KR100984921B1 - 평면형 전방향성 반사기를 가진 발광 다이오드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED를 형성하기 위한 반사 서브마운트 및 방법들을 가진 광 추출 효율 발광 다이오드에 관한 것이다. 발광 영역은 최상부 접촉부 및 전도성 홀더 사이에 배치된다. 상기 발광 영역은 최상부 접촉부 아래에 놓이는 영역을 넘어서 연장한다. 전방향성 반사기는 발광 영역 및 전도성 홀더 사이에 배치된다. 일 실시예에 따라, 반사기는 최상부 접촉부 아래에 놓이는 영역을 넘어서는 영역에 일치되도록 구성된 하나 이상의 전기 전도성 접촉부들을 포함한다. 일 실시예에 따라, 반사기는 약 1.0 및 2.25 사이의 굴절률을 가진 유전체층, 반사기를 통하여 연장하는 접촉부들 및 반사 도전막을 포함한다.

Description

평면형 전방향성 반사기를 가진 발광 다이오드{LIGHT-EMITTING DIODE WITH PLANAR OMNI-DIRECTIONAL REFLECTOR}
본 발명은 일반적으로 발광 다이오드(LED), 특히 광 추출 효율을 개선하기 위한 전방향성(omni-directional) 반사기를 가진 LED에 관한 것이다.
LED들은 전류가 반도체 발광 영역을 통과할 때 하나 이상의 적외선, 가시광선 및 자외선 스펙트럼 영역들의 광을 방출한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 LED(1)는 550nm - 700 nm 파장 범위의 광을 방출한다. LED(1)는 갈륨 비소(GaAs) 기판(3)과 격자 매칭된 알루미늄 갈륨 인듐 인화물(AlGaInP) 활성 영역(2)을 포함한다. 활성 영역(2)은 두개의 반대로 도핑된 제한 층들(5)에 의해 둘러싸인 발광 영역(4)을 포함한다. LED(1)는 GaAs 기판(3)의 광 흡수 특성으로 인해 흡수 기판 발광 다이오드(AS-LED)라 한다. 활성 영역 재료의 조성물에 대한 화학식은 (AlxGa1-x)0.5Ino.5P이고, 여기서 x는 0.0 내지 1.0에서 가변할 수 있다. 이러한 화학적 조성물은 일반적으로 AlGaInP로서 축약된 (AlxGa1-x)0.5Ino.5P가 GaAs 기판(3)과 격자 매칭되는 것을 보장한다.
통상적으로, AS-LED(1)는 활성 영역(2)상에 놓이는 윈도우(6)를 포함한다. 또한 윈도우(6)는 Al 및 In 같은 소량의 다른 원소를 포함하는 갈륨 인화물(GaP)로 구성될 수 있다. 윈도우(6)는 또한 알루미늄 갈륨 비소, 또는 일반적으로 AlGaAs로서 축약된 AlxGa1-xAs로 구성될 수 있다. 통상적으로 고전도성 금속 또는 합금을 포함하는 광학적으로 불투명한 상부 접촉부(9)는 윈도우(6)상에 형성되고, 고전도성 기판 접촉부(10)는 활성 영역(2) 반대편 기판(3)에 인접하게 형성된다. 윈도우(6)는 상기 윈도우(6)가 도 2에 도시된 바와 같이 상부 접촉부(9)에 의해 커버된 것보다 큰 영역 상으로 전류를 분배하기 때문에, 또한 전류 분배층(spread layer)이라 불린다. 발광 영역(4)을 포함하는 활성 영역(2)은 이중 헤테로구조(DH)이거나, 보다 일반적으로 종래 기술에서 공지된 바와 같이 다중 양자 우물(MQW) 구조일 수 있다.
전류가 활성 영역(2)을 통하여 최상부 접촉부(9)와 기판 접촉부(10) 사이를 통과할 때, 광은 도 2의 점선의 발광 프로파일(7)에 의해 도시된 바와 같이 발광 영역(4)으로부터 전방향성으로 방출된다. 발광 프로파일(7)은 발광 영역(4)의 전류 세기에 대응한다. 기판(3)쪽으로 방출된 광은 GaAs 기판(3)에 의해 흡수된다. 기판(3)으로부터 먼 방향으로 방출되고 윈도우(6)의 최상부 또는 바닥부 표면들에 대해 거의 수직 또는 수직의 입사각을 가진 광은 LED(1)로부터 방출된다. 그러나, 윈도우(6)에 대해 비스듬한 입사각을 가진 광은 윈도우의 최상부 표면에서 반사되고 그후에 기판(3)에 의해 흡수될 수 있다.
AS-LED(1)의 광 추출 효율성을 개선하기 위한 노력에서, 분배된 브래그(Bragg) 반사기(DBR)(8)는 활성 영역(2)과 기판(3) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 가장 높은 반사도를 제공하는 온-공명(on-resonance) 파장들 및 수직 입사 각도들을 가진 DBR(8)은 단지 부분적으로 반사성이다. DBR(8)에 의해 반사되지 않은 광은 GaAs 기판(3)에 의해 흡수될 것이다.
도 3-7은 다른 LED 구조를 도시한다. 이 구조가 투명한 기판(13)으로 형성되기 때문에, LED(11)는 TS-LED(11)이라 불린다. 활성 영역(12)은 GaAs 기판(13a)(AS-LED 1에 대하여 유사하게)상에 형성된다. 그 다음, GaP 또는 AlGaAs 윈도우(16)는 활성 영역(12)상에 형성되고, GaAs 기판(13a)은 상기 구조에서 제거된다. 다음, 활성 영역(12) 및 GaP 또는 AlGaAs 윈도우(16)는 투명한 GaP 기판(13)에 본딩된 웨이퍼이다. 활성 영역(12)으로부터 투명한 GaP 기판(13)쪽으로 방출된 광은 흡수되지 않고 투명한 GaP 기판(13)을 통하여 통과하고 GaP 기판(13)으로부터 탈출하거나 장치 패키징(도시되지 않음)에 의해 반사된다.
비록 TS-LED(11)가 AS-LED(1) 보다 우수한 광 추출 효율성을 제공하지만, TS-LED(11)는 몇 가지 단점들을 가진다. 활성 영역(12)과 투명한 GaP 기판(13) 사이에서 반도체와 반도체 웨이퍼의 결합은 높은 정밀도를 요구하고 오염에 극히 민감하여, 처리 비용이 높고 처리 수율은 낮다. TS-LED(11)의 다른 단점은 투명한 GaP 기판(13)이 비싸다는 것이다. 게다가, GaP/AlGaInP 계면 및 GaP 기판은 AS-LED(1)와 비교할때 보다 높은 순방향 전압을 형성한다. 보다 높은 순방향 전압은 TS-LED(11)의 효율성을 감소시킨다.
그러므로, 바람직하지 않은 비용, 낮은 수율 및 TS-LED의 순방향 전압없이 높은 광 추출 효율성을 제공하는 LED가 필요하다.
이것 및 다른 요건들, 및 그 목적 측면을 만족시키기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예는 반사 서브마운트(submount)를 가진 높은 추출 효율성 발광 다이오드를 제공한다. 발광 영역은 최상부 접촉부와 전도성 홀더(holder) 사이에 배치되고 최상부 접촉부 아래에 놓이는 영역을 넘어서 연장한다. 전방향성 반사기는 활성 영역과 전도성 홀더 사이에 배치된다. 일 실시예에 따라, 반사기는 최상부 아래에 놓이는 영역을 벗어난 영역에 일치하도록 구성된 하나 이상의 전도성 접촉부들을 포함한다. 일 실시예에 따라, 반사기는 약 1.10 내지 2.25 사이의 굴절률을 가진 유전체층, 상기 유전체층을 통하여 연장하는 접촉부, 및 금속으로 구성된 반사 전도성 필름을 포함한다.
다음 일반적인 설명 및 다음 상세한 설명 모두는 예시적이고, 본 발명을 제한하지 않는다는 것이 이해된다. 본 발명은 AlGaInP 재료 시스템의 측면에서 기술될 것이다. 그러나, 본 발명이 다른 재료들로 구성된 LED들, 특히 GaAs, AlGaAs, GaN, GaInN, AlGaN 및 AlGaInN으로 구성된 발광 영역들을 가진 LED들에서 실행하도록 변형된다는 것이 주의된다.
본 발명은 첨부된 도면과 연계하여 읽을 때 이하의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 일반적인 실행에 따라, 도면의 다양한 특징부들은 실제 크기가 아니라는 점을 강조한다. 대조적으로, 다양한 피쳐들의 크기들은 명확화를 위하여 임의적으로 확대 또는 축소된다. 이하의 도면들이 도면에 포함된다.
유사한 참조 번호들은 유사한 엘리먼트들을 나타내는 도면을 참조하여, 도 8 및 도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 반사 서브마운트 발광 다이오드(RS-LED)(101)를 도시한다. 예시적인 RS-LED(101)는 아래쪽(최상부 윈도우로부터 멀어지는 쪽)으로 방출된 광을 반사함으로써 바람직한 광 출력을 제공한다. 도 8 및 도 9에 도시된 RS-LED(101)는 또한 발광 프로파일이 광학적으로 불투명한 최상부 접촉부 아래로부터 시프트되도록 바람직하게 전류를 분배하여, 보다 많은 방출 광이 장치를 빠져나가게 한다.
이 명세서에서 사용된 바와 같이, 최상부, 상부, 위쪽 등의 용어는 대응 도면의 최상부쪽 방향을 가리키고, 상기 대응 도면의 최상부쪽 방향은 광이 완성된 장치로부터 방출되는 방향에 해당한다. 투명(transparent)이란 용어는 광(관련 주파수 범위에서)이 조성물 또는 구조물을 통하여 통과하여 거의 또는 아예 흡수가 발생하지 않는 것을 의미한다.
도 8의 예시적인 RS-LED(101)는 최상부에서 바닥부쪽으로, 최상부 접촉부(109), 최상부 윈도우(160), 활성 영역(120), 바닥부 윈도우(161), 반사기(180) 및 전도성 홀더(190)를 포함한다. 활성 영역(120)은 바닥부 제한층(126)과 최상부 제한층(125) 사이에 삽입된 발광 영역(124)을 포함한다. 도 8에 도시되고 하기에 기술된 장치는 바람직하게 P-업(up) 구조로 성장되고: 반도체 구조들은 발광 영역(124)이 P 타입인후 성장되고 반도체 구조들은 발광 영역(124)이 N 타입이기전 성장된다. 그러나, N-업 구조를 가진 실시예들이 또한 본 발명의 범위내에서 고려된다는 것이 주의되어야 한다. 비록 P 타입 업 성장이 일반적으로 바람직하지만, n 타입 업 성장도 가능하다.
최상부 제한층(125)은 예를 들어 약 5.0EE16 내지 1.0EE18 atm/cm3 사이 농도의 Mg 또는 Zn 이온들 같은 P 타입 도펀트로 도핑된 AlGaInP를 포함할 수 있다. 바닥부 제한 층(126)은 예를 들어 약 5.0EE16 내지 1.0EE18 atm/cm3 사이 농도의 SI 또는 Te 이온들 같은 N 타입 도펀트로 도핑된 AlGaInP를 포함할 수 있다. 발광 영역(124)은 예를 들어 균일한 조성물의 반도체층, 이중 헤테로구조(DH) 또는 보다 일반적으로 AlGaInP를 포함하는 다중 양자 우물(MQW)을 포함할 수 있다.
최상부 및 바닥부 윈도우들(160, 161)은 각각 낮은 In 함량을 가진 GaP, AlGaInP, AlInP, AlGaAs 또는 GaInP 같은 투명한 전기 전도성 재료를 각각 포함한다. 최상부 윈도우(160)는 예를 들어 약 1.0EE17 내지 1.0EE19 atm/cm3 사이 농도의 Mg 또는 Zn 이온들 같은 P 타입 도펀트로 도핑된 AlGaInP를 포함할 수 있다. 바닥부 윈도우(161)는 또한 약 1.0EE17 내지 1.0EE19 atm/cm3 사이 농도의 Sl 또는 Te 이온들 같은 N 타입 도펀트로 도핑된 AlGaInP를 포함할 수 있다. 윈도우들(160, 161)은 일반적으로 투명하여, 상기 윈도우들을 통하여 투과된 광의 최소 부분만을 흡수한다. GaP 격자가 GaAs 기판과 격자 매칭되는 AlGaInP 격자와 미스매칭을 유발하기 때문에, GaP가 활성 영역(120) 다음 성장되는 최상부 또는 바닥부 윈도우(160, 161)에 사용되어야 한다는 것이 주의된다. 최상부 윈도우(160)는 약 1 내지 25 미크론 사이, 바람직하게 약 5 내지 20 미크론 사이의 두께를 가진다. 바닥부 윈도우(161)는 약 1 내지 25 미크론 사이, 바람직하게 약 1 내지 15 미크론 사이의 두께를 가진다. 최상부 윈도우(160)는 도 10에 도시된 바와 같이 최상부 접촉부(109)의 경계를 넘어 전류를 분배(spread)한다. 바닥부 윈도우(161)는 옴 접촉부들(182) 사이에 전류를 분배한다.
반사기(180)는 절연성 투명층(183), 옴 접촉부들(182) 및 반사성 막(184)을 포함한다. 절연성 투명층(183)은 낮은 굴절률, 바람직하게 약 1.10 내지 2.25 사이의 굴절률을 가진다. 도 8 및 도 9에 도시된 예시적인 실시예에서, 절연성 투명층(183)은 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4) 또는 마그네슘 플루오르화물(MgF) 같은 낮은 굴절률 절연 재료를 포함한다. 절연성 투명층(183)의 두께(th)는 대략 다음 방정식에 의해 근사화된다.
th = λ/(4n) (방정식 1)
여기서 λ는 LED의 피크 방출 파장이고 n은 절연성 투명층(183)의 굴절률이다. 이 두께는 넓은 범위의 입사 각도들 이상에서 절연성 투명층(183)을 때리는 광이 높은 반사도로 반사되는 것을 보장하도록 돕는다.
절연성 투명층(183)을 통하여 패턴(181)으로 구성된 옴 접촉부들(182)의 어레이가 연장한다. 옴 접촉부들(182)은 절연성 투명층(183)에서 최상부 접촉부(109)에 대응하도록 배치된 중앙부(185)를 형성한다. 옴 접촉부들(182)은 저저 항 접촉부들 위에 놓이는 반도체층들에 제공되고 N 타입 옴 접촉부들에 대하여 AuGe-Ni-Au 같은 금속 조성물 및 P 타입 접촉부들에 대하여 AuZn 또는 AuBe 같은 금속 조성물을 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 옴 접촉부들(182)은 반사성 막(184)과 바닥부 윈도우(161) 사이에 작은 분율의 계면 면적(interface area)을 포함한다. 옴 접촉부들(182)은 계면 면적의 약 0.25% 내지 10%를 포함한다. 이런 작은 옴 접촉부 표면적은 도달된 광 부분을 증가시키고 아래놓여있는 반사성 막(184)에 의해 반사된다. 차례로 반사의 증가는 LED 광 추출 효율성을 증가시킨다.
패턴(181)은 최상부 윈도우(160)의 전류 분배 기능을 강화시킨다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전류는 절연성 투명층(183)의 중앙부(185)를 포함하는 절연성 투명층(183)을 통하여 통과되는 것이 방지되고 대신 옴 접촉부들(182)쪽으로 인출된다. 옴 접촉부들(182)이 최상부 전도체(109) 아래에 놓이지 않는다는 것이 주의된다. 따라서, 발광 영역(124)에서 전류 분배(점선 발광 프로파일 124A의 폭에 의해 표현됨)는 최상부 전도체(109) 아래에 놓이는 발광 영역(124)의 부분에서 보다 최상부 전도체(109)를 벗어난 발광 영역(124) 부분에서 크다. 결과적으로, 보다 작은 부분의 방출된 광이 불투명한 최상부 접촉부(109)에 의해 반사, 산란, 또는 흡수된다.
반사성 막(184)은 높은 반사도를 가진 전기 전도성 재료를 포함하여, 전기 접촉부 및 반사기 모두로서 사용한다. 반사성 막(184)에 적당한 재료들은 은(Ag) 및 알루미늄(Al)을 포함한다. 반사성 막(184)의 높은 반사도와 결합된 절연성 투 명층(183)의 두께 및 낮은 굴절률은 아래쪽으로 방출된 거의 모든 광이 흡수되기 보다 오히려 반사되게 하여, 추출 효율성을 강화시킨다.
도 8에 도시된 전도성 홀더(190)는 반사성 막(184)에 부착되어, 구조적 안정성 및 전기 접촉부를 제공한다. 전도성 홀더(190)는 예를 들어 전도성 금속 구조 또는 그 최상부 및 바닥부 면들상에 금속 코팅을 가진 실리콘 웨이퍼일 수 있다. RS-LED(101)의 활성 영역(120) 및 윈도우들(160, 161)은 50 미크론 두께 미만으로 얇고 결과적으로 기계적으로 부서지기 쉽다. 전도성 홀더(190)는 구조적 안정성을 제공하기에 충분한 두께를 가진다. 예시적인 실시예에서, 반사성 막(184) 및 전도성 홀더(190)의 계면은 금속 대 금속이다. 그러므로, 전도성 홀더(190)는 전도성 접착제를 사용하여 납땜 또는 접착 같은 고수율 처리를 사용하여 반사성 막(184)에 기계적 및 전기적으로 접속될 수 있고, 따라서 TS-LED(11)의 반도체 대 반도체 웨이퍼 본딩 문제들을 방지한다.
도 11-17을 참조하여, 하나의 예시적인 방법이 RS-LED(101)를 형성하기 위하여 제공된다. 바닥부 윈도우(161), 활성 영역(120) 및 최상부 윈도우(160)(공통적으로 반도체 또는 에피택셜층들을 포함함)는 GaAs 기판(201)상에 순차적으로 형성된다. 에피택셜층들은 예를 들어 AlGaInP 화학물을 가진 금속 유기 기상 에피텍셜(MOVPE) 처리를 사용하여 형성될 수 있다. 바닥부 윈도우(161)는 바람직하게 약 1 내지 15 미크론의 두께로 증착되거나 성장된다. 바닥부 제한 층(126)은 바닥부 윈도우(161)상에 증착되거나 성장된다. 바닥부 제한 층(126)은 예를 들어 연속적인 MOVPE에 의해 증착되거나 성장된다. 윈도우 층들 및 제한 층들은 상기 층들의 전기 전도성 및 PN 접합 형성을 보장하도록 도핑된다.
AlGaInP 발광 영역(124)은 바닥부 제한 층(126)상에 형성된다. 발광 영역(124)은 예를 들어 공지된 기술과 같이 DH 또는 MQW 구조를 포함할 수 있다. 다음 최상부 제한층(125) 및 최상부 윈도우(160)는 발광 영역(124)상에 순차적으로 증착되거나 성장된다. 최상부 제한층(125) 및 최상부 윈도우(160)는 Mg 또는 Zn 이온들 같은 P 타입 도펀트로 도핑되고, 상기 최상부 윈도우(160)는 최상부 제한 층(125) 보다 높은 도펀트 농도를 가진다. 선택적으로, AlInP 또는 AlGaAs 화학물은 윈도우들(160, 161)에 대한 AlGaInP 화학물 대신 사용될 수 있다. 또한, GaP 화학물은 본 발명의 방법에서 활성 영역(120) 다음에 형성되는 최상부 윈도우(160)를 위하여 사용될 수 있다.
에피택셜층들이 MOVPE 처리를 사용하여 증착되거나 성장된후, 최상부 접촉부(109)는 최상부 윈도우(160)상에 형성된다. 최상부 접촉부(109)는 예를 들어 증착 및 패터닝 처리에 의해 형성되는 알루미늄 또는 금에 의해 커버된 AuZn 또는 AuBe 합금 같은 전도성 금속을 포함할 수 있다. 상기 합금들은 P 타입 반도체들과 접촉을 형성한다. 그 다음, 임시적인 홀더(203)는 왁스 또는 다른 제거 가능한 물질에 의해 최상부 접촉부(109) 및 최상부 윈도우(160)에 부착되고, 기판(201)은 에피택셜층들로부터 제거된다. 기판(201)의 벌크(bulk)는 화학 기계적 폴리싱 처리에 의해 제거될 수 있고, 최종적으로 약 20 미크론이 선택적 습식 화학 에칭에 의해 제거된다.
도 15에 도시된 후면측 처리는 기판(201) 제거 후 수행된다. 옴 접촉부 들(182)의 패턴(181)은 형성되고, 낮은 굴절률을 가진 절연성 투명층(183)을 통하여 연장한다. 절연성 투명층(183)은 인버트된 에피택셜층들(즉, 도 15에 도시된 위치에서 뒤집어진 위치에서, 아래쪽에 임시 홀더(203)를 가짐)을 가진 바닥부 윈도우(161)상에 증착에 의해 형성될 수 있고, 그 다음 포토리소그래피 처리를 사용하여 옴 접촉부들(182)에 개구부들을 형성하도록 패턴화된다. 그 다음 옴 접촉부들(182)은 다른 포토리소그래픽 처리에 의해 형성될 수 있다. 상기된 바와 같이, 옴 접촉부들(182)은 AuGe-Ni-Au 같은 금속화부를 포함할 수 있다. 상기 합금들은 N 타입 반도체들에 대한 접촉부를 형성한다.
선택적으로, 패턴(181)은 금속 층의 블랭킷 증착 및 상기 블랭킷 금속 층 패턴화에 의해 형성될 수 있다. 그 다음 절연성 투명층(183)은 패턴(181)상에 형성되고 옴 접촉부들(182)을 노출시키기 위하여 평탄화된다. 선택적으로, 절연성 투명층(183)은 접촉 바이어스들을 형성하기 위하여 블랭킷 증착되고 패턴화될 수 있다. 그 다음 반사성 막(184)은 절연성 투명층(183) 및 옴 접촉부들(182)상에 형성되어, 옴 접촉부들(182)을 통하여 반사성 막(184)과 에피택셜층들 사이에 전기적 연속성을 제공한다.
전도성 홀더(190)는 전도성 부착, 납땜, 또는 기계적 부착력 및 전기 전도성을 제공하는 다른 처리에 의해 반사성 막(184)에 부착된다. 전도성 홀더(190)를 반사성 막(184)에 부착하는 것은 TS-LED(11)와 관련된 정밀한 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩을 요구하지 않는다는 것을 주지해야 한다. 전도성 홀더(190)가 부착된 후, 임시 홀더(203)는 제거된다.
다른 예시적인 RS-LED(301)는 도 18 및 도 19에 도시된다. 에피택셜층들(160, 120, 161) 및 최상부 접촉부(109)는 앞서 개시되고 도 8-17에 도시된 예시적인 실시예와 유사하다. 다른 RS-LED(301)는 바닥부 윈도우(161) 아래에 놓이는 반사기(380)를 포함한다. 반사기(380)는 전도성의 낮은 굴절률 영역(382) 및 절연성의 낮은 굴절률 영역(383)을 가진 굴절층을 포함한다. 전도성의 낮은 굴절률 영역(382)에는 최상부 전도체(109)에 대응하도록 배치된 중앙부(385)가 구성된다. 전도성의 낮은 굴절률 영역(382)은 약 1.10 내지 2.25 사이의 굴절률을 가진 주로 ITO라 불리는 InSnO 같은 전기 전도성 재료를 포함할 수 있다. 절연성의 낮은 굴절률 영역(383)은 약 1.10 내지 2.25 사이의 굴절률을 가진 SiO2 또는 Si3N4 같은 전기 절연 재료를 포함할 수 있다. 절연성의 낮은 굴절률 영역(383)은 최소한 중앙부(385)에 형성된다. 상기된 실시예에서, 굴절층의 두께(th)는 방정식 1(th = λ/4n)에 의해 근사화된다.
RS-LED를 형성하기 위한 다른 예시적인 방법은 도 20-24에 도시된다. 에피택셜층들(160, 120, 161)은 상기된 바와 같이 GaAs 기판(201)상에 성장 또는 증착된다. 에피택셜층들의 형성후, 후면측 처리가 도 21에 도시된 바와 같이 수행된다. 낮은 굴절률을 갖는 절연성 투명층(183)은 낮은 굴절률을 갖는 절연성 투명층(183)에 옴 접촉부들(182)의 증착후 형성 및 패턴화된다. 선택적으로, 옴 접촉층은 옴 접촉부들(182)을 형성하기 위하여 블랭킷 증착되고 패턴화되며, 낮은 굴절률을 갖는 절연성 투명층(183)은 옴 접촉부들(182) 사이에 증착된다. 평탄화 단계 들은 요구된 바와 같이 수행될 수 있다. 그 다음 반사성 막(184)은 옴 접촉부들(182) 및 낮은 굴절률을 갖는 절연성 투명층(183)상에 형성된다. 옴 접촉부들(182), 낮은 굴절률을 갖는 절연성 투명층(183) 및 반사성 막(184)의 재료들 및 두께는 상기된 실시예와 유사하다.
전도성 홀더(190)는 도 22에 도시된 바와 같이 반사성 막(184)에 부착된다. 그 다음, 기판(201)은 도 23에 도시된 바와 같이 제거되고, 최상부 접촉부(109)는 도 24에 도시된 바와 같이 최상부 윈도우(160)상에 형성된다. 이런 다른 예시적인 방법은 바닥부 윈도우(161)가 활성 영역(120) 다음에 형성되도록 하여, 바닥부 윈도우(161)는 GaAS에 대해 격자 미스매칭되는 GaP 또는 다른 재료들일 수 있다.
LED의 표면 텍스츄어링(texturing)(또한 표면 거칠기 형성 작업이라 함)이 LED의 광 추출 효율성을 증가시킬 수 있다는 것이 일반적으로 공지되어 있다. LED의 최상부 표면의 표면 텍스츄어링은 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다. 표면 텍스츄어링은 임의의 거칠기 형성 작업, 격자 구조들의 형성 및 광자 밴드갭(bandgap) 구조들의 형성을 포함할 수 있다. 표면 텍스츄어링된 구조들은 당업자에게 잘 공지되어 있다. 상기 표면 텍스츄어링은 본 발명에 적용되어 LED로부터 광 추출을 증가시킨다. 예를 들어, 도 8, 도 10, 또는 도 18의 층(160)의 최상부 표면은 표면 텍스츄어링될 수 있다.
비록 특정 실시예들을 참조하여 상기에서 도시 및 기술되었지만, 본 발명은 도시된 항목들로 제한될 의도는 없다. 오히려, 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 그리고 청구항들의 등가물들의 사상과 범위 내에서 세부사항들에 대한 다양한 변형 들이 이루어질 수 있다.
도 1은 종래 AS-LED의 단면도.
도 2는 종래 AS-LED에서 전류 분배층을 도시한 도면.
도 3-7은 종래 TS-LED에 대한 제조 공정의 일련의 단계들을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 반사 서브마운트 LED의 단면도.
도 9는 도 8의 라인 9-9를 따라 일반적으로 얻어진 도 8의 반사 서브마운트 LED의 단면도.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 반사 서브마운트 LED에서 전류 분배층의 효과를 도시한 도면.
도 11-17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 반사 서브마운트 LED에 대한 제조 방법의 순차적 단계들을 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 반사 서브마운트 LED의 단면도.
도 19는 라인 19-19를 따라 얻어진 도 18의 반사 서브마운트 LED의 단면도.
도 20-24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사 서브마운트 LED에 대한 제조 방법의 순차적 단계들을 도시한 도면.

Claims (10)

  1. 발광 다이오드로서,
    최상부 제한층 및 바닥부 제한층의 2개의 반대-전도성-타입의 제한층들을 갖는 활성 영역 ― 상기 제한층들 사이에 발광 영역이 배치됨 ―; 및
    상기 바닥부 제한층 아래의 전방향성 반사기
    를 포함하며, 상기 바닥부 제한층은 상기 발광 영역 아래에 있고,
    상기 전방향성 반사기는 최상부 접촉부 아래에 놓이는 영역을 벗어난 영역에 대응하도록 구성된 하나 이상의 옴 접촉부들을 가지며, 상기 최상부 접촉부는 상기 최상부 접촉부 아래에 놓이는 영역을 한정하는,
    발광 다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    최상부 윈도우 및 바닥부 윈도우를 더 포함하며,
    상기 최상부 윈도우는 상기 최상부 제한층 위에 배치되고, 상기 바닥부 윈도우는 상기 바닥부 제한층 아래에 그리고 상기 발광 영역 아래에 배치되는,
    발광 다이오드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 영역은 다중 양자 우물(quantum well) 구조를 포함하고, 상기 제한층들은 p-타입 도펀트로 도핑된 AlGaInP 및 n-타입 도펀트로 도핑된 AlGaInP를 포함하며, 상기 윈도우들 중 적어도 하나는 도핑된 AlGaInP를 포함하는, 발광 다이오드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우들 중 하나는 필수적으로 GaP를 포함하는, 발광 다이오드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 최상부 윈도우는 GaP를 포함하는, 발광 다이오드.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 바닥부 윈도우는 GaP를 포함하는, 발광 다이오드.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 최상부 윈도우 및 상기 바닥부 윈도우는 1 미크론 내지 25 미크론의 두께를 갖는, 발광 다이오드.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 최상부 윈도우는 5 미크론 내지 20 미크론의 두께를 갖고, 상기 바닥부 윈도우는 1 미크론 내지 15 미크론의 두께를 갖는, 발광 다이오드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방향성 반사기는 낮은 굴절률을 가진 절연성 투명층, 상기 절연성 투명층을 통하여 연장하는 옴 접촉부들의 어레이, 및 상기 절연성 투명층 아래에 배치된 금속층을 포함하는, 발광 다이오드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 옴 접촉부들의 어레이는 상기 최상부 접촉부의 주변부를 벗어난 영역 아래에 놓이는 패턴으로 배치되는, 발광 다이오드.
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