記第１絶縁層は、前記第２ボンディングパッドと前記一側端の縁部との間の前記ｐ型半導体層領域の一部を覆う、請求項１に記載の発光ダイオード。
  7. 前記第１絶縁層は、前記一側端の縁部付近のメサの側面及び露出したｎ型半導体層を覆う、請求項６に記載の発光ダイオード。
  8. 前記第１絶縁層は、前記一側端の縁部付近で前記メサの縁部に沿って長さ方向に延長する、請求項６に記載の発光ダイオード。
  9. 前記メサの長さ方向に沿って配置された第１絶縁層部分の長さは、前記第２ボンディングパッドの幅より大きく、前記メサの最大長さの１／２より小さい、請求項８に記載の発光ダイオード。
  10. 前記メサは、前記ｐ型半導体層及び前記活性層を介して前記ｎ型半導体層を露出させるグルーブを含み、
    前記第１絶縁層は、前記グルーブと前記第２ボンディングパッドとの間に位置する前記ｐ型半導体層領域の一部を覆う、請求項１に記載の発光ダイオード。
  11. 前記第１絶縁層から離隔した追加の絶縁層をさらに含み、
    前記メサは、前記ｐ型半導体層及び前記活性層を介して前記ｎ型半導体層を露出させるグルーブを含み、
    前記追加の絶縁層は、前記グルーブと前記第２ボンディングパッドとの間に位置する前記ｐ型半導体層領域の一部を覆う、請求項１に記載の発光ダイオード。
  12. 前記追加の絶縁層は、前記グルーブの側壁の一部を覆う、請求項１１に記載の発光ダイオード。
  13. 前記ｐ型半導体層にオーミック接触する透明電極をさらに含み、
    前記第２ボンディングパッドは、前記透明電極上に位置し、前記透明電極に電気的に接続された、請求項１に記載の発光ダイオード。
  14. 前記透明電極は前記第１絶縁層の一部を覆う、請求項１３に記載の発光ダイオード。
  15. 前記透明電極と第１絶縁層は第１幅（ｗ１）の大きさの分だけ重畳し、
    前記透明電極は、前記ｐ型半導体層の縁部から第２幅（ｗ２）の大きさの分だけ離隔し、
    前記第１幅（ｗ１）が第２幅（ｗ２）より大きく、
    前記第１幅（ｗ１）は１０μｍ以下である、請求項１４に記載の発光ダイオード。
  16. 前記第１幅（ｗ１）は５μｍで、
    前記第２幅（ｗ２）は４μｍである、請求項１５に記載の発光ダイオード。
  17. 前記第１ボンディングパッドから延長する第１延長部をさらに含み、
    前記第１延長部は、前記第１絶縁層に形成された各ホールを介してｎ型半導体層に電気的に接続する、請求項１５に記載の発光ダイオード。
  18. 前記第１ボンディングパッドから延長する第１延長部をさらに含み、
    前記第１絶縁層は、互いに離隔した複数のアイランドを含み、
    前記第１延長部は、前記各アイランド間の領域で前記ｎ型半導体層に電気的に接続する、請求項１５に記載の発光ダイオード。
  19. 前記第１絶縁層の一部は前記透明電極を覆う、請求項１３に記載の発光ダイオード。
  20. 前記第１絶縁層の側面と前記透明電極の側面は互いに向かい合うように配置された、請求項１３に記載の発光ダイオード。
  21. ｎ型半導体層；
    前記ｎ型半導体層の上面を部分的に露出させるように前記ｎ型半導体層上に位置し、活性層と、前記活性層上に位置するｐ型半導体層と、を含むメサ；
    前記ｎ型半導体層に電気的に接続する第１ボンディングパッド；
    前記ｐ型半導体層に電気的に接続する第２ボンディングパッド；
    前記第２ボンディングパッドにボンディングされたボンディングワイヤ；及び
    前記露出したｎ型半導体層と前記第２ボンディングパッドとの間に配置された金属マイグレーション防止層；を含み、
    前記金属マイグレーション防止層は、前記第２ボンディングパッドから離隔して前記第１ボンディングパッドに対向して形成され、前記ボンディングワイヤに隣接した前記ｐ型半導体層の縁部に沿って配置された発光素子。
  22. 前記金属マイグレーション防止層の長さは、前記メサの縁部の全体長さの１／２より小さい、請求項２１に記載の発光素子。
  23. 前記ボンディングワイヤはシルバーワイヤである、請求項２１に記載の発光素子。
  24. ベース；
    前記ベースに隣接して配置された第１リード及び第２リード；
    前記ベース上に実装された請求項１に記載の発光ダイオード；
    前記発光ダイオードを前記第１リード及び前記第２リードに電気的に連結する各ボンディングワイヤ；及び
    前記発光ダイオード及び前記各ボンディングワイヤを覆うモールディング部；を含み、
    前記発光ダイオードは、ｐ型半導体層上に配置された透明電極を含み、
    前記各ボンディングワイヤは、それぞれ第１ボンディングパッド及び第２ボンディングパッドにボンディングされ、
    前記モールディング部は、前記発光ダイオードの前記第１ボンディングパッド及び前記第２ボンディングパッド、前記透明電極及び第１絶縁層に接すると共に、メサによって露出したｎ型半導体層に部分的に接する発光素子。
  25. 前記モールディング部と前記透明電極とが接する面積は、前記モールディング部と前記発光ダイオードの他の構成要素とが接する面積より大きい、請求項２４に記載の発光素子。
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