JP2014090197A - 発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】光効率が向上した発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システムを提供する。
【解決手段】発光素子は、導電性支持層８０と、導電性支持層８０上に、第１電気伝導性を有する第１の領域及び第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層６０と、透明伝導層６０上に、第１導電型の半導体層２０、第２導電型の半導体層４０及び第１導電型の半導体層２０と第２導電型の半導体層４０の間の活性層３０を含む発光構造層５０と、発光構造層５０上に、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部分が配置される電極９０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び照明システムに関
する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、電流を光
に変換する半導体発光素子である。

発光ダイオードによって放出される光の波長は、発光ダイオードの製造に使われる半導
体材料による。これは、放出された光の波長が価電子帯（ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ）電
子と伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ）電子の間のエネルギー差を示す半導体材
料のバンドギャップ（ｂａｎｄ−ｇａｐ）によって異なるためである。

近年、発光ダイオードは、輝度が徐々に増加して、ディスプレー用光源、自動車用光源
及び照明用光源として使用されている。また、蛍光物質を利用したり様々な色の発光ダイ
オードを組み合わせたりすることで、効率の高い白色光を発光する発光ダイオードの具現
も可能である。

本発明は、新規な構造を有する発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及
び照明システムを提供する。

本発明は、光効率が向上した発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ及び
照明システムを提供する。

本発明は、電流が広い領域に広がって流れることができる発光素子、発光素子の製造方
法、発光素子パッケージ及び照明システムを提供する。

本発明の実施形態による発光素子は、導電性支持層と、導電性支持層上に形成され、第
１電気伝導性を有する第１の領域及び第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する
第２の領域を含む透明伝導層と、透明伝導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２
導電型の半導体層及び第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層の間の活性層を含む
発光構造層と、発光構造層上に形成され、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領
域に少なくとも一部分が配置される電極と、を含む。

本発明の実施形態による発光素子パッケージは、本体と、本体上の第１の電極層及び第
２の電極層と、本体上に設けられ、第１の電極層及び第２の電極層と電気的に接続される
発光素子と、本体上の発光素子を取り囲むモールディング部材と、を含み、発光素子は、
導電性支持層と、導電性支持層上に形成され、第１電気伝導性を有する第１の領域及び第
１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、透明伝
導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の半導
体層と第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、発光構造層上に形成され
、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部が配置される電極と
、を含む。

本発明の実施形態による照明システムは、発光素子を光源として使用する照明システム
において、基板と、基板上に設けられた少なくとも一つの発光素子と、を含み、発光素子
は、導電性支持層と、導電性支持層上に形成され、第１電気伝導性を有する第１の領域及
び第１電気伝導性よりも低い第２電気伝導性を有する第２の領域を含む透明伝導層と、透
明伝導層上に形成され、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の
半導体層と第２導電型の半導体層の間の活性層を含む発光構造層と、発光構造層上に形成
され、第２の領域と垂直方向にオーバーラップする領域に少なくとも一部が配置される電
極と、を含む。

本発明の実施形態による発光素子の製造方法は、成長基板上に発光構造層を形成する段
階と、発光構造層上の第１領域に接する第１の透明伝導層及び発光構造層上の第２領域に
接する第２の透明伝導層を含む透明伝導層を形成する段階と、透明伝導層上に導電性支持
層を形成する段階と、成長基板を除去する段階と、成長基板が除去されるにことよって露
出した発光構造層上に、第２領域と少なくとも一部が垂直方向にオーバーラップするよう
、電極を形成する段階と、を含み、第１の透明伝導層と第２の透明伝導層は、異なる蒸着
方法または蒸着条件で同一物質で形成される。

本発明の照明システムによると、発光モジュールから放出される光の進行経路上に光ガ
イド部材、拡散シート、集光シート、輝度上昇シート及び蛍光シートのうち少なくとも何
れか一つが配置され、所望の光学的効果を得ることができる。

本発明の照明システムは、電流の広がる特性が良いため、光効率の優れた発光素子また
は発光素子パッケージを含むことで、優れた光効率を有することができる。

第１の実施形態による発光素子を示す図である。 第２の実施形態による発光素子を示す図である。 第３の実施形態による発光素子を示す図である。 第４の実施形態による発光素子を示す図である。 第５の実施形態による発光素子を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態による発光素子が取り付けられた発光素子パッケージを示す図である。 本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含むバックライトユニットを示す図である。 本発明の実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含む照明ユニットを示す図である。

実施形態の説明において、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
成されると記載される場合、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は「直接（ｄｉｒｅ
ｃｔｌｙ）」または「他の層を介在させて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されることを
両方含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準に説明する。

図面において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または省略さ
れるか、または概略的に示されている。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、添付の図面を参照しながら実施形態による発光素子、発光素子の製造方法、発光
素子パッケージ及び照明システムについて詳細に説明することにする。

図１は、第１の実施形態による発光素子を示す図である。

図１を参照すると、第１の実施形態による発光素子は、導電性支持層８０と、導電性支
持層８０上の反射層７０と、反射層７０上に位置する第１の透明伝導層（Ｔｒａｎｓｐａ
ｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＴＣＬ）６１と第２の透明伝導層６２を
含む透明伝導層６０と、透明伝導層６０上に位置する第１導電型の半導体層２０、活性層
３０及び第２導電型の半導体層４０を含む発光構造層５０と、発光構造層５０上の電極９
０とを含む。

導電性支持層８０は、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ
）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、または導
電性半導体物質のうち少なくとも何れか一つを含んで形成されてもよい。反射層７０は、
光反射率の高い銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）
のうち少なくとも何れか一つを含む金属で形成されてもよい。反射層７０は選択的に形成
されることができ、必ずしも導電性支持層８０と透明伝導層６０の間に形成されねばなら
ないものではない。

第１の透明伝導層６１の一部は、発光構造層５０と垂直方向に重畳して接触し、残りの
部分は発光構造層５０の外側に配置される。第１の透明伝導層６１のうち発光構造層５０
の外側に配置される部分、すなわち第１の透明伝導層６１の周辺部は、発光構造層５０を
単位チップに区分する分離エッチング（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）過程で、
反射層７０または導電性支持層８０から破片が発生することを防止する。

第２の透明伝導層６２は、一部分が第１の透明伝導層６１の下に配置され、一部分が第
１の透明伝導層６１の間に配置される。第２の透明伝導層６２は、第１の透明伝導層６１
よりも広い面積に形成されることもでき、その一部が発光構造層５０の配置された方向に
突出した形状を有することもできる。

透明伝導層６０は、透明伝導酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｏｘｉｄｅ：ＴＣＯ）、透明伝導窒化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉ
ｎｇ Ｎｉｔｒｉｄｅ：ＴＣＮ）、透明伝導酸化窒化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）のうち少なくとも何れか一つで形成さ
れてもよい。

透明伝導層６０は、５０％以上の光透過率を有し、１０Ω／ｓｑ以下の面抵抗を有する
物質で形成されることもできる。透明伝導層６０は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ａ
ｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕまたは
Ｐｄのうち少なくとも何れか一つの物質がＯ及びＮのうち少なくとも何れか一つと結合し
て形成されることもできる。

例えば、透明伝導酸化物は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、
ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＺＩ
ＴＯ（Ｚｉｎｃ Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、Ｓｎ‐Ｏ、Ｉｎ‐Ｏ、Ｇａ‐Ｏ
のうち何れか一つであってもよく、透明伝導窒化物は、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴａＮ、Ｉｎ‐
Ｎのうち少なくとも何れか一つであってもよく、透明伝導酸化窒化物は、ＩＴＯＮ（Ｉｎ
ｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＺｎＯＮ、Ｏ‐Ｉｎ‐Ｎ、ＩＺＯＮ
（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）のうち何れか一つであっても
よい。

第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は同一物質で形成され、互いに異なる蒸
着方法で形成される。

第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２を形成するための蒸着方法としては、蒸
着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、噴霧熱分解
（Ｓｐｒａｙ Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）、ＣＶＤ、ディップコーティング（Ｄｉｐ ｃｏａ
ｔｉｎg）、反応性イオンプレーティング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｐｌａｔｉｎｇ
）、湿式塗布（Ｗｅｔ ｃｏａｔｉｎｇ）、スクリーン印刷（Ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔ
ｉｎｇ）、レーザ技術（Ｌａｓｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）のうち少なくとも何れか一
つの方法を使用してもよい。

第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は、蒸着方法によって同一物質で形成さ
れても異なる電気的特性を有することができる。また、第１の透明伝導層６１と第２の透
明伝導層６２は、同一蒸着方法及び同一物質で形成されても、蒸着方法の工程条件によっ
て異なる電気的特性を有することができる。

例えば、第１の透明伝導層６１はスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法で形成
されてもよく、第２の透明伝導層６２は、第１の透明伝導層６１と同一物質で蒸着（Ｅｖ
ａｐｏｒａｔｉｏｎ）方法で形成されてもよい。第１の透明伝導層６１は、第２の透明伝
導層６２より大きい仕事関数を有する物質からなってもよい。

例えば、第１の透明伝導層６１をスパッタリング方法で形成するとき、プラズマパワー
を低く設定し、第２の透明伝導層６２をスパッタリング方法で形成するとき、プラズマパ
ワーを高く設定することができる。この場合、第１の透明伝導層６１は第２の透明伝導層
６２より大きい仕事関数を有する。

第１の実施形態による発光素子において、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６
２は、発光構造層５０の第２導電型の半導体層４０に対して異なる電気的特性を有する。
すなわち、第２の透明伝導層６２は、第１の透明伝導層６１に比べて、第２導電型の半導
体層４０に対する電流注入能力が劣る。よって、第２の透明伝導層６２は、第１の透明伝
導層６１に比べて劣化した電気伝導性を有する。

第１の透明伝導層６１は、第２導電型の半導体層４０とオーミック接触をし、第２の透
明伝導層６２は、第２導電型の半導体層４０とショットキー接触をする。

したがって、電極９０と導電性支持層８０との間に流れる電流は、殆ど第１の透明伝導
層６１と第２導電型の半導体層４０が接する領域に流れるようになる。

第２の透明伝導層６２と第２導電型の半導体層４０の接する領域の少なくとも一部分は
、電極９０と垂直方向にオーバーラップする。よって、電極９０と導電性支持層８０の間
に流れる電流は、第１の透明伝導層６１と第２導電型の半導体層４０が接する領域を通し
て発光構造層５０に広がって流れるため、発光素子の光効率が増加する。

一方、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は同一物質で形成されるので、第
１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２が明確に区分されない場合もある。しかし、
透明伝導層６０、すなわち第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２が一つの物質で
形成される場合に、領域によって電気伝導性が異なることがあり、特に電極９０と垂直方
向にオーバーラップする部分の電気伝導性がオーバーラップしない部分に比べて低いこと
がある。

例えば、第１の透明伝導層６１が第２導電型の半導体層４０と接する領域が第１電気伝
導性を有する第１領域になり、第２の透明伝導層６２が第２導電型の半導体層４０と接す
る領域が第２電気伝導性を有する第２領域になることもでき、第１の透明伝導層６１と第
２の透明伝導層６２が区分されなくても、透明伝導層６０は電極９０と垂直方向に少なく
とも一部分がオーバーラップしながら、電気伝導性が相対的に低い第２領域と、第２領域
より高い電気伝導性を有する第１領域を含むことができる。

発光構造層５０はＧａＮ基盤半導体層で形成されてもよい。発光構造層５０はＧａＮ、
ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮのような物質で形成されてもよい。

第１導電型の半導体層２０は、例えば、ｎ型半導体層を含む。第１導電型の半導体層２
０は、Iｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_１-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、例えばＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、Ｉｎ
ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなどから選択されることもでき、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどのｎ型ド
ーパントがドーピングされることもできる。

活性層３０は、第１導電型の半導体層２０を介して注入される電子（または正孔）と第
２導電型の半導体層４０を介して注入される正孔（または電子）が互いに会って、活性層
３０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３０は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）、量子点構造または量子線構造のうち何れか一つで形成されてもよい
が、これに限定されるものではない。

活性層３０は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_１-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されてもよい。活性層３０が多重量子井構造で形
成された場合、該活性層３０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
ともでき、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。

活性層３０の上の及び／または下には、ｎ型またはｐ型ドーパントがドーピングされた
クラッド層（図示せず）が形成されることもでき、クラッド層（図示せず）はＡｌＧａＮ
層またはＩｎＡｌＧａＮ層として具現されることもできる。

第２導電型の半導体層４０は、例えば、ｐ型半導体層として具現されることもできる。
第２導電型の半導体層４０は、Iｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_１-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、例えばＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなどから選択されることもでき、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もできる。

一方、第１導電型の半導体層２０がｐ型半導体層を含み、第２導電型の半導体層４０が
ｎ型半導体層を含んでもよい。また、第２導電型の半導体層４０上には、ｎ型またはｐ型
半導体層を含む第３導電型の半導体層（図示せず）が形成されてもよい。これによって、
発光構造層５０はｎｐ、ｐｎ、ｎｐｎ、ｐｎｐ接合構造のうち少なくとも何れか一つを有
することができる。また、第１導電型の半導体層２０及び第２導電型の半導体層４０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されることもできる。すなわち、発
光構造層５０は様々な構造に形成されることができ、これに限定されるものではない。

第１導電型の半導体層２０、活性層３０及び第２導電型の半導体層４０を含む発光構造
層５０は、様々な変形された構造に形成されることもでき、実施形態で例示した発光構造
層５０の構造に限定されるものではない。

電極９０は、第１導電型の半導体層２０上に形成され、ワイヤボンディングが円滑に行
われるように、Ａｕ、ＡｌまたはＰｔのうち少なくとも何れか一つの金属を含むこともで
きる。

第１の実施形態による発光素子は、透明伝導層６０を通して発光構造層５０に流れる電
流の流れを制御する。この透明伝導層６０の光透過率は５０％以上であるので、活性層３
０で発生した光の殆どは透明伝導層６０に吸収されず、反射層７０に反射して外部に放出
される。それによって、発光素子の光効率を向上させることができる。

図２は、第２の実施形態による発光素子を示す図である。第２の実施形態による発光素
子を説明するにおいて、第１の実施形態による発光素子についての説明と重複する説明は
省略することにする。

第２の実施形態による発光素子は、第１の実施形態による発光素子と透明伝導層６０の
構造が異なる。

第１の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間の
全体領域に第２の透明伝導層６２が形成されるが、第２の実施形態による発光素子におい
ては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間に部分的に第２の透明伝導層６２が形成さ
れる。

よって、反射層７０の一部は、第１の透明伝導層６１と直接接触することもできる。

勿論、反射層７０は必ずしも形成されねばならないものではない。反射層７０が形成さ
れない場合、導電性支持層８０の一部が第１の透明伝導層６１と直接接触することもでき
る。

図３は、第３の実施形態による発光素子を示す図である。第３の実施形態による発光素
子を説明するにおいて、第１の実施形態による発光素子についての説明と重複する説明は
省略することにする。

第３の実施形態による発光素子は、第１の実施形態による発光素子と透明伝導層６０の
構造が異なる。

第１の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間の
全体領域に第２の透明伝導層６２が形成されるが、第３の実施形態による発光素子におい
ては、第２の透明伝導層６２が第１の透明伝導層６１と反射層７０の間に形成されない。

すなわち、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は同一水平面上に配置され、
垂直方向にオーバーラップされない。

したがって、反射層７０の一部は第１の透明伝導層６１と直接接触し、反射層７０の残
りの部分は第２の透明伝導層６２と直接接触することもできる。

勿論、反射層７０は必ずしも形成されねばならないものではない。反射層７０が形成さ
れない場合、導電性支持層８０の一部は第１の透明伝導層６１と直接接触し、導電性支持
層８０の残りの部分は第２の透明伝導層６２と直接接触することもできる。

図４は、第４の実施形態による発光素子を示す図である。第４の実施形態による発光素
子を説明するにおいて、第１の実施形態による発光素子についての説明と重複する説明は
省略することにする。

第４の実施形態による発光素子は、第１の実施形態による発光素子と透明伝導層６０の
構造が異なる。

第１の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間の
全体領域に第２の透明伝導層６２が形成されるが、第４の実施形態による発光素子におい
ては、第２の透明伝導層６２が第１の透明伝導層６１と反射層７０の間に形成されない。
むしろ、第２の透明伝導層６２と反射層７０の間に第１の透明伝導層６１が部分的に形成
される。

それによって、反射層７０の一部は第１の透明伝導層６１と直接接触し、反射層７０の
残りの部分は第２の透明伝導層６２と直接接触することもできる。

勿論、反射層７０は必ずしも形成されなければならないものではない。反射層７０が形
成されない場合、導電性支持層８０の一部は第１の透明伝導層６１と直接接触し、導電性
支持層８０の残りの部分は第２の透明伝導層６２と直接接触することもできる。

図５は、第５の実施形態による発光素子を示す図である。第５の実施形態による発光素
子を説明するにおいて、第１の実施形態による発光素子についての説明と重複する説明は
省略することにする。

第５の実施形態による発光素子は、第１の実施形態による発光素子と透明伝導層６０の
構造が異なる。

第１の実施形態による発光素子においては、第１の透明伝導層６１と反射層７０の間の
全体領域に第２の透明伝導層６２が形成されるが、第５の実施形態による発光素子におい
ては、第２の透明伝導層６２が第１の透明伝導層６１と反射層７０の間に形成されない。

第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２は互いに離隔配置され、第１の透明伝導
層６１と第２の透明伝導層６２の間に反射層７０が配置される。また、反射層７０の一部
は発光構造層５０と直接接触することもできる。

勿論、反射層７０は必ずしも形成されねばならないものではない。反射層７０が形成さ
れない場合、導電性支持層８０の一部は第１の透明伝導層６１及び第２の透明伝導層６２
と直接接触し、導電性支持層８０の残りの部分は発光構造層５０と直接接触することもで
きる。

図６〜図１１は、実施形態による発光素子の製造方法を示す図である。

図６を参照すると、成長基板１０上に、第１導電型の半導体層２０、活性層３０、第２
導電型の半導体層４０を含む発光構造層５０を形成し、発光構造層５０上に第１の透明伝
導層６１を形成する。

図示されてはいないが、成長基板１０上にバッファ層（図示せず）を含むドーピングさ
れていない（Ｕｎｄｏｐｅｄ）窒化物層（図示せず）を形成した後、このドーピングされ
ていない窒化物層上に第１導電型の半導体層２０を形成することもできる。

成長基板１０は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、Ｍｇ
Ｏのうち何れか一つで形成されることもでき、例えば、成長基板１０としてサファイア基
板を使用することもできる。

ドーピングされていない窒化物層（図示せず）はＧａＮ系半導体層で形成されることも
でき、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を水素ガス及びアンモニアガスと共にチ
ャンバに注入して成長させたドーピングされていないＧａＮ層を使用することもできる。

第１導電型の半導体層２０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス、ｎ型不純物（例
えば、Ｓｉ）を含むシランガス（ＳｉＨ４）を水素ガス及びアンモニアガスと共にチャン
バに注入して成長させることもできる。そして、第１導電型の半導体層２０上に活性層３
０及び第２導電型の半導体層４０を形成する。

活性層３０は、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造に形成されることもでき、例
えば、IｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層の積層構造として形成されることもできる。

第２導電型の半導体層４０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス、ｐ型不純物（例
えば、Ｍｇ）を含むビセチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ_２Ｍｇ）｛Ｍ
ｇ（Ｃ_２Ｈ_５Ｃ_５Ｈ_４）_２｝ガスを水素ガス及びアンモニアガスと共にチャンバに注入し
て成長させることもできる。

第１の透明伝導層６１は、第２導電型の半導体層４０の一部領域を除いた部分に形成さ
れる。ここで、第１の透明伝導層６１が形成されない領域は、以後説明される電極９０の
少なくとも一部分と垂直方向にオーバーラップする領域である。例えば、第１の透明伝導
層６１はスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法で形成されてもよい。

図７を参照すると、第２導電型の半導体層４０の一部領域及び第１の透明伝導層６１上
に、第２の透明伝導層６２を形成する。例えば、第２の透明伝導層６２は蒸着（Ｅｖａｐ
ｏｒａｔｉｏｎ）方法で形成されてもよい。

第１の透明伝導層６１及び第２の透明伝導層６２は、透明伝導酸化膜、透明伝導窒化膜
、透明伝導酸化窒化膜のうち何れか一つで形成されることもでき、第１の透明伝導層６１
及び第２の透明伝導層６２は同一物質で形成されることもできる。

第１の透明伝導層６１は第１の電気伝導性を有するように形成され、第２の透明伝導層
６２は第１電気伝導性よりも低い第２の電気伝導性を有するように形成されることもでき
る。

または、第１の透明伝導層６１は第１の仕事関数を有するように形成され、第２の透明
伝導層６２は第１仕事関数よりも小さい第２の仕事関数を有するように形成されることも
できる。

または、第１の透明伝導層６１は、第２導電型の半導体層４０との接触面で第１の比接
触抵抗（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を有するように
形成されることもでき、第２の透明伝導層６２は、第２導電型の半導体層４０との接触面
で第１の比接触抵抗よりも大きい第２非接触抵抗を有するように形成されることもできる
。

または、第１の透明伝導層６１は第２導電型の半導体層４０とオーミック接触をするよ
うに形成され、第２の透明伝導層６２は第２導電型の半導体層４０とショットキー接触を
するように形成されることもできる。

一方、第１の透明伝導層６１と第２の透明伝導層６２を形成する方法は、図１〜図５に
示した実施形態によって変更されることができる。

図１に示した第１の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上に中央部が露出する
ように第１の透明伝導層６１を形成し、第２導電型の半導体層４０上の中央部と第１の透
明伝導層６１の全体領域に第２の透明伝導層６２を形成する。

図２に示した第２の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上に中央部が露出する
ように第１の透明伝導層６１を形成し、第２導電型の半導体層４０上の中央部と第１の透
明伝導層６１の一部領域に第２の透明伝導層６２を形成する。

図３に示した第３の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上に中央部が露出する
ように第１の透明伝導層６１を形成し、第２導電型の半導体層４０上の中央部に第２の透
明伝導層６２を形成する。

図４に示した第４の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上の中央部に第２の透
明伝導層６２を形成し、第２導電型の半導体層４０及び第２の透明伝導層６２の一部領域
に第１の透明伝導層６１を形成する。

図５に示した第５の実施形態の場合、第２導電型の半導体層４０上の中央部に第１の透
明伝導層６１を形成し、第２導電型の半導体層４０上に、第１の透明伝導層６１と離隔す
るように第２の透明伝導層６２を形成する。

図８及び図９を参照すると、透明伝導層６０上に反射層７０を形成し、反射層７０上に
導電性支持層８０を形成する。

図１０及び図１１を参照すると、成長基板１０を取り除く。詳しく示されてはいないが
、成長基板１０を取り除いた後、発光素子をチップ単位に分離するための分離エッチング
を行い、この時、図１〜図５に示したように第１の透明伝導層６１の一部分が上側方向に
露出することもできる。

そして、第１導電型の半導体層２０上に電極９０を形成する。電極９０は、第２の透明
伝導層６２が第２導電型の半導体層４０と接する領域と少なくとも一部分が垂直方向にオ
ーバーラップするように配置されることもできる。

図１２は、実施形態による発光素子が設けられた発光素子パッケージを示す図である。

図１２を参照すると、実施形態による発光素子パッケージは、本体２００と、本体２０
０に設けられた第１の電極層２１０及び第２の電極層２２０と、本体２００に設けられて
第１の電極層２１０及び第２の電極層２２０と電気的に接続される発光素子１００と、発
光素子１００を取り囲むモールディング部材４００を含む。

本体２００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てもよく
、発光素子１００の周りには傾斜面が形成されることもできる。

第１の電極層２１０及び第２の電極層２２０は互いに電気的に分離され、発光素子１０
０に電源を提供する役割をする。また、第１の電極層２１０及び第２の電極層２２０は、
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ことができ、発光素子１０
０で発生した熱を外部に排出することもできる。

発光素子１００としては、図１〜図５に例示された発光素子を適用することができる。
発光素子１００は、本体２００上に設けられるか第１の電極層２１０または第２の電極層
２２０上に設けられることもできる。

発光素子１００は、ワイヤ３００を介して第１の電極層２１０及び／または第２の電極
層２２０と電気的に接続されことができ、実施形態では垂直型の発光素子１００が例示さ
れているので、一つのワイヤ３００が使用された場合が例示されている。

モールディング部材４００は、発光素子１００をか取り囲んで発光素子１００を保護す
ることができる。また、モールディング部材４００には蛍光体が含まれて、発光素子１０
０から放出された光の波長を変化させることができる。

実施形態による発光素子パッケージは、複数個が基板上に配列され、発光素子パッケー
ジから放出される光の経路上に、光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シート、
蛍光シートなどが配置されることもできる。このような発光素子パッケージ、基板、光学
部材は、バックライトユニットまたは照明ユニットとして機能することができ、例えば、
照明システムは、バックライトユニット、照明ユニット、指示装置、ランプ、街灯を含む
ことができる。

図１３は、実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含むバックライトユニ
ットを示す図である。但し、図１３のバックライトユニット１１００は照明システムの一
例であり、これに限定されるものではない。

図１３を参照すると、バックライトユニット１１００は、下部フレーム１１４０と、下
部フレーム１１４０内に配置された光ガイド部材１１２０と、光ガイド部材１１２０の少
なくとも一側面または下面に配置された発光モジュール１１１０とを含んでもよい。また
、光ガイド部材１１２０の下には、反射シート１１３０が配置されてもよい。

下部フレーム１１４０は、光ガイド部材１１２０、発光モジュール１１１０及び反射シ
ート１１３０を収納できるよう、上面が開口されたボックス（ｂｏｘ）形成に形成されて
もよく、金属材質または樹脂材質で形成されてもよいが、これに限定されるものではない
。

発光モジュール１１１０は、基板７００と、基板７００に搭載された複数の発光素子パ
ッケージ６００を含んでもよい。複数の発光素子パッケージ６００は、光ガイド部材１１
２０に光を提供することができる。実施形態において、発光モジュール１１１０としては
、基板７００上に発光素子パッケージ６００が設けられたものが例示されているが、実施
形態による発光素子１００が直接設けられることも可能である。

示されたように、発光モジュール１１１０は下部フレーム１１４０の内側面のうち少な
くとも何れか一つに配置されることもでき、これによって光ガイド部材１１２０の少なく
とも一つの側面に向けて光を提供することができる。

但し、発光モジュール１１１０は下部フレーム１１４０の下に配置され、光ガイド部材
１１２０の底面に向けて光を提供することもでき、これはバックライトユニット１１００
の設計によって様々に変形可能であるので、これに限定されるものではない。

光ガイド部材１１２０は、下部フレーム１１４０内に配置されてもよい。光ガイド部材
１１２０は発光モジュール１１１０から提供された光を面光源にして、表示パネル（図示
せず）にガイドすることができる。

光ガイド部材１１２０は、例えば、導光板（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐａｎｅｌ：Ｌ
ＧＰ）であってもよい。導光板は、例えばＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔａａ
ｃｒｙｌａｔｅ）のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅ
ｒｅｐｈｔｈｌａｔｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＣＯＣ及びＰＥＮ（ｐ
ｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）樹脂のうち一つで形成されることも
できる。

光ガイド部材１１２０の上側には、光学シート１１５０が配置されることもできる。

光学シート１１５０は、例えば拡散シート、集光シート、輝度上昇シート及び蛍光シー
トのうち少なくとも一つを含む。例えば、光学シート１１５０は、拡散シート、集光シー
ト、輝度上昇シート及び蛍光シートが積層されて形成されてもよい。この場合、拡散シー
トは、発光モジュール１１１０から出射された光を均一に拡散し、拡散された光は、集光
シートによって表示パネル（図示せず）に集光されることができる。このとき、集光シー
トから出射される光はランダムに偏光された光であるが、輝度上昇シートは、集光シート
から出射された光の偏光度を増加させることができる。集光シートは、例えば、水平また
は／及び垂直プリズムシートであってもよい。また、輝度上昇シートは、例えば、照度強
化フィルム（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｍ）で
あってもよい。また、蛍光シートは、蛍光体が含まれた投光性プレートまたはフィルムで
あってもよい。

光ガイド部材１１２０の下には、反射シート１１３０が配置されることもできる。反射
シート１１３０は、光ガイド部材１１２０の下面を通して放出される光を光ガイド部材１
１２０の出射面に向けて反射することができる。

反射シート１１３０は、反射率の良好な樹脂材質、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣ樹脂
などで形成されてもよいが、これに限定されるものではない。

図１４は、実施形態による発光素子または発光素子パッケージを含む照明ユニットを示
す図である。但し、図１４の照明ユニット１２００は照明システムの一例であり、これに
限定されるものではない。

図１４を参照すると、照明ユニット１２００は、ケース本体１２１０と、ケース本体１
２１０に設けられた発光モジュール１２３０と、ケース本体１２１０に設けられ、外部電
源から電源が提供される接続端子１２２０とを含んでもよい。

ケース本体１２１０は、放熱特性の良好な材質で形成されることが好適であり、例えば
金属材質または樹脂材質で形成されてもよい。

発光モジュール１２３０は、基板７００と、基板７００に搭載される少なくとも一つの
発光素子パッケージ６００を含んでもよい。実施形態において、発光モジュール１２３０
としては、基板７００上に発光素子パッケージ６００が設けられたものが例示されている
が、実施形態による発光素子１００が直接設けられることも可能である。

基板７００は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであってもよく、例えば、一般
のプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）、メタルコア（Ｍ
ｅｔａｌ Ｃｏｒｅ）ＰＣＢ、軟性（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなど
を含むこともできる。

また、基板７００は、光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面が、光が効率的
に反射される色、例えば白色、銀色などに形成されてもよい。

基板７００上には、少なくとも一つの発光素子パッケージ６００が搭載されてもよい。
発光素子パッケージ６００は、それぞれ少なくとも一つの発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を含んでもよい。発光ダイオードは、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（Ｕｌｔ
ｒａＶｉｏｌｅｔ：ＵＶ）を発光するＵＶ発光ダイオードを含んでもよい。

発光モジュール１２３０は、色感及び輝度を得るために、様々な発光ダイオードの組合
せを有するように配置されてもよい。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しても
よい。また、発光モジュール１２３０から放出される光の進行経路上には、蛍光シートが
さらに配置されてもよく、蛍光シートは発光モジュール１２３０から放出される光の波長
を変化させる。例えば、発光モジュール１２３０から放出される光が青色波長帯を有する
場合、蛍光シートには黄色蛍光体が含まれてもよく、発光モジュール１２３０から放出さ
れた光は蛍光シートを経て、最終的に白色光に見える。

接続端子１２２０は、発光モジュール１２３０と電気的に接続され、電源を供給するこ
とができる。図１４に示すように、接続端子１２２０はソケット方式で外部電源に回して
嵌合されるが、これに限されるものではない。例えば、接続端子１２２０はピン（ｐｉｎ
）形状に形成されて外部電源に挿入されるか、配線によって外部電源に接続されることも
可能である。

２０ 第１導電型の半導体層
３０ 活性層
４０ 第２導電型の半導体層
５０ 発光構造層
６０ 透明伝導層
６１ 第１の透明伝導層
６２ 第２の透明伝導層
７０ 反射層
８０ 導電性支持層
９０ 電極

Claims (20)

1. 導電性支持層と、
   前記導電性支持層上に第１電気伝導性を有する第１透明伝導層と、前記第１電気伝導性より低い第２電気伝導性を有する第２透明伝導層とを含む透明伝導層と、
   前記透明伝導層と前記導電性支持層との間に反射層と、
   前記透明伝導層上に第１導電型の半導体層、前記第１導電型の半導体層の下に第２導電型の半導体層、及び前記第１導電型の半導体層と前記第２導電型の半導体層との間に活性層を含む発光構造層と、
   前記発光構造層上に前記第２透明伝導層と垂直方向にオーバーラップされる領域に少なくとも一部分が配置される電極と、を含み、
   前記第１及び第２透明伝導層は、前記発光構造層の下面に接触し、
   前記第１透明伝導層は、前記第２透明伝導層の物質と同じ物質で形成され、
   前記第１透明伝導層の外側部は、前記発光構造層の側壁より外側に露出される発光素子。
2. 前記第１透明伝導層は、第１仕事関数を有し、
   前第２透明伝導層は、前記第１仕事関数より小さい第２仕事関数を有する請求項１に記載の発光素子。
3. 前記透明伝導層は、５０％以上の光透過率を有し、１０Ω／ｓｑ以下の面抵抗を有する物質を含む請求項１または２に記載の発光素子。
4. 前記透明伝導層は、透明伝導酸化物、透明伝導窒化物、透明伝導酸化窒化物のうち少なくともいずれか一つを含む請求項１から３のいずれか１項に記載の発光素子。
5. 前記透明伝導酸化物は、ITO、ZnO、AZO、IZO、ATO、ZITO、Sn-O、In-O、Ga-Oのうちのいずれか一つであり、
   前記透明伝導窒化物は、TiN、CrN、TaN、In-Nのうちの少なくともいずれか一つであり、
   前記透明伝導酸化窒化物は、ITON、ZnON、O-In-N、IZONのいずれか一つである請求項４に記載の発光素子。
6. 前記第１透明伝導層は、前記発光構造層とオーミック接触領域を形成し、
   前記第２透明伝導層は、前記発光構造層とショットキー接触領域を形成する請求項１から５のいずれか１項に記載の発光素子。
7. 前記第１透明伝導層は、前記発光構造層の下面の周辺部に接触し、
   前記第２透明伝導層は、前記発光構造層の下面の中央部に接触する請求項１から６のいずれか１項に記載の発光素子。
8. 前記第１透明伝導層は、前記第２透明伝導層の周りに配置される請求項１から７のいずれか１項に記載の発光素子。
9. 前記反射層の一部は、前記第１透明伝導層と前記第２透明伝導層のうちの少なくとも一つと直接接触する請求項１から８のいずれか１項に記載の発光素子。
10. 前記反射層は、前記第１透明伝導層と前記第２透明伝導層に直接接触する請求項１から８のいずれか１項に記載の発光素子。
11. 前記第１透明伝導層は、前記第２透明伝導層と垂直方向にオーバーラップされないように配置される請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光素子。
12. 前記第１透明伝導層と前記第２透明伝導層は、同一水平面上に配置される請求項１から１１のいずれか１項に記載の発光素子。
13. 前記第１透明伝導層と前記第２透明伝導層は、相互離隔して配置される請求項１から１２のいずれか１項に記載の発光素子。
14. 前記第２透明伝導層の一部は、前記第１透明伝導層と前記反射層との間に配置される請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光素子。
15. 前記第１透明伝導層の一部は、前記第２透明伝導層と前記反射層との間に配置される請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光素子。
16. 前記反射層の一部は、前記第１及び第２透明伝導層との間に配置される請求項１から１３のいずれか１項に記載の発光素子。
17. 前記反射層の一部は、前記発光構造層と直接接触する請求項１から１４のいずれか１項に記載の発光素子。
18. 前記導電性支持層は、金属を含む請求項１から１７のいずれか１項に記載の発光素子。
19. 前記第２透明伝導層は、前記第１透明伝導層の面積より広い面積で形成される請求項１から７のいずれか１項に記載の発光素子。
20. 前記第１導電型の半導体層は、ｎ型ドーパントを含み、
    前記第２導電型の半導体層は、ｐ型ドーパントを含む請求項１から１９のいずれか１項に記載の発光素子。

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