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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-17
(54)【発明の名称】多重波長発光素子およびそれを製造する方法
(51)【国際特許分類】
H01L 33/08 20100101AFI20230410BHJP
H01L 33/38 20100101ALI20230410BHJP
【ＦＩ】
H01L33/08
H01L33/38
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022551694
(86)(22)【出願日】2021-02-25
(85)【翻訳文提出日】2022-08-25
(86)【国際出願番号】 KR2021002405
(87)【国際公開番号】W WO2021172909
(87)【国際公開日】2021-09-02
(31)【優先権主張番号】62/981,795
(32)【優先日】2020-02-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/074,542
(32)【優先日】2020-09-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/178,897
(32)【優先日】2021-02-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】506029004
【氏名又は名称】ソウル バイオシス カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＥＯＵＬ ＶＩＯＳＹＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】６５－１６，Ｓａｎｄａｎ－ｒｏ １６３ Ｂｅｏｎ－ｇｉｌ，Ｄａｎｗｏｎ－ｇｕ，Ａｎｓａｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】チュン・フン・イ
(72)【発明者】
【氏名】デ・スン・チョ
(72)【発明者】
【氏名】ソ・ラ・イ
【テーマコード（参考）】
5F241
【Ｆターム（参考）】
5F241AA12
5F241CA05
5F241CA12
5F241CA40
5F241CA77
5F241CA88
5F241CA93
5F241CB23
5F241CB28
(57)【要約】
一実施例にかかる発光素子は、短波長発光部；長波長発光部；および前記短波長発光部と長波長発光部を結合する結合層を含み、前記短波長発光部および長波長発光部は、それぞれ第１の導電型半導体層、活性層、および第２の導電型半導体層を含み、前記長波長発光部の活性層は、前記短波長発光部の活性層よりもさらに多いインジウム（Ｉｎ）を含有し、前記短波長発光部は、前記長波長発光部に比べて波長がより短い光を放出する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
短波長発光部；長波長発光部；および
前記短波長発光部と長波長発光部を結合する結合層；
を含み、
前記短波長発光部および長波長発光部は、それぞれ第１の導電型半導体層、活性層、および第２の導電型半導体層を含み、
前記長波長発光部の活性層は、前記短波長発光部の活性層よりもさらに多いインジウム（Ｉｎ）を含有し、
前記短波長発光部は、前記長波長発光部に比べて波長がより短い光を放出する、発光素子。
【請求項2】
前記短波長発光部または前記長波長発光部側に配置された基板をさらに含む、請求項１に記載の発光素子。
【請求項3】
前記短波長発光部は青色光を放出し、前記長波長発光部は黄色光を放出する、請求項１に記載の発光素子。
【請求項4】
前記長波長発光部から放出された光は、前記短波長発光部を通じて外部に放出される、請求項１に記載の発光素子。
【請求項5】
前記結合層は、絶縁層または透明電極である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項6】
前記短波長発光部および長波長発光部に共通して電気的に接続された第１のボンディングパッド；並びに、前記短波長発光部および長波長発光部にそれぞれ電気的に接続された第２のボンディングパッドおよび第３のボンディングパッド；
をさらに含む、請求項５に記載の発光素子。
【請求項7】
前記第１のボンディングパッドは、前記短波長発光部および長波長発光部の第１の導電型半導体層に共通して電気的に接続され、前記第２のボンディングパッドは、前記短波長発光部の第２の導電型半導体層に電気的に接続され、
前記第３のボンディングパッドは、前記長波長発光部の第２の導電型半導体層に電気的に接続された、請求項６に記載の発光素子。
【請求項8】
前記第１～第３のボンディングパッドを、前記第１の導電型半導体層および第２の導電型半導体層に電気的に連結する穴埋めビアをさらに含む、請求項７に記載の発光素子。
【請求項9】
平坦化層をさらに含み、前記穴埋めビアは、前記平坦化層を貫通し、
前記第１～第３のボンディングパッドは、前記平坦化層上に配置された、請求項８に記載の発光素子。
【請求項10】
前記第１のボンディングパッドは、前記短波長発光部および長波長発光部の第２の導電型半導体層に共通して電気的に接続され、前記第２のボンディングパッドは、前記短波長発光部の第１の導電型半導体層に電気的に接続され、
前記第３のボンディングパッドは、前記長波長発光部の第１の導電型半導体層に電気的に接続された、請求項６に記載の発光素子。
【請求項11】
前記短波長発光部と長波長発光部は、一緒に駆動する、請求項１に記載の発光素子。
【請求項12】
基板；および前記基板上に配置された複数の発光セル；
をさらに含み、
前記発光セルそれぞれが、前記短波長発光部、前記長波長発光部、および前記結合層を含む、請求項１に記載の発光素子。
【請求項13】
前記複数の発光セルを電気的に連結するコネクタをさらに含む、請求項１２に記載の発光素子。
【請求項14】
前記複数の発光セルは、互いに直並列連結された、請求項１３に記載の発光素子。
【請求項15】
第１の基板上に第１のＬＥＤ積層を形成し、第２の基板上に第２のＬＥＤ積層を形成し、
前記第１のＬＥＤ積層と前記第２のＬＥＤ積層を結合層を用いて結合させ、前記第１の基板または前記第２の基板を取り除くことを含み、
前記第１および第２のＬＥＤ積層は、それぞれ第１の導電型半導体層、活性層、および第２の導電型半導体層を含み、
前記第１のＬＥＤ積層は、前記第２のＬＥＤ積層に比べてより短い波長の光を放出するように構成された、発光素子の製造方法。
【請求項16】
前記第１のＬＥＤ積層は、青色光を放出するように構成され、前記第２のＬＥＤ積層は、黄色光を放出するように構成された、請求項１５に記載の発光素子の製造方法。
【請求項17】
前記第１のＬＥＤ積層と第２ＬＥＤ積層をボンディングする前に、前記第１のＬＥＤ積層および第２のＬＥＤ積層上にそれぞれ第１の透明電極および第２の透明電極を形成することをさらに含む、請求項１５に記載の発光素子の製造方法。
【請求項18】
前記第１の透明電極上に下部ｐ電極パッドを形成することをさらに含む、請求項１７に記載発光素子の製造方法。
【請求項19】
前記第１のＬＥＤ積層と第２のＬＥＤ積層をボンディングする前に、前記第１の透明電極および前記第１のＬＥＤ積層をパターニングして前記第１のＬＥＤ積層の第１の導電型半導体層を露出させ、露出した前記第１の導電型半導体層上に下部ｎ電極を形成することをさらに含む、請求項１８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項20】
前記第２の透明電極上に上部ｐ電極パッドを形成することをさらに含む、請求項１７に記載発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、多重波長発光素子に関するものであり、蛍光体を用いず多重波長の光を放出できる発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオードは、無機光源として、ディスプレイ装置、車両用ランプ、一般照明のような様々な分野に多様に用いられている。発光ダイオードは、寿命が長く、且つ消費電力が低く、応答速度が速いという長所があるため、既存の光源を速い速度で置き換えている。
【0003】
図１は、従来技術にかかる白色発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【0004】
図１を参照すると、従来技術にかかる白色発光素子は、リード電極１１ａ，１１ｂ、ハウジング１３、発光ダイオードチップ１５、ボンディングワイヤ１７、波長変換機１９を含む。
【0005】
発光ダイオードチップ１５は、青色光を放出できる。例えば、発光ダイオードチップ１５は、４３０～４７０ｎｍの波長範囲の光を放出できる。
【0006】
波長変換機１９は、例えば、黄色蛍光体を含む樹脂で形成することができる。黄色蛍光体としては、ＹＡＧ系列（Ｙｔｔｒｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｒｎｅｔ－ｂａｓｅｄ）又はシリケート系列の蛍光体が主に使用されている。波長変換機１９は、発光ダイオードチップ１５から放出された光の経路上に配置される。
【0007】
発光ダイオードチップ１５は、リード電極１１ａ，１１ｂに電気的に連結される。例えば、ボンディングワイヤ１７は、発光ダイオードチップ１５の一つの電極をリード電極１１ｂに電気的に連結でき、発光ダイオードチップ１５の他の一つの電極は、リード電極１１ａに導電性ペースト等の導電物質を通じてボンディングされ得る。
【0008】
従来技術にかかる白色発光素子は、一般に、パッケージレベルで白色光を具現する。つまり、青色発光ダイオードチップから放出された青色光と、黄色蛍光体から放出された黄色光が混合して白色光が外部に放出され得る。
【0009】
図１に典型的な白色発光素子を例示するが、多様なパッケージを提供することができ、これらは大体蛍光体を含む。
【0010】
従来技術にかかる白色発光素子は、発光ダイオードチップに加えて蛍光体を含むため、製造工程が複雑で生産原価が高くなるという問題がある。さらに、蛍光体が分散された樹脂は、熱に脆弱で、時間が経つにつれ劣化する等の問題点を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本開示が解決しようとする課題は、蛍光体を使用せず、多重波長の光、例えば、白色光を具現できる発光素子を提供することである。
【0012】
本開示が解決しようとするまた別の課題は、ウエハレベル又はチップレベルで多重波長の光を具現できる発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本開示の一実施例にかかる発光素子は、短波長発光部；長波長発光部；および前記短波長発光部と長波長発光部を結合する結合層を含み、前記短波長発光部および長波長発光部は、それぞれ第１の導電型半導体層、活性層、および第２の導電型半導体層を含み、前記長波長発光部の活性層は、前記短波長発光部の活性層よりもさらに多いインジウム（Ｉｎ）を含有し、前記短波長発光部は、前記長波長発光部に比べて波長がより短い光を放出する。
【0014】
一実施例にかかる発光素子の製造方法は、第１の基板上に第１のＬＥＤ積層を形成し、第２の基板上に第２のＬＥＤ積層を形成し、第１のＬＥＤ積層と第２のＬＥＤ積層を結合層を用いて結合させ、第１の基板または第２の基板を取り除くことを含み、第１および第２のＬＥＤ積層は、それぞれ第１の導電型半導体層、活性層、および第２の導電型半導体層を含み、第１のＬＥＤ積層は、第２のＬＥＤ積層に比べてより短い波長の光を放出するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】従来技術にかかる白色発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図2】本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図3】本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図4】本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図5】本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図6】本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図7】本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図8】本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な平面図である。
【図10】本開示のまた別の実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な平面図である。
【図12A】本開示のまた別の実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図12B】本開示のまた別の実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図13A】本開示のまた別の実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【図17】本開示の幾つかの実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な回路図である。
【図18】本開示の幾つかの実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な回路図である。
【図19】本開示の幾つかの実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付の図面を参照して本開示の実施例を詳しく説明する。次に紹介する実施例は、本開示の属する技術分野の通常の技術者に本開示の思想が十分に伝わるようにするために例として提供するものである。よって、本開示は以下で説明する実施例に限定されるのではなく、他の形態で具現化することもできる。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は便宜のために誇張して表現する場合もある。また、一つの構成要素が他の構成要素の「上部に」又は「上に」あると記載されている場合は、各部分が他の部分の「真上部」又は「真上に」ある場合だけでなく、各構成要素と他の構成要素間にまた別の構成要素が介在する場合も含む。明細書全体に亘って、同じ参照番号は同じ構成要素を表す。
【0017】
本開示の一実施例にかかる発光素子は、短波長発光部；長波長発光部；および前記短波長発光部と長波長発光部を結合する結合層を含み、前記短波長発光部および長波長発光部は、それぞれ第１の導電型半導体層、活性層、および第２の導電型半導体層を含み、前記長波長発光部の活性層は、前記短波長発光部の活性層よりもさらに多いインジウム（Ｉｎ）を含有し、前記短波長発光部は、前記長波長発光部に比べて波長がより短い光を放出する。
【0018】
短波長発光部と長波長発光部を結合することにより、蛍光体を用いず多重波長の光、例えば、白色光を放出できる発光素子を提供することができる。
【0019】
前記発光素子は、前記短波長発光部または前記長波長発光部側に配置された基板をさらに含むことができる。
【0020】
一実施例において、前記短波長発光部は青色光を放出することができ、前記長波長発光部は黄色光を放出することができる。別の実施例において、前記短波長発光部は、紫外線を放出することもできる。
【0021】
前記長波長発光部から放出された光は、前記短波長発光部を通じて外部に放出され得る。これにより、光の損失を減らすことができる。
【0022】
前記結合層は、絶縁層または透明電極でもよい。
【0023】
前記発光素子は、前記短波長発光部および長波長発光部に共通して電気的に接続された第１のボンディングパッド；および前記短波長発光部および長波長発光部にそれぞれ電気的に接続された第２のボンディングパッドおよび第３のボンディングパッドをさらに含むことができる。
【0024】
第１～第３のボンディングパッドを用いて前記発光素子をフリップボンディングすることができる。
【0025】
一実施例において、第１のボンディングパッドは、前記短波長発光部および長波長発光部の第１の導電型半導体層に共通して電気的に接続され、第２のボンディングパッドは、前記短波長発光部の第２の導電型半導体層に電気的に接続され、第３のボンディングパッドは、前記長波長発光部の第２の導電型半導体層に電気的に接続される。
【0026】
さらに、前記発光素子は、第１～第３のボンディングパッドを第１の導電型半導体層および第２の導電型半導体層に電気的に連結する穴埋めビアをさらに含むことができる。
【0027】
前記発光素子は、平坦化層をさらに含むことができ、前記穴埋めビアは、前記平坦化層を貫通し、第１～第３のボンディングパッドは、前記平坦化層上に配置され得る。
【0028】
別の実施例において、第１のボンディングパッドは、前記短波長発光部および長波長発光部の第２の導電型半導体層に共通して電気的に接続され、第２のボンディングパッドは、前記短波長発光部の第２の導電型半導体層に電気的に接続され、第３のボンディングパッドは、前記長波長発光部の第２の導電型半導体層に電気的に接続される。
【0029】
一実施例において、前記短波長発光部と長波長発光部は、独立して駆動できる。別の実施例において、前記短波長発光部と長波長発光部は一緒に駆動できる。
【0030】
前記発光素子は、基板；および前記基板上に配置された複数の発光セルをさらに含むことができ、それぞれの発光セルが前記短波長発光部、前記長波長発光部、および前記結合層を含むことができる。
【0031】
さらに、前記発光素子は、複数の発光セルを電気的に連結するコネクタをさらに含むことができる。
【0032】
一実施例において、複数の発光セルは、互いに直並列連結することができる。
【0033】
一実施例にかかる発光素子の製造方法は、第１の基板上に第１のＬＥＤ積層を形成し、第２の基板上に第２のＬＥＤ積層を形成し、第１のＬＥＤ積層と第２のＬＥＤ積層を、結合層を利用して結合させ、第１の基板または第２の基板を取り除くことを含み、第１および第２のＬＥＤ積層は、それぞれ第１の導電型半導体層、活性層、および第２の導電型半導体層を含み、第１のＬＥＤ積層は、第２のＬＥＤ積層に比べてより短い波長の光を放出するように構成される。
【0034】
一実施例において、第１のＬＥＤ積層は、青色光を放出するように構成され得、第２のＬＥＤ積層は黄色光を放出するように構成できる。
【0035】
発光素子の製造方法は、第１のＬＥＤ積層と第２のＬＥＤ積層をボンディングする前に、第１のＬＥＤ積層および第２のＬＥＤ積層上にそれぞれ第１の透明電極および第２の透明電極を形成することをさらに含み得る。
【0036】
発光素子の製造方法は、第１の透明電極上に下部ｐ電極パッドを形成することをさらに含み得る。
【0037】
また、発光素子の製造方法は、第１のＬＥＤ積層と第２のＬＥＤ積層をボンディングする前に、第１の透明電極および第１のＬＥＤ積層をパターニングして第１のＬＥＤ積層の第１の導電型半導体層を露出させ、露出された第１の導電型半導体層上に下部ｎ電極を形成することをさらに含み得る。
【0038】
発光素子の製造方法は、第２の透明電極上に上部ｐ電極パッドを形成することをさらに含み得る。
【0039】
以下、図面を参照して本開示の実施例について具体的に説明する。
【0040】
図２は、本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【0041】
図２を参照すると、本実施例にかかる発光素子は、短波長発光部ＢＬ、長波長発光部ＹＬ、および絶縁層５０を含む。短波長発光部ＢＬは、第１のＬＥＤ積層２０を含み、第１の透明電極２９をさらに含み得る。長波長発光部ＹＬは、第２のＬＥＤ積層３０を含み、第２の透明電極３９をさらに含み得る。
【0042】
第１のＬＥＤ積層２０は、第１の導電型半導体層２３、活性層２５、および第２の導電型半導体層２７を含み得る。第１の導電型半導体層２３、活性層２５、および第２の導電型半導体層２７は、それぞれ窒化ガリウム系列の半導体層になり得る。第１および第２の導電型半導体層２３，２７は、それぞれ単一層または多重層になり得る。活性層２５は、多重量子井戸構造を有することができ、例えば、３６５ｎｍ～４６０ｎｍの波長範囲の光を放出するように材料および厚さ等を選択できる。
【0043】
第２のＬＥＤ積層３０は、第１の導電型半導体層３３、活性層３５、および第２の導電型半導体層３７を含み得る。第１の導電型半導体層３３、活性層３５、および第２の導電型半導体層３７は、それぞれ窒化ガリウム系列の半導体層になり得る。第１および第２の導電型半導体層３３，３７は、それぞれ単一層または多重層になり得る。活性層３５は、多重量子井戸構造を有することができ、例えば、５００ｎｍ～６００ｎｍの波長範囲の光を放出するように材料および厚さ等を選択できる。活性層３５の井戸層は、活性層２５の井戸層よりもさらに多いインジウム（Ｉｎ）を含有し得る。各ＬＥＤ積層２０，３０の第１の導電型半導体層２３，３３は、それぞれｎ型半導体層であり、第２の導電型半導体層２７，３７はｐ型半導体層である。
【0044】
第１の透明電極２９は、第１のＬＥＤ積層２０の第２の導電型半導体層２７に接触する。第１の透明電極２９は、透明導電性酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ；ＴＣＯ）や金属層を利用して形成することができる。透明導電性酸化物層の例としては、ＳｎＯ２，ＩｎＯ２，ＩＴＯ，ＺｎＯ，ＩＺＯ等を挙げることができる。第１の透明電極２９は、第１のＬＥＤ積層２０又は第２のＬＥＤ積層３０で生成された光を透過させる。
【0045】
第２の透明電極３９は、第２のＬＥＤ積層３０の第２の導電型半導体層３７に接触する。第２の透明電極３９は、透明導電性酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ；ＴＣＯ）や金属層を利用して形成することができる。透明導電性酸化物層の例としては、ＳｎＯ２，ＩｎＯ２，ＩＴＯ，ＺｎＯ，ＩＺＯ等を挙げることができる。第２の透明電極３９は、第１のＬＥＤ積層または第２のＬＥＤ積層３０で生成された光を透過させる。
【0046】
絶縁層５０は、短波長発光部ＢＬと長波長発光部ＹＬ間に配置される。絶縁層５０は、短波長発光部ＢＬと長波長発光部ＹＬを結合させることができる。例えば、絶縁層５０は、第１の透明電極２９と第２の透明電極３９間でこれらを結合させることができる。
【0047】
絶縁層５０は、透明有機物層で形成されたり、透明無機物層で形成できる。有機物層は、ＳＵ８、ポリメチルメタアクリレート（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）：ＰＭＭＡ）、ポリイミド、パリレン、ベンゾシクロブテン（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ：ＢＣＢ）等を例として挙げることができ、無機物層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ等を例として挙げることができる。また、絶縁層(５０)はスピン－オン－ガラス（ＳＯＧ）で形成することもできる。
【0048】
一実施例において、図３に示したように、発光素子は第１の基板２１をさらに含むことができる。第１の基板２１は、短波長発光部ＢＬ側に配置できる。第１の基板２１は、第１のＬＥＤ積層２０を成長させるために使用できる基板、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板になり得る。一実施例において、第１の基板２１は、平らなサファイア基板になり得るが、パターニングされたサファイア基板でもよい。短波長発光部ＢＬおよび長波長発光部ＹＬで生成された光は、第１の基板２１を通じて外部に放出することができ、よって、第１の基板２１は、短波長発光部ＢＬおよび長波長発光部ＹＬで生成された光を透過させる透明基板になり得る。しかし、本開示がこれに限定されるのではなく、短波長発光部ＢＬおよび長波長発光部ＹＬで生成された光は、第１の基板２１の反対側に放出することができる。この場合、第１の基板２１は不透明基板でもよい。
【0049】
別の実施例において、図４に示したように、発光素子は第２の基板３１をさらに含むことができる。第２の基板３１は、長波長発光部ＹＬ側に配置できる。第２の基板３１は、第２のＬＥＤ積層３０を成長させるために使用できる基板、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板になり得る。一実施例において、第２の基板３１は平らなサファイア基板になり得るが、パターニングされたサファイア基板でもよい。短波長発光部ＢＬおよび長波長発光部ＹＬで生成された光は、第２の基板３１を通じて外部に放出することができ、よって、第２の基板３１は、短波長発光部ＢＬおよび長波長発光部ＹＬで生成された光を透過させる透明基板になり得る。しかし、本開示がこれに限定されるのではなく、短波長発光部ＢＬおよび長波長発光部ＹＬで生成された光は、第２の基板３１の反対側に放出することができる。この場合、第２の基板３１は不透明基板でもよい。
【0050】
発光素子は、例えば、第１の基板２１および第２の基板３１上にそれぞれ第１の導電型半導体層２３，３３、活性層２５，３５、および第２の導電型半導体層２７，３７を成長させ、第２の導電型半導体層２７，３７上にそれぞれ第１の透明電極２９および第２の透明電極３９を形成した後、第１の透明電極２９と第２の透明電極３９が向かい合うように絶縁層５０を利用してボンディングすることにより形成できる。その後、第２の基板３１が分離されることにより、図３のような発光素子が製造されたり、第１の基板２１が分離されることにより、図４のような発光素子が製造できる。第１の基板２１および第２の基板３１が共に取り除かれ、別の基板が付着されてもよい。
【0051】
ボンディング前に、第１のＬＥＤ積層２０又は第２のＬＥＤ積層３０がパターニングされ得、また、追加の電極パッドが第１の透明電極２９又は第２の透明電極３９上に形成されてもよい。
【0052】
図５は、本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【0053】
図５を参照すると、本実施例にかかる発光素子は、図４の発光素子と大体類似しているが、絶縁層５０が第１の透明電極２９と第１の導電型半導体層３３を結合することに違いがある。活性層３５は、第１の導電型半導体層３３上に位置し、第２の導電型半導体層３７は活性層３５上に位置する。第２の透明電極３９は、第２の導電型半導体層３７上に位置し得る。
【0054】
本実施例において、第２のＬＥＤ積層３０で生成された光は、第１の基板２１を通じて放出でき、この場合、第２の透明電極３９を通じて光が進行する必要がない。よって、第２の透明電極３９の代わりに、又は第２の透明電極３９に加えて第２の導電型半導体層３７上に反射金属層を配置することもできる。
【0055】
本実施例にかかる発光素子は、例えば、第２の基板３１上に成長した第２のＬＥＤ積層３０と第２の透明電極３９を一時基板に転写し、第２の基板３１を先に分離した後、第２のＬＥＤ積層３０と第１のＬＥＤ積層２０を結合することによって製造することができる。一時基板は、第２のＬＥＤ積層３０と第１のＬＥＤ積層２０が結合された後、分離することができ、これにより、第２の透明電極３９が絶縁層５０から遠く離れた発光素子が提供できる。
【0056】
本実施例においては、第１の基板２１が残っており、第２の基板３１が取り除かれた発光素子について説明するが、類似する工程によって、図６に示したように、第２の基板３１が残っており、第１の基板２１が取り除かれてもよい。図６の実施例において、第２の透明電極３９は、第１のＬＥＤ積層２０又は第２のＬＥＤ積層３０で生成された光に透明なものである。また、図６の実施例において、第１のＬＥＤ積層２０および第２のＬＥＤ積層３０で生成された光が第２の基板３１を通じて外部に放出される場合、第１の透明電極２９の代わりに、又は第１の透明電極２９に加えて反射金属層が第２の導電型半導体層２７上に配置されてもよい。
【0057】
図７は、本開示の一実施例にかかる発光素子を説明するための概略的な断面図である。
【0058】
図７を参照すると、本実施例にかかる発光素子は、図２を参照して説明した発光素子と大体類似するが、絶縁層５０の代わりに透明電極５９によって短波長発光部ＢＬと長波長発光部ＹＬが結合されたことに違いがある。例えば、図３の第１の透明電極２９と第２の透明電極３９を直接ボンディングすることにより、図７の透明電極５９が形成され得る。
【0059】
透明電極５９は、第２の導電型半導体層２７，３７に共通して電気的に接続され、よって、第１のＬＥＤ積層２０の第２の導電型半導体層２７と第２のＬＥＤ積層３０の第２の導電型半導体層３７は、互いに電気的に接続される。
【0060】
一方、本実施例において、第１の基板２１が第１の導電型半導体層２３側に配置されてもよく、第２の基板３１が第１の導電型半導体層３３側に配置されてもよい。
【0061】
上で、短波長発光部ＢＬと長波長発光部ＹＬが絶縁層５０又は透明電極層５９によって結合された多様な発光素子の積層構造について説明した。本発明は、これら発光素子に限定されるのではなく、他の多様な発光素子もまた、可能である。一方、短波長発光部ＢＬと長波長発光部ＹＬに外部電源を供給するために、少なくとも二つの電極が配置され得る。以下で、三つ又は四つの電極が形成された多様な構造の発光素子について詳しく説明する。
【0062】
図８は本開示の一実施例にかかる発光素子１００を説明するための概略的な平面図であり、図９Ａは図８の切り取り線Ａ－Ａ’に沿って切り取った概略的な断面図であり、図９Ｂは図８の切り取り線Ｂ－Ｂ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
【0063】
説明の便宜のために、ボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃが上側に配置されたことを図示および説明するが、発光素子は回路基板またはリードフレーム上にフリップボンディングでき、この場合、ボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃが下側に配置される。
【0064】
図８、図９Ａ、および図９Ｂを参照すると、発光素子１００は、第１のＬＥＤ積層２０、第２のＬＥＤ積層３０、第１の透明電極２９、第２の透明電極３９、下部ｐ電極パッド４７、上部ｐ電極パッド５７、絶縁層５０、平坦化層６１、側壁絶縁層６３、穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ、および第１～第３のボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃを含むことができる。
【0065】
さらに、発光素子１００は、第２のＬＥＤ積層３０を貫通する貫通ホールＨ１，Ｈ２、第２のＬＥＤ積層３０を部分的に貫通する貫通ホールＨ３、および第２のＬＥＤ積層３０上に位置する貫通ホールＨ４を含み得る。
【0066】
発光素子１００は短波長発光部ＢＬおよび長波長発光部ＹＬの基本的な層構造は、図５を参照して説明したものと類似するが、第１の透明電極２９および第２の透明電極３９上にそれぞれ下部ｐ電極パッド４７および上部ｐ電極パッド５７が追加できる。
【0067】
図９Ａおよび図９Ｂに示したように、本開示の実施例は第１および第２のＬＥＤ積層２０，３０が垂直方向に積層される。基板２１上に第１のＬＥＤ積層２０が配置され、第１のＬＥＤ積層２０に第２のＬＥＤ積層３０が結合される。第２のＬＥＤ積層３０が結合される前に、第１の透明電極２９上に下部ｐ電極パッド４７が形成され得る。下部ｐ電極パッド４７は、例えば、リフトオフ技術を用いて形成できる。下部ｐ電極パッド４７は、金属層に形成され得る。下部ｐ電極パッド４７は、例えば、Ｃｒ／Ａｕ／Ｔｉに形成できるが、これに特別限定されるのではない。下部ｐ電極パッド４７は、省略されてもよい。
【0068】
一方、第２のＬＥＤ積層３０は、第２の基板上に成長した後、ＴＢＤＢ（ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｂｏｎｄｉｎｇ ｄｅｂｏｎｄｉｎｇ）技術を用いて第１のＬＥＤ積層２０に絶縁層５０を利用してボンディングされ得る。第２の透明電極３９は、ボンディング前に形成されてもよく、ボンディング後に形成されてもよい。
【0069】
上部ｐ電極パッド５７は、第２の透明電極３９上に部分的に形成できる。上部ｐ電極パッド５７は、金属層で形成され得、その材料は特に限定されるのではない。上部ｐ電極パッド５７は、下部ｐ電極パッド４７と同じ材料で形成されてもよい。上部ｐ電極パッド５７は、下部ｐ電極パッド４７と重ならないように配置できる。
【0070】
平坦化層６１は、第２の透明電極３９および上部ｐ電極パッド５７を覆うことができる。平坦化層６１は、平坦な上面を有することができる。平坦化層６１は、第２の導電型半導体層３７の上部領域に配置される。平坦化層６１の側面は、第２の導電型半導体層３７と並び得るが、これに限定されるのではなく、図９Ａおよび図９Ｂに示したように、第２のＬＥＤ積層３０の縁から内側にリセスされ得る。また、平坦化層６１の側面は、第２の透明電極３９の側面と並ぶことができる。平坦化層６１は、写真およびエッチング工程によってパターニングすることができ、このとき、第２の透明電極３９も一緒にパターニングされ得る。これにより、平坦化層６１の周囲に第２の導電型半導体層３７が露出され得る。平坦化層６１は、アルミニウム酸化膜、シリコン酸化膜、又はシリコン窒化膜で形成できる。
【0071】
貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、短波長発光部ＢＬおよび長波長発光部ＹＬに電気的通路を提供するために形成することができる。貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、互いに離隔される。貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、互いに異なる深さを有するため、互いに異なる工程を用いて形成することができる。
【0072】
貫通ホールＨ１は、平坦化層６１、第２の透明電極３９、第２のＬＥＤ積層３０、絶縁層５０、第１の透明電極２９、第２の導電型半導体層２７、および活性層２５を貫通することができ、第１の導電型半導体層２３を露出させ得る。貫通ホールＨ２は、平坦化層６１、第２の透明電極３９、第２のＬＥＤ積層３０、絶縁層５０を貫通して下部ｐ電極パッド４７を露出させることができる。貫通ホールＨ３は、平坦化層６１、第２の透明電極３９、第２の導電型半導体層３７、および活性層３５を貫通して第１の導電型半導体層３３を露出させることができる。貫通ホールＨ４は、平坦化層６１を貫通して上部ｐ電極パッド５７を露出させることができる。
【0073】
側壁絶縁層６３は、貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の側壁を覆い、貫通ホールの底を露出させる開口部を有する。側壁絶縁層６３は、例えば、化学気相蒸着技術または原子層蒸着技術を用いて形成することができ、例えば、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４等で形成できる。貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が形成された後、側壁絶縁層６３が平坦化層６１および貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の内部を覆うように形成することができ、その後、ブランケットエッチングを通じて貫通ホールの底に形成された側壁絶縁層を取り除いて底面を露出させる開口部を形成することができる。
【0074】
穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄは、それぞれ貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を埋めることができる。穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、側壁絶縁層６３によって貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３の内壁から絶縁され、よって、電気的短絡が防止される。
【0075】
穴埋めビア６５ａは、第１のＬＥＤ積層２０の第１の導電型半導体層２３に電気的に接続される。穴埋めビア６５ｂは、下部ｐ電極パッド４７に電気的に接続され、下部ｐ電極パッド４７および第１の透明電極２９を通じて第２の導電型半導体層２７に電気的に接続できる。穴埋めビア６５ｃは、第２のＬＥＤ積層３０の第１の導電型半導体層３３に電気的に接続され、穴埋めビア６５ｄは上部ｐ電極パッド５７に電気的に接続できる。
【0076】
穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄは、化学機械研磨技術を用いて形成することができる。例えば、シード層を形成し、めっき技術を用いて貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４をＣｕ等の導電材料で埋めた後、化学機械研磨技術を用いて平坦化層６１上の金属層を取り除くことにより、穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄが形成され得る。図９Ａおよび図９Ｂに示したように、穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、底面よりも貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３の入り口で相対的により広い幅を有し得、これにより、電気的な接続を強化することができる。一方、穴埋めビア６５ｄは、上面と底面が大体同じ大きさを有する柱形状を有することができる。
【0077】
穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄは、同一工程を通じて一緒に形成することができる。これにより、穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄの上面が平坦化層６１と大体並び得る。
【0078】
平坦化層６１の各領域上にボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃが配置され得る。第１のボンディングパッド６７ａは、穴埋めビア６５ａに電気的に接続し、また、横方向に延びて穴埋めビア６５ｃに電気的に接続され得る。これにより、第１のＬＥＤ積層２０の第１の導電型半導体層２３と第２のＬＥＤ積層３０の第１の導電型半導体層３３が電気的に共通して連結され得る。第１のボンディングパッド６７ａは、穴埋めビア６５ａ，６５ｃを覆うことができる（図８参照）。
【0079】
第２のボンディングパッド６７ｂは、穴埋めビア６５ｂに電気的に接続される。第２のボンディングパッド６７ｂは、穴埋めビア６５ｂを覆うことができる。第３のボンディングパッド６７ｃは、穴埋めビア６５ｄに電気的に接続される。第３のボンディングパッド６７ｃは、穴埋めビア６５ｄを覆うことができる。
【0080】
本実施例において、第１～第３のボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、全て平坦化層６１上に配置される。第１～第３のボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、同一工程で一緒に形成され得、よって、これらの上面の高さは互いに同じになり得る。
【0081】
本実施例において、発光素子１００を回路基板等にボンディングする際、第１～第３のボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃがソルダーペースト等のボンディング材によって回路基板上のパッドにボンディングされ得る。これとは異なり、第１～第３のボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃ上にバンプを追加で形成することができ、前記バンプを利用して発光素子１００を回路基板上にボンディングすることもできる。
【0082】
本実施例にかかる発光素子１００は、第１のＬＥＤ積層２０を用いて紫外線または青色光の短波長光を放出し、第２のＬＥＤ積層３０を利用して緑色光または黄色光の長波長の光を放出することができる。発光素子１００は、長波長の光と短波長の光の組合せによって混色光を具現することができ、例えば、青色光と黄色光の組合せによって白色光を具現することもできる。
【0083】
さらに、第１のＬＥＤ積層２０の第１の導電型半導体層２３と第２のＬＥＤ積層３０の第１の導電型半導体層３３を共通して電気的に接続させることにより、第１のボンディングパッド６７ａの一つに第１の導電型半導体層２３，３３を電気的に連結することができる。よって、三つのボンディングパッドを利用して第１のＬＥＤ積層２０と第２のＬＥＤ積層３０を独立的に駆動することができる。さらに、第１のＬＥＤ積層２０の第１の導電型半導体層２３と第２の導電型半導体層２７に電気的に接続される穴埋めビア６５ａ，６５ｂは、発光素子１００内で対角方向に配置される。また、第２のＬＥＤ積層３０の第１の導電型半導体層３３と第２の導電型半導体層３７に電気的に接続される穴埋めビア６５ｃ，６５ｄは、発光素子１００内で対角方向に配置される。第１のＬＥＤ積層２０に接続される穴埋めビア６５ａ，６５ｂおよび第２のＬＥＤ積層３０に電気的に接続される穴埋めビア６５ｃ，６５ｄを対角方向に配置することにより、第１のＬＥＤ積層２０および第２のＬＥＤ積層３０内の電流分散を助け、これにより、発光効率を増加させることができる。
【0084】
本実施例において、第１のＬＥＤ積層２０の第１の導電型半導体層２３と第２のＬＥＤ積層３０の第１の導電型半導体層３３が共通して電気的に接続されるが、これに限定されるのではない。例えば、第１のＬＥＤ積層２０の第２の導電型半導体層２７と第２のＬＥＤ積層３０の第２の導電型半導体層３７が共通して電気的に接続され得る。例えば、第１のボンディングパッド６７ａが分離されて穴埋めビア６５ａ，６５ｃ上にそれぞれ配置され、第２のボンディングパッド６７ｂと第３のボンディングパッド６７ｃが互いに連結されることにより、第１のＬＥＤ積層２０の第２の導電型半導体層２７と第２のＬＥＤ積層３０の第２の導電型半導体層３７を共通して電気的に接続することができる。
【0085】
また別の実施例において、第１のＬＥＤ積層２０の第２の導電型半導体層２７と第２のＬＥＤ積層３０の第２の導電型半導体層３７を一つのボンディングパッドに電気的に連結することもできる。この場合、二つのボンディングパッドを利用して第１のＬＥＤ積層２０と第２のＬＥＤ積層３０を同時に駆動できる。
【0086】
図１０は本開示のまた別の実施例にかかる発光素子２００を説明するための概略的な平面図であり、図１１Ａは図１０の切り取り線Ｃ－Ｃ’に沿って切り取った概略的な断面図であり、図１１Ｂは図１０の切り取り線Ｄ－Ｄ’に沿って切り取った概略的な断面図である。
【0087】
図１０、図１１Ａ、および図１１Ｂを参照すると、本実施例にかかる発光素子２００は、図８、図９Ａ、および図９Ｂを参照して説明した発光素子１００と大体類似するが、第１のＬＥＤ積層２０がパターニングされ、下部ｎ電極パッド４７ａをさらに含むことに違いがある。
【0088】
つまり、第１の透明電極２９、第２の導電型半導体層２７、および活性層２５がパターニングされて第１の導電型半導体層２３が露出する。下部ｎ電極パッド４７ａは、露出した第１の導電型半導体層２３上に形成できる。下部ｎ電極パッド４７ａは、第１の導電型半導体層２３にオーミック接触する物質層、例えば、Ｃｒ／Ａｕ／Ｔｉに形成できる。
【0089】
一方、下部ｐ電極パッド４７ｂは、第１の透明電極２９上に配置できる。下部ｐ電極パッド４７ｂの上面の高さは、下部ｎ電極パッド４７ａの上面の高さと大体類似し得る。
【0090】
貫通ホールＨ１は、第１の導電型半導体層２３を露出させる代わりに、下部ｎ電極パッド４７ａを露出させることができる。下部ｎ電極パッド４７ａの上面の高さが下部ｐ電極パッド４７ｂの上面の高さと大体類似するため、貫通ホールＨ１，Ｈ２は同じ工程で一緒に形成できる。
【0091】
本実施例において、第１のＬＥＤ積層２０をパターニングすることは、絶縁層５０を用いて第１のＬＥＤ積層２０と第２のＬＥＤ積層３０を結合する前に行うことができる。よって、絶縁層５０は露出した第１の導電型半導体層２０を覆うことができ、第１の透明電極２９の上面と一緒に、第１の透明電極２９、第２の導電型半導体層２７および活性層２５の側面を覆うことができる。
【0092】
本実施例において、第１のＬＥＤ積層２０がパターニングされたことを説明するが、第２のＬＥＤ積層３０もパターニングされて第１の導電型半導体層３３が露出し得、露出した第１の導電型半導体層３３上に上部ｎ電極パッドが形成されてもよい。また、上部ｐ電極パッド５７ｂは、第２の透明電極３９上に配置される。上部ｐ電極パッド５７ｂの上面の高さと第１の導電型半導体層３３上に形成された上部ｎ電極パッドの上面の高さが大体類似するように形成することができ、よって、貫通ホールＨ３，Ｈ４を同じ工程で一緒に形成することもできる。
【0093】
【0094】
図１２Ａおよび図１２Ｂを参照すると、本実施例にかかる発光素子３００は、図８、図９Ａ、および図９Ｂを参照して説明した発光素子１００と大体類似するが、第２の透明電極３９が絶縁層５０側に配置され、第１の導電型半導体層３３が絶縁層５０から遠く離れて配置されたことに違いがある。つまり、第１の基板２１上に配置された第１のＬＥＤ積層２０、第２のＬＥＤ積層３０、第１の透明電極２９、および第２の透明電極３９の積層順序は、前述の図３を参照して説明した発光素子と類似し、これに対する詳しい説明は省略する。
【0095】
平坦化層１６１は、第１の導電型半導体層３３を覆う。平坦化層１６１はアルミニウム酸化膜、シリコン酸化膜、又はシリコン窒化膜で形成することができる。図８、図９Ａ、および図９Ｂを参照して説明したように、平坦化層１６１は第１の導電型半導体層３３の縁を露出させるようにリセスすることができる。
【0096】
本実施例において、貫通ホールＨ１は、第１の導電型半導体層２３を露出させることができる。別の実施例において、図１０を参照して説明したように、第１のＬＥＤ積層２０がパターニングされ、下部ｎ電極パッドが露出した第１の導電型半導体層２３上に形成することもでき、貫通ホールＨ１は下部ｎ電極パッドを露出させることもできる。
【0097】
貫通ホールＨ２は、第１の透明電極２９を露出させることができる。別の実施例において、図８又は図１０を参照して説明したように、第１の透明電極２９上に下部ｐ電極パッドが配置され得、貫通ホールＨ２は下部ｐ電極パッドを露出させることもできる。
【0098】
貫通ホールＨ３は、第１の導電型半導体層３３を露出させることができる。第１の導電型半導体層３３上に上部ｎ電極パッドが追加され得、貫通ホールＨ３は上部ｎ電極パッドを露出させることもできる。貫通ホールＨ４は、平坦化層１６１、第２のＬＥＤ積層３０を貫通し、第２の透明電極３９を露出させることができる。
【0099】
側壁絶縁層６３が貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の内壁を覆うことができ、底面を露出させることができる。また、前述の説明のように、貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４内に穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄがそれぞれ形成され、ボンディングパッド６７ａ，６７ｂ，６７ｃが穴埋めビア６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄを覆うように、平坦化層１６１上に配置され得る。
【0100】
本実施例によると、第１のボンディングパッド６７ａは、穴埋めビア６５ａ，６５ｃを電気的に連結し、よって、第１のＬＥＤ積層２０および第２のＬＥＤ積層３０の第１の導電型半導体層２３，３３が共通して電気的に連結される。一方、第２のボンディングパッド６７ｂは、穴埋めビア６５ｂおよび第１の透明電極２９を通じて第２の導電型半導体層２７に電気的に連結でき、第３のボンディングパッド６７ｃは穴埋めビア６５ｄおよび第２の透明電極３９を通じて第２の導電型半導体層３７に電気的に連結され得る。別の実施例において、第１のＬＥＤ積層２０および第２のＬＥＤ積層３０の第２の導電型半導体層２７，３７が共通して電気的に連結され、第１の導電型半導体層２３，３３が電気的に離隔されてもよい。また別の実施例において、第１のＬＥＤ積層２０および第２のＬＥＤ積層３０の第１の導電型半導体層２３，３３が共通して電気的に連結され、第２の導電型半導体層２７，３７もまた、共通して電気的に連結される。
【0101】
【0102】
図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すると、本実施例にかかる発光素子４００は、第１のＬＥＤ積層２０と第２のＬＥＤ積層３０を結合する透明電極５９を含む。つまり、第１のＬＥＤ積層２０と第２のＬＥＤ積層３０は、透明電極５９によってボンディングされる。透明電極５９は、第１のＬＥＤ積層２０の第１の導電型半導体層２７および第２のＬＥＤ積層３０の第２の導電型半導体層３７に共通して電気的に接続される。
【0103】
貫通ホールＨ１は透明電極５９を露出させ、貫通ホールＨ２は第１の導電型半導体層２３を露出させ、貫通ホールＨ３は第１の導電型半導体層３３を露出させる。本実施例において、発光素子４００は、三つの貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３を有し得、第４の貫通ホールＨ４は省略することができる。
【0104】
前述の説明のように、側壁絶縁層６３が形成され、貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３内に穴埋めビア１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃが形成され、平坦化層１６１上にボンディングパッド１６７ａ，１６７ｂ，１６７ｃが形成できる。
【0105】
本実施例において、第１のボンディングパッド１６７ａは、透明電極５９を通じて第２の導電型半導体層２７，３７に共通して電気的に連結され得、第２および第３のボンディングパッド１６７ｂ，１６７ｃは、それぞれ第１の導電型半導体層２３および第１の導電型半導体層３３に電気的に連結され得る。
【0106】
図１４は本開示のまた別の実施例にかかる発光素子５００を説明するための概略的な平面図であり、図１５Ａは図１４の切り取り線Ｅ－Ｅ’に沿って切り取った概略的な断面図であり、図１５Ｂは図１４の切り取り線Ｆ－Ｆ’に沿って切り取った概略的な断面図である。一方、図１６は図１４の発光素子の概略的な回路図である。
【0107】
図１４、図１５Ａ、および図１５Ｂを参照すると、本実施例にかかる発光素子５００は、図８、図９Ａ、および図９Ｂを参照して説明した発光素子１００と大体類似するが、複数の発光セルＣ１，Ｃ２を有する点に違いがある。各発光セルＣ１，Ｃ２の層構造は、発光素子１００と大体類似するため、これに対する詳しい説明は省略する。
【0108】
発光セルＣ１，Ｃ２は、基板２１上に互いに離隔される。第１のＬＥＤ積層２０と第２のＬＥＤ積層３０を、絶縁層５０を利用してボンディングした後、第２の透明電極３９、第２のＬＥＤ積層３０、絶縁層５０、第１の透明電極２９、第１のＬＥＤ積層２０を順にエッチングして互いに離隔された発光セルＣ１，Ｃ２を形成することができる。
【0109】
平坦化層２６１は、発光セルＣ１，Ｃ２と一緒に発光セルＣ１，Ｃ２間の分離領域内の基板２１を覆うことができる。平坦化層２６１の上面は平坦になり得る。
【0110】
発光セルＣ１，Ｃ２のそれぞれに、図８、図９Ａ、および図９Ｂを参照して説明したように、貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４および側壁絶縁層６３が形成され、貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４内に穴埋めビア２６５ａ，２６５ｂ，２６５ｃ，２６５ｄが形成される。
【0111】
また、図８、図９Ａ、および図９Ｂを参照して説明したように、第１のＬＥＤ積層２０の第１の導電型半導体層２３と第２の導電型半導体層２７に電気的に接続される穴埋めビア２６５ａ，２６５ｂは、各発光セルＣ１，Ｃ２内で対角方向に配置される。また、第２のＬＥＤ積層３０の第１の導電型半導体層３３と第２の導電型半導体層３７に電気的に接続される穴埋めビア２６５ｃ，２６５ｄは、各発光セルＣ１，Ｃ２内で対角方向に配置される。第１のＬＥＤ積層２０に接続される穴埋めビア２６５ａ，２６５ｂおよび第２のＬＥＤ積層３０に電気的に接続される穴埋めビア２６５ｃ，２６５ｄを対角方向に配置することにより、第１のＬＥＤ積層２０および第２のＬＥＤ積層３０内の電流分散を助け、これにより、発光効率を増加させることができる。
【0112】
次いで、ボンディングパッド２６７ａ，２６７ｂ，２６７ｃと一緒にコネクタ２６７ｅ，２６７ｆが形成され得る。ボンディングパッド２６７ａは、第２の発光セルＣ２上に配置され得、第２の発光セルＣ２内の穴埋めビア２６５ａ，２６５ｃを通じて第１の導電型半導体層２３，３３に電気的に接続できる。
【0113】
ボンディングパッド２６７ｂおよびボンディングパッド２６７ｃは、第１の発光セルＣ１上に配置され得、それぞれ穴埋めビア２６５ｂ，２６５ｃに電気的に接続できる。
【0114】
一方、コネクタ２６７ｅ，２６７ｆは、第１の発光セルＣ１と第２の発光セルＣ２を電気的に連結する。具体的に、コネクタ２６７ｅは、第１の発光セルＣ１の穴埋めビア２６５ａ，２６５ｃと第２の発光セルＣ２の穴埋めビア２６５ｄを互いに電気的に連結し、コネクタ２６７ｆは、穴埋めビア２６５ａ，２６５ｃと第２の発光セルＣ２の穴埋めビア２６５ｃを互いに電気的に連結する。
【0115】
これにより、図１６に図示したように、第１の発光セルＣ１の短波長発光部ＢＬ１と長波長発光部ＹＬ１、そして第２の発光セルＣ２の短波長発光部ＢＬ２と長波長発光部ＹＬ２が直並列に連結された発光素子５００が提供される。特に、第１の発光セルＣ１の短波長発光部ＢＬ１と長波長発光部ＹＬ１の第１の導電型半導体層２３，３３が互いに電気的に連結され、さらに、第２の発光セルＣ２の短波長発光部ＢＬ２と長波長発光部ＹＬ２の第２の導電型半導体層２７，３７も電気的に連結される。
【0116】
本実施例において、貫通ホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４がそれぞれの発光セルＣ１，Ｃ２に形成されていることを図示および説明するが、本発明が必ずしもこれに限定されるのではない。貫通ホールを形成する代わりにメサエッチングのような多様な技術を用いて第１および第２の導電型半導体層２３，３３，２７，３７又は第１および第２の透明電極２９，３９を露出させることができ、これらに電気的接続を形成することができる。
【0117】
複数の発光セルＣ１，Ｃ２を連結する方法は多様になり得る。以下では、回路図を利用して発光セルＣ１，Ｃ２を連結した発光素子について説明する。
【0118】
【0119】
先ず、図１７を参照すると、本実施例にかかる発光素子６００は、図１６を参照して説明した発光素子５００と大体類似するが、第１の発光セルＣ１の短波長発光部ＢＬ１と長波長発光部ＹＬ１の第１の導電型半導体層２３，３３が互いに電気的に分離したことに違いがある。さらに、第２の発光セルＣ２の短波長発光部ＢＬ２と長波長発光部ＹＬ２の第２の導電型半導体層２７，３７も電気的に離隔される。例えば，図１４の実施例において、コネクタ２６７ｅ，２６７ｆが互いに分離されることにより、図１７のような回路図の発光素子６００が提供できる。
【0120】
図１８を参照すると、本実施例にかかる発光素子７００は図１６を参照して説明した発光素子５００と大体類似するが、第１の発光セルＣ１の短波長発光部ＢＬ１と長波長発光部ＹＬ１の第２の導電型半導体層２７，３７が共通して電気的に連結され、第２の発光セルＣ２の短波長発光部ＢＬ２と長波長発光部ＹＬ２の第２の導電型半導体層２７，３７が互いに電気的に離隔されたことに違いがある。第１の発光セルＣ１の短波長発光部ＢＬ１と長波長発光部ＹＬ１の第１の導電型半導体層２３，３３は、共通して電気的に連結され、第２の発光セルＣ２の短波長発光部ＢＬ２と長波長発光部ＹＬ２の第１の導電型半導体層２３，３３が互いに電気的に連結される。
【0121】
図１９を参照すると、本実施例にかかる発光素子８００において、第１の発光セルＣ１の短波長発光部ＢＬ１の第２の発光セルＣ２の短波長発光部ＢＬ２と直列連結され、第１の発光セルＣ１の長波長発光部ＹＬ１は第２の発光セルＣ２の長波長発光部ＹＬ２と直列連結される。一方、短波長発光部ＢＬ１，ＢＬ２と長波長発光部ＹＬ１，ＹＬ２は、互いに電気的に離隔される。
【0122】
上で、第１の発光セルＣ１の短波長発光部ＢＬ１および長波長発光部ＹＬ１と、第２の発光セルＣ２の短波長発光部ＢＬ２および長波長発光部ＹＬ２を連結する幾つかの実施例について説明したが、本発明は上で説明した特定の実施例に限定されるのではない。
【0123】
以上で、本開示の多様な実施例について説明したが、本開示はこれら実施例に限定されるのではない。また、一つの実施例について説明した事項や構成要素は、本開示の技術的思想から外れない限り、別の実施例にも適用できる。
【符号の説明】
【0124】
１１ リード電極
１３ ハウジング
１５ 発光ダイオードチップ
１７ ボンディングワイヤ
１９ 波長変換機
２０ 第１のＬＥＤ積層
２１ 第１の基板
２３ 第１の導電型半導体層
２５ 活性層
２７ 第２の導電型半導体層
２９ 第１の透明電極
３０ 第２のＬＥＤ積層
３３ 第１の導電型半導体層
３５ 活性層
３７ 第２の導電型半導体層
３９ 第２の透明電極
４７ 下部ｐ電極パッド
５０ 絶縁層
５７ 上部ｐ電極パッド
５９ 透明電極
６１ 平坦化層
６３ 側壁絶縁層
６５ ビア
６７ ボンディングパッド
１００ 発光素子
１６１ 平坦化層
１６５ ビア
１６７ ボンディングパッド
２００ 発光素子
２６１ 平坦化層
２６５ ビア
２６７ ボンディングパッド
３００ 発光素子
４００ 発光素子
５００ 発光素子
６００ 発光素子
７００ 発光素子
８００ 発光素子
１３ ハウジング
１５ 発光ダイオードチップ
１７ ボンディングワイヤ
１９ 波長変換機
２０ 第１のＬＥＤ積層
２１ 第１の基板
２３ 第１の導電型半導体層
２５ 活性層
２７ 第２の導電型半導体層
２９ 第１の透明電極
３０ 第２のＬＥＤ積層
３３ 第１の導電型半導体層
３５ 活性層
３７ 第２の導電型半導体層
３９ 第２の透明電極
４７ 下部ｐ電極パッド
５０ 絶縁層
５７ 上部ｐ電極パッド
５９ 透明電極
６１ 平坦化層
６３ 側壁絶縁層
６５ ビア
６７ ボンディングパッド
１００ 発光素子
１６１ 平坦化層
１６５ ビア
１６７ ボンディングパッド
２００ 発光素子
２６１ 平坦化層
２６５ ビア
２６７ ボンディングパッド
３００ 発光素子
４００ 発光素子
５００ 発光素子
６００ 発光素子
７００ 発光素子
８００ 発光素子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【国際調査報告】