本発明の一実施例の説明において、各層(膜)、領域、パターンまたは構造物らが基板、各層(膜)、領域、パッドまたはパターンらの“上/うえ(on)”にまたは“下/した(under)”に形成されることで記載する場合において、“上/うえ(on)”と“下/した(under)”は“直接(directly)”または“他の層を介して(indirectly)”形成されることをすべて含む。また、各層の上/うえまたは下/したに対する基準は図面を基準に説明する。
図面で各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されるか、または省略されるか、または概略的に示されることができる。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを全面的に反映するものではない。
以下、添付された図面を参照して本発明の実施例による発光素子、発光素子パッケージ、ライトユニット及び発光素子製造方法に対して詳しく説明するようにする。
図1は、本発明の一実施例による発光素子を示した図面である。
本発明の一実施例による発光素子は、図1に示されるように、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30、第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37、電極80を備えることができる。図1には、3個の発光構造物が配置された場合を示したが、別の実施例による発光素子は、2個の発光構造物を含むこともできて、また4個以上の発光構造物を含むこともできる。これら複数の発光構造物は電気的に連結されることができる。例えば、これら複数の発光構造物は電気的に直列構造で連結されることができる。第1発光構造物10と第2発光構造物20は、第1コンタクト部43によって電気的に連結することができる。第2発光構造物20と第3発光構造物30は、第2コンタクト部53によって電気的に連結することができる。複数の発光構造物は、支持基板70上に配置することができる。
第1発光構造物10は、第1導電型の第1半導体層11、第1活性層12、第2導電型の第2半導体層13を有することができる。第1活性層12は第1導電型の第1半導体層11と第2導電型の第2半導体層13との間に配置することができる。第1活性層12は、第1導電型の第1半導体層11の下に配置することができるし、第2導電型の第2半導体層13は、第1活性層12の下に配置することができる。
例として、第1導電型の第1半導体層11が第1導電型ドーパントとしてn型ドーパントが添加されたn型半導体層で形成されて、第2導電型の第2半導体層13が第2導電型ドーパントとしてp型ドーパントが添加されたp型半導体層で形成されることができる。また、第1導電型の第1半導体層11がp型半導体層で形成されて、前記第2導電型の第2半導体層13がn型半導体層で形成されることもできる。
第1導電型の第1半導体層11は、例えば、n型半導体層を含むことができる。第1導電型の第1半導体層11は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現されることができる。第1導電型の第1半導体層11は、例えばGaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどで選択されることができるし、Si、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントがドーピングされることができる。
第1活性層12は、第1導電型の第1半導体層11を通じて注入される電子(または、正孔)と第2導電型の第2半導体層13を通じて注入される正孔(または、電子)がお互いに会って、第1活性層12の形成物質によるエネルギーバンド(energy band)のバンドギャップ(band gap)差によって光を放出する層である。第1活性層12は、単一量子井構造、多重量子井構造(MQW:Multi Quantum Well)、量子点構造または量子線構造のうちの何れか一つで形成することができるが、これに限定されるものではない。
第1活性層12は、例としてInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現されることができる。第1活性層12が前多重量子井構造で具現された場合、第1活性層12は複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて具現されることができるし、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の周期で具現されることができる。
第2導電型の第2半導体層13は、例えば、p型半導体層で具現されることができる。第2導電型の第2半導体層13は、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現されることができる。第2導電型の第2半導体層13は、例えばGaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択することができるし、Mg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントがドーピングされることができる。
一方、第1導電型の第1半導体層11がp型半導体層を含んで第2導電型の第2半導体層13がn型半導体層を含むこともできる。また、第2導電型の第2半導体層13の下にはn型またはp型半導体層を含む半導体層がさらに形成されることもできる。これによって、第1発光構造物10はnp、pn、npn、pnp接合構造のうちの少なくとも何れか一つを有することができる。また、第1導電型の第1半導体層11及び第2導電型の第2半導体層13内の不純物のドーピング濃度は、均一または不均一に形成することができる。すなわち、第1発光構造物10の構造は多様に形成することができるし、これに限定しない。
また、第1導電型の第1半導体層11と第1活性層12との間には第1導電型InGaN/GaNスーパーラティス構造またはInGaN/InGaNスーパーラティス構造が形成されることもできる。また、第2導電型の第2半導体層13と第1活性層12との間には第2導電型のAlGaN層が形成されることもできる。
そして、第2発光構造物20は、第1導電型の第3半導体層21、第2活性層22、第2導電型の第4半導体層23を有することができる。第2活性層22は、第1導電型の第3半導体層21と第2導電型の第4半導体層23との間に配置することができる。第2活性層22は第1導電型の第3半導体層21の下に配置することができるし、第2導電型の第4半導体層23は第2活性層22の下に配置することができる。第2発光構造物20は上で説明された第1発光構造物10に準じて類似に形成することができる。
また、第3発光構造物30は、第1導電型の第5半導体層31、第3活性層32、第2導電型の第6半導体層33を有することができる。第3活性層32は、第1導電型の第5半導体層31と第2導電型の第6半導体層33との間に配置することができる。第3活性層32は第1導電型の第5半導体層31の下に配置することができるし、第2導電型の第6半導体層33は第3活性層32の下に配置することができる。第3発光構造物30は上で説明された第1発光構造物10に準じて類似に形成することができる。
第1発光構造物10下に第1オーミック接触層15と第1反射電極17が配置されることができる。第1発光構造物10の下及び第1反射電極17のまわりに第1金属層19が配置されることができる。第1金属層19は第1オーミック接触層15のまわり及び第1反射電極17の下に配置することができる。
第1オーミック接触層15は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1オーミック接触層15は、例として、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Pt、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1反射電極17は、高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、第1反射電極17は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうちの少なくとも一つを含む金属または合金で形成することができる。また、第1反射電極17は、金属または合金とITO(Indium-Tin-Oxide)、IZO(Indium-Zinc-Oxide)、IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide)、IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide)、IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)、IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide)、AZO(Aluminum-Zinc-Oxide)、ATO(Antimony-Tin-Oxide)などの透光性伝導性物質を利用して多層で形成することができる。例えば、実施例で第1反射電極17はAg、Al、Ag-Pd-Cu合金、またはAg-Cu合金のうちの少なくとも何れか一つを含むことができる。
第1オーミック接触層15は、第1発光構造物10とオーミック接触になるように形成することができる。また、第1反射電極17は第1発光構造物10から入射される光を反射させて外部に抽出される光量を増加させる機能を遂行することができる。
第1金属層19は、ボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第1反射電極17の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。第1金属層19はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第1反射電極17などに影響を及ぼすことを防止することができる。第1金属層19は、Cu、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Ti、Crのうちの少なくとも一つを含むことができる。第1金属層19は透明導電性酸化膜層で具現されることもできる。第1金属層19はアイソレーション層またはチャンネル層で指称されることもできる。
また、第2発光構造物20下に第2オーミック接触層25と第2反射電極27が配置されることができる。第2発光構造物20の下及び第2反射電極27のまわりに第2金属層29が配置されることができる。第2金属層29は、第2オーミック接触層25のまわり及び第2反射電極27の下に配置することができる。
第2オーミック接触層25は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第2オーミック接触層25は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Pt、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第2反射電極27は高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、第2反射電極27は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうちの少なくとも一つを含む金属または合金で形成することができる。また、第2反射電極27は、金属または合金とITO(Indium-Tin-Oxide)、IZO(Indium-Zinc-Oxide)、IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide)、IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide)、IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)、IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide)、AZO(Aluminum-Zinc-Oxide)、ATO(Antimony-Tin-Oxide)などの透光性伝導性物質を利用して多層で形成することができる。例えば、実施例で第2反射電極27はAg、Al、Ag-Pd-Cu合金、またはAg-Cu合金のうちの少なくとも何れか一つを含むことができる。
第2オーミック接触層25は第2発光構造物20とオーミック接触になるように形成することができる。また、第2反射電極27は第2発光構造物20から入射される光を反射させて外部に抽出される光量を増加させる機能を遂行することができる。
第2金属層29はボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第2反射電極27の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。第2金属層29はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第2反射電極27などに影響を及ぼすことを防止することができる。第2金属層29は、Cu、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Ti、Crのうちの少なくとも一つを含むことができる。第2金属層29は透明導電性酸化膜層で具現されることもできる。
また、第3発光構造物30下に第3オーミック接触層35と第3反射電極37が配置されることができる。第3発光構造物30の下及び第3反射電極37のまわりに第3金属層39が配置されることができる。第3金属層39は第3オーミック接触層35のまわり及び第3反射電極37の下に配置することができる。
第3オーミック接触層35は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第3オーミック接触層35は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Pt、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第3反射電極37は高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、第3反射電極37は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうちの少なくとも一つを含む金属または合金で形成することができる。また、第3反射電極37は、金属または合金とITO(Indium-Tin-Oxide)、IZO(Indium-Zinc-Oxide)、IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide)、IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide)、IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)、IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide)、AZO(Aluminum-Zinc-Oxide)、ATO(Antimony-Tin-Oxide)などの透光性伝導性物質を利用して多層で形成することができる。例えば、実施例で第3反射電極37はAg、Al、Ag-Pd-Cu合金、またはAg-Cu合金のうちの少なくとも何れか一つを含むことができる。
第3オーミック接触層35は第3発光構造物30とオーミック接触になるように形成することができる。また、第3反射電極37は第3発光構造物30から入射される光を反射させて外部に抽出される光量を増加させる機能を遂行することができる。
第3金属層39はボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第3反射電極37の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。第3金属層39はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第3反射電極37などに影響を及ぼすことを防止することができる。第3金属層39は、Cu、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Ti、Crのうちの少なくとも一つを含むことができる。
第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に第1コンタクト部43が配置されることができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の側面に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29の上部面に接触することができる。第2金属層29は、第2反射電極27及び第2オーミック接触層25と電気的に連結されるので、第1コンタクト部43は第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。これによって、第1導電型の第1半導体層11は第1コンタクト部43を通じて第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。
第1コンタクト部43は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第1コンタクト部43は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成されることができる。第1コンタクト部43は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成されることができる。
第1コンタクト部43は、第1導電型の第1半導体層11上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第1半導体層11がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11のN面(N face)に接触することができる。
第1コンタクト部43と第2導電型の第2半導体層13との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1コンタクト部43と第1活性層12との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1絶縁層41は第1導電型の第1半導体層11下部に配置することができる。第1絶縁層41は第1コンタクト部43に接触して配置することができる。第1絶縁層41の側面は第1コンタクト部43に接触して配置することができる。第1絶縁層41は透光性または絶縁性物質で具現されることができる。第1絶縁層41は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
第2発光構造物20と第3発光構造物30との間に第2コンタクト部53が配置されることができる。第2コンタクト部53は、第1導電型の第3半導体層21の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の側面に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39の上部面に接触することができる。第3金属層39は第3反射電極37及び第3オーミック接触層35と電気的に連結されるので、第2コンタクト部53は第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。これによって、第1導電型の第3半導体層21は第2コンタクト部53を通じて第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。
第2コンタクト部53は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第2コンタクト部53は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第2コンタクト部53は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第3半導体層21がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21のN面(N face)に接触することができる。
第2コンタクト部53と第2導電型の第4半導体層23との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2コンタクト部53と第2活性層22との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2絶縁層51は、第1導電型の第3半導体層21の下部に配置することができる。第2絶縁層51は、第2コンタクト部53に接触して配置することができる。第2絶縁層51の側面は、第2コンタクト部53に接触して配置することができる。第2絶縁層51は、透光性または絶縁性材質で具現されることができる。第2絶縁層51は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような物質で形成することができる。
第2金属層29及び第3金属層39下に第3絶縁層40が配置されることができる。第3絶縁層40は酸化物または窒化物で具現されることができる。第3絶縁層40は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3のように透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。また、第3絶縁層40は、第1絶縁層41下に接触して配置することができる。また、第3絶縁層40は第2絶縁層51下に接触して配置することができる。第3絶縁層40の第1領域は、第1金属層19と第2金属層29との間に配置することができる。第3絶縁層40の第2領域は、第2金属層29と第3金属層39との間に配置することができる。
第1金属層19と第3絶縁層40下に拡散障壁層50、ボンディング層60、支持部材70が配置されることができる。
拡散障壁層50はボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。拡散障壁層50はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37などに影響を及ぼすことを防止することができる。拡散障壁層50はCu、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Tiのうちの少なくとも一つを含むことができる。
ボンディング層60はバリア金属またはボンディング金属などを含んで、例えば、Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag、Nb、PdまたはTaのうちの少なくとも一つを含むことができる。支持部材70は実施例による発光素子を支持して、外部電極と電気的に連結されて第1発光構造物10に電源を提供することができる。ボンディング層60はシード層で具現されることもできる。
支持部材70は、例えば、Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、Cu-Wまたは不純物が注入された半導体基板(例:Si、Ge、GaN、GaAs、ZnO、SiC、SiGeなど)のうちの少なくとも何れか一つで形成することができる。また、支持部材70は絶縁性物質で具現されることもできる。支持部材70は、例えばAl2O3、SiO2などの物質で具現されることもできる。
一方、第1導電型の第5半導体層31上に電極80が配置されることができる。電極80は第1導電型の第5半導体層31に電気的に連結されることができる。電極80は第1導電型の第5半導体層31上部面に接触することができる。
これによって、電極80及び第1反射電極17によって第1発光構造物10、第2発光構造物20、及び第3発光構造物30に電源が提供されることができるようになる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30は電気的に直列構造で連結される。これによって、電極80及び第1反射電極17を通じて電源が印加されれば第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30で光が提供されることができるようになる。
本発明の一実施例によれば、電極80は多層構造で具現されることもできる。電極80はオーミック接触層、中問層、上部層で具現されることができる。オーミック接触層は、Cr、V、W、Ti、Znなどから選択された物質を含んでオーミック接触を具現することができる。中問層はNi、Cu、Alなどから選択された物質で具現されることができる。上部層は、例えばAuを含むことができる。
第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面に光抽出パターンが提供されることができる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面に凹凸パターンが提供されることができる。これによって、本発明の一実施例によれば、外部光抽出効果を上昇させることができるようになる。
本発明の一実施例によれば、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面がN面で形成されることができるし、Ga面で形成される場合に比べて表面粗さが大きいので、光抽出効率がさらに向上することができるようになる。また、電極80と第1導電型の第5半導体層31との間にアンドープGaN層がさらに配置されることもできる。これによってN面に接した電極80に対してアンドープGaN層が一種のバランス抵抗役割を遂行することができるようになるし、動作電圧を変動させることができるようになる。
第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30上には保護層がさらに配置されることができる。保護層は、酸化物または窒化物で具現されることができる。保護層は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3のように透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。保護層は第1発光構造物10及び第3発光構造物30のまわりに提供されることができる。
本発明の一実施例によれば、第1コンタクト部43及び第2コンタクト部53を通じて隣り合う発光構造物間に電気的に直列構造で連結されることができる。また、第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に別途の絶縁層が配置されないことによって、第1コンタクト部43を形成するにおいて絶縁層を蝕刻する工程が必要ではなくなる。これによって第1コンタクト部43を形成するにおいて製造安全性を高めることができるようになる。すなわち、絶縁層を形成するための工程及び絶縁層に対する蝕刻工程を経らなくても良いので、相対的に工程安全性を確保することができるようになる。
本発明の一実施例による発光素子は、複数の発光セルを含む。それぞれの発光セルは、反射電極、反射電極上の第2導電型半導体層、第2導電型半導体層の上の活性層、活性層の上の第1導電型半導体層を有することができる。また、複数の発光セルのうちで第1発光セルの第1導電型半導体層の側面に接触して、第1発光セルに隣接した第2発光セルの反射電極を電気的に連結するコンタクト部を備える。このとき、コンタクト部は第1発光セルの第1導電型半導体層の上部面に接触して第2発光セルの反射電極に電気的に連結されることができる。コンタクト部と第1発光セルの活性層との間及びコンタクト部と第1発光セルの第2導電型半導体層との間に絶縁層が配置されることができる。当該絶縁層は、第1発光セルの第1導電型半導体層の下部に配置することができる。そして、第2発光セルの第1導電型半導体層に電気的に連結された電極を備えることができる。これによって第1発光セルに含まれた反射電極と第2発光セルに含まれた電極に電源が提供されれば第1発光セルと第2発光セルは電気的に直列構造で連結されて光を発光することができるようになる。
そうすると、図2乃至図6を参照して、本発明の一実施例による発光素子製造方法を説明することにする。
本発明の一実施例による発光素子製造方法によれば、図2に示されるように、成長基板5上に、第1導電型半導体層11a、活性層12a、第2導電型半導体層13aを形成する。第1導電型半導体層11a、前記活性層12a、第2導電型半導体層13aは、発光構造物10aで定義されることができる。
成長基板5は、例えば、サファイア基板(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Geのうちの少なくとも一つで形成することができるし、これに限定しない。第1導電型の第1半導体層11と前記成長基板5との間にはバッファ層がさらに形成されることができる。
例として、第1導電型半導体層11aが第1導電型ドーパントとしてn型ドーパントが添加されたn型半導体層で形成されて、第2導電型半導体層13aが第2導電型ドーパントとしてp型ドーパントが添加されたp型半導体層で形成されることができる。また、第1導電型半導体層11aがp型半導体層で形成されて、第2導電型半導体層13aがn型半導体層で形成されることもできる。
第1導電型半導体層11aは、例えば、n型半導体層を含むことができる。第1導電型半導体層11aは、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で形成することができる。第1導電型半導体層11aは、例えばInAlGaN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN、AlN、InNなどから選択することができるし、Si、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントがドーピングされることができる。
活性層12aは第1導電型半導体層11aを通じて注入される電子(または正孔)と第2導電型の半導体層13aを通じて注入される正孔(または電子)がお互いに会って、活性層12aの形成物質によるエネルギーバンド(energy band)のバンドギャップ(band gap)差によって光を放出する層である。活性層12aは単一量子井構造、多重量子井構造(MQW:Multi Quantum Well)、量子点構造または量子線構造のうちの何れか一つで形成することができるが、これに限定されるものではない。
活性層12aはInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で形成することができる。活性層12aが多重量子井構造で形成された場合、活性層12aは複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて形成されることができるし、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の周期で形成されることができる。
第2導電型半導体層13aは、例えば、p型半導体層で具現されることができる。第2導電型半導体層13aはInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で形成することができる。第2導電型半導体層13aは、例えばInAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN、AlN、InNなどから選択することができるし、Mg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントがドーピングされることができる。
一方、第1導電型半導体層11aがp型半導体層を含んで、第2導電型半導体層13aがn型半導体層を含むこともできる。また、第2導電型半導体層13a上にはn型またはp型半導体層を含む半導体層がさらに形成されることもでき、これによって、発光構造物10aは、np、pn、npn、pnp接合構造のうちの少なくとも何れか一つを有することができる。また、第1導電型半導体層11a及び第2導電型半導体層13a内の不純物のドーピング濃度は、均一または不均一に形成することができる。すなわち、発光構造物10aの構造は、多様に形成することができるし、これに限定しない。
また、第1導電型半導体層11aと活性層12aとの間には第1導電型InGaN/GaNスーパーラティス構造、または、InGaN/InGaNスーパーラティス構造が形成されることもできる。また、第2導電型半導体層13aと活性層12aとの間には、第2導電型のAlGaN層が形成されることもできる。
引き継いで、図3に示されるように、第2導電型半導体層13aの第1領域の上に第1オーミック接触層15、第1反射電極17が形成される。また、第2導電型半導体層13aの第2領域の上に第2オーミック接触層25、第2反射電極27が形成されて、第2導電型半導体層13aの第3領域の上に第3オーミック接触層35、第3反射電極37が形成される。
第1オーミック接触層15、第2オーミック接触層25、第3オーミック接触層35は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1オーミック接触層15、第2オーミック接触層25、第3オーミック接触層35は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Pt、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37は高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうちの少なくとも一つを含む金属または合金で形成されることができる。また、第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37は、金属または合金とITO(Indium-Tin-Oxide)、IZO(Indium-Zinc-Oxide)、IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide)、IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide)、IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)、IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide)、AZO(Aluminum-Zinc-Oxide)、ATO(Antimony-Tin-Oxide)などの透光性伝導性物質を利用して多層で形成されることができる。例えば、実施例で第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37はAg、Al、Ag-Pd-Cu合金、またはAg-Cu合金のうちの少なくとも何れか一つを含むことができる。
引き継いで、図4に示されるように、第2導電型の第2半導体層13と第2導電型の第4半導体層23との間に第1絶縁層41が形成される。第1絶縁層41は第1活性層12と第2活性層22との間にも形成される。第1絶縁層41の一部領域は第1オーミック接触層15に接触して形成することができる。第1絶縁層41は第1導電型半導体層11a内部に接触して形成することができる。第1絶縁層41は透光性または絶縁性物質で具現されることができる。第1絶縁層41は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
また、第2導電型の第4半導体層23と第2導電型の第6半導体層33との間に第2絶縁層51が形成される。第2絶縁層51は第2活性層22と第3活性層32との間にも形成される。第2絶縁層51の一部領域は第2オーミック接触層25に接触して形成することができる。第2絶縁層51は第1導電型半導体層11a内部に接触して形成することができる。第2絶縁層51は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
引き継いで、図5に示されるように、第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37、第1絶縁層41、第2絶縁層51上に金属層を形成して、第3絶縁層40を形成する。第3絶縁層40によって金属層は、第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39に分離することができる。第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39は第3絶縁層40によって電気的に絶縁されることができる。第3絶縁層40は第1絶縁層41上に接触して形成することができる。第3絶縁層40は第2絶縁層51上に接触して形成することができる。
第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39は、例として、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Ti、Crのうちの少なくとも一つを含むことができる。また、第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39は透明導電性酸化膜で具現されることもできる。第3絶縁層40は透光性または絶縁性物質で具現されることができる。第3絶縁層40は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39、第3絶縁層40の形成工程は多様に変形されることができる。例えば、第3絶縁層40は複数の工程を通じて形成されることもできる。また、第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39はそれぞれ別途の工程で形成されることもできる。
次に、図5に示されるように、第1金属層19と第3絶縁層40上に拡散障壁層50、ボンディング層60、支持部材70を形成する。
拡散障壁層50はボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第1反射電極17の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。拡散障壁層50はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第1反射電極17などに影響を及ぼすことを防止することができる。拡散障壁層50はCu、Ni、Ti-W、W、Pt物質のうちの少なくとも一つを含むことができる。
ボンディング層60はバリア金属またはボンディング金属などを含んで、例えば、Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、AgまたはTaのうちの少なくとも一つを含むことができる。支持部材70は実施例による発光素子を支持して、外部電極と電気的に連結されて第1反射電極17に電源を提供することができる。
支持部材70は、例えば、Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、Cu-Wまたは不純物が注入された半導体基板(例:Si、Ge、GaN、GaAs、ZnO、SiC、SiGeなど)のうちの少なくとも何れか一つで形成することができる。また、支持部材70は絶縁性物質で具現されることもできる。支持部材70は、例えばAl2O3、SiO2などの物質で具現されることもできる。
次に第1導電型半導体層11aから成長基板5をとり除く。一つの例として、成長基板5はレーザーリフトオフ(LLO: Laser Lift Off)工程によって除去することができる。レーザーリフトオフ工程(LLO)は前記成長基板5の下面にレーザーを照射して、成長基板5と第1導電型半導体層11aをお互いに剥離させる工程である。
引き継いで、図6に示されるように、アイソレーションエッチングを遂行して第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30を分離させる。アイソレーションエッチングは、例えば、ICP(Inductively Coupled Plasma)のような乾式蝕刻によって実施されることができるが、これに限定しない。アイソレーションエッチングによって第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39の一部領域が露出することができるようになる。また、アイソレーションエッチングによって第1絶縁層41の一部領域と第2絶縁層51の一部領域が露出する。
次に、図6に示されるように、第1コンタクト部43、第2コンタクト部53が形成されることができる。第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に第1コンタクト部43が形成されることができる。第1コンタクト部43は、第1導電型の第1半導体層11と第2反射電極27を電気的に連結する。第1コンタクト部43は、第1導電型の第1半導体層11の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の側面に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。第1導電型の第1半導体層11は第1コンタクト部43を通じて第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。第1コンタクト部43の一部領域は、第1絶縁層41の側面に接触することができる。
第1コンタクト部43は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第1コンタクト部43は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1コンタクト部43は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第1半導体層11がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11のN面(N face)に接触することができる。
第1コンタクト部43と第2導電型の第2半導体層13との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1コンタクト部43と第1活性層12との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1絶縁層41は、第1導電型の第1半導体層11の下部に配置することができる。第1絶縁層41の側面は、第1コンタクト部43に接触して配置することができる。
また、第2発光構造物20と第3発光構造物30との間に第2コンタクト部53が形成されることができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21と第3反射電極37を電気的に連結する。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の側面に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。第1導電型の第3半導体層21は第2コンタクト部53を通じて第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。第2コンタクト部53の一部領域は、第2絶縁層51の側面に接触することができる。
第2コンタクト部53は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第2コンタクト部53は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第2コンタクト部53は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第3半導体層21がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21のN面(N face)に接触することができる。
第2コンタクト部53と第2導電型の第4半導体層23との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2コンタクト部53と第2活性層22との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2絶縁層51は、第1導電型の第3半導体層21の下部に配置することができる。第2絶縁層51は、第2コンタクト部53に接触して配置することができる。
また、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面に光抽出パターンが提供されることができる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面に凹凸パターンが提供されることができる。これによって、本発明の一実施例によれば、外部光抽出効果を上昇させることができるようになる。本発明の一実施例によれば、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面がN面で形成されることができるし、Ga面で形成される場合に比べて表面粗さが大きいので、光抽出効率がさらに向上することができるようになる。
一方、第1導電型の第5半導体層31上に電極80が配置されることができる。電極80は第1導電型の第5半導体層31に電気的に連結されることができる。電極80は、第1導電型の第5半導体層31上部面に接触することができる。
これによって、電極80及び第1反射電極17によって第1発光構造物10、第2発光構造物20、及び第3発光構造物30に電源が提供されることができるようになる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30は電気的に直列構造で連結される。これによって、電極80及び第1反射電極17を通じて電源が印加されれば第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30で光が提供されることができるようになる。
本発明の一実施例によれば、電極80は多層構造で具現されることもできる。電極80はオーミック接触層、中問層、上部層で具現されることができる。オーミック接触層はCr、V、W、Ti、Znなどから選択された物質を含んでオーミック接触を具現することができる。中問層はNi、Cu、Alなどから選択された物質で具現されることができる。上部層は、例えば、Auを含むことができる。
第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30上には保護層がさらに配置されることができる。当該保護層は、酸化物または窒化物で具現されることができる。当該保護層は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3とのように透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。当該保護層は第1発光構造物10及び第3発光構造物30のまわりに提供されることができる。
本発明の一実施例によれば、第1コンタクト部43及び第2コンタクト部53を通じて隣り合う発光構造物間に電気的に直列構造で連結されることができる。また、第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に別途の絶縁層が配置されないことによって、第1コンタクト部43を形成するにおいて絶縁層を蝕刻する工程が必要ではなくなる。これによって第1コンタクト部43を形成するにおいて製造安全性を高めることができるようになる。すなわち、絶縁層を形成するための工程及び絶縁層に対する蝕刻工程を経らなくても良いので相対的に工程安全性を確保することができるようになる。
一方、上で説明された各層の形成工程は一つの例示であり、その工程順序では多様に変形されることができる。
図7は、本発明の一実施例による発光素子の他の例を示した図である。図7に示された実施例による発光素子を説明するにおいて、図1を参照して説明された部分と重複する部分に対しては説明を省略する。
第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に第1コンタクト部43が配置されることができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11と第2反射電極27を電気的に連結する。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の側面に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。第1導電型の第1半導体層11は第1コンタクト部43を通じて第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。
第1コンタクト部43は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第1コンタクト部43は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1コンタクト部43は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1コンタクト部43は、第1導電型の第1半導体層11上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第1半導体層11がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11のN面(N face)に接触することができる。
第1コンタクト部43と第2導電型の第2半導体層13との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1コンタクト部43と第1活性層12との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1絶縁層41は、第1導電型の第1半導体層11の下部に配置することができる。第1絶縁層41は第1コンタクト部43に接触して配置することができる。第1絶縁層41は透光性または絶縁性物質で具現されることができる。第1絶縁層41は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
第2発光構造物20と第3発光構造物30との間に第2コンタクト部53が配置されることができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21と第3反射電極37を電気的に連結する。第2コンタクト部53は、第1導電型の第3半導体層21の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は、第1導電型の第3半導体層21の側面に接触することができる。第2コンタクト部53は、第3金属層39に接触することができる。第2コンタクト部53は、第3金属層39の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は、第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。第1導電型の第3半導体層21は、第2コンタクト部53を通じて第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。
第2コンタクト部53は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第2コンタクト部53は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第2コンタクト部53は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第2コンタクト部53は、第1導電型の第3半導体層21上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第3半導体層21がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第2コンタクト部53は、第1導電型の第3半導体層21のN面(N face)に接触することができる。
第2コンタクト部53と第2導電型の第4半導体層23の間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2コンタクト部53と第2活性層22との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2絶縁層51は、第1導電型の第3半導体層21の下部に配置することができる。第2絶縁層51は、第2コンタクト部53に接触して配置することができる。第2絶縁層51は透光性または絶縁性物質で具現されることができる。第2絶縁層51は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
第2金属層29及び第3金属層39下に第3絶縁層40が配置されることができる。第3絶縁層40は酸化物または窒化物で具現されることができる。第2絶縁透光性または絶縁性物質で具現されることができる。第3絶縁層40は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3のような材質で形成することができる。また、第3絶縁層40は第1絶縁層41下に接触して配置することができる。前記接触された領域で、第3絶縁層40の上面の面積は、第1絶縁層41の下面面積と同じであることがある。また、第3絶縁層40は第2絶縁層51下に接触して配置することができる。前記接触された領域で第3絶縁層40の上面の面積は第2絶縁層51の下面面積と同じであることがある。第3絶縁層40の一部領域は、第1金属層19と第2金属層29との間に配置することができる。また、第3絶縁層40の他の一部領域は、第2金属層29と第3金属層39の間に配置することができる。
図8は、本発明の一実施例による発光素子のまた他の例を示した図である。図8に示された実施例による発光素子を説明するにおいて、図1を参照して説明された部分と重複する部分については説明を省略する。
本発明の一実施例による発光素子によれば、第1発光構造物10下に第1オーミック反射電極16が配置されることができる。第1オーミック反射電極16は図1で説明された第1反射電極17と第1オーミック接触層15の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第1オーミック反射電極16は第2導電型の第2半導体層13にオーミック接触されて、第1発光構造物10から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
また、第2発光構造物20下に第2オーミック反射電極26が配置されることができる。第2オーミック反射電極26は図1で説明された第2反射電極27と第2オーミック接触層25の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第2オーミック反射電極26は第2導電型の第4半導体層23にオーミック接触されて、第2発光構造物20から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
また、第3発光構造物30下に第3オーミック反射電極36が配置されることができる。第3オーミック反射電極36は図1で説明された第3反射電極37と第3オーミック接触層35の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第3オーミック反射電極36は第2導電型の第6半導体層33にオーミック接触されて、第3発光構造物30から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
図9は、本発明の一実施例による発光素子を示した図である。
本発明の一実施例による発光素子は、図9に示されるように、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30、第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37、電極80を備えることができる。図9には、3個の発光構造物が配置された場合を示したが、他の実施例による発光素子は2個の発光構造物を含むこともでき、また4個以上の発光構造物を含むこともできる。
これら複数の発光構造物は電気的に連結されることができる。例えば、これら複数の発光構造物は電気的に直列で連結されることができる。第1発光構造物10と第2発光構造物20は第1コンタクト部43によって電気的に連結されることができる。第2発光構造物20と第3発光構造物30は第2コンタクト部53によって電気的に連結されることができる。これら複数の発光構造物は支持基板70上に配置されることができる。
第1発光構造物10は第1導電型の第1半導体層11、第1活性層12、第2導電型の第2半導体層13を有することができる。第1活性層12は第1導電型の第1半導体層11と第2導電型の第2半導体層13との間に配置されることができる。第1活性層12は第1導電型の第1半導体層11下に配置されることができるし、第2導電型の第2半導体層13は第1活性層12下に配置されることができる。
例として、第1導電型の第1半導体層11が第1導電型ドーパントとしてn型ドーパントが添加されたn型半導体層で形成されて、第2導電型の第2半導体層13が第2導電型ドーパントとしてp型ドーパントが添加されたp型半導体層で形成されることができる。また、第1導電型の第1半導体層11がp型半導体層で形成されて、第2導電型の第2半導体層13がn型半導体層で形成されることもできる。
第1導電型の第1半導体層11は、例えば、n型半導体層を含むことができる。第1導電型の第1半導体層11は化合物半導体で具現されることができる。第1導電型の第1半導体層11はII族-VI族化合物半導体、またはIII族-V族化合物半導体で具現されることができる。例えば、第1導電型の第1半導体層11はInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現されることができる。第1導電型の第1半導体層11は、例えばGaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択することができるし、Si、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントがドーピングされることができる。
第1活性層12は第1導電型の第1半導体層11を通じて注入される電子(または正孔)と第2導電型の第2半導体層13を通じて注入される正孔(または電子)がお互いに会って、第1活性層12の形成物質によるエネルギーバンド(energy band)のバンドギャップ(band gap)差によって光を放出する層である。第1活性層12は単一井構造、多重井構造、量子点構造または量子線構造のうちの何れか一つで形成することができるが、これに限定されるものではない。
第1活性層12は化合物半導体で具現されることができる。第1活性層12は、例としてInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現されることができる。第1活性層12が前記多重井構造で具現された場合、第1活性層12は複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて具現されることができるし、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の周期で具現されることができる。
第2導電型の第2半導体層13は、例えば、p型半導体層で具現されることができる。第2導電型の第2半導体層13は化合物半導体で具現されることができる。第2導電型の第2半導体層13はII族-VI族化合物半導体、またはIII族-V族化合物半導体で具現されることができる。例えば、第2導電型の第2半導体層13はInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現されることができる。第2導電型の第2半導体層13は、例えばGaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択することができるし、Mg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントがドーピングされることができる。
一方、第1導電型の第1半導体層11がp型半導体層を含んで第2導電型の第2半導体層13がn型半導体層を含むこともできる。また、第2導電型の第2半導体層13下にはn型またはp型半導体層を含む半導体層がさらに形成されることもできる。これによって、第1発光構造物10はnp、pn、npn、pnp接合構造のうちの少なくとも何れか一つを有することができる。また、第1導電型の第1半導体層11及び第2導電型の第2半導体層13内の不純物のドーピング濃度は、均一または不均一に形成することができる。すなわち、第1発光構造物10の構造は多様に形成することができるし、これに限定しない。
また、第1導電型の第1半導体層11と第1活性層12との間には第1導電型InGaN/GaNスーパーラティス構造またはInGaN/InGaNスーパーラティス構造が形成されることもできる。また、第2導電型の第2半導体層13と第1活性層12との間には第2導電型のAlGaN層が形成されることもできる。
そして、第2発光構造物20は、第1導電型の第3半導体層21、第2活性層22、第2導電型の第4半導体層23を有することができる。第2活性層22は第1導電型の第3半導体層21と第2導電型の第4半導体層23との間に配置されることができる。第2活性層22は第1導電型の第3半導体層21下に配置されることができるし、第2導電型の第4半導体層23は第2活性層22下に配置されることができる。第2発光構造物20は上で説明された第1発光構造物10に準じて類似に形成されることができる。
また、第3発光構造物30は第1導電型の第5半導体層31、第3活性層32、第2導電型の第6半導体層33を有することができる。第3活性層32は第1導電型の第5半導体層31と第2導電型の第6半導体層33との間に配置されることができる。第3活性層32は第1導電型の第5半導体層31下に配置されることができるし、第2導電型の第6半導体層33は第3活性層32下に配置されることができる。第3発光構造物30は上で説明された第1発光構造物10に準じて類似に形成されることができる。
第1発光構造物10下に第1オーミック接触層15と第1反射電極17が配置されることができる。第1発光構造物10の下及び第1反射電極17のまわりに第1金属層19が配置されることができる。第1金属層19は、第1オーミック接触層15のまわり及び第1反射電極17の下に配置することができる。
第1オーミック接触層15は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1オーミック接触層15は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Pt、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1反射電極17は高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、第1反射電極17は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうちの少なくとも一つを含む金属または合金で形成することができる。また、第1反射電極17は、金属または合金とITO(Indium-Tin-Oxide)、IZO(Indium-Zinc-Oxide)、IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide)、IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide)、IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)、IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide)、AZO(Aluminum-Zinc-Oxide)、ATO(Antimony-Tin-Oxide)などの透光性伝導性物質を利用して多層で形成することができる。例えば、実施例で第1反射電極17はAg、Al、Ag-Pd-Cu合金、またはAg-Cu合金のうちの少なくとも何れか一つを含むことができる。
第1オーミック接触層15は第1発光構造物10とオーミック接触になるように形成されることができる。また、第1反射電極17は第1発光構造物10から入射される光を反射させて外部に抽出される光量を増加させる機能を遂行することができる。
第1金属層19はボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第1反射電極17方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。第1金属層19はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第1反射電極17などに影響を及ぼすことを防止することができる。第1金属層19は、Cu、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Ti、Crのうちの少なくとも一つを含むことができる。第1金属層19は透明導電性酸化膜層で具現されることもできる。第1金属層19はアイソレーション層またはチャンネル層で指称されることもできる。
また、第2発光構造物20下に第2オーミック接触層25と第2反射電極27が配置されることができる。第2発光構造物20下及び第2反射電極27のまわりに第2金属層29が配置されることができる。第2金属層29は、第2オーミック接触層25のまわり及び第2反射電極27の下に配置することができる。
第2オーミック接触層25は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第2オーミック接触層25は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Pt、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第2反射電極27は高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、第2反射電極27は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうちの少なくとも一つを含む金属または合金で形成することができる。また、第2反射電極27は、金属または合金とITO(Indium-Tin-Oxide)、IZO(Indium-Zinc-Oxide)、IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide)、IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide)、IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)、IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide)、AZO(Aluminum-Zinc-Oxide)、ATO(Antimony-Tin-Oxide)などの透光性伝導性物質を利用して多層で形成することができる。例えば、実施例で第2反射電極27はAg、Al、Ag-Pd-Cu合金、またはAg-Cu合金のうちの少なくとも何れか一つを含むことができる。
第2オーミック接触層25は第2発光構造物20とオーミック接触になるように形成されることができる。また、第2反射電極27は第2発光構造物20から入射される光を反射させて外部に抽出される光量を増加させる機能を遂行することができる。
第2金属層29はボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第2反射電極27の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。第2金属層29はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第2反射電極27などに影響を及ぼすことを防止することができる。第2金属層29はCu、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Ti、Crのうちの少なくとも一つを含むことができる。第2金属層29は透明導電性酸化膜層で具現されることもできる。
また、第3発光構造物30下に第3オーミック接触層35と第3反射電極37が配置されることができる。第3発光構造物30の下及び第3反射電極37のまわりに第3金属層39が配置されることができる。第3金属層39は、第3オーミック接触層35のまわり及び第3反射電極37の下に配置することができる。
第3オーミック接触層35は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第3オーミック接触層35は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Pt、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第3反射電極37は高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、第3反射電極37は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうちの少なくとも一つを含む金属または合金で形成することができる。また、第3反射電極37は、金属または合金とITO(Indium-Tin-Oxide)、IZO(Indium-Zinc-Oxide)、IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide)、IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide)、IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)、IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide)、AZO(Aluminum-Zinc-Oxide)、ATO(Antimony-Tin-Oxide)などの透光性伝導性物質を利用して多層で形成することができる。例えば、実施例で第3反射電極37はAg、Al、Ag-Pd-Cu合金、またはAg-Cu合金のうちの少なくとも何れか一つを含むことができる。
第3オーミック接触層35は、第3発光構造物30とオーミック接触になるように形成されることができる。また、第3反射電極37は第3発光構造物30から入射される光を反射させて外部に抽出される光量を増加させる機能を遂行することができる。
第3金属層39はボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第3反射電極37の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。第3金属層39はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第3反射電極37などに影響を及ぼすことを防止することができる。第3金属層39は、Cu、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Ti、Crのうちの少なくとも一つを含むことができる。
第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に第1コンタクト部43が配置されることができる。第1コンタクト部43は第1半導体層11に電気的に連結されることができる。第1コンタクト部43は第2金属層29に電気的に連結されることができる。第1コンタクト部43は、第1導電型の第1半導体層11の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は、第1導電型の第1半導体層11の側面に接触することができる。第1コンタクト部43は、第2金属層29に接触することができる。第1コンタクト部43は、第2金属層29の上部面に接触することができる。第2金属層29は、第2反射電極27及び第2オーミック接触層25と電気的に連結されるので、第1コンタクト部43は第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。これによって、第1導電型の第1半導体層11は第1コンタクト部43を通じて第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。
第1コンタクト部43は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第1コンタクト部43は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1コンタクト部43は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1コンタクト部43は、第1導電型の第1半導体層11上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第1半導体層11がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11のN面(N face)に接触することができる。
第1コンタクト部43と第2導電型の第2半導体層13との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1コンタクト部43と第1活性層12との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1絶縁層41は、第1導電型の第1半導体層11の下部に配置することができる。第1絶縁層41は第1コンタクト部43と第1活性層12との間を電気的に絶縁させることができる。第1絶縁層31は第1コンタクト部43と第2半導体層13との間を電気的に絶縁させることができる。
また、図15に示されるように、第1絶縁層41によって第2導電型の第2半導体層の第1領域13bが平面で孤立するように形成されることができる。これによって、第1絶縁層41によって第1絶縁層41の一側に配置された第1領域13bと第1絶縁層41の他側に配置された第2導電型の第2半導体層13が電気的に絶縁されることができるようになる。例えば、第1コンタクト部43は第1領域13bに接触することができるし、第1コンタクト部43は第2導電型の第2半導体層13と電気的に絶縁されることができるようになる。
一方、第1コンタクト部43に接触された第1領域13bと第2導電型の第2半導体層13を電気的に絶縁させる構造は多様に変形されることができる。例えば、第1絶縁層41が第1発光構造物10内に中心領域を囲む閉ループ形態で具現されることができる。ここで第1発光構造物10の中心領域とは、第1導電型の第1半導体層11、第1活性層12、第2導電型の第2半導体層13によって発光が発生される領域であることができる。これによって第1絶縁層41を通じて第1発光構造物10内の中心領域とまわり領域が電気的に絶縁されることができるようになる。これで、第1コンタクト部43に接触された第1領域13bは発光に寄与する第1活性層12及び第2導電型の第2半導体層13と電気的に絶縁されることができる。
第1絶縁層41は、第1発光構造物10の第1半導体層11の内部に配置することができる。第1コンタクト部43と第1絶縁層41は離隔されて配置されることができる。第1コンタクト部43と第1絶縁層41との間に第1発光構造物10をなす半導体層の一部領域が配置されることができる。第1絶縁層41は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。また、第1絶縁層41は第3絶縁層40と連結されることができる。すなわち、第1絶縁層41は第3絶縁層40から延長されて第1金属層19、第2半導体層13、第1活性層12を貫通して第1半導体層11の内部の一部領域と接して形成されることができる。
第3絶縁層40は、第1金属層19と第2金属層29を電気的に絶縁させることができる。
第2発光構造物20と第3発光構造物30との間に第2コンタクト部53が配置されることができる。第2コンタクト部53は第3半導体層21に電気的に連結されることができる。第2コンタクト部53は第3金属層39に電気的に連結されることができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の側面に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39の上部面に接触することができる。第3金属層39は第3反射電極37及び第3オーミック接触層35と電気的に連結されるので、第2コンタクト部53は第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。これによって、第1導電型の第3半導体層21は第2コンタクト部53を通じて第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。
第2コンタクト部53は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第2コンタクト部53は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第2コンタクト部53は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第3半導体層21がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21のN面(N face)に接触することができる。
第2コンタクト部53と第2導電型の第4半導体層23との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2コンタクト部53と第2活性層22との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2絶縁層51は、第1導電型の第3半導体層21の下部に配置することができる。第2絶縁層45は第2コンタクト部53と第2活性層22との間を電気的に絶縁させることができる。第2絶縁層51は第2コンタクト部53と第4半導体層23との間を電気的に絶縁させることができる。
第2絶縁層51は、第2発光構造物20の第3半導体層21の内部に配置することができる。第2コンタクト部53と第2絶縁層51は離隔されて配置されることができる。第2コンタクト部53と第2絶縁層51との間に第2発光構造物20を成す半導体層の一部領域が配置されることができる。第2絶縁層51は透光性または絶縁性材質で具現されることができる。第2絶縁層51は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような物質で形成することができる。また、第2絶縁層51は第3絶縁層40と連結されることができる。第3絶縁層40は第2金属層29と第3金属層39を電気的に絶縁させることができる。
一方、図15を参照して第1絶縁層41の機能及び配置に対して説明されたところと類似に第2絶縁層51が具現されることができる。すなわち、第2絶縁層51によって第2導電型の第4半導体層23の第1領域が平面で孤立するように形成されることができる。
これによって、第2絶縁層51によって第2絶縁層51の一側に配置された第4半導体層23の第1領域と第2絶縁層51の他側に配置された第2導電型の第4半導体層23の第2領域が電気的に絶縁されることができるようになる。例えば、第2コンタクト部53は第1領域に接触することができるし、第2コンタクト部53は第2導電型の第4半導体層23と電気的に絶縁されることができるようになる。
一方、第2コンタクト部53に接触された第4半導体層23の第1領域と第4半導体層23の第2領域を電気的に絶縁させる構造は多様に変形されることができる。例えば、第2絶縁層51が第2発光構造物20内に中心領域を囲む閉ループ形態で具現されることができる。
ここで、第2発光構造物20の中心領域とは、第1導電型の第3半導体層21、第2活性層22、第2導電型の第4半導体層23によって発光が発生される領域であることができる。これによって第2絶縁層51を通じて第2発光構造物20内の中心領域とまわり領域が電気的に絶縁されることができるようになる。これで、第2コンタクト部53に接触された第1領域は発光に寄与する第2活性層22及び第2導電型の第4半導体層23と電気的に絶縁されることができる。
第2金属層29及び第3金属層39下に第3絶縁層40が配置されることができる。第3絶縁層40は酸化物または窒化物で具現されることができる。第3絶縁層40は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3のように透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。また、第3絶縁層40は第1絶縁層41下に接触して配置することができる。また、第3絶縁層40は第2絶縁層51下に接触して配置することができる。第3絶縁層40の第1領域、すなわち、第1絶縁層41で延長された領域は第1金属層19と第2金属層29との間に配置されることができる。第3絶縁層40の第2領域、すなわち第2絶縁層51で延長された領域は第2金属層29と第3金属層39との間に配置されることができる。
第1金属層19と第3絶縁層40下に拡散障壁層50、ボンディング層60、支持部材70が配置されることができる。
拡散障壁層50はボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。拡散障壁層50はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37などに影響を及ぼすことを防止することができる。拡散障壁層50はCu、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Tiのうちの少なくとも一つを含むことができる。
ボンディング層60はバリア金属またはボンディング金属などを含んで、例えば、Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag、Nb、PdまたはTaのうちの少なくとも一つを含むことができる。支持部材70は実施例による発光素子を支持して、外部電極と電気的に連結されて第1発光構造物10に電源を提供することができる。ボンディング層60はシード層で具現されることもできる。
ボンディング層60下に支持部材70が配置されることができる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の下に支持部材70が配置されることができる。支持部材70は伝導性物質を含むことができる。支持部材70は、例えば、Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、Cu-Wまたは不純物が注入された半導体基板(例:Si、Ge、GaN、GaAs、ZnO、SiC、SiGeなど)のうちの少なくとも何れか一つで形成することができる。また、支持部材70は絶縁性物質で具現されることもできる。支持部材70は、例えばAl2O3、SiO2などの物質で具現されることもできる。
一方、第1導電型の第5半導体層31上に電極80が配置されることができる。電極80は第1導電型の第5半導体層31に電気的に連結されることができる。電極80は第1導電型の第5半導体層31上部面に接触することができる。
これによって、電極80及び第1反射電極17によって第1発光構造物10、第2発光構造物20、及び第3発光構造物30に電源が提供されることができるようになる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30は電気的に直列構造で連結される。これによって、電極80及び第1反射電極17を通じて電源が印加されれば第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30で光が提供されることができるようになる。
本発明の一実施例によれば、電極80は多層構造で具現されることもできる。電極80はオーミック接触層、中問層、上部層で具現されることができる。オーミック接触層はCr、V、W、Ti、Znなどから選択された物質を含んでオーミック接触を具現することができる。中問層はNi、Cu、Alなどから選択された物質で具現されることができる。上部層は、例えば、Auを含むことができる。
第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面に光抽出パターンが提供されることができる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面に凹凸パターンが提供されることができる。これによって実施例によれば外部光抽出効果を上昇させることができるようになる。
一方、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30に光抽出パターンを形成するにおいて、例として、PEC(Photo Electric Chemical)エッチング工程が適用されることができる。PECエッチング工程を適用するときに発光構造物のまわり及び下部に絶縁層が存在する場合、PEC工程で絶縁によって蝕刻が進行される現象が発生されることができる。この時、絶縁によって蝕刻が進行される場合、各発光構造物をなす半導体層、特に、各活性層が損傷されることもある。また、絶縁層に沿って蝕刻が進行される場合発光構造物と絶縁層との間に剥離現象が現われることができるし、これによってショート(short)などが発生されて、電気的な信頼性が低下されることができる短所がある。しかし、本発明の一実施例によれば、各発光構造物まわり及び下部に絶縁層が存在しないのでPECエッチング工程を遂行する場合にも各発光構造物が損傷されることを防止することができるようになる。
本発明の一実施例によれば、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面がN面で形成されることができるし、Ga面で形成される場合に比べて表面粗さが大きいので、光抽出効率がさらに向上することができるようになる。また、電極80と第1導電型の第5半導体層31との間にアンドープGaN層がさらに配置されることもできる。これによってN面に接した電極80に対してアンドープGaN層が一種のバランス抵抗役割を遂行することができるようになるし、動作電圧を変動させることができるようになる。
第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30上には保護層がさらに配置されることができる。当該保護層は、酸化物または窒化物で具現されることができる。当該保護層は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3のように透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。当該保護層は第1発光構造物10及び第3発光構造物30のまわりに提供されることができる。
本発明の一実施例によれば、第1コンタクト部43及び第2コンタクト部53を通じて隣り合う発光構造物間に電気的に直列構造で連結されることができる。また、第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に別途の絶縁層が配置されないことによって、第1コンタクト部43を形成するにおいて、絶縁層を蝕刻する工程が必要ではなくなる。これによって第1コンタクト部43を形成するにおいて、製造安全性を高めることができるようになる。すなわち、絶縁層を形成するための工程及び絶縁層に対する蝕刻工程を経らなくても良いので、相対的に工程安全性を確保することができるようになる。
一方、以上の説明では各発光構造物間の電気的な連結のために第1コンタクト部43と第2コンタクト部53が提供された場合を基準に説明した。しかし、本発明の一実施例において、第1発光構造物10の第1半導体層11と第2発光構造物20の第4半導体層23は、第2金属層29によって電気的に連結されることができる。これによって、第1コンタクト部43が選択的に除去されることもできる。また、実施例において第2発光構造物20の第3半導体層21と第3発光構造物20の第6半導体層33は、第3金属層39によって電気的に連結されることができる。これによって、第2コンタクト部53が選択的に除去されることもできる。
本発明の一実施例による発光素子は、複数の発光セルを含む。それぞれの発光セルは金属層、金属層の上の第2導電型半導体層、第2導電型半導体層の上の活性層、活性層の上の第1導電型半導体層を有することができる。また、本発明の一実施例による発光素子は、複数の発光セルのうちで第1発光セルの第1導電型半導体層の側面に接触して第1発光セルに隣接した第2発光セルの金属層に電気的に連結されたコンタクト部を備えることができる。
このとき、コンタクト部は、第1発光セルの第1導電型半導体層の上部面に接触して第2発光セルの金属層の上部面に接触することができる。また、本発明の一実施例による発光素子によれば、コンタクト部と第1発光セルの活性層との間及びコンタクト部と第1発光セルの第2導電型半導体層との間に絶縁層が配置されることができる。
当該絶縁層は、コンタクト部と第1発光セルの活性層との間を電気的に絶縁させることができる。当該絶縁層は、コンタクト部と第1発光セルの第2導電型半導体層との間を電気的に絶縁させることができる。当該絶縁層は、第1発光セルの金属層と第2発光セルの金属層を電気的に絶縁させて、一部領域が第1発光セルの第1導電型半導体層内部に配置されることができる。そして、第2発光セルの第1導電型半導体層に電気的に連結された電極を含むことができる。これによって第1発光セルに含まれた前記金属層と第2発光セルに含まれた前記電極に電源が提供されれば第1発光セルと第2発光セルは電気的に直列構造で連結されて光を発光することができるようになる。 それでは、図10乃至図15を参照して、本発明の一実施例による発光素子製造方法を説明することにする。
本発明の一実施例による発光素子製造方法によれば、図10に示されるように、基板5上に第1導電型半導体層11a、活性層12a、第2導電型半導体層13aを形成する。第1導電型半導体層11a、活性層12a、第2導電型半導体層13aは発光構造物10aで定義されることができる。
基板5は、例えば、サファイア基板(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Geのうちの少なくとも一つで形成することができるし、これに限定しない。第1導電型の第1半導体層11と基板5との間にはバッファ層がさらに形成されることができる。
例として、第1導電型半導体層11aが第1導電型ドーパントとしてn型ドーパントが添加されたn型半導体層で形成されて、第2導電型半導体層13aが第2導電型ドーパントとしてp型ドーパントが添加されたp型半導体層で形成されることができる。また、第1導電型半導体層11aがp型半導体層で形成されて、第2導電型半導体層13aがn型半導体層で形成されることもできる。
第1導電型半導体層11aは、例えば、n型半導体層を含むことができる。第1導電型半導体層11aはInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で形成することができる。第1導電型半導体層11aは、例えばInAlGaN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN、AlN、InNなどから選択することができるし、Si、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントがドーピングされることができる。
活性層12aは、第1導電型半導体層11aを通じて注入される電子(または正孔)と第2導電型半導体層13aを通じて注入される正孔(または電子)がお互いに会って、活性層12aの形成物質によるエネルギーバンド(energy band)のバンドギャップ(band gap)差によって光を放出する層である。活性層12aは単一井構造、多重井構造、量子点構造または量子線構造のうちの何れか一つで形成することができるが、これに限定されるものではない。
活性層12aは、InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で形成することができる。活性層12aが多重井構造で形成された場合、活性層12aは複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて形成されることができるし、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の周期で形成されることができる。
第2導電型半導体層13aは、例えば、p型半導体層で具現されることができる。第2導電型半導体層13aはInxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で形成することができる。第2導電型半導体層13aは、例えばInAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN、AlN、InNなどから選択することができるし、Mg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントがドーピングされることができる。
一方、第1導電型半導体層11aがp型半導体層を含んで第2導電型半導体層13aがn型半導体層を含むこともできる。また、第2導電型半導体層13a上にはn型またはp型半導体層を含む半導体層がさらに形成されることもでき、これによって、発光構造物10aはnp、pn、npn、pnp接合構造のうちの少なくとも何れか一つを有することができる。また、第1導電型半導体層11a及び第2導電型半導体層13a内の不純物のドーピング濃度は、均一または不均一に形成することができる。すなわち、発光構造物10aの構造は多様に形成することができるし、これに限定しない。
また、第1導電型半導体層11aと活性層12aとの間には第1導電型InGaN/GaNスーパーラティス構造またはInGaN/InGaNスーパーラティス構造が形成されることもできる。また、第2導電型半導体層13aと活性層12aとの間には第2導電型のAlGaN層が形成されることもできる。
引き継いで、図11に示されるように、第2導電型半導体層13aの第1領域の上に第1オーミック接触層15、第1反射電極17が形成される。また、第2導電型半導体層13aの第2領域の上に第2オーミック接触層25、第2反射電極27が形成されて、第2導電型半導体層13aの第3領域の上に第3オーミック接触層35、第3反射電極37が形成される。
第1オーミック接触層15、第2オーミック接触層25、第3オーミック接触層35は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1オーミック接触層15、第2オーミック接触層25、第3オーミック接触層35は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、Pt、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37は高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうちの少なくとも一つを含む金属または合金で形成することができる。また、第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37は、金属または合金とITO(Indium-Tin-Oxide)、IZO(Indium-Zinc-Oxide)、IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide)、IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide)、IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide)、IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide)、AZO(Aluminum-Zinc-Oxide)、ATO(Antimony-Tin-Oxide)などの透光性伝導性物質を利用して多層で形成することができる。例えば、実施例で第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37はAg、Al、Ag-Pd-Cu合金、またはAg-Cu合金のうちの少なくとも何れか一つを含むことができる。
引き継いで、図12に示されるように、第2導電型の第2半導体層13と第2導電型の第4半導体層23との間に第1絶縁層41が形成される。第1絶縁層41は第1活性層12と第2活性層22との間にも形成される。第1絶縁層41の一部領域は第1オーミック接触層15に接触して形成することができる。第1絶縁層41は第1導電型半導体層11aの内部に接触して形成することができる。第1絶縁層41は透光性または絶縁性物質で具現されることができる。第1絶縁層41は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
また、第2導電型の第4半導体層23と第2導電型の第6半導体層33との間に第2絶縁層51が形成される。第2絶縁層51は第2活性層22と第3活性層32との間にも形成される。第2絶縁層51の一部領域は第2オーミック接触層25に接触して形成することができる。第2絶縁層51は第1導電型半導体層11aの内部に接触して形成することができる。第2絶縁層51は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
引き継いで、図13に示されるように、第1反射電極17、第2反射電極27、第3反射電極37、第1絶縁層41、第2絶縁層51上に金属層を形成して、第3絶縁層40を形成する。第3絶縁層40によって、金属層は第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39に分離することができる。第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39は第3絶縁層40によって電気的に絶縁されることができる。第3絶縁層40は第1絶縁層41上に接触して形成することができる。第3絶縁層40は第2絶縁層51上に接触して形成することができる。
第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39は、例として、Ni、Ti-W、W、Pt、V、Fe、Mo、Ti、Crのうちの少なくとも一つを含むことができる。また、第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39は透明導電性酸化膜で具現されることもできる。第3絶縁層40は透光性または絶縁性物質で具現されることができる。第3絶縁層40は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。
第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39、第3絶縁層40の形成工程は多様に変形されることができる。例えば、第3絶縁層40は複数の工程を通じて形成されることもできる。また、第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39はそれぞれ別途の工程で形成されることもできる。
次に、図13に示されるように、第1金属層19と第3絶縁層40上に拡散障壁層50、ボンディング層60、支持部材70を形成する。
拡散障壁層50は、ボンディング層60が提供される工程でボンディング層60に含まれた物質が第1反射電極17の方向に拡散することを防止する機能を遂行することができる。拡散障壁層50はボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が第1反射電極17などに影響を及ぼすことを防止することができる。拡散障壁層50はCu、Ni、Ti-W、W、Pt物質のうちの少なくとも一つを含むことができる。
ボンディング層60はバリア金属またはボンディング金属などを含んで、例えば、Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、AgまたはTaのうちの少なくとも一つを含むことができる。支持部材70は実施例による発光素子を支持して、外部電極と電気的に連結されて第1反射電極17に電源を提供することができる。
支持部材70は、例えば、Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、Cu-Wまたは不純物が注入された半導体基板(例:Si、Ge、GaN、GaAs、ZnO、SiC、SiGeなど)のうちの少なくとも何れか一つで形成することができる。また、支持部材70は絶縁性物質で具現されることもできる。支持部材70は、例えばAl2O3、SiO2などの物質で具現されることもできる。
次に、第1導電型半導体層11aから基板5をとり除く。一つの例として、基板5はレーザーリフトオフ(LLO:Laser Lift Off)工程によって除去することができる。レーザーリフトオフ工程(LLO)は前記基板5の下面にレーザーを照射して、基板5と第1導電型半導体層11aをお互いに剥離させる工程である。
引き継いで、図14に示されるように、アイソレーションエッチングを遂行して第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30を分離させる。アイソレーションエッチングは、例えば、ICP(Inductively Coupled Plasma)のような乾式蝕刻によって実施されることができるが、これに限定しない。アイソレーションエッチングによって第1金属層19、第2金属層29、第3金属層39の一部領域が露出することができるようになる。この時、アイソレーションエッチングによって第1絶縁層41と第2絶縁層51が外部に露出しないように工程が進行されることができる。
次に、図14に示されるように、第1コンタクト部43、第2コンタクト部53が形成されることができる。第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に第1コンタクト部43が形成されることができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11と第2反射電極27を電気的に連結する。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の側面に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。第1導電型の第1半導体層11は第1コンタクト部43を通じて第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。
第1コンタクト部43は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第1コンタクト部43は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1コンタクト部43は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第1半導体層11がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11のN面(N face)に接触することができる。
第1コンタクト部43と第2導電型の第2半導体層13との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1コンタクト部43と第1活性層12との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1絶縁層41は第1導電型の第1半導体層11の下部に配置することができる。
また、第2発光構造物20と第3発光構造物30との間に第2コンタクト部53が形成されることができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21と第3反射電極37を電気的に連結する。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の側面に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。第1導電型の第3半導体層21は第2コンタクト部53を通じて第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。
第2コンタクト部53は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第2コンタクト部53は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第2コンタクト部53は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第3半導体層21がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21のN面(N face)に接触することができる。
第2コンタクト部53と第2導電型の第4半導体層23との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2コンタクト部53と第2活性層22との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2絶縁層51は第1導電型の第3半導体層21の下部に配置することができる。
また、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面に光抽出パターンが提供されることができる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面に凹凸パターンが提供されることができる。これによって、本発明の一実施例によれば、外部光抽出効果を上昇させることができるようになる。本発明の一実施例によれば、第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30の上部面がN面で形成されることができるし、Ga面で形成される場合に比べて表面粗さが大きいので光抽出効率がさらに向上することができるようになる。
第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30に光抽出パターンを形成するにおいて、例としてPEC(Photo Electric Chemical)エッチング工程が適用されることができる。PECエッチング工程を適用するときに発光構造物のまわり及び下部に絶縁層が存在する場合、PEC工程で絶縁によって蝕刻が進行される現象が発生されることができる。この時、絶縁によって蝕刻が進行される場合、各発光構造物らをなす半導体層、特に各活性層が損傷されることもできる。また、絶縁層に沿って蝕刻が進行される場合剥離現象が現われることがあるし、これによってショート(short)などが発生されて電気的な信頼性が低下されることができる短所がある。しかし、本発明の一実施例によれば、各発光構造物まわり及び下部に絶縁層が存在しないので、PECエッチング工程を遂行する場合にも各発光構造物らが損傷されることを防止することができるようになる。
一方、第1導電型の第5半導体層31上に電極80が配置されることができる。前記電極80は第1導電型の第5半導体層31に電気的に連結されることができる。前記電極80は第1導電型の第5半導体層31上部面に接触することができる。
これによって、電極80及び第1反射電極17によって第1発光構造物10、第2発光構造物20、及び第3発光構造物30に電源が提供されることができるようになる。第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30は電気的に直列構造で連結される。これによって、電極80及び第1反射電極17を通じて電源が印加されれば第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30で光が提供されることができるようになる。
本発明の一実施例によれば、電極80は多層構造で具現されることもできる。電極80はオーミック接触層、中問層、上部層で具現されることができる。オーミック接触層はCr、V、W、Ti、Znなどから選択された物質を含んでオーミック接触を具現することができる。中問層はNi、Cu、Alなどから選択された物質で具現されることができる。上部層は、例えばAuを含むことができる。
第1発光構造物10、第2発光構造物20、第3発光構造物30上には保護層がさらに配置されることができる。保護層は酸化物または窒化物で具現されることができる。保護層は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3のように透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。保護層は第1発光構造物10及び第3発光構造物30のまわりに提供されることができる。
本発明の一実施例によれば、第1コンタクト部43及び第2コンタクト部53を通じて隣り合う発光構造物の間に電気的に直列構造で連結されることができる。また、第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に別途の絶縁層が配置されないことによって、第1コンタクト部43を形成するにおいて絶縁層を蝕刻する工程が必要ではなくなる。これによって第1コンタクト部43を形成するにおいて製造安全性を高めることができるようになる。すなわち、絶縁層を形成するための工程及び絶縁層に対する蝕刻工程を経らなくても良いので相対的に工程安全性を確保することができるようになる。
一方、上で説明された各層の形成工程は一つの例示であり、その工程順序では多様に変形されることができる。
また、図15に示されるように、第1絶縁層41によって第2導電型の第2半導体層の第1領域13bが平面で孤立されるように形成されることができる。これによって、第1絶縁層41によって第1絶縁層41の一側に配置された第1領域13bと第1絶縁層41の他側に配置された第2導電型の第2半導体層13が電気的に絶縁されることができるようになる。例えば、第1コンタクト部43は第1領域13bに接触することができるし、第1コンタクト部43は第2導電型の第2半導体層13と電気的に絶縁されることができるようになる。
一方、第1コンタクト部43に接触された第1領域13bと第2導電型の第2半導体層13を電気的に絶縁させる構造は多様に変形されることができる。例えば、第1絶縁層41が第1発光層10内に中心領域を囲む閉ループ形態で具現されることができる。ここで、第1発光層10の中心領域とは、第1導電型の第1半導体層11、第1活性層12、第2導電型の第2半導体層13によって発光が発生される領域であることができる。これによって第1絶縁層41を通じて第1発光層10内の中心領域とまわり領域が電気的に絶縁されることができるようになる。これで、第1コンタクト部43に接触された第1領域13bは発光に寄与する第1活性層12及び第2導電型の第2半導体層13と電気的に絶縁されることができる。
図16は、本発明の一実施例による発光素子の他の例を示した図面である。図16に示された実施例による発光素子を説明するにおいて、図9を参照して説明された部分と重複する部分については説明を省略する。
第1発光構造物10と第2発光構造物20との間に第1コンタクト部43が配置されることができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11に電気的に連結されることができる。第1コンタクト部43は第2金属層29に電気的に連結されることができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の上部面に接触することができる。第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11の側面に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29に接触することができる。第1コンタクト部43は第2金属層29の上部面に接触することができる。第2金属層29は第2反射電極27及び第2オーミック接触層25と電気的に連結されるので、第1コンタクト部43は第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。これによって、第1導電型の第1半導体層11は第1コンタクト部43を通じて第2導電型の第4半導体層23に電気的に連結されることができる。
第1コンタクト部43は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第1コンタクト部43は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第1コンタクト部43は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第1半導体層11がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第1コンタクト部43は第1導電型の第1半導体層11のN面(N face)に接触することができる。
第1コンタクト部43と第2導電型の第2半導体層13との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1コンタクト部43と第1活性層12との間に第1絶縁層41が配置されることができる。第1絶縁層41は第1導電型の第1半導体層11の下部に配置することができる。第1絶縁層41は第1コンタクト部43と第1活性層12との間を電気的に絶縁させることができる。第1絶縁層31は第1コンタクト部43と第2半導体層13との間を電気的に絶縁させることができる。
第1絶縁層41は、第1発光構造物10の第1半導体層11の内部に配置することができる。第1コンタクト部43と第1絶縁層41は離隔して配置することができる。第1コンタクト部43と第1絶縁層41との間に第2金属層29の一部領域が配置されることができる。第2金属層29の一部領域は第1半導体層11に接触することができる。第2金属層29の一部領域は第1半導体層11の下面に接触することができる。
第1絶縁層41は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような材質で形成することができる。また、第1絶縁層41は第3絶縁層40と連結されることができる。第3絶縁層40は第1金属層19と第2金属層29を電気的に絶縁させることができる。
第2発光構造物20と第3発光構造物30との間に第2コンタクト部53が配置されることができる。第2コンタクト部53は第3半導体層21に電気的に連結されることができる。第2コンタクト部53は、第3金属層39に電気的に連結されることができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の上部面に接触することができる。第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21の側面に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39に接触することができる。第2コンタクト部53は第3金属層39の上部面に接触することができる。第3金属層39は第3反射電極37及び第3オーミック接触層35と電気的に連結されるので、第2コンタクト部53は第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。これによって、第1導電型の第3半導体層21は第2コンタクト部53を通じて第2導電型の第6半導体層33に電気的に連結されることができる。
第2コンタクト部53は、例えばCr、Al、Ti、Ni、Pt、V、Agのうちから選択された少なくとも一つの物質で具現されることができる。また、第2コンタクト部53は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。第2コンタクト部53は、例としてITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOのうちから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21上部面に接触することができる。例えば、第1導電型の第3半導体層21がGaN層を含んで具現されることができる。このとき、半導体層の成長方向及び蝕刻方向を考慮すれば、第2コンタクト部53は第1導電型の第3半導体層21のN面(N face)に接触することができる。
第2コンタクト部53と第2導電型の第4半導体層23との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2コンタクト部53と第2活性層22との間に第2絶縁層51が配置されることができる。第2絶縁層51は第1導電型の第3半導体層21の下部に配置することができる。第2絶縁層45は第2コンタクト部53と第2活性層22との間を電気的に絶縁させることができる。第2絶縁層51は第2コンタクト部53と第4半導体層23との間を電気的に絶縁させることができる。
第2絶縁層51は第2発光構造物20の第3半導体層21の内部に配置することができる。第2コンタクト部53と第2絶縁層51は離隔されて配置されることができる。第2絶縁層51と第2コンタクト部43との間に第3金属層39の一部領域が配置されることができる。第3金属層39の一部領域は第3半導体層21に接触することができる。第3金属層39の一部領域は第3半導体層21の下面に接触することができる。
第2絶縁層51は透光性または絶縁性材質で具現されることができる。第2絶縁層51は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiO2、AlNのような物質で形成することができる。また、第2絶縁層51は第3絶縁層40と連結されることができる。第3絶縁層40は第2金属層29と第3金属層39を電気的に絶縁させることができる。
第2金属層29及び第3金属層39下に第3絶縁層40が配置されることができる。第3絶縁層40は酸化物または窒化物で具現されることができる。第3絶縁層40は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3のように透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。また、第3絶縁層40は第1絶縁層41下に接触して配置することができる。また、第3絶縁層40は第2絶縁層51下に接触して配置することができる。第3絶縁層40の第1領域は第1金属層19と第2金属層29との間に配置されることができる。第3絶縁層40の第2領域は第2金属層29と第3金属層39との間に配置されることができる。
図17は、本発明の一実施例による発光素子のまた他の例を示した図である。図17に示された実施例による発光素子を説明するにおいて、図9を参照して説明された部分と重複する部分については説明を省略する。
本発明の一実施例による発光素子によれば、第1発光構造物10下に第1オーミック反射電極16が配置されることができる。第1オーミック反射電極16は図1で説明された第1反射電極17と第1オーミック接触層15の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第1オーミック反射電極16は第2導電型の第2半導体層13にオーミック接触されて、第1発光構造物10から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
また、第2発光構造物20下に第2オーミック反射電極26が配置されることができる。第2オーミック反射電極26は図9で説明された第2反射電極27と第2オーミック接触層25の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第2オーミック反射電極26は第2導電型の第4半導体層23にオーミック接触されて、第2発光構造物20から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
また、第3発光構造物30下に第3オーミック反射電極36が配置されることができる。第3オーミック反射電極36は図9で説明された第3反射電極37と第3オーミック接触層35の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第3オーミック反射電極36は第2導電型の第6半導体層33にオーミック接触されて、第3発光構造物30から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
図18は、本発明の一実施例による発光素子のまた他の例を示した図である。図18に示された実施例による発光素子を説明するにおいて、図16を参照して説明された部分と重複する部分については説明を省略する。
本発明の一実施例による発光素子によれば、第1発光構造物10下に第1オーミック反射電極16が配置されることができる。第1オーミック反射電極16は図16で説明された第1反射電極17と第1オーミック接触層15の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第1オーミック反射電極16は第2導電型の第2半導体層13にオーミック接触されて、第1発光構造物10から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
また、第2発光構造物20下に第2オーミック反射電極26が配置されることができる。第2オーミック反射電極26は図16で説明された第2反射電極27と第2オーミック接触層25の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第2オーミック反射電極26は第2導電型の第4半導体層23にオーミック接触されて、第2発光構造物20から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
また、第3発光構造物30下に第3オーミック反射電極36が配置されることができる。第3オーミック反射電極36は図16で説明された第3反射電極37と第3オーミック接触層35の機能をすべて遂行するように具現されることができる。これによって第3オーミック反射電極36は第2導電型の第6半導体層33にオーミック接触されて、第3発光構造物30から入射される光を反射させる機能を遂行することができる。
図19は、本発明の一実施例による発光素子が適用された発光素子パッケージを示した図である。
図19を参照すれば、本発明の一実施例による発光素子パッケージは、胴体120と、胴体120に配置された第1リード電極131及び第2リード電極132と、胴体120に提供されて、第1リード電極131及び第2リード電極132と電気的に連結される実施例による発光素子100と、発光素子100を囲むモールディング部材140とを備える。
胴体120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することができるし、発光素子100の周りに傾斜面が形成されることができる。
第1リード電極131及び第2リード電極132は、お互いに電気的に分離して、発光素子100に電源を提供する。また、第1リード電極131及び第2リード電極132は、発光素子100で発生された光を反射させて光効率を増加させることができるし、発光素子100で発生された熱を外部に排出させる役割をすることもできる。
発光素子100は、胴体120上に配置するか、または第1リード電極131または第2リード電極132上に配置することができる。
発光素子100は、第1リード電極131及び第2リード電極132とワイヤ方式、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何れか一つによって電気的に連結されることもできる。
モールディング部材140は、発光素子100を囲んで発光素子100を保護することができる。また、モールディング部材140には蛍光体が含まれて、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。
本発明の一実施例による発光素子または発光素子パッケージは、複数個が基板の上にアレイされることができるし、発光素子パッケージの光経路上に光学部材であるレンズ、導光板、プリズムシート、拡散シートなどが配置されることができる。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材はライトユニットで機能することができる。ライトユニットはトップビューまたはサイドビュータイプで具現されて、携帯端末機及びノートブックコンピューターなどの表示装置に提供されるか、または照明装置及び指示装置などに多様に適用されることができる。また他の実施例は、上述した実施例に記載した発光素子または発光素子パッケージを含む照明装置で具現されることができる。例えば、照明装置はランプ、街灯、電光板、ヘッドライトを含むことができる。
本発明の一実施例による発光素子は、ライトユニットに適用されることができる。ライトユニットは複数の発光素子がアレイされた構造を含んで、図20及び図21に示された表示装置、図22に示された照明装置を含むことができる。
図20を参照すれば、本発明の一実施例による表示装置1000は、導光板1041と、導光板1041に光を提供する発光モジュール1031と、導光板1041下の反射部材1022と、導光板1041上の光学シート1051と、光学シート1051上の表示パネル1061と、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とを備えることができるが、これに限定されない。
ボトムカバー1011、反射シート1022、導光板1041、光学シート1051はライトユニット1050で定義されることができる。
導光板1041は、光を拡散させて面光源化させる役割をする。導光板1041は透明な材質でなされて、例えば、PMMA(Polymethyl methacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(poly ethylene terephthlate)、PC(poly carbonate)、COC(cyclo olefin copolymer)及びPEN(poly ethylene naphthalate)樹脂のうちで一つを含むことができる。
発光モジュール1031は、導光板1041の少なくとも一側面に光を提供して、究極的には表示装置の光源として作用するようになる。
発光モジュール1031は、少なくとも一つが提供されることができるし、導光板1041の一側面で直接または間接的に光を提供することができる。発光モジュール1031は、基板1033と上で説明された実施例による発光素子100を含むことができる。発光素子100は基板1033上に所定間隔でアレイされることができる。
基板1033は回路パターンを含む印刷回路基板(PCB、Printed Circuit Board)であることがある。但し、基板1033は一般PCBのみならず、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、これに対して限定しない。発光素子100はボトムカバー1011の側面または放熱プレートの上に提供される場合、基板1033は除去されることができる。ここで、放熱プレートの一部はボトムカバー1011の上面に接触することができる。
そして、複数の発光素子100は、光が放出される出射面が導光板1041と所定距離が離隔されるように搭載されることができるし、これに限定しない。発光素子100は導光板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、これに限定しない。
導光板1041下には反射部材1022が配置されることができる。反射部材1022は導光板1041の下面に入射された光を反射させて上に向けるようにすることで、ライトユニット1050の輝度を向上させることができる。反射部材1022は、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成することができるが、これに限定しない。反射部材1022はボトムカバー1011の上面であることができ、これに限定しない。
ボトムカバー1011は導光板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、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が具備されることができるし、これに限定しない。ボトムカバー1011はトップカバーと結合されることができ、これに限定しない。
ボトムカバー1011は、金属材質または樹脂材質で形成することができ、プレス成形または圧出成形などの工程を利用して製造することができる。また、ボトムカバー1011は熱伝導性が良い金属または非金属材料を含むことができ、これに限定しない。
表示パネル1061は、例えば、LCDパネルとして、お互いに対向される透明な材質の第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。表示パネル1061の少なくとも一面には偏光板が付着することができ、このような偏光板の付着構造に限定しない。表示パネル1061は光学シート1051を通過した光によって情報を表示するようになる。このような表示装置1000は各種携帯端末機、ノートブックコンピューターのモニター、ラップトップコンピューターのモニター、テレビなどに適用されることができる。
光学シート1051は、表示パネル1061と導光板1041との間に配置されて、少なくとも一枚の透光性シートを含む。光学シート1051は、例えば、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などのようなシートのうちの少なくとも一つを含むことができる。拡散シートは入射される光を拡散させてくれて、前記水平または/及び垂直プリズムシートは入射される光を表示領域に集光させてくれて、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てくれる。また、表示パネル1061上には保護シートが配置されることができ、これに限定しない。
ここで、発光モジュール1031の光経路上には光学部材として、導光板1041、及び光学シート1051を含むことができ、これに限定しない。
図21は、本発明の一実施例による表示装置の他の例を示した図である。
図21を参照すれば、表示装置1100は、ボトムカバー1152、開示発光素子100がアレイされた基板1020、光学部材1154、及び表示パネル1155を備える。
基板1020と発光素子100は、発光モジュール1060で定義されることができる。ボトムカバー1152、少なくとも一つの発光モジュール1060、光学部材1154はライトユニットで定義されることができる。
ボトムカバー1152には収納部1153を具備することができ、これに限定しない。
ここで、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などで少なくとも一つを含むことができる。導光板はPC材質またはPMMA(Polymethyl methacrylate)材質でなされることができ、このような導光板は除去されることができる。拡散シートは入射される光を拡散させてくれて、水平及び垂直プリズムシートは入射される光を表示領域に集光させてくれて、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てくれる。
光学部材1154は、発光モジュール1060上に配置されて、発光モジュール1060から放出された光を面光源するか、または拡散、集光などを遂行するようになる。
図22は、本発明の一実施例による照明装置の斜視図である。
図22を参照すれば、照明装置1500は、ケース1510と、ケース1510に設置された発光モジュール1530と、ケース1510に設置されて、外部電源から電源の提供を受ける連結端子1520とを備えることができる。
ケース1510は、放熱特性が良好な材質で形成されることができ、例えば、金属材質または樹脂材質で形成されることができる。
発光モジュール1530は、基板1532と、基板1532に提供される実施例による発光素子100を含むことができる。発光素子100は、複数個がマトリックス形態または所定間隔で離隔されてアレイされることができる。
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できるし、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、セラミックスPCB、FR-4基板などを含むことができる。
また、基板1532は光を効率的に反射する材質で形成されるか、または表面の光を効率的に反射するカラー、例えば白色、シルバーなどのコーティング層になることがある。
基板1532には少なくとも一つの発光素子100が配置されることができる。発光素子100のそれぞれは、少なくとも一つのLED(Light Emitting Diode)チップを含むことができる。LEDチップは赤色、緑色、青色または白色の有色光をそれぞれ発光する有色発光ダイオード及び紫外線(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。
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100の組合を有するように配置されることができる。例えば、高演色性(CRI)を確保するために白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置することができる。
連結端子1520は、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。連結端子1520はソケット方式で外部電源に結合されるが、これに限定しない。例えば、連結端子1520はピン(pin)形態で形成されて外部電源に挿入されるか、または配線によって外部電源に連結されることもできるものである。
本発明の一実施例で発光素子100がパッケージングされた後、基板に搭載されて発光モジュールで具現されるか、またはLEDチップ形態で搭載されてパッケージングして発光モジュールで具現されることができる。
以上で実施例に説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれて、必ず一つの実施例のみに限定されるものではない。延いては、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例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係る内容は本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。
また、以上で実施例を中心に説明したが、これは単に例示であるだけで本発明を限定するものではなくて、本発明が属する分野の通常の知識を持った者なら本実施例の本質的な特性を脱しない範囲で以上に例示されないさまざまの変形と応用が可能であることが分かることができるであろう。例えば、実施例で具体的に現われた各構成要素は変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る差異らは添付された請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。