JP5290342B2 - 発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子に関するものである。
発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）は電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ−ｎ接合ダイオードを周期律表上のＩＩＩ族とＶ族の元素を化合することによって生成することができる。ＬＥＤは、化合物半導体の組成比及び材質を調節することで、多様な色相の具現が可能である。
発光ダイオードは、順方向電圧印加時、ｎ層の電子とｐ層の正孔とが結合して伝導帯（Conduction band）と価電帯（Valance band）のエネルギーギャップに該当するだけの光エネルギーを生成することができる。
発光ダイオードの材質の一種の窒化物半導体は、高い熱的安全性と幅広いバンドギャップエネルギーにより光素子及び高出力電子素子開発分野で大きな関心を受けている。特に、窒化物半導体を用いた青色（Blue）ＬＥＤ、緑色（Green）ＬＥＤ、紫外線（ＵＶ）ＬＥＤなどは商用化されて広く使われている。
本発明は、新たな構造を有する発光素子を提供することを目的とする。
本発明は、放熱特性が向上した発光素子を提供することを目的とする。
本発明は、パッケージ化が容易な発光素子を提供することを目的とする。
本発明は、光損失を最小化する発光素子を提供することを目的とする。
本発明は、静電気放電による損傷を防止する発光素子を提供することを目的とする。
本発明は、発光効率を向上させた発光素子を提供することを目的とする。
本発明は、均一な発光効率を得る発光素子を提供することを目的とする。
本発明は、光抽出効率を向上させた発光素子を提供することを目的とする。
本発明による発光素子は、第１半導体層、活性層、及び第２半導体層を含む発光構造物と、上記第２半導体層が露出されるように、少なくとも上記第１半導体層と上記活性層とを貫通するキャビティと、上記キャビティの内部の上記第２半導体層から上記キャビティの外部に延長された第１電極と、上記第１電極から離隔し、上記第１電極の側面を囲むように上記第１半導体層の下面の縁領域に配置された第２電極と、上記第１電極と上記発光構造物との間の第１絶縁層と、を含む。
本発明による発光素子は、第１半導体層、活性層、及び第２半導体層を含み、上記第２半導体層が露出するように少なくとも上記第１半導体層と上記活性層とを貫通するキャビティを有する発光構造物と、上記キャビティの内部の上記第２半導体層から上記キャビティの外部に延長された第１電極と、上記第１電極の側面と離隔して少なくとも上記第１電極の側面を囲むように上記第１半導体層の下面の縁領域に配置された第２電極と、上記第１電極と上記発光構造物との間の絶縁部材と、上記第２半導体層の上面から上記第２半導体層を貫通して上記第１電極に接触するように延長された導電性部材と、を含む。
本発明による発光素子は、第１半導体層、活性層、及び第２半導体層を含み、上記第１半導体層、上記活性層、及び上記第２半導体層を貫通する貫通ホールを有する発光構造物と、上記貫通ホールの内部に形成され、上記貫通ホールから外部に延長された第１電極と、上記第１電極の側面と離隔して少なくとも上記第１電極の側面を囲むように上記第１半導体層の下面の縁領域に配置された第２電極と、上記貫通ホール内の上記第１電極から延長されて上記第２半導体層の上に形成された導電性部材と、少なくとも上記貫通ホールの内の上記第１電極に接触されるように形成された絶縁部材と、を含む。
本発明によれば、新たな構造を有する発光素子を得ることができる。
本発明によれば、放熱特性が向上した発光素子を得ることができる。
本発明によれば、パッケージ化が容易な発光素子を得ることができる。
本発明によれば、光損失を最小化する発光素子を得ることができる。
本発明によれば、静電気放電による損傷を防止する発光素子を得ることができる。
本発明によれば、発光効率を向上させた発光素子を得ることができる。
本発明によれば、均一な発光効率を得る発光素子を得ることができる。
本発明によれば、光抽出効率を向上させた発光素子を得ることができる。
本発明の第１実施形態による発光素子の断面図である。 図１の発光素子のＡ−Ａ’断面を示す図である。 図１の発光素子を下から見た背面図である。 本発明の実施形態による発光素子を等価的に示す回路図である。 本発明の実施形態による発光素子の静電気放電時の波形図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第２実施形態による発光素子を示す図である。 本発明の第２実施形態による発光素子を示す図である。 本発明の第３実施形態による発光素子の断面図である。 は本発明の第４実施形態による発光素子の断面図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の側断面図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第６実施形態による発光素子の側断面図である。 本発明の第７実施形態による発光素子の側断面図である。 本発明の第８実施形態による発光素子の側断面図である。 本発明の第９実施形態による発光素子の側断面図である。 本発明の第１０実施形態による発光素子の側断面図である。 本発明の第１１実施形態による発光素子の側断面図である。 本発明の実施形態による発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。 本発明の実施形態による表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態による表示装置を示す図である。 本発明の実施形態による照明装置の斜視図である。
本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
以下、添付した図面を参照して実施形態を説明すると、次の通りである。図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するのではない。
図１は本発明の第１実施形態による発光素子の断面図であり、図２は図１の発光素子のＡ−Ａ’断面を示す図であり、図３は図１の発光素子を下から見た背面図である。
図１乃至図３を参照すると、第１実施形態による発光素子１００は、第１電極１４１、第２電極１４２、絶縁層１２０、１２５、反射部材１３０、及び発光構造物１１０を含むことができる。
上記発光構造物１１０は、３族乃至５族化合物半導体、例えばＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ系列の化合物半導体を含むことができる。
上記発光構造物１１０は、第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１６を含むことができる。上記第１及び第２導電型半導体層１１２、１１６から上記活性層１１４に電子及び正孔が提供され、上記活性層１１４でこれら電子及び正孔が再結合（recombination）することで、光エネルギーを放出することができる。
上記第１導電型半導体層１１２は、ｐ型ドーパントがドーピングされた３族乃至５族化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択される。上記ｐ型ドーパントはＭｇ、Ｚｎなどを含むことができる。上記第２導電型半導体層１１６は、単層または多層に形成されうるが、これに対して限定するものではない。
上記第１導電型半導体層１１２の上に上記活性層１１４が形成される。上記活性層１１４は、第１導電型半導体層１１２を通じて注入される正孔と以後に形成される第２導電型半導体層１１６を通じて注入される電子とが互いに再結合して、上記活性層１１４のエネルギーバンドキャップに相応する波長を有する光を放出することができる。
上記活性層１１４は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）、量子点構造、または量子線構造のうち、いずれか１つを含むことができる。上記活性層１１４は、３族乃至５族化合物半導体を井戸層と障壁層の周期で反復形成される。
例えば、ＩｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層の周期、ＩｎＧａＮ井戸層／ＡｌＧａＮ障壁層の周期、ＩｎＧａＮ井戸層／ＩｎＧａＮ障壁層の周期などで形成される。上記障壁層のバンドギャップは、上記井戸層のバンドギャップより高く形成される。
上記活性層１１４の上または／及び下には導電型クラッド層が形成されることもあり、上記導電型クラッド層はＧａＮ系列の化合物半導体で形成される。上記導電型クラッド層は上記障壁層より大きいバンドギャップを有することができる。
上記第２導電型半導体層１１６は、ｎ型ドーパントがドーピングされた３族乃至５族化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択される。上記ｎ型ドーパントは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどを含むことができる。上記第２導電型半導体層１１６は、単層または多層に形成され、これに対して限定するものではない。
一方、上記第１導電型半導体層１１２はｎ型ドーパントを含むｎ型半導体層であり、上記第２導電型半導体層１１６はｐ型ドーパントを含むｐ型半導体層でありうる。また、上記発光構造物１１０は、ｎｐ接合構造、ｐｎ接合構造、ｎｐｎ接合構造、及びｐｎｐ接合構造のうち、少なくとも１つを含むことができる。
上記発光構造物１１０にはキャビティ１１８が形成される。上記キャビティ１１８は、上記第１導電型半導体層１１２と上記活性層１１４とを貫通し、上記第２導電型半導体層１１６の一部領域が露出されるように形成される。
上記第１電極１４１は、上記キャビティ１１８を通じて上記第２導電型半導体層１１６に接触されるように上記キャビティ１１８に埋め立てられる。上記第１電極１４１は、下から見て、円形または多角形を有することができるが、これに対して限定するものではない。
上記第１電極１４１は、多層構造を有することができる。例えば、上記第１電極１４１の上部領域をなす第１層は上記第２導電型半導体層１１６と電気的に導通するために、オーミックコンタクトを形成する材質で形成される。上記第１電極１４１の下部領域をなす第３層は、発光素子パッケージのリード電極のような外部電極と容易に接着できるように接着力の良い材質で形成される。上記第１電極１４１の上記第１層と第３層との間の第２層は、層間拡散を防止するＮｉのような拡散防止（diffusion barrier）金属材質及び高い電気伝導性を有するＣｕのような金属材質のうち、少なくとも１つを含むように形成される。
上記第１電極１４１は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ａｕ、またはＳｎなどの金属材質からなる群から少なくとも１つを含むように単層または多層構造に形成されるが、これに対して限定するものではない。
上記第２電極１４２は、上記第１電極１４１から離隔し、上記第１導電型半導体層１１２に接触するように形成される。
上記第２電極１４２は、上記第１導電型半導体層１１２と電気的に連結され、上記第１電極１４１と共に上記発光構造物１１０に電源を提供することができる。
上記第２電極１４２は、上記第１電極１４１と電気的ショートを防止するために所定の間隔が離隔して形成される。例えば、上記離隔した間隔は１０μｍ乃至５０μｍであることがあるが、これに対して限定するものではない。
図２に示すように、上記第２電極１４２は、上記第１電極１４１の側面から離隔して、少なくとも上記第１電極１４１の側面を囲むように形成されるが、これに対して限定するものではない。上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の上記第２反射層１３０ｂの上に第２絶縁層１２５が形成されて、上記第２絶縁層１２５により上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の電気的ショートが防止できる。
上記第２電極１４２の下面は、上記第１電極１４１の下面と同一平面上に配置されるように形成される。言い換えると、上記第１導電型半導体層１１２の下面から同一高さを有することができる。これによって、上記発光素子１００は発光素子パッケージのリード電極のような外部電極にチップボンディング方式により搭載される。
上記チップボンディング方式は、上記第１電極１４１及び上記第２電極１４２が発光素子パッケージのリード電極に対向し、これら電極１４１、１４２と上記リード電極との間をソルダリング物質（半田付け用の材料）または接合金属物質を用いてボンディングして、これら電極１４１、１４２と上記リード電極とを電気的に連結する方式であって、ワイヤボンディング工程が不要になるので、上記発光素子１００をパッケージング（packaging）する工程の歩留まり及び効率性を向上させることができる。
上記第２電極１４２は多層構造を有することができる。例えば、上記第２電極１４２の上部領域をなす第１層は上記第１導電型半導体層１１２と電気的に導通するために、オーミックコンタクトを形成する材質で形成される。上記第２電極１４２の下部領域をなす第３層は発光素子パッケージのリード電極と容易に接着できるように接着力の良い材質で形成される。上記第１層と第３層との間の第２層は、層間拡散を防止するＮｉのような拡散防止（diffusion barrier）金属材質及び高い電気伝導性を有するＣｕのような金属材質のうち、少なくとも１つを含むように形成される。
上記第２電極１４２は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ａｕ、またはＳｎなどの金属材質からなる群から少なくとも１つを含むように単層または多層構造に形成され、これに対して限定するものではない。
図３に示すように、上記第１電極１４１及び第２電極１４２は、上記発光素子１００の下面の大部分の領域に形成される。即ち、上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の電気的なショートを防止するために、上記第１及び第２電極１４１、１４２は所定間隔離隔し、上記離隔間隔を除外した上記発光素子１００の残りの領域に形成される。但し、上記第１及び第２電極１４１、１４２の構造に対して限定するものではない。
発光素子１００の上面及び外側面には電極構造が形成されないので、上記発光素子１００の上面及び外側面の方向に抽出される光が電極により吸収されて光の損失を防止することができる。
上記第１及び第２電極１４１、１４２は、上記発光素子１００の下面の大部分の領域に形成されるので、上記発光構造物１１０で生成された熱が上記第１及び第２電極１４１、１４２を通じて迅速に発光素子パッケージのリード電極を経由して胴体に伝えられることで、上記発光素子１００の放熱性能を向上させることができる。
上記第１電極１４１及び第２電極１４２は、上記発光構造物１１０を支持する役割をすることができる。
上記第１及び第２電極１４１、１４２は、外部から電源が供給されて上記電源を上記発光構造物１１０の上記第１導電型半導体層１１２と上記第２導電型半導体層１１６に供給する。
上記第１及び第２電極１４１、１４２は同一平面上に位置し、同一高さに外部に突出するように形成される。これによって、上記発光素子１００は、発光素子パッケージのリード電極にチップボンディング方式により搭載される。したがって、実施形態は、ワイヤボンディング工程が不要になって、上記発光素子の工程効率を向上させることができる。
また、上記第１及び第２電極１４１、１４２は互いに異なる厚さを有することができる。
上記第１及び第２電極１４１、１４２が全て上記発光構造物１１０の上面や側面に形成されるものでなく、上記発光構造物１１０の下面に形成されることで、従来の発光構造物の上面や側面に形成された電極による光の吸収による光損失を防止することができる。言い換えると、実施形態は上記発光素子の光損失を防止することができる。
上記発光構造物１１０で光が生成される時に熱が発生される。実施形態は、上記第１及び第２電極１４１、１４２が全て上記発光構造物１１０の下面に形成される一方、これら電極１４１、１４２が発光素子パッケージの胴体に備えられたリード電極に電気的に連結されるので、上記発光構造物１１０で発生した熱が上記第１及び第２電極１４１、１４２を通じて迅速に胴体に放出される。したがって、実施形態は上記発光素子１００の放熱性能を向上させることができる。
上記反射部材１３０は、第１反射層１３０ａ及び第２反射層１３０ｂを含むことができる。
上記第１反射層１３０ａは、上記発光構造物１１０のキャビティ１１８の内側の底面、即ち上記キャビティ１１８にある上記第２導電型半導体層１１６の下面と上記第１電極１４１の上面との間に形成される。
上記第２反射層１３０ｂは、上記発光構造物のキャビティ１１８の内側面、即ち上記キャビティ１１８にある上記第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１６の側面と上記第１電極１４１の側面との間と、上記第１導電型半導体層１１２の下面と上記第２電極１４２の上面との間に形成される。
言い換えると、上記第２反射層１３０ｂは上記第１導電型半導体層１１２の下面に形成され、上記キャビティ１１８の上記第１導電型半導体層１１２の側面に延長形成され、上記キャビティ１１８の上記活性層１１４と上記第２導電型半導体層１１６の側面に延長形成される。
上記第２導電型半導体層１１６と上記第１電極１４１がオーミックコンタクトを形成しない場合には、上記第１反射層１３０ａは上記第１導電型半導体層１１２とオーミックコンタクトを形成することができる材質で形成される。
上記第１導電型半導体層１１２と上記第２電極１４２とがオーミックコンタクトを形成しない場合には、上記第２反射層１３０ｂは、上記第１導電型半導体層１１２とオーミックコンタクトを形成することができる材質で形成される。
上記第１反射層１３０ａ及び上記第２反射層１３０ｂは、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つを含む金属または合金で形成される。また、上記第１及び第２反射層１３０ａ、１３０ｂは、上記金属または合金と透光性物質を用いて多層に形成されることもできる。透光性物質は、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）などを含むことができる。上記第１及び第２反射層１３０ａ、１３０ｂのそれぞれが多層構造の場合、例えばＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどで形成される。
上記第１反射層１３０ａと上記第２反射層１３０ｂとは互いに同一または相異する材質で形成され、これに対して限定するものではない。
上記反射部材１３０は、上記発光構造物１１０で生成される光が電極１４１、１４２により吸収されることを最小化するために、上記第１電極１４１及び第２電極１４２の周囲に上記反射部材１３０を形成することができる。したがって、上記発光構造物１１０の上記活性層１１４で生成された光を最大限反射させて発光素子の光抽出効率が向上できる。
上記絶縁部材は、第１及び第２絶縁層１２０、１２５を含むことができる。
上記第１絶縁層１２０は、上記キャビティ１１８の内側面において、上記第２反射層１３０ｂの側面と上記第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１６の側面との間に形成される。
上記第２絶縁層１２５は、上記キャビティ１１８の内側面において、上記第１電極１４１の側面と上記第２反射層１３０ｂの側面との間と、上記第１電極１４１と上記第２電極１４２との間に離隔した上記第１導電型半導体層１１２の下面に形成される。
上記第１及び第２絶縁層１２０、１２５は、上記キャビティにある上記第２導電型半導体層１１６の下面で互いに連結されるように形成される。
上記絶縁層１２０、１２５は、上記キャビティ１１８の内側面に形成された上記第２反射層１３０ｂの両側面と上面を囲むように形成される。言い換えると、上記第２反射層１３０ｂは上記第１導電型半導体層１１２の下面に形成され、上記キャビティ１１８の内側面で上記第１及び第２絶縁層１２０、１２５の間に延長されて形成される。
上記第１絶縁層１２０は、上記キャビティ１１８の内側面に形成された第２反射層１３０ｂにより上記第１導電型半導体層１１２、上記活性層１１４、及び上記第２導電型半導体層１１６の間の電気的なショートを防止する役割をすることができる。
上記第２絶縁層１２５は、上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の電気的なショートを防止する一方、上記第１電極１４１と上記第２反射層１３０ｂとの間の電気的なショートを防止する役割をすることができる。
上記絶縁層１２０、１２５は、透光性及び電気絶縁性を有する材質で形成される。例えば、上記絶縁層１２０、１２５は、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、またはＴｉＯｘのうち、少なくとも１つで形成されるが、これに対して限定するものではない。
上記第１絶縁層１２０及び第２絶縁層１２５は、互いに同一または相異する材質で形成される。
上記絶縁層１２０、１２５は導電性物質で形成された上記発光構造物１１０と上記第１電極１４１との間に形成された誘電体としての役割をし、これによって、キャパシタンス（ＣＤ、図１参照）が発生することができる。
上記キャパシタンス（ＣＤ）は、発光素子１００に急激な逆方向電圧が印加されて静電気放電（ＥＳＤ：electrostatic discharge）が起こる場合に上記発光構造物１１０を保護する耐電圧効果を有する。
以下、これについて詳細に説明する。
図４は、本発明の実施形態による発光素子を等価的に示す回路図である。
図４を参照すると、上記キャパシタンス（ＣＤ）と上記発光構造物１１０とは並列に連結される。上記キャパシタンス（ＣＤ）は、上記発光構造物１１０及び上記第２反射層１３０ｂの間の第１絶縁層１２０と、上記第２反射層１３０ｂ及び上記第１電極１４１の間の第２絶縁層１２５に存在することができる。ここで、上記発光構造物１１０の上記第１導電型半導体層１１２と上記第２反射層１３０ｂとは実質的に電気的に連結されて、上記発光構造物１１０と上記第２反射層１３０ｂとの間に等電位が形成されて、上記第１絶縁層１２０には上記キャパシタンス（ＣＤ）が存在しないことがある。したがって、上記キャパシタンス（ＣＤ）は、上記第１電極１４１と上記第２反射層１３０ｂとの間の第２絶縁層１２５に存在することができる。
上記発光素子１００に順方向（Forward）電圧が印加される場合、上記発光構造物１１０を通じて電流が流れて光を発光する。しかしながら、静電気放電（electrostatic discharge）による逆方向（Reverse）電圧が印加される場合、電流の一部は上記第１電極１４１を通じて上記発光構造物の上記第２導電型半導体層１１６に流れるようになるが、他の一部は上記キャパシタンス（ＣＤ）を通じて上記発光構造物１１０の上記第１導電型半導体層１１２に流れることができる。したがって、上記第２導電型半導体層１１６から上記活性層１１４を経由して上記第１導電型半導体層１１２に流れる一部の電流が上記第１導電型半導体層１１２から上記活性層１１４を経由して上記第２導電型半導体層１１６に流れる他の電流により相殺されるので、上記活性層１１４に流れる電流量を最大限減少させて上記発光構造物１１０の上記活性層１１４の降伏（breakdown）による損傷を防止することができる。
この際、静電気放電による逆方向（Reverse）電圧の場合、総キャパシタンス（Total capacitance：ＣＴｏｔ）が大きいほど上記発光構造物１１０の上記活性層１１４に流れる電流量が小さくなって、静電気放電による衝撃を緩和させることができる。これを数式により表すと、下記の通りである。
ＱＤｉｓ＝ＣＴｏｔＶＥＳＤ（ＱＤｉｓは放電（discharging）時の電荷量、ＣＴｏｔは放電時の総キャパシタンス）
ＣＴｏｔ＝ＣＤ
Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ＝△Ｑ／τ＝ＱＤｉｓ／（ＲＣＤ） ∴ＣＤ↑→Ｉ↓
即ち、静電気放電による逆方向電圧が印加される場合、 総キャパシタンス（Total capacitance：ＣＴｏｔ）即ち、上記第１電極１４１と上記第２反射層１３０ｂとの間の第２絶縁層１２５のキャパシタンス（ＣＤ）が大きいほど上記発光構造物１１０の上記活性層１１４に流れる電流量（Ｉ）は小さくなり、衝撃を緩和させることができる。
したがって、上記キャパシタンス（ＣＤ）を大きくするために、上記絶縁層１２０、１２５は誘電率（ε）の高い絶縁性材質、例えばＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３などを含むことができるが、これに対して限定するものではない。
図５は、本発明の実施形態による発光素子の静電気放電時の波形図である。
図５を参照すると、一般的にパルス（Pulse）波形はフーリエ変換をするようになれば高周波成分を有するようになり、立ち上がり区間（rising period）（ｔ）でパルス波形が険しいほど高周波成分のサイズは増加する。これを数式により表すと下記の通りである。
Impedance：Ｚ＝ＺＲ＋ｊＺＩｍ（ＺＲは実部のインピーダンス、ｊは虚数部因子、ＺＩｍはキャパシタンス（ＣＤ）によるインピーダンス）
ＺＩｍ、Ｃ＝１／（ｊωＣＤ）、（但し、ω＝２πｆ）
このような数式を実施形態による発光素子１００に代入すると、上記発光素子１００に静電気放電による逆電圧が急激に印加されるほど上記キャパシタンス（ＣＤ）は大きくなり、これによって発光素子１００の耐電圧特性が向上できる。即ち、実施形態によって、急激な過剰電流に対する耐電圧特性が向上した発光素子１００が提供される。
以下、実施形態による発光素子の製造工程について詳細に説明する。但し、前述した説明と重複する内容は省略または簡略に説明する。
図６Ａ乃至図６Ｈは、本発明の実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。
図６Ａを参照すると、基板１０１の上に上記発光構造物１１０を形成することができる。
上記基板１０１は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＡｓ、β−Ｇａ２Ｏ３、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち、少なくとも１つを含むことができる。
上記基板１０１の上に上記第２導電型半導体層１１６、上記活性層１１４、及び上記第１導電型半導体層１１２を順次に積層して上記発光構造物１１０を形成することができる。上記第２導電型半導体層１１６はｎ型ドーパントを含むｎ型半導体層であり、上記第１導電型半導体層１１２はｐ型ドーパントを含むｐ型半導体層であることがあるが、これに対しては限定するものではない。
上記発光構造物１１０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され、これに対して限定するものではない。
上記基板１０１と上記第２導電型半導体層１１６との間には２つ層の間の格子定数及び熱膨脹係数の差を緩和し、上記発光構造物１１０の結晶性を向上させるためにバッファ層（図示せず）及びアンドープド（Undoped）半導体層（図示せず）がさらに形成されることもできる。
図６Ｂを参照すると、上記発光構造物１１０の中心領域を選択的に除去して、上記第２導電型半導体層１１６の上面の一部領域が露出するようにキャビティ１１８を形成することができる。上記キャビティ１１８により、上記第２導電型半導体層１１６の上面の一部領域、上記活性層１１４の側面、及び上記第１導電型半導体層１１２の側面が露出される。
上記キャビティ１１８は、湿式エッチング工程や乾式エッチング工程を用いて形成されたり、レーザー工程を用いて形成されるが、これに対して限定するものではない。上記エッチング工程またはレーザー工程により上記キャビティ１１８の内側面は上記第２導電型半導体層１１６の上面に対して垂直または傾斜するように形成されるが、これに対しては限定するものではない。
上記キャビティ１１８は、上記第１導電型半導体層１１２及び上記活性層１１４を貫通して上記第２導電型半導体層１１６が露出するように形成される。
図６Ｃを参照すると、上記キャビティ１１８の内側面に上記第１絶縁層１２０が形成される。言い換えると、上記第１絶縁層１２０は、上記第２導電型半導体層１１６の上面の一部領域から上記第２導電型半導体層１１６の側面、上記活性層の側面、及び上記第１導電型半導体層１１２の側面を経由して上記第１導電型半導体層１１２の上面の一部領域まで延長されるように形成される。
上記第１絶縁層１２０は、電子ビーム（E-beam）、スパッタリング（Sputtering）及びＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）のような蒸着工程により形成されるが、これに対して限定するものではない。
上記第１絶縁層１２０は、上記キャビティ１１８にマスク（図示せず）を形成した後、上記蒸着工程を遂行して形成されるが、上記マスク（図示せず）の形状によって上記第１絶縁層１２０の形状も変わることがあるが、上記第１絶縁層の形状に対して限定するものではない。
図６Ｄを参照すると、上記第１及び第２反射層１３０ａ、１３０ｂが同時にまたは個別工程により形成される。
上記第１反射層１３０ａは、上記第２導電型半導体層１１６の上面のうち、上記第１絶縁層１２０が形成された領域を除いた領域に形成される。言い換えると、上記第１反射層１３０ａは、上記第１絶縁層１２０の間に露出された上記第２導電型半導体層１１６の上面に形成される。
上記第２反射層１３０ｂは、上記キャビティ１１８の内側面に形成された上記第１絶縁層１２０の上面と、上記第１導電型半導体層１１２の上面の一部領域に形成された上記第１絶縁層１２０の上面と、上記第１導電型半導体層１１２の上面に形成される。言い換えると、上記第２反射層１３０ｂは、上記内側面に形成された上記第１絶縁層１２０の上面から上記第１導電型半導体層１１２の全領域に延長されて形成される。上記第２導電型半導体層１１６の上面の一部領域に形成された上記第１絶縁層１２０の端部は上記キャビティ１１８の内側面に形成された上記第２反射層１３０ｂの端部より少なくてもさらに水平方向に突出するように形成される。これは、後工程で形成される第２絶縁層１２５が上記第１絶縁層１２０に連結されるようにするためである。
上記第１絶縁層１２０は、上記キャビティ１１８の内側面に形成された上記第２反射層１３０ｂによる上記発光構造物１１０の各層、例えば、上記第１導電型半導体層１１２、上記活性層１１４、及び上記第２導電型半導体層１１６の間の電気的なショートが防止できるようにする。
上記第１及び第２反射層１３０ａ、１３０ｂは、電子ビーム（E-beam）、スパッタリング（Sputtering）、及びＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）のような蒸着工程により形成されたり、メッキ工程により形成されるが、これに対して限定するものではない。上記第１及び第２反射層１３０ａ、１３０ｂは蒸着工程により形成される時、上記キャビティ１１８にマスク（図示せず）を形成した後、上記蒸着工程を遂行して形成されるが、上記マスク（図示せず）の形状によって上記第１及び第２反射層１３０ａ、１３０ｂの形状も変わることがあるが、上記第１及び第２反射層１３０ａ、１３０ｂの形状に対して限定するものではない。
図６Ｅを参照すると、上記キャビティ１１８の底面、即ち上記第２導電型半導体層１１６の上面に形成された第１絶縁層１２０と連結され、上記キャビティ１１８の内側面と上記第１導電型半導体層１１２の上面に形成された上記第２反射層の一部領域まで延長されるように第２絶縁層１２５が形成される。
上記第２絶縁層１２５は、上記キャビティ１１８の内側面に形成された少なくとも上記第２反射層１３０ｂの全領域を囲むように形成される。このように、上記第２絶縁層１２５が形成されることで、以後の工程に形成される第１電極１４１と上記第２反射層１３０ｂとの間の電気的なショートを防止することができる。
上記第２絶縁層１２５は、上記キャビティ１１８の内側面に形成された上記第２絶縁層１２５から上記第１導電型半導体層１１２の上面に形成された上記第２反射層１３０ｂの一部領域まで延長されて形成される。このように第２絶縁層１２５が形成されることで、以後に形成される第１及び第２電極１４１、１４２の間の電気的なショートを防止することができる。
上記第２絶縁層１２５は、電子ビーム（E-beam）、スパッタリング（Sputtering）、及びＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）のような蒸着工程により形成され、上記第１絶縁層１２０と同一な方法により形成されることもできる。
図６Ｆを参照すると、上記キャビティ１１８を含んだ上記発光構造物１１０の上面の全領域に金属層１４０を形成することができる。上記金属層１４０は、少なくともキャビティ１１８の内部に埋め立てられる。言い換えると、上記金属層１４０の上記キャビティ１１８の内部から延長されて上記第２絶縁層１２５と上記第２反射層１３０ｂの上面に形成される。上記金属層１４０は、上記キャビティ１１８の内部において、上記キャビティ１１８の底面に形成された第１反射層１３０ａの上面と、上記キャビティ１１８の内側面に形成された第２絶縁層１２５の上面に接触して形成される。
上記金属層１４０は上記キャビティ１１８の内部から形成され、上記キャビティ１４０の内部の形成が完了すれば、上記発光構造物１１０の上面に形成された上記第２絶縁層１２５と上記第２反射層１３０ｂの上面から一定厚さを有するように形成される。ここで、厚さは発光素子パッケージのパッキングあるいはパッケージ構造によって変更されることがあり、特定の厚さに限定するものではない。
上記金属層１４０は、電解メッキ及び無電解メッキのうち、少なくとも１つを含むメッキ工程により形成されたり、蒸着工程により形成されうるが、これに対して限定するものではない。
図６Ｇを参照すると、上記発光構造物１１０の上面に形成された上記第２絶縁層１２５の上面が露出されるように上記金属層１４０を選択的に除去することで、第１電極１４１及び第２電極１４２が形成される。上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の間隔は上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の電気的なショートが発生しないように設定される。上記の間隔は１０μｍ乃至５０μｍであることがあるが、これに対して限定するものではない。上記の間隔が１０μｍ以下の場合、上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の電気的なショートの発生可能性がある。上記の間隔が１０μｍ以上の場合、上記第１及び第２電極１４１、１４２のそれぞれの面積が小さくならざるをえない。このような場合、上記第１及び第２電極１４１、１４２と上記発光構造物１１０との間の電気的な特性や界面特性が悪化される。
上記第１及び第２電極１４１、１４２は、上記金属層１４０の上にマスク（図示せず）を形成した後、上記マスク（図示せず）に沿って湿式エッチングや乾式エッチングを遂行することにより形成される。但し、これに対して限定するものではない。
図６Ｈを参照すると、上記基板１０１を除去することで、実施形態による発光素子１００を製造することができる。
上記基板１０１は、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ：Laser Lift Off）工程、化学的リフトオフ（ＣＬＯ：Chemical Lift Off）工程、または物理的研磨工程のうち、少なくとも１つの工程により除去できるが、これに対して限定するものではない。
製造工程の信頼性のために上記第１及び第２電極１４１、１４２が形成された後に上記基板１０１を除去することが好ましいが、製造工程の順序に対して限定するものではない。
上記基板１０１を除去した後、上記発光構造物１１０の上面に残っている残存物を除去し、光抽出向上のためのラフネスまたは凹凸を形成するためにエッチング工程が実施されることもできる。
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の第２実施形態による発光素子を示す図である。図７Ａは図１の発光素子のＡ−Ａ’断面を拡大した図であり、図７Ｂは図１の発光素子を下から見たものを拡大した背面図である。
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、本発明の第２実施形態による発光素子１００Ａは、複数の第１電極１４１がマトリックス形態に配列される。上記各第１電極１４１の周りに上記第２絶縁層１２５が形成される。
上記第１電極１４１及び上記第２絶縁層１２５を除いた発光素子１００Ａの下面の領域には第２電極１４２が形成される。
第２実施形態による発光素子１００Ａは、複数の発光構造物１１０を含むことができる。各発光構造物１１０は、図１の発光素子と同一な構造を有することができる。
各発光構造物１１０当たり、１つの第１電極１４１が形成される。
上記第２電極１４２は、各発光構造物１１０に形成される一方、各発光構造物１１０から延長されて相互間に連結される。
または、上記第２電極１４２は各発光構造物１１０のみに形成され、各発光構造物１１０に形成された第２電極１４２の間に離隔するように形成されることもできる。上記第２電極１４２の構造は発光素子パッケージの構造によって変更可能であるので、これに対しては限定するものではない。
第２実施形態による発光素子１００Ａの各発光構造物１１０の間は互いに延長されて連結される。言い換えると、第２実施形態による発光素子１００Ａは、１つの大面積の発光構造物１１０と、上記発光構造物１１０の下面にマトリックス形態に配列された複数の第１電極１４１と、上記第１電極１４１のそれぞれの周りに形成された複数の第２絶縁層１２５と、上記発光構造物１１０の下面において、上記第１電極１４１及び上記第２絶縁層１２５を除いた領域に形成された１つの第２電極１４２と、を含むことができる。
したがって、大面積の発光構造物１１０であっても上記発光構造物１１０の下面に形成された複数の第１電極１４１と大面積の第２電極１４２を通じて円滑に電源が供給されることで、大面積の発光構造物１１０の全面積に均一に電流が広がるので、製品の信頼性を格段に向上させることができる。
上記第１電極１４１は、図示したように行と列をなして配置されたり、その他の多様な方法により配置され、これに対して限定するものではない。
図８は、本発明の第３実施形態による発光素子の断面図である。
第３実施形態による発光素子１００Ｂは、上記発光構造物１１０の上面にラフネスや凹凸が形成されること除いては、第１実施形態の発光素子１００と似ている。したがって、第３実施形態の説明において、上記第１実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第１実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図８を参照すると、本発明の第３実施形態による発光素子１００Ｂは、上記発光構造物１１０の上面にラフネス（roughness）や凹凸１１１の構造を含むことができる。言い換えると、上記ラフネスや凹凸１１１は、上記発光構造物１１０の第２導電型半導体層１１６の上面の全領域に形成される。
上記ラフネスや凹凸は、湿式エッチングによりランダムなパターンを含むように形成されたり、乾式エッチングにより一定のパターンを含むように形成されるが、これに対しては限定するものではない。
上記ラフネスや凹凸１１１は、一定の周期を有するように形成される。上記周期は、上記発光構造物１１０から放出される光の波長によって決まる。上記ラフネスや凹凸１１１は、例えば、２００ｎｍ乃至３０００ｎｍの周期を有する光結晶（photonic crystal）構造でありうる。
上記ラフネスや凹凸１１１により上記発光構造物１１０の内部に閉じ込められた光が全反射により外部に放出されるので、発光素子１００Ｂの光抽出効率を向上させることができる。
図９は、本発明の第４実施形態による発光素子の断面図である。
本発明の第４実施形態による発光素子１００Ｃは、キャビティ１１８の内側面が上記キャビティ１１８の底面に対して傾斜するように形成されることを除いては、第１実施形態の発光素子１００と似ている。したがって、第４実施形態の説明において、上記第１実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第１実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図９を参照すると、本発明の第４実施形態による発光素子１００Ｃは、上記発光構造物１１０にキャビティ１１８を含むことができる。上記キャビティ１１８は、上記発光構造物１１０が選択的に除去されて形成される。上記キャビティ１１８の内側面により、上記第１導電型半導体層１１２の側面、上記活性層１１４の側面、上記第２導電型半導体層１１６の側面、及び底面が外部に露出される。
上記キャビティ１１８の内側面は、上記キャビティ１１８の底面、即ち上記第２導電型半導体層１１６の底面に対して傾斜するように形成される。上記発光構造物１１０の上部から下部への垂直方向に上記キャビティ１１８の幅が徐々に広がるように上記キャビティ１１８の内側面が上記第２導電型半導体層１１６の底面に対して傾斜するように形成される。
上記キャビティ１１８の内部に形成された上記第２反射層１３０ｂも上記第２導電型半導体層１１６の底面に対して傾斜するように形成される。
したがって、上記活性層１１４で生成された光は、上記傾斜した第２反射層１３０ｂにより最大限上方に反射させることによって、発光素子１００Ｃの光抽出効率を向上させることができる。
上記キャビティ１１８は湿式エッチング工程や乾式エッチング工程により形成されたりレーザー工程により形成される。
図１０は、本発明の第５実施形態による発光素子の側断面図である。
第５実施形態による発光素子１００Ｄは、上記発光構造物１１０の上面に導電性部材１５０を形成することを除いては、第１実施形態の発光素子１００と似ている。したがって、第５実施形態の説明において、上記第１実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第１実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図１０を参照すると、本発明の第５実施形態による発光素子１００Ｄは、上記発光構造物１１０に形成された第２キャビティ１５５の内部と上記発光構造物１１０の上面に導電性部材１５０が形成される。
上記第１キャビティ１１８は、上記発光構造物１１０の下部に形成され、これについては前述したことがあるので、これ以上の説明は省略する。
上記第２キャビティ１５５は、上記発光構造物１１０が上記第１反射層１３０ａが露出されるまで上記発光構造物１１０の上部から選択的に除去されて形成される。上記第２キャビティ１５５の底面には上記第２導電型半導体層１１６の上面の一部領域が露出される。上記第２キャビティ１５５は、上記第２導電型半導体層１１６が貫通されて形成される。したがって、上記第２キャビティ１５５は、上記第２導電型半導体層１１６の内部に形成される。
上記導電性部材１５０は、上記発光構造物１１０の第２キャビティ１５５の内部から延長されて上記発光構造物１１０の上面の全領域に形成される。言い換えると、上記導電性部材１５０は、上記発光構造物１１０の上記第２導電型半導体層１１６に形成された第２キャビティ１５５の内部から延長されて上記第２導電型半導体層１１６の上面の全領域に形成される。
上記導電性部材１５０は、第１及び第２導電層１５１、１５２を含むことができる。
上記第１導電層１５１は上記第２導電型半導体層１１６の上面に形成され、上記第２導電層１５２は上記第１導電層１５１から延長されて上記第２導電型半導体層１１６を貫通して形成された上記第２キャビティ１５５の内部に上記第１反射層１３０ａに接触して形成される。万一、上記第１反射層１３０ａが形成されない場合、上記第２導電層１５２は直接上記第１電極１４１と電気的に接触されるように形成される。上記第１反射層１３０ａもまた導電性を有しているので、上記第１反射層１３０ａの形成の有無に関わらず、上記第２導電層１５２及び上記第１電極１４１は上記第１反射層１３０ａを媒介にして電気的に連結される。
上記第２導電層１５２は上記第１反射層１３０ａの上のみに形成されるものではなく、上記絶縁層１２０、１２５の上にもさらに形成できる。即ち、上記第２導電層１５２の直径に対して限定するものではない。
上記導電性部材１５０は、透光性及び電気伝導性を有する材質で形成される。上記導電性部材１５０は、具体的には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、Ｎｉ、Ａｇ、またはＡｕのうち、１つ以上を含んで単層または多層構造を有するように形成することができる。
上記第１導電層１５１は、上記発光構造物１１０の上面、即ち上記第２導電型半導体層１１６の上面に、例えば１００ｎｍ乃至５００ｎｍの厚さで形成される。上記第１導電層１５１は、上記発光構造物１１０の上面、即ち上記第２導電型半導体層１１６の上面に、例えば１００ｎｍ乃至５００ｎｍの厚さで形成される。上記第１及び第２導電層１５１、１５２を含む上記導電性部材１５０は、電子ビーム（E-beam）、スパッタリング（Sputtering）、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）のような蒸着工程やメッキ工程を用いて均一な厚さを有するように形成される。
上記第１及び第２導電層１５１、１５２を含む上記導電性部材１５０は、上記第１電極１４１に供給された電源の電流を上記第２導電型半導体層１１６の全領域にスプレッディング（spreading）させることで、上記発光構造物１１０の活性層１１４の全領域で均一に光が生成されて、上記発光素子１００Ｄの発光効率を均一に得ることができる。
従来の発光構造物の上面に電極が局部的に（locally）形成される構造において、電流が発光構造物の一部領域のみに偏重して流れるようになって、活性層もまた一部領域のみで光が生成される問題があった。
しかしながら、実施形態は、上記第１電極１４１に供給された電源の電流が上記第２導電層１５２を経由して上記第１導電層１５１の全領域に広がり、これによって、第１導電層１５１の全領域で上記電流が均一に上記第２導電性半導体層１１６に供給されることで、上記活性層１１４の全領域で均一な光が生成される。
以下、本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程について詳細に説明する。但し、前述したことと重複する内容は省略または簡略に説明する。
図１１Ａ乃至図１１Ｊは、本発明の第５実施形態による発光素子の製造工程を示す図である。
図１１Ａ乃至図１１Ｈは、第１実施形態による発光素子の製造工程を示す図６Ａ乃至図６Ｈと実質的に同一である。したがって、図１１Ａ乃至図１１Ｈについての説明は簡略に説明する。
図１１Ａを参照すると、基板１０１の上に上記発光構造物１１０を形成することができる。
上記基板１０１の上に、上記第２導電型半導体層１１６、上記活性層１１４、及び上記第１導電型半導体層１１２を順次に積層して上記発光構造物１１０を形成することができる。上記第２導電型半導体層１１６はｎ型ドーパントを含むｎ型半導体層であり、上記第１導電型半導体層１１２はｐ型ドーパントを含むｐ型半導体層であることがあるが、これに対しては限定するものではない。
図１１Ｂを参照すると、上記発光構造物１１０の中心領域を選択的に除去して、上記第２導電型半導体層１１６の上面の一部領域が露出するようにキャビティ１１８を形成することができる。
図１１Ｃを参照すると、上記キャビティ１１８の内側面に上記第１絶縁層１２０が形成される。言い換えると、上記第１絶縁層１２０は、上記第２導電型半導体層１１６の上面の一部領域から上記第２導電型半導体層１１６の側面、上記活性層の側面、及び上記第１導電型半導体層１１２の側面を経由して、上記第１導電型半導体層１１２の上面の一部領域まで延長されるように形成される。
図１１Ｄを参照すると、上記第１及び第２反射層１３０ａ、１３０ｂが同時に、または個別工程により形成される。
上記第１反射層１３０ａは、上記第２導電型半導体層１１６の上面のうち、上記第１絶縁層１２０が形成された領域を除いた領域に形成される。言い換えると、上記第１反射層１３０ａは、上記第１絶縁層１２０の間に露出された上記第２導電型半導体層１１６の上面に形成される。
上記第１絶縁層１２０は、上記キャビティ１１８の内側面に形成された上記第２反射層１３０ｂによる上記発光構造物１１０の各層、例えば、上記第１導電型半導体層１１２、上記活性層１１４、及び上記第２導電型半導体層１１６の間の電気的なショートを防止できるようにする。
図１１Ｅを参照すると、上記キャビティ１１８の底面、即ち上記第２導電型半導体層１１６の上面に形成された第１絶縁層１２０と連結され、上記キャビティ１１８の内側面と上記第１導電型半導体層１１２の上面に形成された上記第２反射層の一部領域まで延長されるように第２絶縁層１２５が形成される。
上記第２絶縁層１２５は、上記キャビティ１１８の内側面に形成された少なくとも上記第２反射層１３０ｂの全領域を囲むように形成される。このように、上記第２絶縁層１２５が形成されることで、以後の工程に形成される第１電極１４１と上記第２反射層１３０ｂとの間の電気的なショートを防止することができる。
上記第２絶縁層１２５は、上記キャビティ１１８の内側面に形成された上記第２絶縁層１２５から上記第１導電型半導体層１１２の上面に形成された上記第２反射層１３０ｂの一部領域まで延長されて形成される。このように、第２絶縁層１２５が形成されることで、以後に形成される第１及び第２電極１４１、１４２の間の電気的なショートを防止することができる。
図１１Ｆを参照すると、上記キャビティ１１８を含んだ上記発光構造物１１０の上面の全領域に金属層１４０を形成することができる。上記金属層１４０は、少なくともキャビティ１１８の内部に埋め立てられる。言い換えると、上記金属層１４０の上記キャビティ１１８の内部から延長されて上記第２絶縁層１２５と上記第２反射層１３０ｂの上面に形成される。上記金属層１４０は、上記キャビティ１１８の内部において、上記キャビティ１１８の底面に形成された第１反射層１３０ａの上面と、上記キャビティ１１８の内側面に形成された第２絶縁層１２５の上面に接触して形成される。
図１１Ｇを参照すると、上記発光構造物１１０の上面に形成された上記第２絶縁層１２５の上面が露出するように上記金属層１４０を選択的に除去することで、第１電極１４１及び第２電極１４２が形成される。上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の間隔は上記第１及び第２電極１４１、１４２の間の電気的なショートが発生しないように設定される。上記間隔は１０μｍ乃至５０μｍであることがあるが、これに対して限定するものではない。
図１１Ｈを参照すると、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ：Laser Lift Off）工程、化学的リフトオフ（ＣＬＯ：Chemical Lift Off）工程、または物理的研磨工程のうち、少なくとも１つの工程を用いて上記基板１０１を除去することができるが、これに対しては限定するものではない。
図１１Ｉを参照すると、上記発光構造物１１０の上記第２導電型半導体層１１６を貫通して上記第１反射層１３０ａの一部領域が露出するように上記第２導電型半導体層１１６を選択的に除去して第２キャビティ１５５が形成される。
上記第２キャビティ１５５は、例えば、エッチング工程またはレーザードリリング工程のうち、少なくとも１つにより形成されるが、これに対して限定するものではない。
上記第２キャビティ１５５の内側面は、上記エッチング工程またはレーザードリリング工程によって上記第１反射層１３０ａに対して垂直に形成されるが、これに対して限定するものではない。
図１１Ｊを参照すると、上記第２キャビティ１５５の内部から延長されて上記第２導電型半導体層１１６の上面の全領域に上記導電性部材１５０を形成して発光素子１００Ｄを製造することができる。
上記導電性部材１５０は、上記第２導電型半導体層１１６の上に形成された第１導電層１５１と、上記第１導電層から上記第２キャビティ１５５の内部に延長されて上記第２キャビティ１５５の内部に露出された上記第１反射層１３０ａに接触するように形成された第２導電層１５２を含むことができる。
上記第１反射層１３０ａは導電性を有しているので、上記第１反射層１３０ａの形成の有無に関わらず、上記第２導電層１５２及び上記第１電極１４１は、上記第１反射層１３０ａを媒介にして電気的に連結される。
上記第１導電層１５１は、上記発光構造物１１０の上面、即ち上記第２導電型半導体層１１６の上面に、例えば１００ｎｍ乃至５００ｎｍの厚さで形成される。上記第１及び第２導電層１５１、１５２を含む上記導電性部材１５０は、電子ビーム（E-beam）、スパッタリング（Sputtering）、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）のような蒸着工程やメッキ工程を用いて均一な厚さを有するように形成される。
上記第１及び第２導電層１５１、１５２を含む上記導電性部材１５０は、上記第１電極１４１に供給された電源の電流を上記第２導電型半導体層１１６の全領域に拡散（スプレッディング；spreading）させることによって、上記発光構造物１１０の活性層１１４の全領域で均一に光が生成されて上記発光素子１００Ｄの発光効率を均一に得ることができる。
第５実施形態による発光素子の製造工程において、上記第１及び第２電極１４１、１４２を上記導電性部材１５０に先立って形成することと説明したが、上記導電性部材１５０を先に形成し、上記第１及び第２電極１４１、１４２を形成することもできるが、このような形成順序に対して限定するものではない。
図１２は、本発明の第６実施形態による発光素子の側断面図である。
本発明の第６実施形態による発光素子１００Ｅは、上記導電性部材１５０の上面にラフネスや凹凸１１９の構造を形成することを除いては、第５実施形態の発光素子１００と似ている。したがって、第６実施形態の説明において、上記第５実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第５実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図１２を参照すると、本発明の第６実施形態による発光素子１００Ｅは、上記導電性部材１５０、即ち上記第１導電層１５１の上面の全領域にラフネスや凹凸１１９の構造が形成される。この際、上記第２導電型半導体層１１６の上面には如何なるラフネスや凹凸構造が形成されない。
上記ラフネスや凹凸１１９の構造は、例えば、２００ｎｍ乃至３０００ｎｍの周期を有する光結晶（photonic crystal）構造でありうる。
このように、上記第１導電層１５１の上面にラフネスや凹凸１１９の構造が形成されることで、上記ラフネスや凹凸１１９により上記発光構造物１１０の内部に閉じ込められた光が全反射により外部に放出されるので、発光素子１００Ｅの光抽出効率を向上させることができる。
図１３は、本発明の第７実施形態による発光素子の側断面図である。
第７実施形態による発光素子１００Ｆは、上記発光構造物１１０の上面や内部に上記導電性部材１５０を形成することを除いては、第３実施形態（図８）の発光素子１００Ｂと似ており、上記第２導電性半導体層の上面に形成された第１ラフネスや凹凸１１１の構造や上記導電性部材１５０の上面に形成された第２ラフネスや凹凸１１９の構造を除いては、第５実施形態の発光素子１００と似ている。したがって、第７実施形態の説明において、上記第３及び第５実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第３及び第５実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図１３を参照すると、第７実施形態による発光素子１００Ｆは、上記第２導電型半導体層１１６の上面の全領域に第１ラフネスや凹凸１１１の構造が形成され、上記導電性部材１５０、具体的に上記第１導電層１５１の上面の全領域に第２ラフネスや凹凸１１９の構造が形成される。
上記第１導電層１５１は、上記第２導電型半導体層１１６の上に形成される。
上記第２導電型半導体層１１６の上に上記第１導電層１５１を形成する時、上記第２導電型半導体層１１６の上面に形成された第１ラフネスや凹凸１１１の構造によって上記第２導電型半導体層１１６の上に別途の工程無しで上記第２ラフネスや凹凸１１９の構造が形成される。または、上記第２導電型半導体層１１６の上に上記第１導電層１５１を形成した後、別途のパターニング工程により上記第２ラフネスや凹凸１１９の構造を形成することもできる。しかしながら、これに対して限定するものではない。
上記第２ラフネスや凹凸１１９の構造は、例えば、２００ｎｍ乃至３０００ｎｍの周期を有する光結晶（photonic crystal）構造でありうる。
図１４は、本発明の第８実施形態による発光素子の側断面図である。
第８実施形態による発光素子１００Ｇは、上記第２キャビティ１５５が上記第２導電型半導体層１１６に対して傾斜するように形成されることを除いては、第５実施形態の発光素子１００と似ている。したがって、第８実施形態の説明において、上記第５実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第５実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図１４を参照すると、第８実施形態による発光構造物１００Ｇには、第２導電型半導体層１１６を貫通して上記第１反射層１３０ａが露出するように形成された第２キャビティ１５５が形成される。上記第１反射層１３０ａが形成されない場合、上記第１電極１４１が露出されることもできる。
上記第２キャビティ１５５は、上記第２導電型半導体層１１６の上面に対して傾斜するように形成される。例えば、上記第２キャビティ１５５の傾斜面１５８は、上記第２導電型半導体層１１６の上面に対して３０゜乃至８０゜の傾斜角（θ）を有するように形成される。言い換えると、上記キャビティの傾斜面１５８と上記第２導電型半導体層１１６の上面により形成された傾斜角（θ）を有することができる。
上記第２導電型半導体層１１６の上面と上記第２キャビティ１５５の内側面に上記導電性部材１５０が形成される。
上記導電性部材１５０は、上記第２導電型半導体層１１６の上面に形成された第１導電層１５１と、上記第１導電層１５１から上記第２キャビティ１５５の内側面に延長されて上記第１反射層１３０Ａに接触するように形成された第２導電層１５２を含むことができる。
したがって、上記第２キャビティ１５５の傾斜面１５８に接触して形成された上記第２導電層１５２の側面もまた上記第２導電型半導体層１１６または上記第１導電層１５１の上面に対して３０゜乃至８０゜の傾斜角（θ）を有するように形成される。
したがって、このように上記第２導電層１５２の側面を傾斜するように形成して上記第２導電層１５２と上記活性層１１４との間の距離を短縮させることができる。これによって、より円滑な電流の流れを作って上記活性層１１４でより多い光量を生成することで、上記発光素子１００Ｇの発光効率を向上させることができる。
図１５は、本発明の第９実施形態による発光素子の側断面図である。
第９実施形態による発光素子１００Ｈは、第１導電型半導体層１１２の下部面（bottom surface）の上にラフネスや凹凸１７０が形成されることを除いては、第１実施形態と似ている。したがって、第９実施形態の説明において、上記第１実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第１実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図１５を参照すると、第９実施形態による発光構造物１００Ｈには第１導電型半導体層１１２の下部面の上にラフネスや凹凸１７０が形成される。
上記凹凸１７０は、第２反射層１３０ｂに接するように形成される。したがって、上記活性層１１４で生成されて上記第２反射層１３０ｂに入射された光は上記第２反射層１３０ｂにより前方（または、上方）、または側方に反射される。このような場合、上記凹凸１７０により上記光はランダムに前方または側方に広がるので、光抽出効率をより向上させることができる。
図１６は、本発明の第１０実施形態による発光素子の側断面図である。
第１０実施形態による発光素子１００Ｈは、発光構造物１１０Ｉの側面に配置されたパッシベーション層１７２を除いては、第１実施形態と似ている。したがって、第１０実施形態の説明において、上記第１実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第１実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図１６を参考すると、第１０実施形態による発光素子１００Ｉには少なくとも上記発光構造物１１０の側面に配置されたパッシベーション層１７２が形成される。
上記パッシベーション層１７２は、第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１６を少なくとも含むように上記第１導電型半導体層１１２の側面、活性層１１４の側面、及び第２導電型半導体層１１６の側面に形成される。
上記パッシベーション層１７２により外部の異質物から上記発光構造物１１０が保護され、外部の導電型異質物により上記第１導電型半導体層１１２と上記第２導電型半導体層１１６との間の電気的なショートの発生を防止することができる。
または、上記パッシベーション層１７２は、上記発光構造物１１０の側面だけでなく、上記第２反射層１３０ｂの側面にも形成される。
上記パッシベーション層１７２は、例えば、ＳｉＯｘやＳｉＮｘのような無機絶縁物質で形成される。または、上記パッシベーション層１７２は有機絶縁物質で形成されることもできる。
または、上記パッシベーション層１７２は透明な絶縁物質で形成されることもできる。したがって、活性層１１４で生成された光は上記パッシベーション層１７２を透過して側方向に進行される。
図１７は、本発明の第１１実施形態による発光素子の側断面図である。
第１１実施形態による発光素子１００Ｊは、第１電極１４１と導電性部材１５０とが同一な物質で形成されることを除いては、第５実施形態と似ている。したがって、第１１実施形態の説明において、上記第５実施形態と同一な構成要素に対しては同一な図面番号を使用し、上記第１実施形態で説明された同一な内容は説明の重複を避けるために省略する。
図１７を参考すると、第１１実施形態による発光素子１００Ｊは、少なくとも発光構造物１１０を貫通する第１電極１４１と上記第１電極から延長されて上記発光構造物１１０の上に形成された導電性部材１５０を含むことができる。
上記導電性部材１５０は、上記発光構造物１１０、言い換えると、上記第２導電型半導体層１１６の全領域の上に形成される。
上記発光構造物１１０の上面、即ち上記第２導電型半導体層１１６の上面から上記発光構造物１１０の下面、即ち上記第１導電型半導体層１１２の下面まで貫通される。
上記第１電極１４１は、上記導電性部材１５０から上記第２導電型半導体層１１６の上面と上記第１導電型半導体層１１２の下面との間の貫通ホールに延長され、上記第２電極１４２の下部面と同一な高さになるように突出形成される。
上記貫通ホール内において、上記第１電極１４１は上記第２絶縁層１２５に接して形成される。
上記第１電極１４１及び上記導電性部材１５０は、同一な物質で形成される。
上記第１電極１４１及び上記導電性部材１５０は、一括的に形成されたり、個別的に形成される。
上記第１電極１４１及び上記導電性部材１５０は、例えば、透光性及び電気伝導性を有する材質で形成される。上記透光性及び電気伝導性を有する材質には、例えば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、Ｎｉ、Ａｇ、及びＡｕからなるグループから選択された少なくとも１つを含むことができる。
上記第１電極１４１及び上記導電性部材１５０は、１つの透光性及び電気伝導性を有する材質を含む単層、または少なくとも１つ以上の透光性及び電気伝導性を有する材質を含む多層に形成することができる。
このような構造により、上記第１電極１４１は電流を供給するための電極としての機能を有することができる。
上記導電性部材１５０は、上記第１電極１４１に供給された電流を上記第２導電型半導体層１１６の全領域に対応する面積を有する上記導電性部材１５０の全領域に迅速に拡散（スプレッディング；spreading）させて、上記拡散電流が上記導電性部材１５０の全領域から上記第２導電型半導体層１１６の全領域に均一に供給できる電流拡散機能を有することができる。
また、上記導電性部材１５０は、上記活性層１１４で生成された光が上記導電性部材１５０を透過して外部に進行されるようにする透光性機能を有することができる。
図１８は、本発明の実施形態による発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
図１８を参照すると、実施形態による発光素子パッケージ３０は、パッケージ胴体２０と、上記パッケージ胴体２０の少なくとも上面及び側面の周りに設置された第１リード電極３１及び第２リード電極３２と、上記パッケージ胴体２０の上の上記第１及び第２リード電極３１、３２に設置されて上記第１リード電極３１及び第２リード電極３２と電気的に連結される実施形態による発光素子１００と、上記発光素子１００を囲むモールディング部材４０と、を含む。
上記パッケージ胴体２０は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成される。上記胴体部２０は、上から見て、内部に傾斜面５３を有するキャビティ（cavity）５０を有する。
上記第１リード電極３１及び第２リード電極３２は互いに電気的に分離され、上記発光素子１００に電源を提供する。また、上記第１リード電極３１及び第２リード電極３２は、上記発光素子１００で発生した光を反射させて光効率を増加させる反射板の役割と、上記発光素子１００で発生した熱を外部に放出させる放熱板の役割をすることができる。
上記第２リード電極３２は、上記胴体部２０を貫通して形成される。図面では、上記第２リード電極３２が上記胴体部２０を貫通して形成されることと図示されているが、上記第２リード電極３２の代りに上記第１リード電極３１が上記胴体部２０を貫通するように形成することもできる。これは、上記発光素子１００の電極構造によって変形可能であるので、これに対しては限定するものではない。
上記発光素子１００は、上記パッケージ胴体２０の上に設置されたり、上記第１リード電極３１及び第２リード電極３２のうちのいずれか１つの上に設置される。
上記発光素子１００は、ワイヤ方式、フリップチップ方式、またはダイボンディング方式のうちのいずれか１つを用いて、上記第１リード電極３１及び第２リード電極３２のうちのいずれか１つの上に電気的に連結されることもできる。例えば、上記発光素子１００の第１電極１４１は上記第２リード電極３２に電気的に連結され、上記発光素子１００の第２電極１４２は上記第１リード電極３１に電気的に連結される。
上記モールディング部材４０は、上記発光素子１００を囲んで保護することができる。上記モールディング部材４０は、蛍光体を含んで上記発光素子１００から放出された光の波長を変化させることができる。
上記発光素子パッケージは、上記に開示された実施形態の発光素子のうち、少なくとも１つまたは複数個で搭載することができ、これに対して限定するものではない。
上記発光素子パッケージは、ＣＯＢ（Chip On Board）タイプを含むことができる。即ち、ＣＯＢタイプによると、上記パッケージ胴体２０の上面は平らであり、上記パッケージ胴体２０には複数の発光素子１００が設置されることもできる。
実施形態による発光素子または発光素子パッケージは、ライトユニットに適用される。上記ライトユニットは、複数の発光素子または発光素子パッケージがアレイされた構造を含み、図１９及び図２０に図示された表示装置、図２１に図示された照明装置を含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれる。
図１９は、本発明の実施形態による表示装置の分解斜視図である。
図１９を参照すると、表示装置１０００は、導光板１０４１と、上記導光板１０４１に光を提供する発光モジュール１０３１と、上記導光板１０４１の下に反射部材１０２２と、上記導光板１０４１の上に光学シート１０５１と、上記光学シート１０５１の上に表示パネル１０６１と、上記導光板１０４１、発光モジュール１０３１、及び反射部材１０２２を収納するボトムカバー１０１１と、を含むことができるが、これに限定されるものではない。
上記ボトムカバー１０１１、反射部材１０２２、導光板１０４１、及び光学シート１０５１は、ライトユニット１０５０と定義される。
上記導光板１０４１は、上記発光モジュール１０３１から提供された光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板１０４１は、透明な材質からなり、例えば、ＰＭＭＡ（polymethyl metaacrylate）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）樹脂のうちの１つを含むことができる。
上記発光モジュール１０３１は、上記導光板１０４１の少なくとも一側面に配置されて上記導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供し、窮極的には表示装置の光源として作用する。
上記発光モジュール１０３１は少なくとも１つを含み、上記導光板１０４１の一側面から直接または間接的に光を提供することができる。上記発光モジュール１０３１は、基板１０３３と上記に開示された実施形態による発光素子パッケージ３０を含み、上記発光素子パッケージ３０は、上記基板１０３３の上に所定間隔でアレイされる。上記基板は印刷回路基板（printed circuit board）であるが、これに限定するものではない。また、上記基板１０３３は、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ：Metal Core PCB）、軟性ＰＣＢ（ＦＰＣＢ：Flexible PCB）などを含むこともでき、これに対して限定するものではない。上記発光素子パッケージ３０は、上記ボトムカバー１０１１の側面または放熱プレートの上に搭載される場合、上記基板１０３３は除去できる。上記放熱プレートの一部は上記ボトムカバー１０１１の上面に接触される。したがって、発光素子パッケージ３０で発生した熱は放熱プレートを経由してボトムカバー１０１１に放出される。
上記複数の発光素子パッケージ３０は、上記基板１０３３の上に光が放出される出射面が上記導光板１０４１と所定距離離隔するように搭載され、これに対して限定するものではない。上記発光素子パッケージ３０は、上記導光板１０４１の一側面である入光部に光を直接または間接的に提供することができ、これに対して限定するものではない。
上記導光板１０４１の下には上記反射部材１０２２が配置される。上記反射部材１０２２は、上記導光板１０４１の下面に入射された光を反射させて上記表示パネル１０６１に供給することで、上記表示パネル１０６１の輝度を向上させることができる。上記反射部材１０２２は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成されるが、これに対して限定するものではない。上記反射部材１０２２は、上記ボトムカバー１０１１の上面であることがあり、これに対して限定するものではない。
上記ボトムカバー１０１１は、上記導光板１０４１、発光モジュール１０３１、及び反射部材１０２２などを収納することができる。このために、上記ボトムカバー１０１１は、上面が開口されたボックス（box）形状を有する収納部１０１２が備えられることができ、これに対して限定するものではない。上記ボトムカバー１０１１は、トップカバー（図示せず）と結合され、これに対して限定するものではない。
上記ボトムカバー１０１１は金属材質または樹脂材質で形成され、プレス成形または圧出成形などの工程を用いて製造される。また、上記ボトムカバー１０１１は、熱伝導性の良い金属または非金属材料を含むことができ、これに対して限定するものではない。
上記表示パネル１０６１は、例えばＬＣＤパネルであって、互いに対向する透明な材質の第１及び第２基板、そして第１及び第２基板の間に介された液晶層を含む。上記表示パネル１０６１の少なくとも一面には偏光板が付着され、このような偏光板の付着構造に限定するものではない。上記表示パネル１０６１は、上記発光モジュール１０３１から提供された光を透過または遮断させて情報を表示するようになる。このような表示装置１０００は、各種の携帯端末機、ノートブックコンピュータのモニター、ラップトップコンピュータのモニター、テレビなどに適用される。
上記光学シート１０５１は、上記表示パネル１０６１と上記導光板１０４１との間に配置され、少なくとも一枚以上の透光性シートを含む。上記光学シート１０５１は、例えば拡散シート（diffusion sheet）、水平及び垂直プリズムシート（horizontal／vertical prism sheet）、及び輝度強化シート（brightness enhanced sheet）のようなシートのうち、少なくとも１つを含むことができる。上記拡散シートは入射される光を拡散させ、上記水平または／及び垂直プリズムシートは入射される光を上記表示パネル１０６１に集光させ、上記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度を向上させる。また、上記表示パネル１０６１の上には保護シートが配置され、これに対して限定するものではない。
上記発光モジュール１０３１の光経路上には、光学部材として、上記導光板１０４１、及び光学シート１０５１を含むことができ、これに対して限定するものではない。
図２０は、本発明の実施形態による表示装置を示す図である。
図２０を参照すると、表示装置１１００は、ボトムカバー１１５２、上記に開示された発光素子パッケージ３０がアレイされた基板１１２０、光学部材１１５４、及び表示パネル１１５５を含む。
上記基板１１２０及び上記発光素子パッケージ３０は、発光モジュール１０６０と定義される。上記ボトムカバー１１５２、少なくとも１つの発光モジュール１０６０、及び光学部材１１５４は、ライトユニット（図示せず）と定義される。
上記ボトムカバー１１５２には収納部１１５３を具備することができ、これに対して限定するものではない。
上記光学部材１１５４は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートのうち、少なくとも１つを含むことができる。上記導光板は、ＰＣ材質またはＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）材質からなることができ、このような導光板は除去できる。上記拡散シートは入射される光を拡散させ、上記水平及び垂直プリズムシートは入射される光を上記表示パネル１１５５に集光させ、上記輝度強化シートは損失される光を再使用して輝度を向上させる。
上記光学部材１１５４は上記発光モジュール１０６０の上に配置され、上記発光モジュール１０６０から放出された光を面光源化したり、拡散、集光などを遂行する。
図２１は、本発明の実施形態による照明装置の斜視図である。
図２１を参照すると、照明装置１５００は、ケース１５１０、上記ケース１５１０に設置された発光モジュール１５３０、及び上記ケース１５１０に設置されて外部電源から電源が提供される連結端子１５２０を含むことができる。
上記ケース１５１０は、放熱特性の良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成される。
上記発光モジュール１５３０は、基板１５３２、及び上記基板１５３２に搭載される実施形態による発光素子パッケージ３０を含むことができる。上記発光素子パッケージ３０は、複数個がマトリックス形態または所定間隔で離隔してアレイされる。
上記基板１５３２は絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることがあり、例えば、一般印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）、メタルコア（Metal Core）ＰＣＢ、軟性（Flexible）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢ、ＦＲ−４基板などを含むことができる。
また、上記基板１５３２は光を効率的に反射する材質で形成されたり、表面が光が効率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などのコーティング層となることができる。
上記基板１５３２の上には少なくとも１つの発光素子パッケージ３０が搭載される。上記発光素子パッケージ３０のそれぞれは少なくとも１つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップを含むことができる。上記ＬＥＤチップは、赤色、緑色、青色、または白色のような可視光線帯域の発光ダイオード、または紫外線（ＵＶ：Ultra Violet）を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
上記発光モジュール１５３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子パッケージ３０の組合を有するように配置される。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合せて配置することができる。
上記連結端子１５２０は、上記発光モジュール１５３０と電気的に連結されて電源を供給することができる。上記連結端子１５２０は、ソケット方式により外部電源に螺合されるが、これに対して限定するものではない。例えば、上記連結端子１５２０は、ピン（pin）形態に形成されて外部電源に挿入されたり、配線により外部電源に連結されることもできる。
実施形態によれば、第１及び第２電極が同一平面上に位置することで、発光素子パッケージへのパッケージ化が容易であり、パッケージング時、ワイヤが不要になって工程効率を向上させることができる。
実施形態によれば、第１及び第２電極が全て発光構造物の下面に形成されることで、従来の発光構造物の上面と側面に電極が形成されるに伴う光損失を減らすことができる。
実施形態によれば、第１及び第２電極を直接パッケージに実装して第１及び第２電極が放熱板の役割をすることで、放熱性能を向上させることができる。
実施形態によれば、発光構造物の下部領域に形成された第１及び第２電極の周囲に反射部材を形成することで、光を最大限反射させて光抽出効率を向上させることができる。
実施形態によれば、ｐ型半導体層と第１電極との間の絶縁層によるキャパシタンスが形成されて、静電気放電が発生する時、発光構造物に最小の電流量を流れるようにして、静電気放電による発光構造物の損傷を防止することができる。
実施形態によれば、第１電極を複数で形成することで、大面積の発光素子でも充分の電流供給が可能である。
実施形態によれば、第１電極を形成するためのキャビティを傾斜するようにしてキャビティに形成された反射部材もまた傾斜するように形成されることで、光をできる限り上向きに反射させて光抽出効率を向上させることができる。
実施形態によれば、絶縁部材をキャビティの内部の第１及び第２半導体層と活性層の側面に形成することで、第１電極と第１半導体層との間、そして反射層と第１電極及び第２半導体層の間との電気的なショートを防止することができる。
実施形態によれば、第２半導体層の上面に凹凸形状を形成することで、凹凸形状により発光構造物の内部に閉じ込められた光が全反射により外部に放出されて光抽出効率を向上させることができる。
実施形態によれば、第２半導体層の上の全領域に第１電極と連結された導電性部材を形成することで、第１電極に供給された電流が第２半導体層の全領域にスプレッディングされ、このような電流が導電性部材の全領域で第２半導体層の上に供給されて、発光構造物の活性層の全領域で均一な光が生成されて均一な発光効率を得ることができる。
実施形態によれば、第２半導体層の上に形成された導電性部材は透光性を有するので、発光構造物で生成された光が損失無しで外部に放出できる。
実施形態によれば、第２半導体層に備えられたキャビティが傾斜するように形成されることで、キャビティに形成された導電性部材もまた傾斜するように形成されて導電性部材と活性層との間の距離が短縮されて、より円滑な電流の流れによるより多い光量が生成されて発光効率を向上させることができる。
実施形態によれば、導電性部材の上面に凹凸形状が形成されることで、凹凸形状により発光構造物の内部に閉じ込められた光が全反射により外部に放出されて光抽出効率を向上させることができる。
実施形態による発光素子の製造方法は、第１半導体層、活性層、及び第２半導体層を含む発光構造物を形成するステップと、上記第２半導体層が露出されるように上記発光構造物を選択的に除去してキャビティを形成するステップと、上記第１半導体層の下面の縁領域を除いた上記第１半導体層の上面と上記キャビティの内側面に絶縁層を形成するステップと、上記キャビティの内側面から上記第１半導体層の下面の全領域に金属層を形成するステップと、上記金属層を選択的に除去して上記絶縁層により互いに電気的に絶縁された第１及び第２電極を形成するステップと、を含む。
実施形態による発光素子パッケージは、胴体と、上記胴体に設置された第１リード電極及び第２リード電極と、上記胴体に設置されて上記第１及び第２リードに電気的に連結された発光素子と、を含み、上記発光素子は、第１半導体層、活性層、及び第２半導体層を含み、上記第２半導体層が露出されるように少なくとも上記第１半導体層と上記活性層とを貫通するキャビティを有する発光構造物と、上記キャビティの内部の上記第２半導体層から上記キャビティの外部に延長された第１電極と、上記第１電極の側面と離隔して少なくとも上記第１電極の側面を囲むように上記第１半導体層の下面の縁領域に配置された第２電極と、上記第１電極の側面と上記発光構造物との間の第１絶縁層と、を含む。
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるのではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、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されるべきである。

Claims (11)

  1. 第１半導体層、活性層、及び第２半導体層を含む発光構造物と、
    前記第２半導体層が露出されるように少なくとも前記第１半導体層と前記活性層とを貫通する第１キャビティと、
    前記第１キャビティの内部の前記第２半導体層から前記第１キャビティの外部に延長された第１電極と、
    前記第１電極から離隔し、前記第１電極の側面を囲むように前記第１半導体層の下面の縁領域に配置された第２電極と、
    前記第１電極と前記発光構造物との間の第１絶縁層と、
    前記第１電極と前記第２半導体層との間の第１反射層と、を含み、
    前記第１電極の下面及び前記第２電極の下面は、前記第１半導体層の下面から同一高さを有し、
    前記第１半導体層と前記第２電極との間に配置され、一部は前記第１電極と前記第１絶縁層の間に延長された第２反射層を含むことを特徴とする発光素子。
  2. 前記第１電極と前記第２反射層との間の第２絶縁層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記第２絶縁層は、前記第１電極と前記第２反射層との間から延長され、前記第１及び第２電極との間の前記第２反射層の下面に配置されたことを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
  4. 前記第２絶縁層は、前記第１キャビティの内部で前記第２反射層を挟んで前記第１絶縁層と連結されることを特徴とする、請求項３に記載の発光素子。
  5. 前記第２半導体層の上面に凹凸形状を含むことを特徴とする、請求項４に記載の発光素子。
  6. 前記第１キャビティの反対側に前記第１電極を露出するように前記第２半導体層を貫通する第２キャビティと、
    前記第２半導体層の上面の第１導電層と、
    前記第１導電層から前記第２キャビティの内部に延長されて前記第１電極と接触する第２導電層と、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の発光素子。
  7. 前記第１及び第２導電層は透光性及び伝導性を有する材質であることを特徴とする、請求項６に記載の発光素子。
  8. 前記第１絶縁層はキャパシタンスを形成するための誘電体であることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子。
  9. 第１半導体層、活性層、及び第２半導体層を含み、前記第１半導体層、前記活性層、及び前記第２半導体層を貫通する貫通ホールを有する発光構造物と、
    前記貫通ホールの内部に形成され、前記貫通ホールから外部に延長された第１電極と、
    前記第１電極の側面と離隔して少なくとも前記第１電極の側面を囲むように前記第１半導体層の下面の縁領域に配置された第２電極と、
    前記貫通ホールの内の前記第１電極から延長されて前記第２半導体層の上に形成された導電性部材と、
    少なくとも前記貫通ホールの内の前記第１電極に接触されるように形成された絶縁部材と、
    前記第１電極と前記第２半導体層との間の第１反射層と、を含み、
    前記第１電極の下面及び前記第２電極の下面は、前記第１半導体層の下面から同一高さを有することを特徴とする発光素子。
  10. 前記第１電極は、前記導電性部材と同一な物質で形成されることを特徴とする、請求項９に記載の発光素子。
  11. 前記第１電極及び前記導電性部材は、透光性及び伝導性を有する材質で形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の発光素子。
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