特許 6971456 発光素子および発光素子パッケージ

(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】6971456

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】発光素子および発光素子パッケージ

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/40 20100101AFI20211111BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/40

   H01L21/28 301B

   H01L21/28 301R

【請求項の数】19

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-94424(P2016-94424)

(22)【出願日】2016年5月10日

(65)【公開番号】特開2016-213467(P2016-213467A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2019年5月7日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0065483

(32)【優先日】2015年5月11日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2015-0065485

(32)【優先日】2015年5月11日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521268118

【氏名又は名称】スージョウ レキン セミコンダクター カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100166729

【弁理士】

【氏名又は名称】武田 幸子

(72)【発明者】

【氏名】ソン，ヒュンドン

(72)【発明者】

【氏名】カン，キマン

(72)【発明者】

【氏名】キム，スンファン

(72)【発明者】

【氏名】ロ，ソンウォン

(72)【発明者】

【氏名】イ，ジヌク

(72)【発明者】

【氏名】ホン，ウンジュ

(72)【発明者】

【氏名】ホン，イラン

【審査官】 大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１１９５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３８８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５９９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８６４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００９７２０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１６８８０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１７７１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５０８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１０２１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３９０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０２９２８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０４９３６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２１／２８ − ２１／２２８

Ｈ０１Ｌ ２１／４４ − ２１／４４５

Ｈ０１Ｌ ２９／４０ − ２９／５１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１半導体層、活性層、および第２半導体層を含む発光構造体；
前記発光構造体の一側に配置されて前記第１半導体層と電気的に連結される第１電極；
前記発光構造体の前記一側に配置されて前記第２半導体層と電気的に連結される第２電極；
前記第２電極と前記第２半導体層間に配置され、Ａｌを含む第１層と前記第１層のＡｌと反応して形成された少なくとも一つのＭ_ｘＡｌ_ｙ合金を含む第２層および前記第２層上部に配置され、Ａｕを含む第３層を含むオーミック接合；および
前記発光構造体、前記第１電極、及び、前記第２電極、のうちの少なくとも一つの側面を囲む支持層を含み、
前記オーミック接合は、前記第１層、前記第２層、及び、前記第３層、が前記第２半導体層上に順に積層されることによって構成され、
前記一側は、前記発光構造体の主発光面と反対側であり、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記発光構造体の前記一側で所定の距離で互いに離隔され、
前記支持層は、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置された絶縁部を含み、
前記Ｍは、Ａｌの融点よりも高い融点を有する発光素子。

【請求項2】

前記Ｍは、Ｃｕ、ＰｄおよびＡｇのうちから選択されるいずれか一つの金属である、請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記Ｍ_ｘＡｌ_ｙはＣｕ_ｘＡｌ_ｙ（１≦ｘ≦９、１≦ｙ≦４）である、請求項１に記載の発光素子。

【請求項4】

前記Ｃｕ_ｘＡｌ_ｙ合金でｙはｘより大きいか同じ値を有する、請求項３に記載の発光素子。

【請求項5】

前記Ｃｕ_ｘＡｌ_ｙは２０μΩ・ｃｍ以下の電気抵抗（抵抗率）を有する、請求項３に記載の発光素子。

【請求項6】

前記第２層はＣｕＡｌ、ＣｕＡｌ_２、Ｃｕ_４Ａｌ_３、Ｃｕ_３Ａｌ_２およびＣｕ_９Ａｌ_４のうちから選択される少なくとも一つの合金を含む、請求項３に記載の発光素子。

【請求項7】

前記Ｍ_ｘＡｌ_ｙ合金の電気伝導度はＡｌ−Ａｕ合金の電気伝導度より大きい、請求項１に記載の発光素子。

【請求項8】

前記第２層上部に配置されて前記第２層の酸化現象を防止する中間層をさらに含む、請求項１に記載の発光素子。

【請求項9】

前記中間層はＣｒ、Ｎｉ、ＴｉおよびＡｕのうちから選択される少なくとも一つの金属または合金を含む、請求項８に記載の発光素子。

【請求項10】

第１半導体層、活性層、および第２半導体層を含む発光構造体；
前記発光構造体の一側に配置されて前記第１半導体層と電気的に連結される第１電極；
前記発光構造体の前記一側に配置されて前記第２半導体層と電気的に連結される第２電極；
前記第２電極と前記第２半導体層間に配置され、Ａｌを含む第１層と前記第１層のＡｌと反応して形成された少なくとも一つのＭ_ｘＡｌ_ｙ合金を含む第２層および前記第２層上部に配置され、Ａｕを含む第３層を含む第１オーミック接合；および
前記発光構造体、前記第１電極、及び、前記第２電極、のうちの少なくとも一つの側面を囲む支持層を含み、
前記発光構造体には前記第１電極を通じてサブマウントと接合しない非接合領域上に非線形インピーダンス（ｎｏｎ−ｏｈｍｉｃ）特性を含む第１領域が配置され、
前記第１オーミック接合は、前記第１層、前記第２層、及び、前記第３層、が前記第２半導体層上に順に積層されることによって構成され、
前記一側は、前記発光構造体の主発光面と反対側であり、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記発光構造体の前記一側で所定の距離で互いに離隔され、
前記支持層は、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置された絶縁部を含み、
前記Ｍは、Ａｌの融点よりも高い融点を有する発光素子。

【請求項11】

前記第１電極および第２電極上には所定間隙離隔して第１バンプと第２バンプがそれぞれ配置されて前記サブマウントの電極と接する、請求項１０に記載の発光素子。

【請求項12】

前記非接合領域は前記第１バンプと第２バンプの間の離隔した領域を含む、請求項１１に記載の発光素子。

【請求項13】

前記第１領域は前記非接合領域と同一垂直線上に配置される、請求項１２に記載の発光素子。

【請求項14】

前記第１領域の長さは前記非接合領域の長さと同一であるか短い、請求項１３に記載の発光素子。

【請求項15】

前記第１電極および第２電極上には中間層が配置され、前記中間層が開放された部分を通じて前記第１バンプと第２バンプはそれぞれ前記第１電極と第２電極に接する、請求項１１に記載の発光素子。

【請求項16】

前記発光構造体は前記第１電極との接合面に配置される第２オーミック接合を含み、前記第１領域は前記第２オーミック接合に配置される、請求項１１に記載の発光素子。

【請求項17】

前記第１領域はｐ型半導体層の第２オーミック接合に配置される、請求項１６に記載の発光素子。

【請求項18】

前記第１領域は酸化物、窒化物および金属のうち、少なくとも一つを含んで構成される、請求項１０に記載の発光素子。

【請求項19】

請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載された発光素子およびサブマウントを含む、発光素子パッケージ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施例は発光素子および発光素子パッケージに関するものである。

【背景技術】

【0002】

発光素子（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は電流が印加されると光を放出する発光素子の一つである。発光素子は高効率の光を放出することができるため、エネルギー節減効果に優れている。

【0003】

最近、発光素子の輝度問題が大きく改善され、液晶表示装置のバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）、電光掲示板、表示器、家電製品などのような各種機器に適用されている。

【0004】

特に、窒化物系列の半導体発光素子は電子親和力、電子移動度、電子飽和速度および電界破壊電圧特性が優秀であるため、高効率、高出力を実現することができ、ヒ素（Ａｓ）、水銀（Ｈｇ）のような有害物質を含まないため、環境親和的な素子として多くの注目を集めている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

実施例は表面特性と電気特性が向上した発光素子および発光素子パッケージを提供する。

【0006】

また、高温の熱処理にも電気特性が低下しない発光素子および発光素子パッケージを提供する。

【0007】

また、実施例は発熱問題を改善して動作電圧特性と素子動作特性を向上させ得る発光素子および発光素子パッケージを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施例によれば、第１半導体層、活性層、および第２半導体層を含む発光構造体；前記発光構造体の一側に配置されて前記第１半導体層と電気的に連結される第１電極；前記発光構造体の一側に配置されて前記第２半導体層と電気的に連結される第２電極；および前記第２電極と前記第２半導体層間に配置され、Ａｌを含む第１層と前記第１層のＡｌと反応して形成された少なくとも一つのＭ_ｘＡｌ_ｙ合金を含む第２層および前記第２層上部に配置され、Ａｕを含む第３層を含むオーミック接合を含む、発光素子を提供する。

【0009】

実施例によれば、第１半導体層、活性層、および第２半導体層を含む発光構造体；前記発光構造体の一側に配置されて前記第１半導体層と電気的に連結される第１電極；前記発光構造体の一側に配置されて前記第２半導体層と電気的に連結される第２電極；および前記第２電極と前記第２半導体層間に配置され、Ａｌを含む第１層と前記第１層のＡｌと反応して形成された少なくとも一つのＭ_ｘＡｌ_ｙ合金を含む第２層および前記第２層上部に配置され、Ａｕを含む第３層を含む第１オーミック接合を含み、前記発光構造体には前記第１電極を通じてサブマウントと接合しない非接合領域上に非線形インピーダンス（ｎｏｎ−ｏｈｍｉｃ）特性を含む第１領域が配置される発光素子を提供する。

【発明の効果】

【0010】

実施例によれば、発光素子の表面特性と電気特性が向上する。

【0011】

また、高温の熱処理にも電気特性が低下しない。

【0012】

また、発熱問題を改善して動作電圧特性と素子動作特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施例に係る発光素子の概念図。

【図2】本発明の一実施例に係るオーミック接合の断面図。

【図3】本発明の他の実施例に係るオーミック接合の断面図。

【図4】本発明のさらに他の実施例に係るオーミック接合の断面図。

【図5】本発明のさらに他の実施例に係るオーミック接合の断面図。

【図6】本発明のさらに他の実施例に係るオーミック接合の断面図。

【図7】本発明の一実施例に係るオーミック接合の工程図。

【図8】本発明の他の実施例に係るオーミック接合の工程図。

【図9】従来技術と本発明の一実施例により形成される第２層の電気伝導性を比較するためのグラフ。

【図10】従来技術と本発明の一実施例により形成されるオーミック接合の表面を図示した図面。

【図11】従来技術と本発明の一実施例により形成されるオーミック接合の表面を図示した図面。

【図12】従来技術と本発明の一実施例により形成されるオーミック接合の表面を拡大した図面。

【図13】本発明の一実施例に係るオーミック接合の中間層の機能を説明するための図面。

【図14】本発明の他の実施例に係る発光素子の平面図。

【図15】図１４に係る発光素子をＡ−Ａ’方向で切断した図面。

【図16】本発明の他の実施例に係る発光素子の断面図。

【図17】本発明のさらに他の実施例に係る発光素子の断面図。

【図18】本発明のさらに他の実施例に係る発光素子の断面図。

【図19】本発明のさらに他の実施例に係る発光素子の断面図。

【図20】本発明の実施例に係る発光素子パッケージの断面図。

【図21】本発明の実施例に係る発光素子パッケージの動作電圧特性グラフ。

【図22a】本発明の一実施例に係る発光素子製造方法の工程図。

【図22b】本発明の一実施例に係る発光素子製造方法の工程図。

【図22c】本発明の一実施例に係る発光素子製造方法の工程図。

【図22d】本発明の一実施例に係る発光素子製造方法の工程図。

【図22e】本発明の一実施例に係る発光素子製造方法の工程図。

【図22f】本発明の一実施例に係る発光素子製造方法の工程図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるところ、特定実施例を図面に例示して説明することにする。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。

【0015】

第２、第１などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために用いることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱せず、第２構成要素は第１構成要素と命名することができ、同様に第１構成要素も第２構成要素と命名することができる。および／またはという用語は、複数の関連した記載された項目の組合せまたは複数の関連した記載された項目のうち、ある項目を含む。

【0016】

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるとか「接続されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもあると理解されるべきである。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるとか「直接接続されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきである。

【0017】

本出願で用いられた用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられたものに過ぎず、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されるべきである。

【0018】

特に断らない限り、技術的または科学的な用語を含んでここで用いられるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有している。一般的に用いられる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。

【0019】

以下、添付された図面を参照して実施例を詳細に説明するが、図面符号にかかわらず、同一または対応する構成要素は同じ参照番号を付与し、これに対する重複する説明は省略することにする。

【0020】

図１は本発明の一実施例に係る発光素子の概念図である。

【0021】

図１を参照すれば、本発明の一実施例に係る発光素子１は複数の半導体層を含む発光構造体２０、発光構造体２０と電気的に連結される第１電極５２と第２電極５４を含んで構成され得る。

【0022】

発光構造体２０は第１半導体層２２、活性層２４および第２半導体層２６を含んで構成され得る。

【0023】

第１半導体層２２はＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体であり得、第１ドーパントがドープされ得る。第１半導体層２２はＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を満足することができる。例示的に第１半導体層２２はＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち、いずれか一つ以上を含むことができる。

【0024】

第１半導体層２２がｐ型半導体層である場合、第１導電型ドーパントはＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントであり得る。第１半導体層２は単層または多層で形成され得るが、これに限定されない。

【0025】

紫外線（ＵＶ）、深紫外線（Ｄｅｅｐ ＵＶ）または無分極発光素子の場合、第１半導体層２２はＩｎＡｌＧａＮおよびＡｌＧａＮのうち、少なくとも一つを含むことができる。万一、第１半導体層２２がｐ型半導体層である場合、第１半導体層２２は格子の差を減らすために、アルミニウムの濃度が勾配を有するｇｒａｄｅｄ ＡｌＧａＮを含むことができ、１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有することができる。

【0026】

第１半導体層２２と第２半導体層２６の間に配置された活性層２４は、単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（ＭＱＷ、Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つを含むことができる。
活性層２４はＩＩＩ−Ｖ族元素の化合物半導体材料を利用して井戸層と障壁層、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうち、いずれか一つ以上のペア（ｐａｉｒ）構造で形成され得るが、これに限定されない。井戸層は障壁層のエネルギーバンドギャップよりも小さいエネルギーバンドギャップを有する物質で形成され得る。

【0027】

第２半導体層２６はＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第２ドーパントがドープされ得る。第２半導体層２６はＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を満足することができる。例示的に第２半導体層２６はＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち、いずれか一つ以上を含むことができる。

【0028】

第２半導体層２６がｎ型半導体層である場合、第２導電型ドーパントは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのようなｎ型ドーパントを含むことができる。第２半導体層２６は単層または多層で形成され得るが、これに限定されない。

【0029】

紫外線（ＵＶ）、深紫外線（Ｄｅｅｐ ＵＶ）または無分極発光素子の場合、第２半導体層２６はＩｎＡｌＧａＮおよびＡｌＧａＮのうち、少なくとも一つを含むことができる。第２半導体層２６がＡｌＧａＮからなる場合、Ａｌの含量は５０％であり得る。第２半導体層２６がｎ型半導体層である場合、第２半導体層２６はＡｌ_０．５ＧａＮからなることができ、０．６μｍ〜２．６μｍ例えば、１．６μｍの厚さを有することができる。

【0030】

実施例によれば、発光構造体２０の上面は凹凸部１１ａを有することができる。しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。一例として、第２半導体層２６の上面は平坦面であり得る。

【0031】

第１電極５２と第２電極５４は発光構造体２０の一側に配置される。ここで一側は、発光構造体２０の主発光面と反対側であり得る。本発明の一実施例に係る発光素子１は第１電極５２と第２電極５４が同一平面上に配置されるフリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）または薄膜フリップチップ（ＴＦＦＣ）であり得る。

【0032】

本発明に係る発光素子はフリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）の形態に限定されず、水平チップ（Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｈｉｐ）と垂直型チップ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｈｉｐ）の形態にも適用することができる。水平チップと垂直型チップ構造体では発光構造体と第１電極、第２電極の配置関係が互いに異なり、オーミック接合は発光構造体の第２半導体層と第２電極の間に配置される。

【0033】

第１電極５２は発光構造体２０の第１半導体層２２と電気的に連結され、第２電極５４は第２半導体層２６と電気的に連結され得る。

【0034】

第１電極５２は反射層３０を通じて第１半導体層２２と電気的に連結され得、第２電極５４はコンタクトホールを通じて第２半導体層２６と電気的に連結され得る。コンタクトホールに充填される第２電極５４の延長部３１は中間層３２により活性層２４および第１半導体層２２と電気的に絶縁される。

【0035】

第１電極５２と第２電極５４は発光構造体２０の一側で互いに隣り合うように配置される。このとき、第１電極５２と第２電極５４は電気的な絶縁のために所定間隔で離隔され得る。第１電極５２と第２電極５４の厚さは同一の場合もあるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0036】

支持層１７０は発光構造体２０、第１電極５２および第２電極５４のうち、少なくともいずれか一つの側面を囲むように形成される。支持層１７０は第１電極５２と第２電極５４の間に配置される絶縁部７１を含むことができる。支持層１７０は硬化した高分子樹脂であり得る。高分子樹脂の種類は制限されない。

【0037】

オーミック接合１４０は第２電極５４と第２半導体層２６間に配置される。オーミック接合１４０の一側表面は第２電極５４と電気的に連結されており、他側の表面を通じて第２半導体層２６と電気的に連結される。オーミック接合１４０の側面は中間層３２によって囲まれ得るが必ずしもこれに限定されるものではない。

【0038】

図２は本発明の一実施例に係るオーミック接合の断面図である。

【0039】

図２を参照すれば、本発明の一実施例に係るオーミック接合は第２半導体層２６から第１層４１、第２層４２、第３層４３が順に積層されて構成され得る。

【0040】

第１層４１はＡｌおよびＡｌを含む合金を材料とすることができる。第１層４１の厚さは例えば、５０〜５００ｎｍであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第２層４２を形成する金属Ｍの厚さに応じて多様な厚さを有することができる。

【0041】

第２層４２は第１層４１のＡｌと反応して形成された少なくとも一つのＭ_ｘＡｌ_ｙ合金を含んで構成され得る。第２層４２の厚さは例えば、５〜５００ｎｍであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第１層４１の厚さに応じて多様な厚さを有することができる。

【0042】

第２層４２のＭはＡｌの融点よりも高い融点を有する金属であり得る。Ｍは７００度以上の熱処理温度でＡｌと反応して第２層４２を形成する。融点以上の温度で熱処理工程をするとき、第１層４１のＡｌが拡散してＭと化合物を形成することによって第２層４２を形成する。

【0043】

ＭはＣｕ、ＰｄおよびＡｇのうちから選択されるいずれか一つの金属であり得る。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、Ａｌの融点よりも高い融点を有する金属であって、Ａｌと化合反応して形成される合金がＡｌ−Ａｕ合金の電気伝導度より大きい金属であり得る。

【0044】

また、ＭはＡｌと化合反応して形成される合金の電気伝導度がＡｌ−Ａｕ合金の電気伝導度よりも大きく、電気抵抗偏差が５Ω以下である金属であり得る。

【0045】

第３層４３は第２層４２上部に配置され、ＡｕおよびＡｕを含む合金を材料とすることができる。第３層４３の厚さは例えば、２０〜５００ｎｍであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0046】

図３は本発明の他の実施例に係るオーミック接合の断面図である。

【0047】

図３を参照すれば、本発明の他の実施例に係るオーミック接合は、第２半導体層２６から第１層４１、第２層４２、中間層４４、第３層４３が順に積層されて構成され得る。

【0048】

図３の実施例に係るオーミック接合は、図２の実施例に中間層が追加される構成であり、図２と重複する説明は省略することにする。

【0049】

中間層４４は第２層４２上部に配置されて第２層４２の酸化現象を防止することができる。中間層４４は例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、ＴｉおよびＡｕ中から選択される少なくとも一つの金属または合金からなり得る。中間層４４は酸素との反応性が低い金属または金属の合金が第２層４２上部に配置されて第２層４２と酸素との結合を防止する。

【0050】

図４は本発明のさらに他の実施例に係るオーミック接合の断面図である。

【0051】

図４を参照すれば、本発明の他の実施例に係るオーミック接合は、第２半導体層２６０から第１層４１０、第２層４２０、第３層４３０が順に積層されて構成され得る。

【0052】

第１層４１０はＡｌおよびＡｌを含む合金を材料とすることができる。第１層４１０の厚さは例えば、５０〜５００ｎｍであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第２層４２０を形成する金属Ｃｕの厚さに応じて多様な厚さを有することができる。

【0053】

第２層４２０は第１層４１０のＡｌと反応して形成された少なくとも一つのＣｕ_ｘＡｌ_ｙ合金（１≦ｘ≦９、１≦ｙ≦４）を含んで構成され得る。第２層４２０の厚さは例えば、５〜５００ｎｍであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第１層４１０の厚さに応じて多様な厚さを有することができる。

【0054】

Ｃｕは７００度以上の熱処理温度でＡｌと反応して第２層４２０を形成する。融点以上の温度で熱処理工程をするとき、第１層４１０のＡｌが拡散してＣｕと化合物を形成することによって第２層４２０を形成する。

【0055】

第２層４２０を形成するＣｕ_ｘＡｌ_ｙ合金でｙはｘより大きいか同じ値を有することができる。第２層４２０は例えば、ＣｕＡｌ、ＣｕＡｌ_２、Ｃｕ_４Ａｌ_３、Ｃｕ_３Ａｌ_２およびＣｕ_９Ａｌ_４のうちから選択される少なくとも一つの合金を含んで構成され得る。

【0056】

しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、第２層４２０は２０μΩ・ｃｍ以下の電気抵抗（抵抗率）を有し、電気抵抗（抵抗率）偏差が５μΩ・ｃｍ以下であるすべてのＣｕ_ｘＡｌ_ｙ合金とその他の不純物を含んで構成され得る。

【0057】

第３層４３０は第２層４２０上部に配置され、ＡｕおよびＡｕを含む合金を材料とすることができる。第３層４３０の厚さは例えば、２０〜５００ｎｍであり得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0058】

図５は本発明のさらに他の実施例に係るオーミック接合の断面図である。

【0059】

図５を参照すれば、本発明のさらに他の実施例に係るオーミック接合は、第２半導体層２６０から第１層４１０、第２層４２０、中間層４４０、第３層４３０が順に積層されて構成され得る。

【0060】

図５の実施例に係るオーミック接合は図４の実施例に中間層が追加される構成であり、図４と重複する説明は省略することにする。

【0061】

中間層４４０は第２層４２０上部に配置されて第２層４２０の酸化現象を防止することができる。中間層４４０は例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、ＴｉおよびＡｕのうちから選択される少なくとも一つの金属または合金からなり得る。中間層４４０は酸素との反応性が低い金属または金属の合金が第２層４２０上部に配置されて第２層４２０と酸素との結合を防止する。

【0062】

図６は本発明のさらに他の実施例に係るオーミック接合の断面図である。

【0063】

図６を参照すれば、本発明のさらに他の実施例に係るオーミック接合は、第２半導体層２６０から底面層４５０、第１層４１０、第２層４２０、中間層４４０、第３層４３０が順に積層されて構成され得る。

【0064】

図６の実施例に係るオーミック接合は図５の実施例に底面層が追加される構成であり、図５と重複する説明は省略することにする。

【0065】

底面層４５０は第１層４２０と第２半導体層４３０の間に配置されて高温熱処理時に第１層のＡｌが半導体層に拡散することを防止することができる。底面層４５０は例えば、Ａｌの融点よりも高い融点を有するＣｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、ＹおよびＺｒのうち、少なくとも一つの金属を含んで構成することができ、単層ではない複数個の層を第１層４２０と第２半導体層４３０の間に配置することもできる。

【0066】

図７は本発明の一実施例に係るオーミック接合の工程図である。

【0067】

図７を参照すれば、本発明の一実施例に係るオーミック接合は、第２半導体２６層上に第１層４１、Ｍ金属層（Ｍ）、第３層４３を積層した後で熱処理を実施して形成する。このとき、第１層４１、Ｍ金属層（Ｍ）、第３層４３はスパッタリング法、真空蒸着法、メッキ、成膜法などの方式によって蒸着され得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0068】

熱処理工程はＡｌ融点以上の高温で進行され、例えば、７００度以上の温度で進行され得るが、必ずしもこれに限定されず、温度および接触抵抗との関係を考慮して決定され得る。

【0069】

熱処理工程によって第１層４１のＡｌはＭ層（Ｍ）に拡散されて少なくとも一つのＭ_ｘＡｌ_ｙ合金を含む第２層４２を形成する。

【0070】

図８は本発明の他の実施例に係るオーミック接合の工程図である。

【0071】

図８を参照すれば、Ｍ層（Ｍ）上部に中間層４４０が追加で積層されている状態で熱処理工程が進行される。中間層４４０は熱処理工程時にＭ_ｘＡｌ_ｙ合金が酸素と結合することを遮断することによって第２層４２０の黒化（ｆｏｇ）現象を防止する。

【0072】

図９は従来技術と本発明の一実施例により形成される第２層の電気伝導性を比較するためのグラフである。

【0073】

図９（ａ）を参照すれば、従来技術に係るオーミック接合は熱処理時にＡｌ−Ａｕ合金が生成されるが、Ａｌ−Ａｕ合金の場合、最大電気抵抗（抵抗率）が５０μΩ・ｃｍで合金間の電気抵抗（抵抗率）偏差が４０μΩ・ｃｍであり、オーミック接合の電気伝導度を減少させる。

【0074】

図９（ｂ）を参照すれば、本発明の一実施例に係るオーミック接合の場合、Ｃｕ層を第１層上部に積層させ熱処理を実施してＣｕ_ｘＡｌ_ｙ合金が含まれる第２層を形成する。第２層はＣｕＡｌ、ＣｕＡｌ_２、Ｃｕ_４Ａｌ_３、Ｃｕ_３Ａｌ_２およびＣｕ_９Ａｌ_４のうち、少なくとも一つの合金を含むが、各合金の電気抵抗（抵抗率）は２０μΩ・ｃｍ以下であり、合金間の電気抵抗（抵抗率）偏差は５μΩ・ｃｍ以下で現れる。本発明の一実施例に係るＣｕ_ｘＡｌ_ｙ合金の場合、ＡｌまたはＡｕの電気抵抗とそれほど差がないため、オーミック接合の電気伝導度の減少を防止することができる。

【0075】

図１０および図１１は従来技術と本発明の一実施例により形成されるオーミック接合の表面を図示した図面である。

【0076】

図１０（ａ）を参照すれば、従来技術に係るオーミック接合の表面はＡｌ−Ａｕ合金の不均衡な分布によって、表面部分が異なる色を呈することを確認することができる。このような現象はＡｕまたはＡｌよりも約３０倍高い電気抵抗を有するＡｕＡｌ_２合金の影響によるものである。

【0077】

図１０（ｂ）を参照すれば、本発明の一実施例に係るオーミック接合は高温熱処理時に電気抵抗偏差が小さい合金を形成することによって、表面部分の色の変化が発生しないことを確認することができる。

【0078】

図１１（ａ）を参照すれば、従来技術に係るオーミック接合の表面は高温熱処理時にＡｌの拡散によって表面の状態が揃っていないことに反して、図１１（ｂ）を参照すれば、本発明の一実施例に係るオーミック接合の表面は高温熱処理時にＡｌの拡散を収容して第２層を形成することによって、表面が平坦に形成されたことを確認することができる。

【0079】

図１２は従来技術と本発明の一実施例により形成されるオーミック接合の表面を拡大した図面である。

【0080】

図１２（ａ）を参照すれば、従来技術に係るオーミック接合の表面は高温熱処理時に表面に拡散されるＡｌによって、ごつごつに形成されていることを確認することができる。図１２（ｂ）を参照すれば、本発明の一実施例に係るオーミック接合の表面は高温熱処理時にＡｌの拡散を収容して第２層を形成することによって表面が平坦に形成されたことを確認することができる。

【0081】

図１３は本発明の一実施例に係るオーミック接合の中間層の機能を説明するための図面である。

【0082】

図１３（ａ）を参照すれば、中間層なしに熱処理を遂行する場合、第２層と酸素との結合によって黒化現象が発生したことを確認することができる。図１３（ｂ）は５％の酸素が注入された環境で高温熱処理を遂行したオーミック接合の表面を示し、図１３（ｃ）は２０％の酸素が注入された環境で高温熱処理を遂行したオーミック接合の表面を示す。図１３（ｂ）と図１３（ｃ）では中間層が第２層と酸素との結合を遮断して黒化現象を防止することになる。

【0083】

図１４は本発明の他の実施例に係る発光素子の平面図で、図１５は図１４に係る発光素子をＡ−Ａ’方向に切断した図面である。図１４および図１５を参照すれば、本発明の他の実施例に係る発光素子は発光構造体１２０、電極層１５２、１５４およびバンプ１１５１、１１５２を含んで構成され得る。

【0084】

発光構造体１２０は基板１１０上に配置され得る。発光構造体１２０は第１半導体層１２２、活性層１２４および第２半導体層１２６を含んで構成され得る。

【0085】

第１半導体層１２２はＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体であり得、第１ドーパントがドープされ得る。第１半導体層１２２はＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を満足することができる。例示的に第１半導体層１２２はＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち、いずれか一つ以上を含むことができる。

【0086】

第１半導体層１２２がｐ型半導体層である場合、第１導電型ドーパントはＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントであり得る。第１半導体層１２２は単層または多層で形成され得るが、これに限定されない。

【0087】

第１半導体層１２２と第２半導体層１２６の間に配置された活性層１２４は単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（ＭＱＷ、Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つを含むことができる。

【0088】

活性層１２４はＩＩＩ−Ｖ族元素の化合物半導体材料を利用して井戸層と障壁層、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうち、いずれか一つ以上のペア（ｐａｉｒ）構造で形成されるが、これに限定されない。井戸層は障壁層のエネルギーバンドギャップよりも小さいエネルギーバンドギャップを有する物質で形成され得る。

【0089】

第２半導体層１２６はＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第２ドーパントがドープされ得る。第２半導体層１２６はＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を満足することができる。例示的に第２半導体層１２６はＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち、いずれか一つ以上を含むことができる。

【0090】

第２半導体層１２６がｎ型半導体層である場合、第２導電型ドーパントはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのようなｎ型ドーパントを含むことができる。第２半導体層１２６は単層または多層で形成され得るが、これに限定されない。

【0091】

第１オーミック接合１１４０は第２電極１５４と第２半導体１２６層間に配置される。第１オーミック接合１１４０の一側表面は第２電極１５４と電気的に連結されており、他側の表面を通じて第２半導体層１２６と電気的に連結される。第１オーミック接合１１４０の側面は中間層によって囲まれ得るが必ずしもこれに限定されるものではない。

【0092】

第１オーミック接合１１４０はＡｌを含む第１層と前記第１層のＡｌと反応して形成された少なくとも一つのＭ_ｘＡｌ_ｙ合金を含む第２層および前記第２層上部に配置され、Ａｕを含む第３層を含んで構成され得る。本発明の他の実施例で第１オーミック接合１１４０は図１〜図１３で説明した実施例に係るオーミック接合が使用され得る。

【0093】

発光構造体１２０には電極層１５２、１５４を通じてサブマウントと接合しない非接合領域１１４１上に非線形インピーダンス（ｎｏｎ−ｏｈｍｉｃ）特性を含む第１領域１３１が配置され得る。本発明の実施例で非接合領域１１４１は第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２間の離隔した領域を含んで構成され得る。

【0094】

第１領域１３１は非接合領域１１４１と同一垂直線上に配置され得、第１半導体層１２２と第１電極１５２が接する接合面に配置され得る。第１領域１３１は例えば、非接合領域１１４１と同一垂直線上にある第２オーミック接合１１３０上に配置され得る。第１領域１３１は非接合領域１１４１と同一垂直線上にある第２オーミック接合１１３０の一部または全部にかけて配置され得る。

【0095】

第１領域１３１の長さは非接合領域１１４１の長さと同一であるか短くなり得る。第１領域１３１の長さが非接合領域１１４１の長さより長く配置されると発光構造体１２０と第２オーミック接合１１３０で発光に寄与する部分が減らされ、発光効率が低下する問題がある。したがって、第１領域１３１の長さは非接合領域１１４１より短く配置することによって発熱を防止するとともに発光効率を最大にすることができる。

【0096】

第１領域１３１は酸化物、窒化物および金属のうち少なくとも一つを含んで構成され得、活性層１２４から出てくる光の波長に対して高い透過率と高い反射率を有する物質を含んで構成され得る。

【0097】

第１領域１３１は非線形インピーダンス特性を含む領域であり、第１半導体層１２２と第１電極１５２の間にオーミックコンタクトが具現されないようにすることによって発光に寄与しない。すなわち、発光素子の動作時にオーミック特性を有さない第１領域１３１は発熱が発生しない領域となって発光素子の動作特性を向上させ、素子の寿命を延長させることができる。

【0098】

電極層１５２、１５４は発光構造体１２０と電気的に接触する。第１電極１５２と第２電極１５４は発光構造体１２０の一側に配置され、ここで一側は発光構造体１２０の主発光面と反対側であり得る。本発明の他の実施例に係る発光素子１３００は第１電極１５２と第２電極１５４が同一平面上に配置されるフリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）または薄膜フリップチップ（ＴＦＦＣ）であり得る。

【0099】

本発明の他の実施例に係る発光素子はフリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）の形態に限定されず、水平チップ（Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｈｉｐ）と垂直型チップ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｈｉｐ）の形態にも適用することができる。水平チップと垂直型チップ構造体では発光構造体と第１電極、第２電極の配置関係が異なる。

【0100】

第１電極１５２は発光構造体１２０の第１半導体層１２２と電気的に連結され、第２電極１５４は第２半導体層１２６と電気的に連結され得る。

【0101】

または第１電極１５２は反射層（図示されず）を通じて第１半導体層１２２と電気的に連結され得、第２電極１５４はコンタクトホールを通じて第２半導体層１２６と電気的に連結され得る。コンタクトホールに充填される第２電極１２６の延長部１４０は中間層１２１０により活性層１２４および第１半導体層１２２と電気的に絶縁される。

【0102】

第１電極１５２と第２電極１５４は発光構造体１２０の一側で互いに隣り合うように配置される。このとき、第１電極１５２と第２電極１５４は電気的絶縁のために所定間隔で離隔され得る。第１電極１５２と第２電極１５４の厚さは同一の場合もあるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0103】

第２オーミック接合１１３０は第１電極１５２と発光構造体１２０の間に配置される。オーミック接合層１３０の一側表面は第１電極１５２と電気的に連結されており、他側の表面を通じて第１半導体層１２２と電気的に連結される。第２オーミック接合層１１３０の側面は中間層１２１０によって囲まれ得るが必ずしもこれに限定されるものではない。

【0104】

第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２はサブマウントの電極と接するように第１電極１５２と第２電極１５４上に所定間隙離隔して配置され得る。

【0105】

第１バンプ１１５１は第１電極１５２と電気的に連結され、第２バンプ１１５２は第２電極１５４と電気的に連結される。第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２は中間層１２１０が配置されない領域を通じてそれぞれ第１電極１５２と第２電極１５４に接することができる。

【0106】

第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の厚さは第１電極１５２と第２電極１５４の厚さより厚いこともあるが、必ずしもこれに限定されるものではない。第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の厚さは相互間の離隔距離によって異なり得る。第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２は外部電源と接続するために、外部に露出され得る厚さを有することができる。

【0107】

図１６は本発明の他の実施例に係る発光素子の断面図である。図１６を参照すれば、本発明の他の実施例に係る発光素子は基板１１０、発光構造体１２０、第１電極１５２、第２電極１５４、第１バンプ１１５１および第２バンプ１１５２を含んで構成され得る。本実施例で図１４および図１５と重複する説明は省略することにする。

【0108】

図１６で第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２は所定間隔を有して相互離隔し、第１電極１５２と第２電極１５４上に配置されている。第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の長さはそれぞれ第１電極１５２と第２電極１５４と所定の誤差を有して同一であり、第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の間には非接合領域１１４１が配置されている。非接合領域１１４１と同一垂直線上にある第２オーミック接合層１１３０には非線形インピーダンス特性を含む第１領域１３１が配置されている。第１領域１３１は非接合領域１１４１と同一垂直線上で第２オーミック接合１１３０の全領域に配置されている。図１６で第１電極１５２、第２電極１５４、第１バンプ１１５１、第２バンプ１１５２、第１領域１３１の側面が垂直面で図示されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0109】

図１７は本発明のさらに他の実施例に係る発光素子の断面図である。図１７を参照すれば、本発明のさらに他の実施例に係る発光素子は基板１１０、発光構造体１２０、第１電極１５２、第２電極１５４、第１バンプ１１５１および第２バンプ１１５２を含んで構成され得る。本実施例で図１４および図１５と重複する説明は省略することにする。

【0110】

図１７で第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２は所定間隔を有して相互離隔し、第１電極１５２と第２電極１５４上に配置されている。第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の長さはそれぞれ第１電極１５２と第２電極１５４と所定の誤差を有して同一であり、第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の間には非接合領域１１４１が配置されている。非接合領域１１４１と同一垂直線上にある第２オーミック接合１１３０には非線形インピーダンス特性を含む第１領域１３１が配置されている。第１領域１３１は非接合領域１１４１と同一垂直線上で第２オーミック接合１１３０の一部領域に配置されている。第１領域１３１は第２オーミック接合１１３０上で第１半導体層に隣接した領域に配置されている。図１７で第１電極１５２、第２電極１５４、第１バンプ１１５１、第２バンプ１１５２、第１領域１３１の側面が垂直面で図示されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0111】

図１８は本発明のさらに他の実施例に係る発光素子の断面図である。図１８を参照すれば、本発明のさらに他の実施例に係る発光素子は基板１１０、発光構造体１２０、第１電極１５２、第２電極１５４、第１バンプ１１５１および第２バンプ１１５２を含んで構成され得る。本実施例で図１４および図１５と重複する説明は省略することにする。

【0112】

図１８で第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２は所定間隔を有して相互離隔し、第１電極１５２と第２電極１５４上に配置されている。第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の長さはそれぞれ第１電極１５２と第２電極１５４より短く形成されており、第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の間には非接合領域１１４１が配置されている。非接合領域１１４１と同一垂直線上にある第２オーミック接合１１３０には非線形インピーダンス特性を含む第１領域１３１が配置されている。第１領域１３１は非接合領域１１４１と同一垂直線上で第２オーミック接合１１３０の全領域に配置されている。図１８で第１電極１５２、第２電極１５４、第１バンプ１１５１、第２バンプ１１５２、第１領域１３１の側面が垂直面で図示されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0113】

図１９は本発明のさらに他の実施例に係る発光素子の断面図である。図１９を参照すれば、本発明のさらに他の実施例に係る発光素子は基板１１０、発光構造体１２０、第１電極１５２、第２電極１５４、第１バンプ１１５１および第２バンプ１１５２を含んで構成され得る。本実施例で図１４および図１５と重複する説明は省略することにする。

【0114】

図１９で第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２は所定間隔を有して相互離隔し、第１電極１５２と第２電極１５４上に配置されている。第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の長さはそれぞれ第１電極１５２と第２電極１５４より短く形成されており、第１バンプ１１５１と第２バンプ１１５２の間には非接合領域１１４１が配置されている。非接合領域１１４１と同一垂直線上にある第２オーミック接合１１３０には非線形インピーダンス特性を含む第１領域１３１が配置されている。第１領域１３１は非接合領域１１４１と同一垂直線上で第２オーミック接合１１３０の一部領域に配置されている。第１領域１３１は第２オーミック接合１１３０上で第１半導体層に隣接した領域に配置されている。図１９で第１電極１５２、第２電極１５４、第１バンプ１１５１、第２バンプ１１５２、第１領域１３１の側面が垂直面で図示されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0115】

図２０は本発明の実施例に係る発光素子パッケージの断面図である。図２０を参照すれば、本発明の実施例に係る発光素子パッケージはサブマウントおよび発光素子を含んで構成され得る。本実施例で図１〜図１９と重複する説明は省略することにする。

【0116】

サブマウントは本体１１１０、第１金属層１１１５、第２金属層１１１６、反射層１１３０、第３電極１１２２、第４電極１１２４を含んで構成され得る。

【0117】

サブマウント１４００は第１バンプ１１５１および第２バンプ１１５２の下に配置される。サブマウントの本体１１１０はポリフタルアミド（ＰｏｌｙＰｈｔｈａｌ Ａｍｉｄｅ、ＰＰＡ）、液晶高分子（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ、ＬＣＰ）、ポリアミド９Ｔ（ＰｏｌｙＡｍｉｄｅ９Ｔ、ＰＡ９Ｔ）、などのような樹脂、金属、感光性ガラス（ｐｈｏｔｏ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｇｌａｓｓ）、サファイア、セラミック、印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）などを含むことができる。しかし、実施例に係るサブマウントの本体１１１０はこのような物質で限定されない。

【0118】

第１金属層１１１５および第２金属層１１１６は本体１１１０上面に互いに離隔して配置される。ここで本体１１１０の上面は発光素子１３００に対向する面であり得る。

【0119】

第１金属層１１１５と第１バンプ１１５１は互いに垂直方向に整列され、第２金属層１１１６と第２バンプ１１５２は互いに垂直方向に整列することができる。ここで垂直方向は本体１１１０から発光素子１３００に向かう方向であり得る。

【0120】

第１金属層１１１５および第２金属層１１１６は伝導性金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）またはロジウム（Ｒｈ）であり得る。

【0121】

反射層１１３０は第１金属層１１１５、第２金属層１１１６、および本体１１１０の上面を覆う。反射層１１３０は発光素子から入射する光を反射させる。

【0122】

反射層１１３０は第１金属層１１１５および第２金属層１１１６それぞれの上面と側面を覆い、第１金属層１１１５と第２金属層１１１６の間の本体１１１０部分を覆う。

【0123】

反射層１１３０は屈折率がそれぞれ異なる少なくとも二つの層を少なくとも一回以上交互に積層する複層構造を有する分散ブラッグ反射層（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）であり得、発光素子１３００から入射される光を反射させる。すなわち反射層１１３０は屈折率が相対的に大きい第１層および屈折率が相対的に低い第２層が交互に積層された構造であり得る。

【0124】

第１層はＴｉＯ_２のような第１誘電体層を含み、第２層はＳｉＯ_２のような第２誘電体層を含むことができる。例えば、反射層１３０はＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２層が少なくとも一回以上積層された構造であり得る。また、分散ブラッグ反射層は第１金属層１１１５および第２金属層１１１６が酸化することを防止することができる。そして、第１層および第２層のそれぞれの厚さはλ／４であり、λは発光素子から発生する光の波長を意味する。

【0125】

第３電極１１２２は反射層１１３０を貫通して第１金属層１１１５と接触し、第４電極１１２４は反射層１１３０を貫通して第２金属層１１１６と接触することができる。

【0126】

第３電極１１２２は第１金属層１１１５上に配置され、下面が第１金属層１１１５と接触し、表面が反射層１１３０から露出され得る。

【0127】

第４電極１１２４は第２金属層１１１６上に配置され、下面が第２金属層１１１６と接触し、表面が反射層１１３０から露出され得る。

【0128】

発光素子１３００のバンプ１１５１、１１５２はワイヤーボンディング、共晶ボンディング（ｅｕｔｅｃｔｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）などの多様な方式を通じてサブマウントの接着層１１４３、１１５４に連結されてサブマウントに実装され得る。

【0129】

図２１は本発明の実施例に係る発光素子パッケージの動作電圧特性グラフである。図２１で四角マークが表示された線はワイヤースタッドバンプ（ｓｔｕｄ ｂｕｍｐ）方式を用いた発光素子パッケージの動作電圧特性で、円形のマークが表示された線は共晶ボンディング方式を用いた発光素子パッケージの動作電圧特性で、三角マークが表示された線は本発明の実施例に係る発光素子パッケージの動作電圧特性である。グラフを見ると、ワイヤースタッドバンプ方式の場合、共晶ボンディング方式に比べてサブマウントとバンプの間の接触面積が狭いため、熱放出効率が低く、動作電圧が環境温度によって急激に減少されることを確認することができる。

【0130】

本発明の実施例に係る発光素子パッケージは、初期動作電圧特性は共晶ボンディング方式に比べて多少大きく現れるが、動作電圧特性が周辺環境の温度にほとんど影響されないことを確認することができる。このような効果は、発光素子の動作時に主要発熱部に該当する非接合領域を非線形インピーダンス特性を有する領域に代替して発光に寄与しないようにすることによって発熱特性が改善されたので現れる。

【0131】

図２２は本発明の一実施例に係る発光素子製造方法の工程図である。

【0132】

まず、図２２ａを参照すれば、基板１１０上に発光構造体１２０を形成する。発光構造体１２０は第２半導体層１２６、活性層１２４、および第１半導体層１２２を順次形成する。

【0133】

ここで、基板１１０はサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち、少なくとも一つで形成され得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。基板（Ｓ）は窒化物半導体に反りを発生させないだけでなく、スクライビング（ｓｃｒｉｂｉｎｇ）工程およびブレイキング（ｂｒｅａｋｉｎｇ）工程を通じて別途のチップとしてよく分離させることができる程度の機械的強度を有することができる。

【0134】

その後、図２２ｂのように、第２オーミック接合１１３０上に第１領域１３１を配置する。第１領域１３１は第２オーミック接合１１３０上に被せられるかまたは第２オーミック接合１１３０形成前に配置され得る。

【0135】

その後、図２２ｃのように、発光構造体１２０にコンタクトホール（Ｈ）を形成し、発光構造体１２０の外面に中間層１２１０を形成する。コンタクトホール（Ｈ）の内側は中間層１２１０によって第１半導体層１２２および活性層１２４と絶縁される。

【0136】

その後、図２２ｄのように、第１半導体層１２２と接続される第１電極１５２、および第２半導体層１２６と接触する第２電極１５４を形成する。このとき、第２電極１５４と第２半導体１２６層間には第１オーミック接合１１４０が形成される。第１オーミック接合１１４０の一側表面は第２電極１５４と電気的に連結されており、他側の表面を通じて第２半導体層１２６と電気的に連結される。第１オーミック接合１１４０の側面は中間層によって囲まれる。

【0137】

その後、図２２ｅのように、第１電極１５２上に形成される第１パッド１１５１、および第２電極１５４上に形成される第２パッド１１５２を形成する。第１パッド１１５１および第２パッド１１５２は第１電極１５２と同じ材質であり得る。

【0138】

その後、第１パッド１１５１および第２パッド１１５２が形成された発光素子の一面に支持層１１７０を充填した後、硬化させる。支持層１１７０は、第１パッド１１５１と第２パッド１１５２の間、第１電極１５２と第２電極１５４の側面、および発光構造物の側面に少なくとも一部が形成され得る。

【0139】

その後、図２２ｆのように、基板を除去し、発光構造体１２０、第１電極１５２、第２電極１５４、第１パッド１１５１、第２パッド１１５２のうち、少なくとも一部に光学層（図示されず）を形成して発光素子パッケージを製作することができる。光学層は波長変換体を含むことができる。基板は所定の波長を有するレーザーを照射して分離することができる。基板はレーザーリフトオフ工法（ＬＬＯ）で除去することができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0140】

本図面では一つの発光素子だけを図示したが、一つの基板に複数個の発光素子を連続的に形成した後、複数個に分離するウェハーレベルパッケージで製作することもできる。

【0141】

本発明に係る発光素子は、複数個を基板上にアレイすることができ、発光素子パッケージの光経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどが配置され得る。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で機能することができる。

【0142】

また、発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明装置として具現され得る。

【0143】

ここで、表示装置はボトムカバーと、ボトムカバー上に配置される反射板と、光を放出する発光モジュールと、反射板の前方に配置されて発光モジュールから発散される光を前方に案内する導光板と、導光板の前方に配置されるプリズムシートを含む光学シートと、光学シート前方に配置されるディスプレイパネルと、ディスプレイパネルと連結されてディスプレイパネルに画像信号を供給する画像信号出力回路と、ディスプレイパネルの前方に配置されるカラーフィルターを含むことができる。ここで、ボトムカバー、反射板、発光モジュール、導光板、および光学シートはバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）をなすことができる。

【0144】

また、照明装置は基板と実施例に係る発光素子パッケージを含む光源モジュール、光源モジュールの熱を発散させる放熱体、および外部から提供された電気的信号を処理または変換して光源モジュールに提供する電源提供部を含むことができる。例えば、照明装置は、ランプ、ヘッドランプ、または街灯を含むことができる。

【0145】

ヘッドランプは基板上に配置される発光素子パッケージを含む発光モジュール、発光モジュールから照射される光を一定方向、例えば、前方に反射させるリフレクター（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、リフレクターによって反射される光を前方に屈折させるレンズ、およびリフレクターによって反射されてレンズに向かう光の一部分を遮断または反射して設計者所望の配光パターンをなすようにするシェード（ｓｈａｄｅ）を含むことができる。

【0146】

以上、実施例を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有した者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で以上で例示されていない多様な変形と応用ができることはいうまでもない。例えば、実施例に具体的に示された各溝性要素は変形して実施できるものである。そして、このような変形と応用に関連された差異点は、添付された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】

【0147】

１１０：発光構造体
１１１：第２半導体層
１１２：活性層
１１３：第１半導体層
１２０：中間層
１３０：第２電極
１４０：第１電極
１５０：オーミック接合
１５１、１５１０：第１層
１５２、１５２０：第２層
１５３、１５３０：第３層
１５４、１５４０：中間層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22a】

【図22b】

【図22c】

【図22d】

【図22e】

【図22f】