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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6595801
(24)【登録日】2019年10月4日
(45)【発行日】2019年10月23日
(54)【発明の名称】発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 33/14 20100101AFI20191010BHJP
H01L 33/20 20100101ALI20191010BHJP
H01L 33/36 20100101ALI20191010BHJP
【ＦＩ】
H01L33/14
H01L33/20
H01L33/36
【請求項の数】6
【全頁数】41
(21)【出願番号】特願2015-103630(P2015-103630)
(22)【出願日】2015年5月21日
(65)【公開番号】特開2015-228497(P2015-228497A)
(43)【公開日】2015年12月17日
【審査請求日】2018年5月17日
(31)【優先権主張番号】10-2014-0065759
(32)【優先日】2014年5月30日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2014-0065763
(32)【優先日】2014年5月30日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2014-0073250
(32)【優先日】2014年6月17日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2014-0073282
(32)【優先日】2014年6月17日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2014-0073251
(32)【優先日】2014年6月17日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2014-0073253
(32)【優先日】2014年6月17日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2014-0073252
(32)【優先日】2014年6月17日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】513276101
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100151448
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 孝博
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100185959
【弁理士】
【氏名又は名称】今藤 敏和
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(72)【発明者】
【氏名】ムン・ジヒョン
(72)【発明者】
【氏名】イ・サンヨル
(72)【発明者】
【氏名】パク・バンドゥー
(72)【発明者】
【氏名】キム・チョンソン
(72)【発明者】
【氏名】パク・サンロク
(72)【発明者】
【氏名】チョン・ビョンハク
(72)【発明者】
【氏名】イ・テヨン
【審査官】
大和田 有軌
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−２３１０１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１０／０２８３０８１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００３−１３３５８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１６１９２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２５６８１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２３１０００（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−２４３９５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−１６６１３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−１２９９２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−０３５０１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２６０３１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２００１７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０２７１７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−００４７６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００５−５１３７８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１４／０７２２５４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１１／０１１４９８８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物と、
前記第１導電型半導体層に電気的に連結された第１電極と、
前記発光構造物の下に配置されたミラー層と、
前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層と、
前記ミラー層の下に配置された反射層と、
前記反射層と前記ウィンドウ半導体層との間に配置された伝導性接触層と、
前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板とを含み、
前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、
前記ウィンドウ半導体層は前記第２導電型半導体層のドーパント濃度より高いドーパント濃度を有し、
前記伝導性接触層は前記ミラー層の材質と異なる材質を含み、前記ウィンドウ半導体層の厚さより薄い厚さを有し、
前記ウィンドウ半導体層は、前記第２導電型半導体層の厚さより厚い厚さを有し、前記ミラー層及び前記伝導性接触層に接触し、
前記ウィンドウ半導体層は、下部の周りに外郭部を含み、
前記外郭部は、前記発光構造物の側壁よりも外側に突出し、
前記ウィンドウ半導体層の外郭部の厚さは、前記ウィンドウ半導体層の厚さの１／２以下であり、
前記活性層から発光される光の波長は、６００ｎｍ〜６３０ｎｍの範囲を有し、
前記ウィンドウ半導体層の外郭部の幅は、前記反射層の側壁と前記伝導性接触層との間の距離より大きく、
前記伝導性接触層の厚さをｈとするとき、前記厚さ（ｈ）はλ／８ｎ＜ｈ＜λ／４ｎの範囲を満足し、前記λは前記活性層から発光された光の波長であり、前記ｎは伝導性接触層の屈折率であり、
前記伝導性接触層は、前記ミラー層を貫通し相互離隔した複数の接触部を含み、前記反射層は前記複数の接触部を相互連結し、
前記複数の接触部は、上面全体が前記発光構造物と垂直方向にオーバーラップする複数の第１接触部と、上面の一部が前記発光構造物の側壁よりも外側に配置された複数の第２接触部とを含むことを特徴とする、発光素子。
前記第１導電型半導体層に電気的に連結された第１電極と、
前記発光構造物の下に配置されたミラー層と、
前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層と、
前記ミラー層の下に配置された反射層と、
前記反射層と前記ウィンドウ半導体層との間に配置された伝導性接触層と、
前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板とを含み、
前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、
前記ウィンドウ半導体層は前記第２導電型半導体層のドーパント濃度より高いドーパント濃度を有し、
前記伝導性接触層は前記ミラー層の材質と異なる材質を含み、前記ウィンドウ半導体層の厚さより薄い厚さを有し、
前記ウィンドウ半導体層は、前記第２導電型半導体層の厚さより厚い厚さを有し、前記ミラー層及び前記伝導性接触層に接触し、
前記ウィンドウ半導体層は、下部の周りに外郭部を含み、
前記外郭部は、前記発光構造物の側壁よりも外側に突出し、
前記ウィンドウ半導体層の外郭部の厚さは、前記ウィンドウ半導体層の厚さの１／２以下であり、
前記活性層から発光される光の波長は、６００ｎｍ〜６３０ｎｍの範囲を有し、
前記ウィンドウ半導体層の外郭部の幅は、前記反射層の側壁と前記伝導性接触層との間の距離より大きく、
前記伝導性接触層の厚さをｈとするとき、前記厚さ（ｈ）はλ／８ｎ＜ｈ＜λ／４ｎの範囲を満足し、前記λは前記活性層から発光された光の波長であり、前記ｎは伝導性接触層の屈折率であり、
前記伝導性接触層は、前記ミラー層を貫通し相互離隔した複数の接触部を含み、前記反射層は前記複数の接触部を相互連結し、
前記複数の接触部は、上面全体が前記発光構造物と垂直方向にオーバーラップする複数の第１接触部と、上面の一部が前記発光構造物の側壁よりも外側に配置された複数の第２接触部とを含むことを特徴とする、発光素子。
【請求項2】
前記発光構造物は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）から選択された少なくとも２つ以上の元素を含み、
前記ウィンドウ半導体層はＧａＰ半導体であり、
前記ミラー層及び前記伝導性接触層は、前記ウィンドウ半導体層の屈折率より低い屈折率を有し、
前記ミラー層は、前記第１電極と垂直方向に重なった領域に配置され、
前記反射層と前記ミラー層との間に配置された低屈折層を含み、
前記低屈折層は、前記ミラー層の材質と異なる材質で形成され、前記ウィンドウ半導体層の屈折率より低い屈折率を有することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
前記ウィンドウ半導体層はＧａＰ半導体であり、
前記ミラー層及び前記伝導性接触層は、前記ウィンドウ半導体層の屈折率より低い屈折率を有し、
前記ミラー層は、前記第１電極と垂直方向に重なった領域に配置され、
前記反射層と前記ミラー層との間に配置された低屈折層を含み、
前記低屈折層は、前記ミラー層の材質と異なる材質で形成され、前記ウィンドウ半導体層の屈折率より低い屈折率を有することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項3】
前記ウィンドウ半導体層はｐ型半導体層であり、前記カーボンドーパントの濃度は５Ｅ１８ｃｍ−３乃至１Ｅ２０ｃｍ−３範囲であることを特徴とする、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項4】
前記低屈折層は前記伝導性接触層及び前記ミラー層と異なる伝導性材質を含み、
前記低屈折層と前記反射層は、無指向性反射構造を有し、
前記第２接触部の上面の一部は、前記ウィンドウ半導体層の外郭部と前記反射層との間に配置され、
前記第２接触部は、前記第１及び第２接触部の全体個数の３０％〜６０％範囲の個数を有することを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
前記低屈折層と前記反射層は、無指向性反射構造を有し、
前記第２接触部の上面の一部は、前記ウィンドウ半導体層の外郭部と前記反射層との間に配置され、
前記第２接触部は、前記第１及び第２接触部の全体個数の３０％〜６０％範囲の個数を有することを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項5】
前記低屈折層は前記伝導性接触層及び前記ミラー層と異なる伝導性材質を含み、
前記低屈折層と前記反射層は、無指向性反射構造を有し、
前記第２接触部の上面の一部は、前記ウィンドウ半導体層の外郭部と前記反射層との間に配置され、
前記第２接触部は、前記第１及び第２接触部の上面面積の３０％〜６０％範囲の面積を有することを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
前記低屈折層と前記反射層は、無指向性反射構造を有し、
前記第２接触部の上面の一部は、前記ウィンドウ半導体層の外郭部と前記反射層との間に配置され、
前記第２接触部は、前記第１及び第２接触部の上面面積の３０％〜６０％範囲の面積を有することを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項6】
第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物と、
前記第１導電型半導体層の上に配置された第１電極と、
前記第１電極の上に配置された電極パッドと、
前記発光構造物の下に配置されたミラー層と、
前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層と、
前記ミラー層の下に配置された反射層と、
前記反射層と前記ウィンドウ半導体層との間に配置された伝導性接触層と、
前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板とを含み、
前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、
前記ウィンドウ半導体層は前記第２導電型半導体層のドーパント濃度より高いドーパント濃度を有し、
前記伝導性接触層は前記ミラー層の材質と異なる材質を含み、
前記発光構造物は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）から選択された少なくとも２つ以上の元素を含み、
前記ウィンドウ半導体層はＧａＰ系半導体を含み、
前記ウィンドウ半導体層は、前記第２導電型半導体層の厚さより厚い厚さを有し、前記ミラー層及び前記伝導性接触層に接触し、
前記ウィンドウ半導体層は、下部の周りに外郭部を含み、
前記外郭部は、前記発光構造物の側壁よりも外側に突出し、
前記ウィンドウ半導体層の外郭部の厚さは、前記ウィンドウ半導体層の厚さの１／２以下であり、
前記伝導性接触層の接触面積は、前記電極パッドと前記伝導性接触層との間の距離に比例して増加し、
前記伝導性接触層の各接触部は、前記電極パッドと前記伝導性接触層との間の距離に比例して、隣接した接触部の間の間隔が漸減または分布密度が漸増し、
前記伝導性接触層は、前記電極パッドに垂直な領域に近づくほど前記接触面積が小さくなり、前記電極パッドに垂直な領域から離れるほど前記接触面積が増加し、
前記伝導性接触層は、相互離隔して複数のドット形状に配置され、前記ウィンドウ半導体層に接触する複数の接触部を含み、
前記第１電極と前記複数の接触部は、垂直方向に重ならないように配置され、
前記複数の接触部の全体面積は、前記ウィンドウ半導体層の全体面積の０．５％〜１．５％であり、
前記複数の接触部は、上面全体が前記発光構造物と垂直方向にオーバーラップする複数の第１接触部と、上面の一部が前記発光構造物の側壁よりも外側に配置された複数の第２接触部とを含むことを特徴とする、発光素子。
前記第１導電型半導体層の上に配置された第１電極と、
前記第１電極の上に配置された電極パッドと、
前記発光構造物の下に配置されたミラー層と、
前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層と、
前記ミラー層の下に配置された反射層と、
前記反射層と前記ウィンドウ半導体層との間に配置された伝導性接触層と、
前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板とを含み、
前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、
前記ウィンドウ半導体層は前記第２導電型半導体層のドーパント濃度より高いドーパント濃度を有し、
前記伝導性接触層は前記ミラー層の材質と異なる材質を含み、
前記発光構造物は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）から選択された少なくとも２つ以上の元素を含み、
前記ウィンドウ半導体層はＧａＰ系半導体を含み、
前記ウィンドウ半導体層は、前記第２導電型半導体層の厚さより厚い厚さを有し、前記ミラー層及び前記伝導性接触層に接触し、
前記ウィンドウ半導体層は、下部の周りに外郭部を含み、
前記外郭部は、前記発光構造物の側壁よりも外側に突出し、
前記ウィンドウ半導体層の外郭部の厚さは、前記ウィンドウ半導体層の厚さの１／２以下であり、
前記伝導性接触層の接触面積は、前記電極パッドと前記伝導性接触層との間の距離に比例して増加し、
前記伝導性接触層の各接触部は、前記電極パッドと前記伝導性接触層との間の距離に比例して、隣接した接触部の間の間隔が漸減または分布密度が漸増し、
前記伝導性接触層は、前記電極パッドに垂直な領域に近づくほど前記接触面積が小さくなり、前記電極パッドに垂直な領域から離れるほど前記接触面積が増加し、
前記伝導性接触層は、相互離隔して複数のドット形状に配置され、前記ウィンドウ半導体層に接触する複数の接触部を含み、
前記第１電極と前記複数の接触部は、垂直方向に重ならないように配置され、
前記複数の接触部の全体面積は、前記ウィンドウ半導体層の全体面積の０．５％〜１．５％であり、
前記複数の接触部は、上面全体が前記発光構造物と垂直方向にオーバーラップする複数の第１接触部と、上面の一部が前記発光構造物の側壁よりも外側に配置された複数の第２接触部とを含むことを特徴とする、発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子、発光素子パッケージ、及びライトユニットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光素子の１つとして発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が多く使われている。発光ダイオードは化合物半導体の特性を用いて電気信号を赤外線、可視光線、紫外線などの光の形態に変換する。
【0003】
発光素子の光効率が増加するにつれて、表示装置、照明機器をはじめとする多様な分野に発光素子が適用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、動作電圧を下げて、光束を向上させることができる発光素子、発光素子パッケージ、ライトユニットを提供することにある。
【0005】
本発明の他の目的は、光束を向上させ、信頼性を確保することができる発光素子、発光素子パッケージ、ライトユニットを提供することにある。
【0006】
本発明の更に他の目的は、カーボンがドープされたガリウムリン（ＧａＰ）系半導体を有する発光素子を提供することにある。
【0007】
本発明の更に他の目的は、カーボンがドープされたガリウムリン（ＧａＰ）系半導体に接触した伝導性接触層での光吸収を減らすことができるようにした発光素子を提供することにある。
【0008】
本発明の更に他の目的は、カーボンがドープされたリン（ＧａＰ）系半導体に接触した伝導性接触層の電流接触面積を改善した発光素子を提供することにある。
【0009】
本発明の更に他の目的は、カーボンがドープされたリン（ＧａＰ）系半導体層の下に分散型ブラッグ反射構造の下に無指向性反射構造を提供して、光反射効率を改善させることができる発光素子を提供することにある。
【0010】
本発明の更に他の目的は、カーボンがドープされたリン（ＧａＰ）系半導体層の下に接触した伝導性接触層による電流拡散を改善した発光素子を提供することにある。
【0011】
本発明の更に他の目的は、光抽出効率を向上させることができる発光素子、発光素子パッケージ、ライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物、前記発光構造物の下に配置されたウィンドウ半導体層、前記ウィンドウ半導体層の下に配置されたミラー層、前記ミラー層の下に配置された反射層、前記反射層の下と前記反射層の周りに配置され、上部面が前記ミラー層に接触したボンディング層、前記ボンディング層の下に配置された支持基板を含む。
【0013】
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物、前記第１導電型半導体層に電気的に連結された第１電極、前記発光構造物の下に配置されたミラー層、前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層、前記ミラー層の下に配置された反射層、前記反射層と前記ウィンドウ半導体層との間に配置され、前記第２導電型半導体層に接触した伝導性接触層、及び前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板を含み、前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、前記ウィンドウ半導体層は前記第２導電型半導体層のドーパント濃度より高いドーパント濃度を有し、前記伝導性接触層は前記ミラー層の材質と異なる材質を含み、前記ウィンドウ半導体層の厚さより薄い厚さを含む。
【0014】
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物、前記第１導電型半導体層の上に配置された第１電極、前記第１電極の上に配置された電極パッド、前記発光構造物の下に配置されたミラー層、前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層、前記ミラー層の下に配置された反射層、前記反射層と前記ウィンドウ半導体層との間に配置され、前記第２導電型半導体層に接触した伝導性接触層、及び前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板を含み、前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、前記ウィンドウ半導体層は前記第２導電型半導体層のドーパント濃度より高いドーパント濃度を有し、前記伝導性接触層は前記ミラー層の材質と異なる材質を含み、前記伝導性接触層は互いに離隔した複数の接触部を含み、前記伝導性接触層と前記電極パッドとの間の接触面積は前記電極パッドと前記伝導性接触層との間の距離に比例して増加する。
【0015】
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物、前記発光構造物の下に配置されたウィンドウ半導体層、前記ウィンドウ半導体層の下に配置され、前記第２導電型半導体層に電気的に連結された伝導性接触層、前記発光構造物の上に配置され、前記第１導電型半導体層に電気的に連結された第１電極を含み、前記伝導性接触層は互いに離隔して複数のドット（dot）形状に配置され、前記ウィンドウ半導体層にオーミック接触する複数のオーミック接触領域を含み、前記オーミック接触領域の全体面積は前記ウィンドウ半導体層の全体面積の０．５％乃至１．５％である。
【0016】
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物、前記第１導電型半導体層に電気的に連結された第１電極、前記発光構造物の下に配置されたミラー層、前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層、前記ミラー層の下に配置された反射層、前記反射層と前記ミラー層との間に配置された低屈折層、及び前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板を含み、前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、前記低屈折層は前記ミラー層の材質と異なる材質で形成され、前記ウィンドウ半導体層の屈折率より低い屈折率を有し、前記ミラー層は互いに異なる屈折率を有する２誘電体層を有する分散型ブラッグ反射構造を含み、前記低屈折層と前記反射層は無指向性反射構造を有する。
【0017】
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物、前記第１導電型半導体層に電気的に連結された第１電極、前記発光構造物の下に配置されたミラー層、前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層、前記ミラー層の下に配置された反射層、前記反射層と前記ウィンドウ半導体層との間に配置され、前記第２導電型半導体層に接触した伝導性接触層、及び前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板を含み、前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、前記ウィンドウ半導体層は前記第２導電型半導体層のドーパント濃度より高いドーパント濃度を有し、前記伝導性接触層の厚さより厚く配置され、前記伝導性接触層は前記ミラー層の材質と異なる材質を含む。
【0018】
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下に配置された活性層、前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物、前記第１導電型半導体層に電気的に連結された第１電極、前記発光構造物の下に配置されたミラー層、前記ミラー層と前記発光構造物との間に配置されたウィンドウ半導体層、前記ミラー層の下に配置された反射層、前記反射層と前記ウィンドウ半導体層との間に配置され、前記ウィンドウ半導体層に接触した伝導性接触層、及び前記反射層の下に配置された伝導性の支持基板を含み、前記ウィンドウ半導体層はカーボンがドーピングされたリン（Ｐ）系半導体を含み、前記伝導性接触層は前記ミラー層の材質と異なる材質を含み、前記伝導性接触層は上面の全体が前記発光構造物と垂直方向にオーバーラップする複数の第１接触部、及び上面の一部が前記発光構造物の側壁より外側に配置された複数の第２接触部を含む。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、電気的特性と光抽出効率が改善された発光素子を提供することができる。
【0020】
本発明によれば、発光素子の光学的信頼性を改善させることができる。
【0021】
本発明に従う発光素子、発光素子パッケージ、ライトユニットは、動作電圧を下げて、光束を向上させることができる長所がある。実施形態は、発光素子パッケージ、ライトユニットの光抽出効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】第１実施形態に従う発光素子を示す図である。
【図5】第２実施形態に従う発光素子を示す図である。
【図11】比較例に従うｐ型ＧａＰでのキャリア濃度を示すグラフである。
【図12】第３実施形態に従う発光素子を示す図である。
【図16】実施形態に従うミラー層の領域に配置された伝導性接触層の一例を示す図である。
【図17】実施形態に従うミラー層の領域に配置された伝導性接触層の他の例を示す図である。
【図18】第４実施形態に従う発光素子を示す図である。
【図26】第５実施形態に従う発光素子を示す図である。
【図31】実施形態に従う発光素子パッケージを示す図である。
【図32】実施形態に従う表示装置を示す図である。
【図33】実施形態に従う表示装置の他の例を示す図である。
【図34】実施形態に従う照明装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
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／の上（on）”に、または“下／の下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上／の上（on）”と“下／の下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されるものを全て含む。また、各層の上／の上または下／の下に対する基準は、図面を基準として説明する。
【0024】
以下、添付した図面を参照して実施形態に従う発光素子、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ついて詳細に説明する。
【0026】
実施形態に従う発光素子は、図１乃至図３に示すように、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、ミラー層２１、伝導性接触層２３、ボンディング層４０、支持基板５０、及び保護層８０を含むことができる。
【0027】
前記発光構造物１０は、第１導電型半導体層１１、活性層１２、及び第２導電型半導体層１３を含むことができる。前記活性層１２は、前記第１導電型半導体層１１と前記第２導電型半導体層１３との間に配置できる。前記活性層１２は前記第１導電型半導体層１１の下に配置されることができ、前記第２導電型半導体層１３は前記活性層１２の下に配置できる。
【0028】
例として、前記第１導電型半導体層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、前記第２導電型半導体層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型半導体層で形成できる。また、前記第１導電型半導体層１１がｐ型半導体層で形成され、前記第２導電型半導体層１３がｎ型半導体層で形成されることもできる。
【0029】
前記第１導電型半導体層１１は、例えばｎ型半導体層を含むことができる。前記第１導電型半導体層１１は、化合物半導体で具現できる。前記第１導電型半導体層１１は、例として、II族−VI族元素の化合物半導体及びIII族−V族元素の化合物半導体のうちの少なくとも１つで具現できる。例えば、前記第１導電型半導体層１１はリン（Ｐ）系の半導体であって、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記第１導電型半導体層１１は、前記組成式でｙは０．５の値を有し、ｘは０．５乃至０．８の値を有することもできる。前記第１導電型半導体層１１は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択されることができ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのｎ型ドーパントがドーピングできる。
【0030】
前記活性層１２は、前記第１導電型半導体層１１を通じて注入される電子（または、正孔）と前記第２導電型半導体層１３を通じて注入される正孔（または、電子）とが互いに合って（再結合して）、前記活性層１２の形成物質に従うエネルギーバンド（Energy Band）のバンドギャップ（Band gap）差により光を放出する層である。前記活性層１２は、単一井戸構造、多重井戸構造、量子点構造、または量子線構造のうち、いずれか１つで形成できるが、これに限定されるものではない。
【0031】
前記活性層１２は、化合物半導体で具現できる。前記活性層１２は、例としてII族−VI族及びIII族−V族元素の化合物半導体のうちの少なくとも１つで具現できる。前記活性層１２は、例として（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記活性層１２はリン（Ｐ）系半導体であって、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択できる。前記活性層１２が多重井戸構造で具現された場合、前記活性層１２は複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて具現できる。前記活性層１２は、赤色帯域のピーク波長、例えば６００ｎｍ乃至６３０ｎｍ範囲の光を発光することができる。
【0032】
前記第２導電型半導体層１３は、例えばｐ型半導体層で具現できる。前記第２導電型半導体層１３は、化合物半導体で具現できる。前記第２導電型半導体層１３は、例としてII族−VI族元素の化合物半導体及びIII族−V族元素の化合物半導体のうちの少なくとも１つで具現できる。例えば、前記第２導電型半導体層１３は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記第２導電型半導体層１３はリン（Ｐ）系半導体であって、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択されることができ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃなどのｐ型ドーパントがドーピングできる。例として、前記発光構造物１０は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）から選択された少なくとも２つ以上の元素を含んで具現できる。
【0033】
一方、前記第１導電型半導体層１１がｐ型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層１３がｎ型半導体層を含むこともできる。また、前記第２導電型半導体層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、前記発光構造物１０はｎｐ、ｐｎ、ｎｐｎ、ｐｎｐ接合構造のうち、少なくともいずれか１つを有することができる。また、前記第１導電型半導体層１１及び前記第２導電型半導体層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できる。即ち、前記発光構造物１０の構造は多様に形成されることができ、これに対して限定するものではない。
【0034】
実施形態に従う発光素子は、半導体材質のウィンドウ半導体層１５を含むことができる。前記ウィンドウ半導体層１５は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記ウィンドウ半導体層１５は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択できる。前記ウィンドウ半導体層１５は、前記第２導電型半導体層１３の下に配置できる。前記ウィンドウ半導体層１５は伝導性半導体であって、電流拡散効果を提供することができる。
【0035】
実施形態に従うウィンドウ半導体層１５はｐ型ドーパントとしてカーボンを含むことができる。前記カーボンのドーパント濃度は前記第２導電型半導体層１３にドープされたドーパント濃度より高い濃度で添加されることができ、例えば５Ｅ１８ｃｍ−３乃至１Ｅ２０ｃｍ−３範囲で形成できる。このようなウィンドウ半導体層１５は、高濃度のドーパントにより電流を効果的に拡散させることができる。また、前記ウィンドウ半導体層１５は前記第２導電型半導体層１３の厚さより厚く配置されることができ、０．２μｍ乃至０．５μｍ範囲、例えば０．２２μｍ±０．０２μｍ範囲の厚さ（Ｔ１）で形成できる。前記ウィンドウ半導体層１５が前記厚さ（Ｔ１）の範囲より薄い場合、電流拡散効果が低下することがあり、前記厚さ（Ｔ１）の範囲より超過した場合、光抽出効率が低下することがある。
【0036】
前記ウィンドウ半導体層１５の下部外郭部１５Ａは上面より広い幅で配置できるので、前記発光構造物１０と反射層３０との間の距離を離隔させて、発光構造物１０の側壁を保護することができる。
【0037】
前記ウィンドウ半導体層１５の下にはミラー層２１、伝導性接触層２３、反射層３０、ボンディング層４０、及び支持基板５０が配置される。
【0038】
前記ミラー層２１は前記発光構造物１０の下に配置され、前記ミラー層２１は前記発光構造物１０から入射された光を発光構造物１０の方向に反射させるようになる。前記ミラー層２１は前記発光構造物１０及び前記ウィンドウ半導体層１５の屈折率より低い屈折率を有する材質を含み、低屈折率層、金属酸化物層、及び金属窒化物層のうち、少なくとも１つを含むことができる。
【0039】
前記ミラー層２１は分散型ブラッグ反射（distributed bragg reflector：ＤＢＲ）層及び無指向性反射（ＯＤＲ：Omni Directional Reflector layer）層のうち、少なくとも１つを含む。
【0040】
前記分散型ブラッグ反射層は互いに異なる屈折率を有する２誘電体層が交互に配置された構造であり、各誘電体層はＳｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、及びＡｌで構成されたグループから選択された元素の酸化物または窒化物であり、具体的に、ＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層、ＴｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層でありうる。
【0041】
前記無指向性反射層は金属反射層とその金属反射層上に形成された低屈折率層を含んだ構造でありうる。前記金属反射層はＡｇまたはＡｌであり、前記低屈折率層はＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＭｇＯのような透明物質でありうる。
【0042】
他の例として、前記ミラー層２１は他の材質、例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）、ＡＴＯ（Antimony-Tin-Oxide）、ＩＺＴＯ（Indium-Zinc-Tin-Oxide）、ＩＡＺＯ（Indium-Aluminum-Zinc-Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＴＯ（Indium-Gallium-Tin-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）などの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0043】
前記伝導性接触層２３は前記ウィンドウ半導体層１５と接触、例えばオーミック接触するように具現できる。前記伝導性接触層２３は前記ウィンドウ半導体層１５と接触して、前記発光構造物１０に電気的に連結できる。前記伝導性接触層２３は複数の接触部が図２のように互いに離隔して配置され、各接触部は前記ミラー層２１を貫通するようになる。前記伝導性接触層２３の各接触部はトップビュー形状がドット型、円形、または多角形状であり、これに対して限定するものではない。
【0044】
前記伝導性接触層２３の各接触部は前記反射層３０により互いに連結され、第１電極６０と垂直方向にオーバーラップしない領域に配置される。前記ミラー層２１は、前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップする領域に配置できる。これによって、前記ミラー層２１は支持基板５０から供給される電流をブロッキングし、前記伝導性接触層２３の各接触部は電流を均等に分配して供給するようになる。
【0045】
前記伝導性接触層２３は前記ミラー層２１と異なる材質で形成されることができ、例えばＡｕ、Ａｕ／ＡｕＢｅ／Ａｕ、ＡｕＺｎ、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＡｕＢｅ、ＧｅＡｕ、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）、ＡＴＯ（Antimony-Tin-Oxide）、ＩＺＴＯ（Indium-Zinc-Tin-Oxide）、ＩＡＺＯ（Indium-Aluminum-Zinc-Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＴＯ（Indium-Gallium-Tin-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）などの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。即ち、前記ミラー層２１または前記伝導性接触層２３は前記ウィンドウ半導体層１５の屈折率より低い屈折率を有する窒化物または酸化物で形成できる。
【0046】
前記伝導性接触層２３は前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）より薄い厚さ（ｈ）で形成されることができ、例えば前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）の１／３以下の厚さで形成できる。前記伝導性接触層２３の厚さ（ｈ）は１０ｎｍ乃至１００ｎｍ範囲、例えば１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の厚さ（ｈ）で形成できる。例えば、前記伝導性接触層２３の厚さ（ｈ）が前記範囲を超過すれば、光吸収率が増加して透過度及び光量が低下し、また薄過ぎれば反射層３０の物質が拡散されることがあり、電気的な特性が低下することがある。
【0047】
前記活性層１２で生成された光の波長をλとし、前記伝導性接触層２３の屈折率をｎとすれば、前記伝導性接触層の厚さ（ｈ）は＜数式１＞のように求められる。
【0048】
＜数式１＞４πｎ／λ ｘ h ＋φ＝２πを満たし、φは加重値であって、その範囲はπ＜φ＜３π／２である。
【0049】
したがって、ｈはλ／８ｎ＜ｈ＜λ／４ｎ範囲にありうる。例えば、伝導性接触層２３がＩＴＯであれば、屈折率が２．０範囲であり、λが６００ｎｍ乃至６３０ｎｍとすれば、前記伝導性接触層２３の厚さ（ｈ）は３７ｎｍ乃至７８ｎｍ範囲にありうる。前記ＩＴＯの屈折率は１．９〜２．１範囲を適用することができ、これに対して限定するものではない。
【0050】
図９のグラフのように、ＩＴＯ厚さに従う透過度を見ると、厚さが増加するほど光透過度が徐々に落ちるようになることが分かる。図１０のようにＩＴＯ厚さに従う光量を見ると、ＩＴＯの厚さが１０ｎｍから７８ｎｍ範囲を外れれば光量が格段に低下することが分かる。したがって、図９の光透過及び図１０の光量を考慮する場合、ＩＴＯ厚さは３７ｎｍ乃至７８ｎｍ範囲の時、透過度及び光量を満たすことができる。
【0051】
前記反射層３０は前記伝導性接触層２３及び前記ミラー層２１の下に配置されて、前記ミラー層２１または前記伝導性接触層２３を通じて入射された光を反射させる。前記反射層３０は前記伝導性接触層２３の各パターンを互いに連結してくれる。前記反射層３０は、例として、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌなどの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0052】
前記ボンディング層４０は、前記反射層３０と前記支持基板５０を付着させる機能を遂行することができる。前記ボンディング層４０は、例として、Ｓｎ、ＡｕＳｎ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ／Ａｕ／Ｉｎ／Ａｕなどの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0053】
前記支持基板５０は伝導性を有する材質であり、支持層でありうる。前記支持基板５０は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）のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。前記支持基板５０は３０μｍ乃至３００μｍ範囲で形成されることができ、前記伝導性接触層２３から支持基板５０までの厚さの８０％以上に形成できる。
【0054】
実施形態に従う発光素子は、前記発光構造物１０の上に配置された第１電極６０と電極パッド７０を含むことができる。
【0055】
前記第１電極６０は前記第１導電型半導体層１１に電気的に連結できる。前記第１電極６０は前記第１導電型半導体層１１に接触して配置できる。前記第１電極６０は前記第１導電型半導体層１１にオーミック接触して配置できる。前記第１電極６０は前記発光構造物１０とオーミック接触する領域を含むことができる。前記第１電極６０は、前記第１導電型半導体層１１とオーミック接触する領域を含むことができる。前記第１電極６０は、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｕ、Ｎｉ、ＡｕＧｅ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。前記第１電極６０は、図３のように、互いに異なる方向に分岐されたアーム（arm）パターンに形成されることができ、互いに連結される。
【0056】
前記電極パッド７０は、前記第１電極６０に電気的に連結できる。前記電極パッド７０は、前記第１電極６０の上に配置できる。前記電極パッド７０は、前記第１電極６０の上に接触して配置できる。前記電極パッド７０は外部電源に連結されて前記発光構造物１０に電源を提供することができる。前記電極パッド７０はＣｒ、Ｖ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕなどから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0057】
実施形態に従う発光素子は、保護層８０を含むことができる。前記保護層８０は、前記発光構造物１０の上部に配置できる。前記保護層８０は、前記発光構造物１０の周りに配置できる。前記保護層８０は、前記発光構造物１０の側面に配置できる。前記保護層８０は、前記ウィンドウ半導体層１５の周りに配置できる。前記保護層８０の一部領域は、前記ウィンドウ半導体層１５の一部領域の上に配置できる。
【0058】
前記保護層８０は、前記第１導電型半導体層１１の上に配置できる。前記保護層８０は、前記第１電極６０の上に配置できる。前記保護層８０は、上部面に提供された光抽出構造（Ｒ）を含むことができる。前記光抽出構造は凹凸構造と称されることもでき、またラフネス（roughness）と称されることもできる。前記光抽出構造は規則的に配列されることもでき、またランダム（random）に配列されることもできる。
【0059】
実施形態によれば、前記第１導電型半導体層１１の上部面が平らに提供され、前記保護層８０に光抽出構造（Ｒ）が提供できる。即ち、前記第１導電型半導体層１１の上部面には光抽出構造が提供されないようにし、前記保護層８０のみに光抽出構造（Ｒ）が提供されるように具現できる。
【0060】
前記保護層８０は酸化物または窒化物のうち、少なくとも１つを含むことができる。前記保護層８０は、例としてＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも１つが選択されて形成できる。
【0061】
前記保護層８０の厚さは１μｍ乃至２μｍ範囲を有するように具現できる。前記保護層８０の屈折率は前記第１導電型半導体層１１の屈折率に比べて低い値を有するように具現できる。このように屈折率の差を有するように具現することによって、屈折率の差に従う光抽出効率を向上させることができる。
【0062】
例として、前記活性層１２で発光される光の波長は赤色波長帯域の光を放出し、前記第１導電型半導体層１１の厚さは１μｍ乃至１．５μｍで提供され、前記保護層８０の厚さが前記第１導電型半導体層１１の厚さに比べてより厚く提供できる。例として、前記第１導電型半導体層１１はＡｌＧａＩｎｐの組成式を有するように具現されることができ、前記活性層１２で発光される光の波長は６００ｎｍ乃至６３０ｎｍの範囲を有するように具現できる。
【0063】
前記保護層８０に提供された光抽出構造はマイクロメートルの高さを有するパターンまたはナノメートルの高さを有するパターンに形成できる。
【0064】
一方、前記支持基板５０及び第１電極パッド７０に連結された外部電源により前記発光構造物１０に電源が印加できる。前記支持基板５０を通じて前記第２導電型半導体層１３に電源が印加できる。
【0065】
また、実施形態によれば、前記第２導電型半導体層１３に電気的に連結された第２電極は、前記伝導性接触層２３、前記反射層３０、前記ボンディング層４０、前記支持基板５０と定義することができる。
【0067】
図４を参照すると、発光素子は、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、ミラー層２１、伝導性接触層２４、ボンディング層４０、支持基板５０、及び保護層８０を含むことができる。
【0068】
前記ウィンドウ半導体層１５は発光構造物１０の下に配置されたＧａＰ系半導体であって、ｐ型ドーパントとして炭素を含むことができる。前記ウィンドウ半導体層１５は電流を拡散させることができる。
【0069】
前記ウィンドウ半導体層１５の下にはミラー層２１が配置され、前記ミラー層２１と反射層３０との間には伝導性接触層２４が配置される。前記伝導性接触層２４は前記ミラー層２１の全体の下に配置され、複数の接触部２４Ａを備える。前記複数の接触部２４Ａは前記ミラー層２１を貫通して配置され、互いに離隔する。前記伝導性接触層２４の接触部２４Ａは互いに異なる領域に配置され、前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップしない領域に配置される。また、前記ミラー層２１は前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップするように配置されて、電流をブロッキングする役割をする。前記伝導性接触層２４の下面は凹凸構造で形成できるので、このような凹凸構造は反射層３０との接着力及び反射効率を改善させることができる。
【0070】
図５は第２実施形態に従う発光素子を示す図であり、図６は図５の発光素子におけるミラー層及び伝導性接触層を示す図である。第２実施形態の構成は上記の開示された実施形態の説明を採用することができる。
【0071】
実施形態に従う発光素子は、図５及び図６に示すように、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、ミラー層２１、伝導性接触層２４、反射層３０、ボンディング層４０、支持基板５０、及び保護層８０を含むことができる。
【0072】
前記発光構造物１０は、第１導電型半導体層１１、活性層１２、及び第２導電型半導体層１３を含むことができる。前記活性層１２は、前記第１導電型半導体層１１と前記第２導電型半導体層１３との間に配置できる。前記活性層１２は、前記第１導電型半導体層１１の下に配置されることができ、前記第２導電型半導体層１３は前記活性層１２の下に配置できる。
【0073】
前記ミラー層２１は前記発光構造物１０の下に配置され、前記発光構造物１０から入射された光を発光構造物１０の方向に反射させるようになる。前記発光構造物１０及びウィンドウ半導体層１５の屈折率より低い屈折率を有する材質を含み、低屈折率層、金属酸化物層、及び金属窒化物層のうち、少なくとも１つを含むことができる。
【0074】
前記ミラー層２１は、図６のように、分散型ブラッグ反射（distributed bragg reflector：ＤＢＲ）構造で形成されることができ、前記分散型ブラッグ反射構造は互いに異なる屈折率を有する第１及び第２誘電体層２、３が交互に配置された構造であり、第１及び第２誘電体層２、３の各々はＳｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、及びＡｌで構成されたグループから選択された元素の酸化物または窒化物であり、具体的に、ＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層、ＴｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、及びＭｇＯ層のうち、互いに異なるいずれか１つを各々含むことができる。前記第１及び第２誘電体層２、３の各々はλ／４ｎの厚さで形成されることができ、前記λは活性層１２から放出された光の波長であり、前記ｎは第１及び第２誘電体層２、３の屈折率を示す。前記第１及び第２誘電体層２、３は、２ペア乃至３０ペアで形成されることができ、これに対して限定するものではない。
【0075】
前記ミラー層２１の外郭部は前記ウィンドウ半導体層１５の外郭部１５Ａの下に配置されて、前記ウィンドウ半導体層１５を通じて入射された光を反射させることができる。
【0076】
前記伝導性接触層２４は、前記ミラー層２１と前記反射層３０との間に配置され、前記ウィンドウ半導体層１５と接触、例えば、オーミック接触するように具現できる。前記伝導性接触層２４は、前記ウィンドウ半導体層１５と接触して、前記発光構造物１０に電気的に連結できる。前記伝導性接触層２４の複数の接触部２４Ａは、図２のように、互いに離隔した構造で提供され、前記ミラー層２１を貫通することができる。前記伝導性接触層２４の各接触部２４Ａは、トップビュー形状が円形または多角形状であり、これに対して限定するものではない。
【0077】
前記伝導性接触層２４の各接触部２４Ａは、前記反射層３０により互いに連結され、第１電極６０と垂直方向にオーバーラップしない領域に配置される。前記ミラー層２１は、前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップする領域に配置できる。これによって、前記ミラー層２１は支持基板５０から供給される電流をブロッキングし、前記伝導性接触層２４の各接触部２４Ａは電流を均等に分配して供給するようになる。
【0078】
前記伝導性接触層２４は屈折率が２．１以下の低屈折層であって、前記ウィンドウ半導体層１５の屈折率より低い屈折率を有する透過性金属酸化物で形成できる。前記伝導性接触層２４は透過度が８０％以上の材質であり、前記ミラー層２１と異なる材質で形成されることができ、例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）、ＡＴＯ（Antimony-Tin-Oxide）、ＩＺＴＯ（Indium-Zinc-Tin-Oxide）、ＩＡＺＯ（Indium-Aluminum-Zinc-Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＴＯ（Indium-Gallium-Tin-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）などの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0079】
前記伝導性接触層２４は前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）より薄い厚さで形成されることができ、例えば前記ウィンドウ半導体層１５の厚さの１／３以下の厚さで形成できる。
【0080】
前記伝導性接触層２４の下には反射層３０が配置され、前記反射層３０は前記伝導性接触層２４の下面と接触する。
【0081】
前記伝導性接触層２４と前記反射層３０は無指向性反射（ＯＤＲ：Omni Directional Reflector layer）構造で積層できる。前記無指向性反射構造は、低屈折率層である伝導性接触層２４と高反射材質の金属材質である反射層３０の積層構造で形成されることができ、例えば、Ａｇ／ＩＴＯの積層構造からなることができる。このような前記伝導性接触層２４と反射層３０との間の界面で全方位反射角を改善させることができる。また、ウィンドウ半導体層１５の下に分散型ブラッグ反射構造と無指向性反射構造を備えることによって、ＴＥ（Transverse Electric）−ＴＭ（Transverse Magnetic）偏光に対する反射特性を改善させて、光抽出を向上させることができる。これによって、赤色波長帯域でほぼ９８％以上の光反射率を有する発光素子を提供することができる。
【0082】
実施形態に従う発光素子は、前記発光構造物１０の上に配置された第１電極６０と電極パッド７０を含むことができる。前記第１電極６０は、図３のように、互いに異なる方向に分岐されたアーム（arm）パターンに形成されることができ、互いに連結される。
【0084】
図７を参照すると、発光素子は、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、ミラー層２１、伝導性接触層２４、低屈折層２５、反射層３０、ボンディング層４０、支持基板５０、及び保護層８０を含むことができる。
【0085】
前記ウィンドウ半導体層１５は発光構造物１０の下に配置されたＧａＰ系半導体であって、ｐ型ドーパントとして炭素を含むことができる。前記ウィンドウ半導体層１５は電流を拡散させることができる。
【0086】
前記ウィンドウ半導体層１５の下にはミラー層２１が配置され、前記ミラー層２１と反射層３０との間には伝導性接触層２４が配置される。前記伝導性接触層２４は前記ミラー層２１を貫通し、互いに離隔する。前記伝導性接触層２４は互いに異なる領域に配置され、前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップしない領域に配置される。また、前記ミラー層２１は前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップするように配置されて、電流をブロッキングする役割をする。
【0087】
前記ミラー層２１は、図６のように、ブラッグ反射構造を備え、前記伝導性接触層２４の厚さと同一な厚さであるか、またはさらに厚く形成できる。前記低屈折層２５は、前記ミラー層２１と反射層３０との間に配置され、前記ミラー層２１の第１及び第２誘電体層２、３と異なる材質で形成されることができ、前記ウィンドウ半導体層１５の屈折率より低い屈折率で形成できる。前記低屈折層２５は、ＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層、ＴｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、及びＭｇＯ層のうち、前記第１及び第２誘電体層２、３と異なる材質のうちから選択できる。また、前記低屈折層２５は前記伝導性接触層２４の材質と異なる材質で形成できる。例えば、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）、ＡＴＯ（Antimony-Tin-Oxide）、ＩＺＴＯ（Indium-Zinc-Tin-Oxide）、ＩＡＺＯ（Indium-Aluminum-Zinc-Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＴＯ（Indium-Gallium-Tin-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）のうち、いずれか１つでありうる。即ち、前記低屈折層２５は前記伝導性接触層２４及び前記ミラー層２１と異なる材質、例えば伝導性または絶縁性酸化物材質で形成できる。
【0088】
前記低屈折層２５の一部は前記伝導性接触層２４の下面の一部に接触することができ、これに対して限定するものではない。前記低屈折層２５は、図６の前記ミラー層２１の第１及び第２誘電体層２、３の各々の厚さより厚く形成できる。
【0089】
前記反射層３０は複数の接触部３０Ａを備え、前記伝導性接触層２４と接触できる。これによって、前記伝導性接触層２４は前記反射層３０により電気的に連結できる。
【0090】
前記反射層３０と前記低屈折層２５は無指向性反射（ＯＤＲ：Omni Directional Reflector layer）構造で積層できる。
【0092】
図８を参照すると、発光素子は、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、ミラー層２１、伝導性接触層２６、低屈折層２７、反射層３０、ボンディング層４０、支持基板５０、及び保護層８０を含むことができる。
【0093】
前記ウィンドウ半導体層１５は発光構造物１０の下に配置されたＧａＰ系半導体であって、ｐ型ドーパントとして炭素を含むことができる。前記ウィンドウ半導体層１５は電流を拡散させることができる。
【0094】
前記ウィンドウ半導体層１５の下にはミラー層２１が配置され、前記ミラー層２１と反射層３０との間には伝導性接触層２６及び低屈折層２７が配置される。前記伝導性接触層２６は前記ミラー層２１を貫通し、互いに離隔する。前記伝導性接触層２６は互いに異なる領域に配置され、前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップしない領域に配置される。また、前記ミラー層２１は前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップするように配置されて、電流をブロッキングする役割をする。
【0095】
前記ミラー層２１は、図６のように、ブラッグ反射構造を備え、前記伝導性接触層２６の厚さと同一な厚さであるか、またはより厚く形成できる。
【0096】
前記伝導性接触層２６は金属または非金属を含み、例えばＡｕ、Ａｕ／ＡｕＢｅ／Ａｕ、ＡｕＺｎ、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＡｕＢｅ、ＧｅＡｕ、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）、ＡＴＯ（Antimony-Tin-Oxide）、ＩＺＴＯ（Indium-Zinc-Tin-Oxide）、ＩＡＺＯ（Indium-Aluminum-Zinc-Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＴＯ（Indium-Gallium-Tin-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）のうち、少なくとも１つを含む。前記伝導性接触層２６は、１０ｎｍから１００ｎｍ範囲で形成できる。
【0097】
前記低屈折層２７は前記ミラー層２１及び伝導性接触層２６と反射層３０との間に配置され、前記伝導性接触層２６の材質と異なる材質で形成できる。例えば、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）、ＡＴＯ（Antimony-Tin-Oxide）、ＩＺＴＯ（Indium-Zinc-Tin-Oxide）、ＩＡＺＯ（Indium-Aluminum-Zinc-Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＴＯ（Indium-Gallium-Tin-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）のうち、いずれか１つでありうる。即ち、前記低屈折層２７は前記ウィンドウ半導体層１５の屈折率より低い屈折率を有する材質、例えば伝導性酸化物または伝導性窒化物材質で形成できる。
【0098】
前記低屈折層２７の上面は前記伝導性接触層２６及び前記ミラー層２１の下面に接触し、下面は前記反射層３０の上面と接触する。前記低屈折層２７は、図６の前記ミラー層２１の第１及び第２誘電体層２、３の各々の厚さより厚く形成できる。
【0099】
前記反射層３０と前記低屈折層２７は、無指向性反射（ＯＤＲ：Omni Directional Reflector layer）構造で積層できる。
【0100】
一方、実施形態に従う伝導性接触層２３は前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）より薄い厚さで形成されることができ、例えば前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）の１／３以下の厚さで形成できる。前記伝導性接触層２３の厚さ（Ｔ１）は１０ｎｍ乃至１００ｎｍ範囲で形成できる。例えば、前記伝導性接触層２３の厚さが前記範囲を超過すれば、光吸収率が増加して透過度及び光量が低下し、また薄過ぎれば、反射層３０の物質が拡散されることがあり、電気的な特性が低下することがある。
【0101】
図１１は、比較例に従うｐ型ＧａＰでのキャリア濃度を示すグラフである。ここで、比較形態のｐ型ＧａＰ層にはＭｇがドーピングされ、前記ｐ型ＧａＰ層の下面にはオーミックのための金属接触層を合金で形成するようになる。この際、前記合金する過程で一部のドーパントが前記ｐ型ＧａＰ層に拡散（diffusion）されて、ｐ型ＧａＰの内部のキャリア濃度（density）を高めるようになる。このようなキャリア濃度は、スキャタリング（scattering）効果により光の内部吸収を増加させる要因となる。例えば、図１１のグラフに図示された、実験例Ｇ１、Ｇ２のように、ｐ型ＧａＰ層に拡散されたドーパントによりキャリア濃度が０．２μｍ以内の深さまでは増加し、０．２μｍ以上の深さではキャリア濃度が減少するようになる。ここで、深さは前記金属接触層でのｐ型ＧａＰ層の所定領域までの距離である。実施形態は比較例とは異なり、ｐ型ＧａＰ層でのドーパント拡散を防止するために、前記ウィンドウ半導体層１５の厚さを厚く提供し、前記ウィンドウ半導体層１５の下に金属材質でない透明な伝導性接触層２３を積層した構造である。また、ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）を前記ドーパントの拡散をカバーできるように０．２μｍ以上の厚さで形成できる。また、高濃度のウィンドウ半導体層１５により伝導性接触層２３との接触抵抗を下げることができる。
【0102】
図１２は第３実施形態に従う発光素子を示す図であり、図１３は図１２の発光素子のＢ−Ｂ側断面図であり、図１４は図１２の発光素子の第１電極及びパターンを示す図である。第３実施形態を説明するに当たって、前記に開示された実施形態の構成と同一な構成は上記の説明を採用することにする。
【0103】
実施形態に従う発光素子は、図１２乃至図１４に示すように、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、ミラー層２１、伝導性接触層２３、反射層３０、ボンディング層４０、支持基板５０、及び保護層８０を含むことができる。
【0104】
前記発光構造物１０は、第１導電型半導体層１１、活性層１２、及び第２導電型半導体層１３を含むことができる。前記活性層１２は、前記第１導電型半導体層１１と前記第２導電型半導体層１３との間に配置できる。前記活性層１２は前記第１導電型半導体層１１の下に配置されることができ、前記第２導電型半導体層１３は前記活性層１２の下に配置できる。
【0105】
実施形態に従うウィンドウ半導体層１５は、ｐ型ドーパントとしてカーボンを含むことができる。前記カーボンのドーパント濃度は前記第２導電型半導体層１３にドープされたドーパント濃度より高い濃度で添加されることができ、例えば５Ｅ１８ｃｍ−３乃至１Ｅ２０ｃｍ−３範囲で形成できる。このようなウィンドウ半導体層１５は高濃度のドーパントにより電流を効果的に拡散させることができる。また、前記ウィンドウ半導体層１５は前記第２導電型半導体層１３の厚さより厚く配置されることができ、０．２μｍ乃至０．５μｍ範囲、例えば０．２２μｍ±０．０２μｍ範囲の厚さ（Ｔ１）で形成できる。前記ウィンドウ半導体層１５が前記厚さ（Ｔ１）の範囲より薄い場合、電流拡散効果が低下することがあり、前記厚さ（Ｔ１）の範囲より超過した場合、光抽出効率が低下することがある。
【0106】
前記ウィンドウ半導体層１５の下面幅は上面幅より広くて、前記反射層３０の上面幅と同一な幅でありうる。前記ウィンドウ半導体層１５の下部の周りに配置された外郭部１５Ａは前記発光構造物１０の側壁より外側に突出できる。これによって、前記ウィンドウ半導体層１５の外郭部１５Ａは前記発光構造物１０と反射層３０との間の距離を離隔させて、発光構造物１０の側壁を保護することができる。前記ウィンドウ半導体層１５の外郭部１５Ａの厚さ（Ｔ３）は前記厚さ（Ｔ１）の１／２以下の厚さで提供できる。また、前記ウィンドウ半導体層１５の外郭部１５Ａは前記発光構造物１０と垂直方向にオーバーラップしない幅（Ｃ１）を有し、前記幅（Ｃ１）は２０μｍ以上に形成されることができ、これに対して限定するものではない。また、前記ウィンドウ半導体層１５の外郭部１５Ａの幅（Ｃ１）は、前記伝導性接触層２３と前記反射層３０の側壁との間の距離（Ｃ３）より大きく形成できる。
【0107】
前記ウィンドウ半導体層１５の下には、ミラー層２１、伝導性接触層２３、反射層３０、ボンディング層４０、及び支持基板５０が配置される。
【0108】
前記ミラー層２１は前記発光構造物１０の下に配置され、前記発光構造物１０から入射された光を発光構造物１０の方向に反射させるようになる。
【0109】
前記伝導性接触層２３は前記ウィンドウ半導体層１５と接触、例えばオーミック接触するように具現できる。前記伝導性接触層２３は前記ウィンドウ半導体層１５と接触して、前記発光構造物１０に電気的に連結できる。前記伝導性接触層２３は、図１３のように複数の接触部が互いに離隔して配置され、各接触部は前記ミラー層２１を貫通するようになる。前記伝導性接触層２３の各接触部はトップビュー形状がドット型、円形、または多角形状であり、これに対して限定するものではない。
【0110】
前記伝導性接触層２３は、前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）より薄い厚さで形成されることができ、例えば前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）の１／３以下の厚さで形成できる。前記伝導性接触層２３の厚さは１０ｎｍ乃至１００ｎｍ範囲、例えば１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の厚さで形成できる。例えば、前記伝導性接触層２３の厚さが前記範囲を超過すれば、光吸収率が増加して透過度及び光量が低下し、また薄過ぎれば、反射層３０の物質が拡散されることがあり、電気的な特性が低下することがある。
【0111】
図１３及び図１４を参照すると、前記伝導性接触層２３は上面の全体が前記発光構造物１０と垂直方向にオーバーラップする複数の第１接触部２３Ｃ、上面の一部が前記発光構造物１０の側壁より外側に配置された複数の第２接触部２３Ｄを含む。前記第１及び第２接触部２３Ｃ、２３Ｄは、前記電極パッド７０及び第１電極６０と垂直方向にオーバーラップしない領域に配置される。
【0112】
前記伝導性接触層２３は、発光構造物１０の境界ラインＬ３の内側に配置された第１領域Ｂ１と、前記第１接触部２３Ｃの外側の第２領域Ｂ２を含む。前記第１接触部２３Ｃは前記第１領域Ｂ１の内に配置され、前記第２接触部２３Ｄは第１領域Ｂ１と第２領域Ｂ２との間の境界ラインＬ３より外側に突出する。前記境界ラインＬ３は、前記発光構造物１０の側壁ラインであるか、または前記活性層１２の側壁ラインになることができる。
【0113】
また、前記第１接触部２３Ｃは第１電極６０の外側輪郭線を互いに連結したラインＬ４または前記ラインＬ４の内側である第３領域Ｂ３よりは内側に配置され、前記第２接触部２３Ｄの一部または全体は前記ラインＬ４または第３領域Ｂ３よりは外側に配置できる。したがって、ウィンドウ半導体層１５と伝導性接触層２３の第２接触部２３Ｄとの間の接触により、活性層１２の外郭部領域にも電流を供給させることができる。これによって、活性層１２の内部量子効率は改善できる。
【0114】
図１２及び図１３を参照すると、前記ウィンドウ接触層２３の第２接触部２３Ｄは前記第１及び第２接触部２３Ｃ、２３Ｄの全個数の３０％乃至６０％範囲の個数で配列されるか、または前記第１及び第２接触部２３Ｃ、２４Ｄの全上面面積の３０％乃至６０％範囲の面積を有して配置できる。これによって、前記活性層１２の内側領域と共にエッジに隣接した領域に電流を供給させることができる。前記第２接触部２３Ｄは、上面面積が前記第１接触部２３Ｃの上面面積より小さいことがあり、これに対して限定するものではない。
【0115】
また、前記ウィンドウ接触層２３の第２接触部２３Ｄは前記発光構造物１０の境界ラインＬ３から所定長さ（Ｃ２）で外側方向に突出し、ミラー層２１の外郭部よりは内側に配置できる。前記長さ（Ｃ２）は各接触部２３Ｃ、２３Ｄの幅よりは小さいか等しいことがあり、例えば１２μｍ乃至１８μｍ範囲で形成できる。前記各接触部２３Ｃ、２３Ｄの突出長さ（Ｃ２）は、上記の範囲より小さい場合、出力や電流を分散させることに困難性があり、上記の範囲より大きい場合、内部量子効率の改善に比べて電気的な特性低下がより大きく作用することができる。実施形態は、伝導性接触層２３の第２接触部２３Ｄをミラー層２１のエッジから所定間隔（Ｃ３）で離隔させて、ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎなどの金属材質の伝導性接触層２３が側壁に隣接または露出する時の電気的な特性が低下する問題を解決することができる。
【0117】
図１５を参照すると、発光素子は、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、ミラー層２１、伝導性接触層２４、反射層３０、ボンディング層４０、支持基板５０、及び保護層８０を含むことができる。
【0118】
前記伝導性接触層２４は前記ミラー層２１の全体の下に配置され、複数の接触部２４Ｃ、２４Ｄを備える。前記複数の接触部２４Ｃ、２４Ｄは前記ミラー層２１を貫通して配置され、互いに離隔する。前記伝導性接触層２４の接触部２４Ｃ、２４Ｄは互いに異なる領域に配置され、前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップしない領域に配置される。また、前記ミラー層２１は前記第１電極６０と垂直方向にオーバーラップするように配置されて、電流をブロッキングする役割をする。前記伝導性接触層２４の下面は凹凸構造で形成できるので、このような凹凸構造は反射層３０との接着力及び反射効率を改善させることができる。
【0119】
前記伝導性接触層２４の接触部２４Ｃ、２４Ｄのうち、第１接触部２４Ｃは全領域が前記発光構造物１０と垂直方向にオーバーラップし、第２接触部２４Ｄは一部の領域が前記発光構造物１０と垂直方向にオーバーラップする。前記伝導性接触層２４の第２接触部２４Ｄは発光構造物１０の側壁に沿って配列されるので、活性層１２のエッジに隣接した領域に電流を供給することができる。これによって、活性層１２の内部量子効率は改善できる。
【0121】
図１及び図１６を参照すると、ミラー層２１は分散型ブラッグ反射（distributed bragg reflector：ＤＢＲ）層で形成されることができ、前記分散型ブラッグ反射層は互いに異なる屈折率を有する２誘電体層が交互に配置された構造であり、各誘電体層はＳｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、及びＡｌで構成されたグループから選択された元素の酸化物または窒化物であり、具体的に、ＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層、ＴｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、及びＭｇＯ層のうち、いずれか１つを含むことができる。前記誘電体層の各々はλ／４ｎの厚さで形成されることができ、前記λは活性層から放出された光の波長であり、前記ｎは各誘電体層の屈折率を示す。
【0122】
前記伝導性接触層２３は、前記ウィンドウ半導体層１５の屈折率より低い屈折率を有する金属、透過性金属窒化物または透過性金属酸化物で形成できる。
【0123】
前記伝導性接触層２３は、前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）より薄い厚さ（ｈ）で形成されることができ、例えば前記ウィンドウ半導体層１５の厚さ（Ｔ１）の１／３以下の厚さで形成できる。前記伝導性接触層２３の厚さ（ｈ）は、１０ｎｍ乃至１００ｎｍ範囲で形成できる。例えば、前記伝導性接触層２３の厚さ（ｈ）が前記範囲を超過すれば、光吸収率が増加して透過度及び光量が低下し、また薄過ぎれば、反射層３０の物質が拡散されることがあり、電気的な特性が低下することがある。
【0124】
前記伝導性接触層２３と前記ウィンドウ半導体層１５との間の接触面積は、前記伝導性接触層２３と前記電極パッド７０との間の距離に比例して増加できる。例えば、前記接触面積は伝導性接触層２３と前記電極パッド７０との間の距離が近ければ近いほど接触面積は減少し、反対に、遠ざかれば遠ざかるほど接触面積は増加できる。この際、前記接触面積の増加比率は線形的に増加するか、非線形的に増加するか、または段階的に増加することができ、これに対して限定するものではない。
【0125】
または、前記伝導性接触層２３は前記電極パッド７０に垂直な領域に近づくほど前記ウィンドウ半導体層１５との接触面積は小さくなり、前記電極パッド７０に垂直な領域に遠ざかるほど前記ウィンドウ半導体層１５との接触面積は増加することができる。
【0126】
図１６のように、前記伝導性接触層２３は複数の接触部９３、９４、９５を含み、前記複数の接触部９３、９４、９５のうちの少なくとも１つは図３に図示された第１電極６０及び電極パッド７０と垂直方向にオーバーラップしない領域に配置できる。
【0127】
前記複数の接触部９３、９４、９５は、前記ミラー層２１のセンター領域に配置された第１接触部９３、前記第１接触部９３に隣接した第２接触部９４、及び前記ミラー層２１の外郭部領域に配置された第３接触部９５を含み、前記第２接触部９４は前記第１接触部９３と第３接触部９５との間の領域に配置できる。
【0128】
前記第１乃至第３接触部９３、９４、９５のサイズはミラー層２１の内側領域から外側領域に行くほど徐々に小さくなるサイズで配列できる。ここで、前記第１乃至第３接触部９３、９４、９５のサイズは上面の面積であって、前記ウィンドウ接触層１５に接触した面積になることができる。また、前記第１乃至第３接触部９３、９４、９５はミラー層２１の外側方向に行くほど相互間の間隔（ｄ１、ｅ１、ｄ２、ｅ２）が徐々に狭くなることができる。
【0129】
例えば、前記第１接触部９３の上面幅（ａ）は前記第２接触部９４の上面幅（ｂ）より小さく、前記第２接触部９４の上面幅（ｂ）は前記第３接触部９５の上面幅（ｃ）より小さいことがある。また、前記第２及び第３接触部９４、９５の間の間隔（ｄ２、ｅ２）は、前記第１接触部９３と前記第２接触部９４との間の間隔（ｄ１、ｅ１）より広く配置できる。これによって、伝導性接触層２３の第１乃至第３接触部９３、９４、９５は電極パッド７０を基準に外側方向に行くほどサイズは大きくなり、間隔は狭くなるようになることで、供給された電流をウィンドウ接触層１５の外側に均等に分配することによって、活性層１２の全領域で均一な分布で光が発生できる。
【0130】
各接触部９３、９４、９５は、電極パッド７０と伝導性接触層２３との間の距離に比例して、サイズが徐々に大きくなるか、または間隔が徐々に狭くなることができる。
【0131】
図１７のように、ミラー層２１上に配置された伝導性接触層２３は、領域によって密度が異なる接触部９６、９７が配置できる。例えば、図３の電極パッド７０と垂直方向にオーバーラップした領域を有する第１領域Ａ１と、前記第１領域Ａ１の外側第２領域Ａ２に配置された接触部９６、９７の密度を異なるようにすることができる。例えば、第１領域Ａ１の第１接触部９６の密度が第２領域Ａ２の第２接触部９７の密度より小さく配置できる。これによって、反射層３０から供給された電流を前記伝導性接触層２３の第１及び第２接触部９６、９７により均一に拡散させて供給することができる。これは、電極パッド７０の垂直下方に流れる電流を外側方向に流れるように分散させることができる。ここで、前記第１領域Ａ１はミラー層２１のある一辺の長さ（Ｄ１）が４０％〜６０％範囲の長さ（Ｄ２）で配置されることができ、前記第１領域Ａ１とミラー層２１のエッジ部分との間の長さ（Ｄ３）は前記長さ（Ｄ２）より小さいことがあり、 例えばＤ１の２０％〜３０％範囲で配置できる。
【0132】
また、前記第２接触部９７の間の間隔（ｄ４）は前記第１接触部９６の間の間隔（ｄ３）より狭いことがあり、全体的な電流分布を均一に供給させることができる。このような接触部９６、９７の密度分布は、図１に図示された電極パッド７０と伝導性接触層２３との間の距離に比例して増加することができる。
【0133】
実施形態は、高濃度でドーピングされたウィンドウ半導体層１５の下面に接触した伝導性接触層２３の接触部の間の間隔や、領域に従うサイズ、分布密度を異なるように調節することによって、ウィンドウ半導体層１５との接触領域のうち、外側領域に一層多い接触面積を提供することができる。これによって、活性層１２の全領域で光が発生できる。
【0134】
前記伝導性接触層２３の下には反射層３０が配置され、前記反射層３０は前記伝導性接触層２３の下面と接触する。前記反射層３０は反射度が８０％以上の高い金属、例えばＡｇ、Ａｕ、またはＡｌを含む。
【0135】
前記反射層３０と前記伝導性接触層２３は、無指向性反射（ＯＤＲ：Omni Directional Reflector layer）構造で積層できる。前記無指向性反射構造は、金属材質の反射層３０とその反射層３０上に形成された低屈折率層である伝導性接触層２３を含んだ構造でありうる。前記金属反射層はＡｇ、ＡｕまたはＡｌであり、前記低屈折率層は前記に開示された透過性金属酸化物または透過性金属窒化物を含むことができる。このような反射層３０と前記伝導性接触層２３との間の界面で全方位反射角を改善させることができる。また、分散型ブラッグ反射構造と無指向性反射構造を備えることによって、ＴＥ（Transverse Electric）−ＴＭ（Transverse Magnetic）偏光に対する反射特性を改善させて、光抽出を向上させることができる。これによって、赤色波長帯域で１００％の光反射率を有する発光素子を提供することができる。
【0136】
図１８は第４実施形態に従う発光素子を示す図であり、図１９は第４実施形態に従う発光素子に適用された第１電極及びオーミック接触領域の配置例を示す図である。第４実施形態の説明において、上記の実施形態に開示された構成は前記に開示された説明を採用することができる。
【0137】
図１８に示すように、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、伝導性接触層２３、及び第１電極６０を含むことができる。
【0138】
前記発光構造物１０は、第１導電型半導体層１１、活性層１２、及び第２導電型半導体層１３を含むことができる。前記活性層１２は、前記第１導電型半導体層１１と前記第２導電型半導体層１３との間に配置できる。前記活性層１２は前記第１導電型半導体層１１の下に配置されることができ、前記第２導電型半導体層１３は前記活性層１２の下に配置できる。例として、前記発光構造物１０は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）から選択された少なくとも２つ以上の元素を含んで具現できる。
【0139】
前記第１導電型半導体層１１は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記第１導電型半導体層１１は、前記組成式でｙは０．５の値を有し、ｘは０．５乃至０．８の値を有することもできる。前記第１導電型半導体層１１は、例えばＡｌＧａＩｎｐ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択されることができ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのｎ型ドーパントがドーピングできる。前記活性層１２は、例として（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記活性層１２は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択できる。前記第２導電型半導体層１３は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記第２導電型半導体層１３は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択されることができ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃなどのｐ型ドーパントがドーピングできる。
【0140】
前記ウィンドウ半導体層１５を含むことができる。前記ウィンドウ半導体層１５は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記ウィンドウ半導体層１５は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択できる。
【0141】
発光素子は、ミラー層２１、伝導性接触層２３、及び反射層３０を含むことができる。前記ミラー層２１はＯＤＲ（Omni Directional Reflector）層を含み、上部方向から入射される光を上部方向に反射させる機能を遂行することができる。前記ミラー層２１は、例として前記発光構造物１０に比べて低い屈折率を有するように具現できる。前記ミラー層２１は、前記ウィンドウ半導体層１５に接触できる。前記ミラー層２１は、酸化物または窒化物を含むことができる。
【0142】
前記伝導性接触層２３は、前記ウィンドウ半導体層１５の下に配置できる。前記伝導性接触層２３は、前記ウィンドウ半導体層１５とオーミック接触できる。前記伝導性接触層２３は、前記ウィンドウ半導体層１５とオーミック接触する領域、例えば、複数のオーミック接触領域を含むことができる。例えば、前記オーミック接触領域は複数のドット（dot）形状を含むことができる。
【0143】
発光素子は、ボンディング層４０と支持基板５０を含むことができる。前記ボンディング層４０は、前記反射層３０と前記支持基板５０を付着させる機能を遂行することができる。発光素子は、前記発光構造物１０の上に配置された第１電極６０、電極パッド７０、及び保護層８０を含むことができる。
【0144】
発光素子は、前記第１電極６０と前記第１導電型半導体層１１との間に高濃度不純物半導体層がさらに配置されることもできる。例として、前記高濃度不純物半導体層はＧａＡｓ層で具現されることもできる。前記高濃度不純物半導体層は、前記第１導電型半導体層１１と同一極性の不純物を含むことができる。前記高濃度不純物半導体層は、前記第１導電型半導体層１１に比べてより高い濃度の不純物を含むことができる。
【0145】
前記保護層８０は前記発光構造物１０の上部、周り、及び側面に配置できる。前記保護層８０は、前記ウィンドウ半導体層１５の周りに配置できる。前記保護層８０の一部領域は、前記ウィンドウ半導体層１５の一部領域の上に配置できる。
【0146】
図１９は、発光素子に適用された第１電極６０及びオーミック接触領域の配置例を示す平面図である。
【0147】
図１８及び図１９を参照すると、前記第１電極６０はメイン電極６１及び周辺電極６３を含むことができる。例として、前記メイン電極６１は前記発光構造物１０の上部面の中央領域に配置されることができ、前記周辺電極６３は前記メイン電極６１から分岐されて外郭方向に延びて配置できる。例として、前記周辺電極６３の幅は４マイクロメートル乃至５マイクロメートルで提供できる。前記メイン電極６１は、円形または多角形の上部面を含むことができる。前記周辺電極６３は、互いに異なる方向に分岐されたアーム（Arm）パターンでありうる。前記第１電極６０は、前記第１導電型半導体層１１に電気的に連結できる。
【0148】
前記電極パッド７０は、前記メイン電極６１に対応する位置に配置できる。前記電極パッド７０の形状は円形または多角形の上部面を含むことができる。前記電極パッド７０の面積は、例として前記メイン電極６１の面積と同一であるか、または小さく提供できる。
【0149】
前記電極パッド７０は、前記第１電極６０に電気的に連結できる。前記電極パッド７０は、前記メイン電極６１の上に配置できる。前記電極パッド７０は、前記メイン電極６１に接触して配置できる。
【0150】
前記第１導電型半導体層１１は、上部面に提供された光抽出構造を含むことができる。前記光抽出構造は凹凸構造と称される。また、前記光抽出構造はラフネス（roughness）と称されることもできる。前記保護層８０は、前記第１導電型半導体層１１に提供された光抽出構造に対応する光抽出構造を含むことができる。
【0151】
実施形態によれば、前記メイン電極６１及び前記周辺電極６３の配置は多様に変形できる。また、前記電極パッド７０の配置は前記メイン電極６１及び前記周辺電極６３の配置に対応して多様に変形できる。
【0152】
図２０は第４実施形態に従う発光素子におけるオーミック接触領域の変化に対する光束変化を示すグラフであり、図２１は第４実施形態に従う発光素子におけるオーミック接触領域の変化に対する動作電圧の変化を示すグラフである。
【0153】
図２０に示すように、前記伝導性接触層２３の前記ウィンドウ半導体層１５とのオーミック接触領域の面積変化によって光束変化が発生することを確認することができる。即ち、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の面積増加によって光束は線形的に減少することを確認することができる。
【0154】
図２１に示すように、前記伝導性接触層２３の前記ウィンドウ半導体層１５とのオーミック接触領域の面積変化によって動作電圧の変化が発生することを確認することができる。即ち、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の面積増加によって臨界面積の以後、一定値に近接するようになることを確認することができる。
【0155】
このような図２０及び図２１から、オーミック接触領域は面積変化に従う動作電圧の変化及び光束変化の特性から最適値を導出することができる。例えば、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の全体面積は５００μｍ２乃至１５００μｍ２から選択できる。この際、発光素子の動作電圧は図２０の領域Ｒ１のように、２．２３ボルト乃至２．３０ボルトであり、光束は図２１の領域Ｒ２のように、１．８５ルーメン乃至１．９０ルーメンでありうる。
【0156】
例えば、前記ウィンドウ半導体層１５の全体面積は横・縦とも３００マイクロメートル乃至３５０マイクロメートルの幅を有することができる。実施形態に従う発光素子は、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の全体面積は前記ウィンドウ半導体層１５の全体面積の０．５％乃至１．５％の値を有するように選択できる。
【0157】
前記伝導性接触層２３は、ドット（dot）形状を有する複数のオーミック接触領域を含むことができる。例えば、前記伝導性接触層２３のドット形状の領域の幅は５マイクロメートル乃至１５マイクロメートルから選択できる。前記伝導性接触層２３のドット形状のオーミック接触領域は、２０個乃至４０個で提供できる。
【0158】
前記第１電極６０と前記複数のオーミック接触領域は、垂直方向に互いに重畳しないように配置できる。これによって、前記発光構造物１０に印加される電流が拡散されて流れるようになり、発光効率が向上できるようになる。
【0159】
また、電流拡散の観点から見ると、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の面積を調節するに当たって、オーミック接触領域が同一な面積を有する場合、大きい面積を有するオーミック接触領域の個数が少ないものよりは、小さい面積を有するオーミック接触領域の個数が多いものがより電流拡散効果が大きいことを確認することができる。
【0161】
実施形態に従う発光素子製造方法によれば、図２２に示すように、基板５の上にエッチング停止層７、第１導電型半導体層１１、活性層１２、第２導電型半導体層１３、及びウィンドウ半導体層１５が形成できる。前記第１導電型半導体層１１、前記活性層１２、及び前記第２導電型半導体層１３は発光構造物１０と称される。
【0162】
前記基板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１つで形成されることができ、これに対して限定するものではない。前記基板５と前記エッチング停止層７との間にはバッファ層がさらに形成できる。
【0163】
前記エッチング停止層７は、例として（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記エッチング停止層７の機能に対しては後述することにする。前記基板５と前記エッチング停止層７との間にはバッファ層がさらに形成できる。
【0164】
前記基板５の上に成長された半導体層は、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 Epitaxial）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ：Hydride Vapor Phase Epitaxial）などの方法を用いて形成されることができ、これに対して限定するものではない。
【0165】
前記第１導電型半導体層１１は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記第１導電型半導体層１１は、前記組成式でｙは０．５の値を有し、ｘは０．５乃至０．８の値を有することもできる。前記第１導電型半導体層１１は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択されることができ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのｎ型ドーパントがドーピングできる。
【0166】
前記活性層１２は、化合物半導体で具現できる。前記活性層１２は、例としてII族−VI族またはIII族−V族化合物半導体で具現できる。前記活性層１２は、例として（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記活性層１２は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択できる。
【0167】
前記第２導電型半導体層１３は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記第２導電型半導体層１３は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択されることができ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃなどのｐ型ドーパントがドーピングできる。
【0168】
例として、前記発光構造物１０は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、リン（Ｐ）から選択された少なくとも２つ以上の元素を含んで具現できる。
【0169】
前記ウィンドウ半導体層１５は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。前記ウィンドウ半導体層１５は、例えばＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰなどから選択できる。前記ウィンドウ半導体層１５は、発光素子の駆動時、電流拡散効果を提供することができる。
【0170】
図２３に示すように、前記ウィンドウ半導体層１５の上にミラー層２１、伝導性接触層２３、及び反射層３０が形成できる。
【0171】
前記ミラー層２１は、入射される光をまた反射させる機能を遂行することができる。前記ミラー層２１は、前記ウィンドウ半導体層１５に接触して配置できる。
【0172】
前記ミラー層２１は、酸化物または窒化物を含むことができる。前記ミラー層２１は、例として、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）、ＡＴＯ（Antimony-Tin-Oxide）、ＩＺＴＯ（Indium-Zinc-Tin-Oxide）、ＩＡＺＯ（Indium-Aluminum-Zinc-Oxide）、ＧＺＯ（Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＩＧＴＯ（Indium-Gallium-Tin-Oxide）、ＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）などの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0173】
前記伝導性接触層２３は、前記ウィンドウ半導体層１５とオーミック接触するように具現できる。前記伝導性接触層２３は、前記ウィンドウ半導体層１５とオーミック接触する領域を含むことができる。前記伝導性接触層２３は、前記発光構造物１０に電気的に連結できる。前記伝導性接触層２３は、前記ミラー層２１を貫通して配置できる。例として、前記伝導性接触層２３は円または楕円形状の上部面を有するように具現できる。前記伝導性接触層２３は、例として、Ａｕ、Ａｕ／ＡｕＢｅ／Ａｕ、ＡｕＺｎ、ＩＴＯ、ＡｕＢｅ、ＧｅＡｕなどの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0174】
前記反射層３０は、前記伝導性接触層２３の上に配置できる。前記反射層３０は、前記ミラー層２１の上に配置できる。前記反射層３０は、入射される光をまた反射させる機能を遂行することができる。前記反射層３０は、例として、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌなどの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。
【0175】
次に、図２４に示すように、前記反射層３０の上にボンディング層４０、支持基板５０が提供できる。
【0176】
前記ボンディング層４０は、前記反射層３０と前記支持基板５０を付着させる機能を遂行することができる。
【0177】
次に、前記エッチング停止層７から前記基板５を除去する。一例として、前記基板５はエッチング工程により除去できる。前記基板５がＧａＡｓで具現される場合、前記基板５は湿式エッチング工程により除去されることができ、前記エッチング停止層７はエッチングされないことによって、前記基板５のみエッチングされて分離できるように停止層の機能を遂行することができる。前記エッチング停止層７は、別途の除去工程を通じて前記発光構造物１０から分離できる。例として、前記エッチング停止層７は別途のエッチング工程を通じて除去できる。前記エッチング停止層７は、例として（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で具現できる。
【0178】
次に、図２５に示すように、前記発光構造物１０の上に第１電極６０が形成され、前記第１導電型半導体層１１に光抽出構造が形成できる。次に、アイソレーションエッチングが遂行されて前記発光構造物１０の側面がエッチングできる。そして、前記発光構造物１０の上に保護層８０と電極パッド７０が形成できる。
【0179】
実施形態に従う第１電極６０は、前記発光構造物１０の上に配置できる。前記第１電極６０は、メイン電極６１及び周辺電極６３を含むことができる。前記メイン電極６１は前記発光構造物１０の上部面の中央領域に配置されることができ、前記周辺電極６３は前記メイン電極６１から分岐されて外郭方向に延びて配置できる。例として、前記周辺電極６３の幅は４マイクロメートル乃至５マイクロメートルで提供できる。前記メイン電極６１は円形または多角形の上部面を含むことができる。前記電極パッド７０は、前記メイン電極６１に対応する位置に配置できる。前記電極パッド７０の形状は円形または多角形の上部面を含むことができる。
【0180】
前記保護層８０は、前記発光構造物１０の上に配置できる。前記保護層８０は、前記第１導電型半導体層１１の上に配置できる。前記第１導電型半導体層１１は、上部面に提供された光抽出構造を含むことができる。前記光抽出構造は、凹凸構造と称される。また、前記光抽出構造はラフネス（roughness）と称されることもできる。前記保護層８０は、前記第１導電型半導体層１１に提供された光抽出構造に対応する光抽出構造を含むことができる。
【0181】
実施形態によれば、前記メイン電極６１及び前記周辺電極６３の配置は多様に変形できる。また、前記電極パッド７０の配置は前記メイン電極６１及び前記周辺電極６３の配置に対応して多様に変形できる。
【0182】
実施形態によれば、図２０に示すように、前記伝導性接触層２３の前記ウィンドウ半導体層１５とのオーミック接触領域の面積変化によって光束変化が発生することを確認することができる。即ち、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の面積増加によって光束は線形的に減少することを確認することができる。
【0183】
また、図２１に示すように、前記伝導性接触層２３の前記ウィンドウ半導体層１５とのオーミック接触領域の面積変化によって動作電圧の変化が発生することを確認することができる。即ち、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の面積増加によって臨界面積の以後、一定値に近接するようになることを確認することができる。
【0184】
これによって、図２０及び図２１から、オーミック接触領域は面積変化に従う動作電圧の変化及び光束変化の特性から最適値を導出するための方案であって、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の全体面積は５００μｍ２乃至１５００μｍ２から選択できる。この際、実施形態に従う発光素子の動作電圧は２．２３ボルト乃至２．３０ボルトであり、光束は１．８５ルーメン乃至１．９０ルーメンでありうる。
【0185】
前記ウィンドウ半導体層１５の全体面積は横・縦とも３００マイクロメートル乃至３５０マイクロメートルの幅を有することができる。実施形態に従う発光素子は、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の全体面積は前記ウィンドウ半導体層１５の全体面積の０．５％乃至１．５％の値を有するように選択できる。
【0186】
実施形態によれば、前記第１電極６０と前記複数のオーミック接触領域は垂直方向に互いに重畳しないように配置できる。これによって、前記発光構造物１０に印加される電流が拡散されて流れるようになり、発光効率が向上できるようになる。
【0187】
また、電流拡散の観点から見ると、前記伝導性接触層２３のオーミック接触領域の面積を調節するに当たって、オーミック接触領域が同一な面積を有する場合、大きい面積を有するオーミック接触領域の個数が少ないものよりは、小さい面積を有するオーミック接触領域の個数が多いものがより電流拡散効果が大きいことを確認することができる。
【0188】
図２６は、第６実施形態に従う発光素子を示す図である。第６実施形態を説明するに当たって、上記の実施形態と同一な構成は前記に開示された説明を採用することにする。
【0189】
図２６に示すように、発光素子は、発光構造物１０、ウィンドウ半導体層１５、ミラー層２１、伝導性接触層２３、反射層３０、ボンディング層４０、支持基板５０、及び保護層８０を含むことができる。
【0190】
前記発光構造物１０は、前記に開示された第１導電型半導体層１１、活性層１２、及び第２導電型半導体層１３を含むことができる。前記活性層１２は、複数の障壁層と複数の井戸層を含むことができる。前記活性層１２は、不純物がドーピングされていない領域と不純物がドーピングされた領域を有する障壁層を含むことができる。前記活性層１２の障壁層にはｎ型不純物がドーピングできる。例として、前記活性層１２の障壁層と井戸層はＡｌＧａＩｎＰ組成で提供され、障壁層に含まれたＡｌ組成が井戸層に含まれたＡｌ組成に比べてより大きい値を有することができる。
【0191】
前記ウィンドウ半導体層１５は、上記の実施形態の説明を採用することができる。
【0192】
実施形態に従う発光素子は、ミラー層２１、伝導性接触層２３、及び反射層３０を含むことができる。前記ミラー層２１はＯＤＲ（Omni Directional Reflector）層を含み、前記ウィンドウ半導体層１５の下に配置できる。前記ミラー層２１の物質及び伝導性接触層２３の物質は上記の説明を採用することができる。
【0193】
前記伝導性接触層２３は、前記ミラー層２１を貫通して配置できる。前記ミラー層２１は、貫通ホールを含むことができる。前記伝導性接触層２３は、前記貫通ホールに提供されて前記ウィンドウ半導体層１５とオーミック接触できる。
【0194】
前記反射層３０は、前記に開示された説明を採用することができる。前記反射層３０の幅が前記発光構造物１０の幅と等しいか大きく提供できる。また、前記反射層３０の幅が前記ウィンドウ半導体層１０の幅に比べて小さく提供できる。
【0195】
実施形態に従う発光素子は、ボンディング層４０及び支持基板５０を含むことができる。前記ボンディング層４０及び前記支持基板５０の物質は、前記に開示された説明を採用することができる。
【0196】
前記ボンディング層４０は、前記反射層３０の下に配置できる。前記ボンディング層４０の外郭上部４１は前記反射層３０の周りに配置できる。前記ボンディング層４０の外郭上部面が前記ミラー層２１に接触できる。前記ボンディング層４０の最上部面が前記ミラー層２１の下部面に接触して配置できる。前記ボンディング層４０の外郭上部が前記反射層３０の側面を囲む形状に配置できる。
【0197】
実施形態によれば、前記ボンディング層４０は前記反射層３０が外部に露出することを防止することができる。前記ボンディング層４０は、前記反射層３０の側面または下面が外部に露出することを防止することができる。これによって、発光素子が駆動されながら前記反射層３０をなす物質の前記発光構造物１０の側面または上部への移動を防止することができる。
【0198】
前記反射層３０をなす物質が前記発光構造物１０の領域に移動される場合、移動された物質が前記発光構造物１０から提供される光を吸収することによって、光束が低下する問題点が発生する。実施形態によれば、前記反射層３０の外部に露出すること自体が防止されることによって、発光素子の駆動によって前記反射層３０をなす物質が移動されることが防止されることができ、これによって、発光素子の光束の低下を防止し、信頼性を確保できるようになる。
【0199】
例として、前記ボンディング層４０の幅が前記反射層３０の幅に比べてより広く提供できる。前記ボンディング層４０の幅が前記発光構造物１０の幅に比べてより広く提供できる。前記ボンディング層４０の幅が前記ミラー層２１の幅と同一に提供できる。
【0200】
実施形態に従う発光素子は、前記発光構造物１０の上に配置された第１電極６０及び電極パッド７０を含むことができる。前記第１電極６０及び電極パッド７０に対する説明は上記の説明を参照することにする。
【0202】
図２７に示すように、基板５の上にエッチング停止層７、第１導電型半導体層１１、活性層１２、第２導電型半導体層１３、及びウィンドウ半導体層１５が形成できる。
【0203】
図２８に示すように、前記ウィンドウ半導体層１５の上にミラー層２１、伝導性接触層２３、及び反射層３０が形成できる。前記反射層３０は、前記伝導性接触層２３の上に配置できる。前記反射層３０は、前記ミラー層２１の上に配置できる。前記反射層３０は入射される光をまた反射させる機能を遂行することができる。前記反射層３０は、例として、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌなどの物質のうちから選択された少なくともいずれか１つを含むことができる。前記反射層３０の幅は前記ミラー層２１の幅に比べて小さく形成できる。
【0204】
次に、図２９に示すように、前記反射層３０の上にボンディング層４０及び支持基板５０が提供できる。
【0205】
次に、前記エッチング停止層７から前記基板５を除去する。次に、図３０に示すように、前記発光構造物１０の上に第１電極６０が形成され、アイソレーションエッチングが遂行されて前記発光構造物１０の側面がエッチングできる。前記発光構造物１０と前記第１電極６０の上に保護層８０と電極パッド７０が形成できる。前記保護層８０は、前記発光構造物１０の上部、周り、及び側面に配置できる。前記保護層８０は、前記ウィンドウ半導体層１５の周りに配置できる。前記保護層８０の一部の領域は、前記ウィンドウ半導体層１５の一部の領域の上に配置できる。以上で説明された発光素子製造方法は必要によって、また工程設計によって、変形実施されることもできる。
【0206】
実施形態によれば、前記ボンディング層４０は前記反射層３０の下に配置できる。前記ボンディング層４０の外郭上部４１は、前記反射層３０の周りに配置できる。前記ボンディング層４０の外郭上部４１が前記ミラー層２１に接触できる。前記ボンディング層４０の外郭最上部面が前記ミラー層２１の下部面に接触して配置できる。前記ボンディング層４０の外郭上部が前記反射層３０の側面を囲む形状に配置できる。前記ボンディング層４０の幅が前記反射層３０の幅に比べてより広く提供できる。前記ボンディング層４０の幅が前記発光構造物１０の幅に比べてより広く提供できる。前記ボンディング層４０の幅が前記ミラー層２１の幅と同一に提供できる。
【0207】
実施形態によれば、前記ボンディング層４０は反射層３０の外部への露出が防止されることができ、例えば、前記反射層３０の側面または下面の外部への露出が防止できる。これによって、発光素子が駆動されながら前記反射層３０をなす物質が前記発光構造物１０の側面または上部に移動されることが防止できる。前記反射層３０をなす物質が前記発光構造物１０の領域に移動される場合、移動された物質が前記発光構造物１０から提供される光を吸収することによって、光束が低下する問題点が発生する。実施形態によれば、前記反射層３０の外部に露出すること自体が防止されることによって、発光素子駆動によって前記反射層３０をなす物質が移動されることが防止されることができ、これによって、発光素子の光束の低下を防止し、信頼性を確保できるようになる。
【0208】
図３１は、実施形態に従う発光素子が適用された発光素子パッケージを示す図である。
【0209】
図３１を参照すると、実施形態に従う発光素子パッケージは、胴体１２０、前記胴体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、前記胴体１２０に提供されて前記第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形態に従う発光素子１００、及び前記発光素子１００を囲むモールディング部材１４０を含むことができる。
【0210】
前記胴体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されることができ、前記発光素子１００の周囲に傾斜面が形成できる。
【0211】
前記第１リード電極１３１及び第２リード電極１３２は互いに電気的に分離され、前記発光素子１００に電源を提供する。また、前記第１リード電極１３１及び第２リード電極１３２は前記発光素子１００で発生した光を反射させて光効率を増加させることができ、前記発光素子１００で発生した熱を外部に排出させる役割をすることもできる。
【0212】
前記発光素子１００は前記胴体１２０の上に配置されるか、または前記第１リード電極１３１または第２リード電極１３２の上に配置できる。
【0213】
前記発光素子１００は、前記第１リード電極１３１及び第２リード電極１３２とワイヤー方式、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、いずれか１つにより電気的に連結されることもできる。
【0214】
前記モールディング部材１４０は、前記発光素子１００を囲んで前記発光素子１００を保護することができる。また、前記モールディング部材１４０には蛍光体が含まれて前記発光素子１００から放出された光の波長を変化させることができる。
【0215】
実施形態に従う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、前記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として機能することができる。前記ライトユニットは、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などの表示装置に提供されるか、照明装置及び指示装置などに多様に適用できる。更に他の実施形態は前述した実施形態に記載され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できる。例えば、照明装置は、ランプ、街灯、電光板、前照灯を含むことができる。
【0216】
実施形態による発光素子又は発光素子は、照明システムに適用される。前記照明システムは、複数の発光素子がアレイされた構造を含む。前記照明システムには、図３２及び図３３に示されている表示装置、図３４に示されている照明装置、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれる。
【0217】
図３２は、実施形態による発光素子を有する表示装置の分解斜視図である。
【0218】
図３２を参照すると、実施形態による表示装置１０００は、導光板１０４１と、前記導光板１０４１に光を提供する光源モジュール１０３１と、前記導光板１０４１の下に反射部材１０２２と、前記導光板１０４１上に光学シート１０５１と、前記光学シート１０５１上に表示パネル１０６１と、前記導光板１０４１、光源モジュール１０３１、及び反射部材１０２２を収納するボトムカバー１０１１とを含むが、ここに限定されない。
【0219】
前記ボトムカバー１０１１と、反射シート１０２２と、導光板１０４１と、光学シート１０５１とは、ライトユニット１０５０として定義される。
【0220】
前記導光板１０４１は、光を拡散して、面光源化する役目を果たす。前記導光板１０４１は、透明な材質からなり、例えば、PMMA(polymethylmetaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthalate)、PC(poly carbonate)、COC(cycloolefin copolymer)、及びPEN(polyethylene naphtha late)樹脂の１つを含むことができる。
【0221】
前記光源モジュール１０３１は、前記導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供し、究極的には、表示装置の光源として作用するようになる。
【0222】
前記光源モジュール１０３１は、少なくとも１つを含み、前記導光板１０４１の一側面で直接又は間接的に光を提供することができる。前記光源モジュール１０３１は、基板１０３３と前記に開示された実施形態による発光素子又は発光素子２００を含み、前記発光素子又は発光素子２００は、前記基板１０３３上に所定間隔でアレイされる。
【0223】
前記基板１０３３は、回路パターン(図示せず)を含む印刷回路基板(PCB、Printed Circuit Board)である。但し、前記基板１０３３は、一般のPCBのみならず、メタルコア PCB(MCPCB、Metal Core PCB)、軟性PCB(FPCB、 Flexible PCB)などを含み、これに対して限定しない。前記発光素子２００は、前記ボトムカバー１０１１の側面又は放熱プレート上に搭載される場合、前記基板１０３３は、除去され得る。ここで、 前記放熱プレートの一部は、前記ボトムカバー１０１１の上面に接触される。
【0224】
そして、前記複数の発光素子２００は、前記基板１０３３上に光が放出される出射面が、前記導光板１０４１と所定の距離離隔して搭載され、これに対して限定しない。前記発光素子２００は、前記導光板１０４１の一側面である入光部に光を直接又は間接的に提供することができ、これに対して限定しない。
【0225】
前記導光板１０４１の下には、前記反射部材１０２２が配置される。前記反射部材１０２２は、前記導光板１０４１の下面に入射した光を反射させて、上に向かわせることで、前記ライトユニット１０５０の輝度を向上することができる。前記反射部材１０２２は、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定しない。前記反射部材１０２２は、前記ボトムカバー１０１１の上面であり、これに対して限定しない。
【0226】
前記ボトムカバー１０１１は、前記導光板１０４１、光源モジュール１０３１、及び反射部材１０２２などを輸納することができる。このため、前記ボトムカバー１０１１は、上面が開口したボックス(box)形状を有する収納部１０１２が備えられ、これに対して限定しない。前記ボトムカバー１０１１は、トップカバーと結合され、これに対して限定しない。
【0227】
前記ボトムカバー１０１１は、金属材質又は樹脂材質で形成され、プレス成形又は押出成形などの工程を用いて製造されることができる。また、前記ボトムカバー１０１１は、熱伝導性の良い金属又は非金属材料を含み、これに対して限定しない。
【0228】
前記表示パネル１０６１は、例えば、LCDパネルとして、互いに対向する透明な材質の第１及び第２の基板、そして、第１及び第２の基板の間に介在した液晶層を含む。前記表示パネル１０６１の少なくとも一面には、偏光板が取り付けられ、このような偏光板の取付構造に限定しない。前記表示パネル１０６１は、光学シート１０５１を通過した光により情報を表示することになる。このような表示装置１０００は、各鐘の携帯端末機、ノートＰＣのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビなどに適用されることができる。
【0229】
前記光学シート１０５１は、前記表示パネル１０６１と前記導光板１０４１との間に配置され、少なくとも一枚の透光性シートを含む。前記光学シート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から少なくとも１つを含む。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平又は/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、前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、前記表示パネル１０６１上には、保護シートが配置され、これに対して限定しない。
【0230】
ここで、前記光源モジュール１０３１の光経路上には、光学部材として、前記導光板１０４１、及び光学シート１０５１を含み、これに対して限定しない。
【0231】
図３３は、実施形態による発光素子を有する表示装置を示す図である。
【0232】
図３３を参照すると、表示装置１１００は、ボトムカバー１１５２と、前記の発光素子２００がアレイされた基板１０２０と、光学部材１１５４と、表示パネル１１５５とを含む。
【0233】
前記基板１０２０と前記発光素子２００とは、光源モジュール１０６０と定義される。 前記ボトムカバー１１５２と、少なくとも１つの光源モジュール１０６０と、 光学部材１１５４とは、ライトユニット１１５０と定義される。前記ボトムカバー１１５２には、収納部１１５３を具備することができ、これに対して限定しない。前記の光源モジュール１０６０は、基板１０２０、及び前記基板１０２０上に配列した複数の発光素子又は発光素子２００を含む。
【0234】
ここで、前記光学部材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などから少なくとも１つを含む。前記導光板は、ＰＣ材質又はＰＷＭА(polymethyl methacrylate)材質からなり、このような導光板は除去されることができる。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記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、前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。
【0235】
前記光学部材１１５４は、前記光源モジュール１０６０上に配置され、前記光源モジュール１０６０から放出された光を面光源するか、拡散、集光などを行うようになる。
【0236】
図３４は、実施形態による発光素子を有する照明装置の分解斜視図である。
【0237】
図３４を参照すると、実施形態による照明装置は、カバー２１００と、光源モジュール２２００と、放熱体２４００と、電源提供部２６００と、内部ケース２７００と、ソケット２８００とを含む。また、実施形態による照明装置は、部材２３００とホルダー２５００ のいずれか１以上を更に含むことができる。前記光源モジュール２２００は、実施形態による発光素子、又は発光素子パッケージを含むことができる。
【0238】
例えば、前記カバー２１００は、バルブ(bulb)又は半球の形状を有し、中空であり、一部分が開口した形状で提供される。前記カバー２１００は、前記光源モジュール２２００と光学的に結合され、前記放熱体２４００と結合されることができる。前記カバー２１００は、前記放熱体２４００と結合する凹部を有することができる。
【0239】
前記カバー２１００の内面には、拡散嶺を有する乳白色塗料がコートされる。このような乳白色材料を用いて、前記光源モジュール２２００からの光を散乱及び拡散して、外部に放出させることができる。
【0240】
前記カバー２１００の材質は、ガラス、プラスチック、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)などである。ここで、ポリカーボネートは、耐光性、耐熱性、強度が優れている。前記カバー２１００は、外部から前記光源モジュール２２００が見えるように透明であるか、不透明である。前記カバー２１００は、ブロー(blow)成形により、形成されることができる。
【0241】
前記光源モジュール２２００は、前記放熱体２４００の一面に配置される。したがって、 前記光源モジュール２２００からの熱は、前記放熱体２４００に伝導される。前記光源モジュール２２００は、発光素子２２１０と、連結プレート２２３０と、コネクター２２５０とを含む。
【0242】
前記部材２３００は、前記放熱体２４００の上面上に配置され、複数の照明素子２２１０と、コネクター２２５０が挿入されるガイド溝２３１０とを有する。前記ガイド溝２３１０は、前記照明素子２２１０の基板、及びコネクター２２５０と対応される。
【0243】
前記部材２３００の表面は、白色の塗料で塗布又はコートされる。このような前記部材２３００は、前記カバー２１００の内面に反射して、前記光源モジュール２２００側方向に戻って来る光を、再度前記カバー２１００方向に反射する。したがって、実施形態による照明装置の光効率を向上させる。
【0244】
前記部材２３００は、例として、絶縁物質からなる。前記光源モジュール２２００の連結プレート２２３０は、電気伝導性の物質を含む。したがって、前記放熱体２４００と前記連結プレート２２３０との間に電気的な接触が行える。前記部材２３００は、絶縁物質で構成され、前記連結プレート２２３０と前記放熱体２４００との電気的短絡を遮断することができる。前記放熱体２４００は、前記光源モジュール２２００からの熱と、前記電源提供部２６００からの熱を伝達されて、放熱する。
【0245】
前記ホルダー２５００は、内部ケース２７００の絶縁部２７１０の収納溝２７１９を塞ぐ.したがって、前記内部ケース２７００の前記絶縁部２７１０に収納される前記電源提供部２６００は密閉される。前記ホルダー２５００は、ガイド突出部２５１０を有する。前記ガイド突出部２５１０は、前記電源提供部２６００の突出部２６１０が貫通するホールを具備することができる。
【0246】
前記電源提供部２６００は、外部から提供された電気的信号を処理又は変換して、前記光源モジュール２２００に提供する。前記電源提供部２６００は、前記内部ケース２７００の収納溝２７１９に収納され、前記ホルダー２５００により、前記内部ケース２７００の内部に密閉される。
【0247】
前記電源提供部２６００は、突出部２６１０と、ガイド部２６３０と、ベース２６５０と、延在部２６７０とを含む。
【0248】
前記ガイド部２６３０は、前記ベース２６５０の一側から外部に突出した形状を有する。 前記ガイド部２６３０は、前記ホルダー２５００に挿入される。前記ベース２６５０の一面の上に多数の部品が配置される。多数の部品は、例えば、直流変換装置、前記光源モジュール２２００の駆動を制御する駆動チップ、前記光源モジュール２２００を保護するためのＥＳＤ(ElectroStatic discharge)保護素子などを含むが、これに対して限定しない。
【0249】
前記延在部２６７０は、前記ベース２６５０の他の一側から外部に突出した形状を有する。前記延在部２６７０は、前記内部ケース２７００の連結部２７５０内に挿入され、外部からの電気的信号を提供される。例えば、前記延在部２６７０は、前記内部ケース２７００の連結部２７５０の幅と同一であるか、小さく提供される。前記延在部２６７０は、電線を通じて、ソケット２８００に電気的に連結される。
【0250】
前記内部ケース２７００は、内部に前記電源提供部２６００と共にモールディング部を含むことができる。モールディング部は、モールディング液体が固まった部分であって、前記電源提供部２６００が、前記内部ケース２７００内に固定できるようにする。
【0251】
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ものではない。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。
【0252】
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、本発明を限定するものでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示していない多様な変形及び応用が可能であることが分かる。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る。そして、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。
【符号の説明】
【0253】
１０ 発光構造物１１ 第１導電型半導体層
１２ 活性層
１３ 第２導電型半導体層
１５ ウィンドウ半導体層
２１ ミラー層
２３、２４ 伝導性接触層
３０ 反射層
４０ ボンディング層
５０ 伝導性支持層
６０ 第１電極
７０ 電極パッド
８０ 保護層
９３、９４、９５、９６、９７ 接触部