(57)【要約】【課題】外部からの湿気浸透又は外部衝撃による配線の断線、配線抵抗の増加又は各発光セルの性能低下を防止することができる発光ダイオード及びそれを製造する方法を提供する。【解決手段】同一基板上に互いに分離した複数の発光セルを形成し、発光セルは、下部半導体層と、下部半導体層の一部領域上に位置する上部半導体層と、下部半導体層と上部半導体層との間に配置された活性層と、をそれぞれ含み、複数の発光セルの全面を覆う第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層は、下部半導体層の他の領域上及び上部半導体層上に形成された開口部を有し、第１の絶縁層上に開口部を介して隣接する発光セルを電気的に接続する配線を形成し、第１の絶縁層及び配線を覆う第２の絶縁層を形成することを含み、第１の絶縁層及び第２の絶縁層は同一の材質で形成され、第１の絶縁層は、第２の絶縁層に比べて厚いことを特徴とする発光ダイオード製造方法が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に互いに分離した複数の発光セルを形成し、前記発光セルは、下部半導体層と、前記下部半導体層の一部領域上に位置する上部半導体層と、前記下部半導体層と前記上部半導体層との間に配置された活性層と、をそれぞれ含み、
前記複数の発光セルの全面を覆う第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層は、前記下部半導体層の他の領域上及び前記上部半導体層上に形成された開口部を有し、
前記第１の絶縁層上に前記開口部を介して隣接する発光セルを電気的に接続する配線を形成し、
前記第１の絶縁層及び前記配線を覆う第２の絶縁層を形成することを含み、
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は同一の材質で形成され、
前記第１の絶縁層は、前記第２の絶縁層に比べて厚いことを特徴とする発光ダイオード製造方法。
【請求項２】
前記第１の絶縁層は４５００Å〜１μｍの範囲の厚さを有し、前記第２の絶縁層は５００Åより厚いことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項３】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は、プラズマＣＶＤ法により２００〜３００℃の温度で形成したシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項４】
前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層の形成温度の−２０％〜＋２０％の範囲の温度で形成したシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項５】
前記配線は、前記第１の絶縁層に接する下部層及び前記第２の絶縁層に接する上部層を含み、前記下部層はＣｒ層又はＴｉ層あり、且つ、前記上部層はＣｒ層又はＴｉ層であることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項６】
前記第２の絶縁層を形成する前に、前記配線と前記第１の絶縁層との界面接着特性を改善するために前記配線を熱処理することをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項７】
前記配線は３００〜５００℃の温度範囲で熱処理されることを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項８】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は、プラズマＣＶＤ法で形成されたシリコン酸化膜である請求項２に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項９】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層はポリマーで形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１０】
前記第２の絶縁層は蛍光体を含有することを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１１】
前記第２の絶縁層上に蛍光体層を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１２】
前記複数の発光セルの形成は、前記上部半導体層上に透明電極層を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１３】
前記透明電極層は５００〜８００℃の温度で熱処理されることを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード製造方法。
【請求項１４】
前記透明電極層は、前記上部半導体層を露出する開口部を有するように形成され、
前記配線は前記透明電極層の前記開口部を充填する請求項１２に記載の発光ダイオード製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード及びその製造方法に関するものである。より詳細には、本発明は、複数の発光セル、発光セルを相互に接続する配線、および発光セルと配線とを保護するための絶縁層を有する発光ダイオード、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）系の青色発光ダイオードが開発されて以来、発光ダイオードの発光効率を向上させるための多様な試みがなされてきており、多様な応用分野に適用するための様々な構造的な改良がなされている。窒化ガリウム系の青色又は紫外線発光ダイオードは、現在、自然光ＬＥＤ素子、ＬＥＤ信号機、白色ＬＥＤなどの用途に広く用いられており、一般的な照明分野において白色蛍光ランプに代わるものと期待されている。
【０００３】
発光ダイオードは、一般的に、順方向電流によって発光し、直流電流の供給を必要とする。順方向電流で動作する発光ダイオードの特性を考慮して、複数の発光セルを逆並列に接続したり、ブリッジ整流器を用いて交流電源で複数の発光セルを動作させたりする技術が開発され、製品化されている。また、同一基板上に複数の発光セルを形成し、これらを直列及び並列に接続することによって、高電圧直流電源で高出力及び高効率の発光が可能な発光ダイオードが開発されている。これら発光ダイオードは、同一基板上に複数の発光セルを形成し、配線を介してこれら発光セルを接続することによって、交流又は直流電源で高出力、高効率の発光が可能である。
【０００４】
複数の発光セルを高電圧の交流又は直流電源に接続した発光ダイオードは、例えば、“複数の発光素子を有する発光装置”（ＬＩＧＨＴ―ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  Ｈ
ＡＶＩＮＧ  ＬＩＧＨＴ―ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＥＬＥＭＥＮＴＳ）という発明の名称で酒井らの特許文献１に開示されている。
【０００５】
複数の発光セルはエアブリッジ配線によって相互に電気的に接続され、このような配線の接続を通して交流又は直流電源で駆動する発光ダイオードを提供する。
【０００６】
しかしながら、エアブリッジ配線を用いた発光セルの接続は、配線の信頼性の低下、すなわち、外部からの湿気や衝撃による配線の断線や配線抵抗の増加などの問題を生じやすい。このような問題を回避するために、ステップカバー工程を用いた配線形成技術が使用されている。ステップカバー工程は、発光セルを覆う絶縁層を形成して絶縁層上に配線を形成する工程で、配線が絶縁層上に置かれるため、エアブリッジに比べて構造的に安定である。
【０００７】
しかしながら、ステップカバー工程を用いて配線が形成される場合にも、外部に露出することで、湿気や外部の衝撃によって配線が断線することもある。複数の発光セルを有する発光ダイオードの場合、多くの配線が用いられており、これらのうち何れか一つの配線が断線しても、発光ダイオード全体を動作させることができない。また、多数の配線が使用されることにより外部からの湿気が発光セルの内部に浸透しやすくなり、これによって、発光セルの発光効率が低下する。
【０００８】
一方、発光ダイオードを一般照明などの実際の用途に使用する場合、蛍光物質により紫外線又は青色光を長波長の光に変換することによって、白色光などの多様な色の光を実現する必要がある。従来、このような蛍光物質は、パッケージレベルで短波長の光を発光する発光ダイオードを覆うエポキシ樹脂などに含まれていた。このような白色発光ダイオー
ドは、発光ダイオードチップの製造工程と別に、パッケージング工程で蛍光物質を含有する色変換物質層が形成されるので、発光ダイオードのパッケージング工程を複雑にし、パッケージング工程における不良率を高くする。パッケージング工程の不良は、発光ダイオードチップ製造工程の不良に比べて相当大きな費用損失をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００４／０２３５６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の問題や他の関連した技術における問題を解決するもので、外部からの湿気浸透又は衝撃による配線の断線、配線抵抗の増加又は発光セルの性能低下を防止することができる発光ダイオード及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
本発明のもう１つの技術的課題は、配線及び発光セルを保護するための絶縁層を有し、絶縁層とそれが形成される下地層との間の接着力を強化することができる発光ダイオード、及びその製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる技術的課題は、チップレベルで発光セルから発する光の波長を変換する蛍光物質を有する発光ダイオード、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態によると、同一基板上に互いに分離して配置され、下部半導体層と、前記下部半導体層の一つの領域上に位置する上部半導体層と、前記上部半導体層と前記下部半導体層との間に配置された活性層と、をそれぞれ含む複数の発光セルと、前記発光セルの表面全体を覆い、且つ前記下部半導体層の他の領域及び前記上部半導体層上にそれぞれ形成された開口部を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成され、且つ前記開口部を介して隣接する発光セルを互いに電気的に接続する配線と、前記第１の絶縁層及び前記配線を覆う第２の絶縁層と、を含む発光ダイオードが提供される。また、前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は同一の材質で形成され、前記第１の絶縁層は前記第２の絶縁層より厚い。
【００１４】
第２の絶縁層が配線及び発光セルを覆うため、外部からの湿気浸透や衝撃から配線及び発光セルを保護することができる。さらに、第１の絶縁層と第２の絶縁層を同一の材質で形成するため、第１の絶縁層と第２の絶縁層との接着力が向上することにより、第２の絶縁層の剥離を防止することができる。また、第２の絶縁層に比べて第１の絶縁層を相対的に厚くすることによって、第２の絶縁層の剥離をさらに防止することができる。
【００１５】
第１の絶縁層は４５００Å〜１μｍの厚さを有し、第２の絶縁層は５００Åより厚くてもよい。第１の絶縁層が４５００Å以下である場合には、配線と発光セルとの間に電気的短絡が発生しやすい。一方、第１の絶縁層が厚いほど配線と発光セルとの間の電気的短絡を防止できるが、過度に厚いと、光透過率が低下し、発光効率が低下する。したがって、第２の絶縁層は１μｍ以下の厚さで形成されることが望ましい。一方、第２の絶縁層が５００Åより薄い場合には、外部からの湿気浸透を防止することが難しく、発光セルを保護することが難しい。
【００１６】
ここで、第１の絶縁層及び第２の絶縁層の厚さは、特に限定しない限り、平らな基板上に形成されるときの厚さを意味する。一般的に、実際に発光ダイオードに形成された第１の絶縁層又は第２の絶縁層の厚さは、上述の厚さに比べて薄い。
【００１７】
第１の絶縁層及び第２の絶縁層は、プラズマＣＶＤ法（ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成されたシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜であってもよい。シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜は２００〜３００℃の温度で形成されてもよい。
【００１８】
特に、第２の絶縁層は、第１の絶縁層の形成温度の−２０％〜＋２０％の範囲内の温度で形成された層であることが望ましい。プラズマＣＶＤの場合、形成温度によって形成した膜の質が相当変わり得る。したがって、ほぼ類似した温度で形成された第１の絶縁層及び第２の絶縁層を採択することによって、第２の絶縁層と第１の絶縁層との接着力を改善することができる。
【００１９】
一方、配線は、第１の絶縁層に接する下部層及び第２の絶縁層に接する上部層を含む多層膜構造であってもよい。下部層はＣｒ層又はＴｉ層であってもよく、また、上部層もＣｒ層又はＴｉ層であってもよい。特に、第１の絶縁層が酸化層又は窒化層である場合、Ｃｒ層又はＴｉ層は第１の絶縁層に強く接着できる。さらに、Ｃｒ層又はＴｉ層を熱処理することによって、接着力をさらに強化させることができる。併せて、下部層と上部層との間にＡｕ層、Ａｕ／Ｎｉ層又はＡｕ／Ａｌ層が配置されてもよい。
【００２０】
一方、第１の絶縁層及び第２の絶縁層は、ポリマー、例えば、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ―ｏｎ―ｇｌａｓｓ）又はＢＣＢ（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）から形成されてもよい。これら層はスピンコーティングを用いて形成されるので、形成工程が非常に単純である。また、第２の絶縁層は、少なくとも一部領域に蛍光体を含有してもよい。これによって、チップレベルで白色光又は多様な色を実現することができる。
【００２１】
これに対して、第２の絶縁層上に蛍光体層を形成してもよい。このような蛍光体層は、例えば、樹脂に蛍光体を混入して塗布したり、電気泳動法を使用してコーティングしたりしてもよい。
【００２２】
一方、第１の絶縁層と上部半導体層との間に透明電極層を配置してもよい。透明電極層はＩＴＯか、又は透明な金属から形成してもよい。透明電極層を透明な金属から形成する場合、透明電極層は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｒ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも一つの金属を含んでもよい。
【００２３】
配線は、透明電極層に接続され、上部半導体層に電気的に接続されてもよい。また、透明電極層は上部半導体層が露出する開口部を有してもよく、透明電極層の開口部は配線を充填してもよい。
【００２４】
本発明の他の実施形態によると、下部半導体層と、前記下部半導体層の一領域上に位置する上部半導体層と、前記上部半導体層と前記下部半導体層との間に配置された活性層と、をそれぞれ含む互いに分離した複数の発光セルを同一基板上に形成し、前記複数の発光セルの表面全体を覆い、且つ前記下部半導体層の他の領域及び前記上部半導体層上に形成された開口部を有する第１の絶縁層を形成し、前記第１の絶縁層上に前記開口部を介して隣接する発光セルに互いに電気的に接続する配線を形成し、前記第１の絶縁層と前記配線とを覆う第２の絶縁層を形成する発光ダイオードの製造方法が提供される。また、前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は同一の材質で形成され、前記第１の絶縁層は、前記第２の絶縁層より厚い。
【００２５】
これによって、配線と発光セルとを外部からの湿気や衝撃から保護することができ、第１の絶縁層と第２の絶縁層との接着力を強化することができる。
【００２６】
一方、第１の絶縁層は４５００Å〜１μｍの範囲内の厚さを有してもよく、第２の絶縁層は５００Åより厚くてもよい。さらに、第１の絶縁層及び第２の絶縁層は、プラズマＣＶＤ法で形成されたシリコン酸化層又はシリコン窒化層であってもよい。第１の絶縁層及び第２の絶縁層は、２００〜３００℃の温度で形成されてもよい。また、第２の絶縁層は、第１の絶縁層の形成温度の−２０％〜＋２０％の範囲内の温度で形成されてもよい。
【００２７】
一方、配線は、第１の絶縁層に接する下部層及び第２の絶縁層に接する上部層を含んでもよい。ここで、下部層はＣｒ層又はＴｉ層であってもよく、上部層もＣｒ層又はＴｉ層であってもよい。また、第２の絶縁層を形成する前に、配線と第１の絶縁層との界面接着特性を改善するために配線が熱処理されてもよい。このとき、配線は３００〜５００℃の温度範囲で熱処理されてもよい。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態において、第１の絶縁層及び第２の絶縁層はポリマーで形成されてもよい。さらに、第２の絶縁層は蛍光体を含有してもよい。
【００２９】
本発明の他の実施形態において、第２の絶縁層上に蛍光体層を形成してもよい。蛍光体層は、電気泳動法により、又は、例えば、樹脂に蛍光体を分散させて得られる樹脂と蛍光体との混合物を第２の絶縁層上に塗布することにより形成してもよい。
【００３０】
一方、複数の発光セルの形成には、上部半導体層上に透明電極層を形成することをさらに含んでもよい。透明電極層は５００〜８００℃の温度で熱処理してもよい。また、透明電極層は、上部半導体層を露出した開口部を有するように形成し、開口部は配線によって充填してもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、第１の絶縁層と第２の絶縁層を同一の材質で形成するとともに、第１の絶縁層を第２の絶縁層よりも厚く形成することによって、第１の絶縁層と第２の絶縁層との接着力を強化させ、第２の絶縁層の剥離を防止することができる。また、第２の絶縁層が配線及び発光セルを覆うので、外部からの湿気が発光ダイオード内に浸透することを防止することができ、外部の衝撃から配線及び発光セルを保護することができる。
【００３２】
さらに、絶縁層に対する接着力の強いＣｒ層又はＴｉ層を配線の下部層及び上部層として設けるので、配線と絶縁層との間の接着力も強化され、これによって第２の絶縁層の剥離をさらに防止することができる。
【００３３】
また、第２の絶縁層内に蛍光体を含ませたり、第２の絶縁層上に蛍光体層を形成したりすることによって、チップレベルで白色光などの多様な色の光を実現することができ、パッケージ工程を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを説明するための断面図である。
【図２】第１の絶縁層と第２の絶縁層の形成温度による信頼性テスト合格率を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを説明するための断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオード製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。以下で紹介する実施形態は、当業者が本発明を充分に理解するための例として示すものである。したがって、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されることなく、他の形態で具体化することも可能である。そして、図面において、構成要素の幅、長さ及び厚さなどは、便宜上、誇張して表現することがある。明細書及び図面の全般にわたって、同一の参照番号は同一の構成要素を示している。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを説明するための断面図である。
【００３７】
図１を参照すると、本実施形態に係る発光ダイオードは、基板５１、複数の発光セル５６、第１の絶縁層６３、配線６５及び第２の絶縁層６７を含み、バッファ層５３、透明電極層６１及び蛍光体層６９をさらに含んでもよい。基板５１は、絶縁基板、例えば、サファイア基板である。
【００３８】
同一の基板５１上に複数の発光セル５６を互いに分離して配置する。発光セル５６は、下部半導体層５５と、下部半導体層５５の一つの領域上に位置する上部半導体層５９と、下部半導体層５５と上部半導体層５９との間に配置した活性層５７とを含む。ここで、下部及び上部半導体層は、それぞれｎ型及びｐ型であるか、又はｐ型及びｎ型である。
【００３９】
下部半導体層５５、活性層５７及び上部半導体層５９は、それぞれ窒化ガリウム系の半導体物質、すなわち、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎで形成される。活性層５７は、所望の波長の光、例えば、紫外線又は青色光を放出するように組成元素及びその組成比が決定され、下部半導体層５５及び上部半導体層５９は、活性層５７に比べてバンドギャップの大きい物質で形成される。
【００４０】
下部半導体層５５及び／又は上部半導体層５９は、図示したように、単一の層で形成されるが、多層構造で形成してもよい。また、活性層５７は、単一量子井戸又は多重量子井戸構造であってもよい。
【００４１】
一方、発光セル５６と基板５１との間にはバッファ層５３が配置される。バッファ層５３は、基板５１とその上に形成される下部半導体層５５との格子不整合を緩和させるために導入する。
【００４２】
第１の絶縁層６３は発光セル５６の全面を覆う。第１の絶縁層６３は、下部半導体層５５の他の領域、すなわち、上部半導体層５９が形成された下部半導体層５５の領域に隣接する領域上に開口部を有し、また、上部半導体層５９上に開口部を有する。発光セル５６の側壁が第１の絶縁層６３によって覆われるように、開口部は互いに分離して配置される。また、第１の絶縁層６３は、発光セル５６の間の領域内の基板５１も覆う。第１の絶縁層６３は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）又はシリコン窒化膜で形成されてもよく、プラズマＣＶＤを用いて２００〜３００℃の温度範囲で形成されてもよい。このとき、第１の絶縁層６３は、４５００Å〜１μｍの厚さで形成されることが望ましい。第１の絶縁層が４５００Åより薄い厚さで形成される場合、層が覆うときの特性によって、発光セルの下側では相対的に厚さが薄い第１の絶縁層が形成され、第１の絶縁層上に形成される配線と発光セルとの間に電気的短絡が発生しうる。一方、第１の絶縁層は、その厚さが厚いほど容易に電気的短絡を防止できるが、光透過率を低下させ、発光効率を減少させるので、１μｍの厚さを超えないことが望ましい。
【００４３】
一方、配線６５は第１の絶縁層６３上に形成される。配線６５は、開口部を介して下部半導体層５５及び上部半導体層５９に電気的に接続される。また、配線６５は、隣接した発光セル５６の下部半導体層５５と上部半導体層５９とを互いに電気的に接続し、発光セル５６の直列アレイを形成することができる。これらアレイは複数形成されており、複数のアレイは、互いに逆並列に接続され、交流電源に接続されて駆動される。また、発光セルの直列アレイに接続されたブリッジ整流器（図示せず）を形成してもよく、ブリッジ整流器によって発光セルを交流電源で駆動することも可能である。ブリッジ整流器は、配線６５により発光セル５６と同一構造の発光セルを結線することによって形成してもよい。
【００４４】
また、配線６５は、隣接した発光セルの下部半導体層５５を互いに接続したり、上部半導体層５９を互いに接続したりもできる。これによって、直列または並列に接続された複数の発光セル５６が提供される。
【００４５】
配線６５は、導電物質、例えば、多結晶シリコンなどのドーピングされた半導体物質又は金属で形成される。特に、配線６５は多層構造で形成してもよく、例えば、Ｃｒ又はＴｉの下部層６５ａと、Ｃｒ又はＴｉの上部層６５ｃとを含んでもよい。また、Ａｕ、Ａｕ／Ｎｉ又はＡｕ／Ａｌの中間層６５ｂが下部層６５ａと上部層６５ｃとの間に配置されてもよい。
【００４６】
一方、透明電極層６１が上部半導体層５９と第１の絶縁層６３との間に配置される。透明電極層６１は、上部半導体層５９上に形成された開口部によって露出される。透明電極層６１は、活性層５７で生成された光を透過させ、各上部半導体層５９に電流を分散させて供給する。配線６５は、開口部によって露出された透明電極層６１に接触し、上部半導体層５５に電気的に接続される。また、透明電極層６１は、上部半導体層５９を露出させる開口部を有してもよく、配線６５が透明電極層内の開口部を充填してもよい。
【００４７】
第２の絶縁層６７は配線６５及び第１の絶縁層６３を覆う。第２の絶縁層６７は、配線６５の湿気などによる汚染を防止し、外部衝撃による配線６５及び発光セル５６の損傷を防止する。
【００４８】
第２の絶縁層６７は、第１の絶縁層６３と同一の材質、すなわち、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）又はシリコン窒化膜で形成してもよい。第２の絶縁層６７は、第１の絶縁層と同様に、プラズマＣＶＤを用いて２００〜３００℃の温度範囲で形成された層であってもよい。さらに、第１の絶縁層６３がプラズマＣＶＤを用いて形成された層である場合、第２の絶縁層６７は、第１の絶縁層６３の形成温度に対して−２０％〜＋２０％の温度範囲内で
形成された層であることが望ましく、同一の形成温度で形成された層であることがより望ましい。
【００４９】
このような結果は、図２から確認することができる。図２は、第１の絶縁層６３としてシリコン酸化膜を２５０℃で形成し、第２の絶縁層６７として形成温度を変化させながらシリコン酸化膜を形成したサンプルから、１０００時間の信頼性テストを合格したサンプルの合格率を％で示したグラフである。第２の絶縁層の形成温度別に２０個のサンプルを準備し、各サンプルに対して加湿条件でテストを行った。図２を見ると、第２の絶縁層を第１の絶縁層６３の形成温度（２５０℃）に対して±２０％内の形成温度で形成した場合、優れた信頼性を示しており、これを超える温度範囲で形成された場合、信頼性が急激に減少する。また、第１の絶縁層と第２の絶縁層が同一の形成温度で形成された場合、合格率は１００％で、最も高い信頼性を示す。
【００５０】
一方、第２の絶縁層６７は、第１の絶縁層６３に比べて薄く、５００Å以上の厚さが望ましい。第２の絶縁層６７が第１の絶縁層６３に比べて薄いので、第２の絶縁層が第１の絶縁層から剥離するのを防止することができる。また、第２の絶縁層６７が５００Åより薄い場合、外部の衝撃又は湿気の浸透から配線及び発光セルを保護するのは難しい。
【００５１】
蛍光体層６９は、樹脂に蛍光体が分散された層であるか、又は電気泳動法によって形成された層である。蛍光体層６９は、第２の絶縁層６７を覆い、発光セル５６から発光した光の波長を変換する。
【００５２】
図３〜図９は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを製造する方法を説明するための断面図である。
【００５３】
図３を参照すれば、基板５１上に下部半導体層５５、活性層５７及び上部半導体層５９が形成される。また、下部半導体層５５を形成する前に、基板５１上にバッファ層５３を形成してもよい。
【００５４】
基板５１は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウム燐（ＧａＰ）、リチウム―アルミナ（ＬｉＡｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）基板でもよく、これに限定されず、基板５１上に形成される半導体層の材料によって多様に選択される。
【００５５】
バッファ層５３は、基板５１とその上に形成される半導体層５５との格子不整合を緩和するために形成され、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成してもよい。基板５１が導電性基板である場合、バッファ層５３は、絶縁層又は半絶縁層で形成されることが望ましく、ＡｌＮ又は半絶縁ＧａＮで形成してもよい。
【００５６】
下部半導体層５５、活性層５７及び上部半導体層５９は、それぞれ窒化ガリウム系の半導体物質、すなわち、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎで形成してもよい。下部及び上部半導体層５５、５９及び活性層５７は、有機金属化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｅｐｉｔａｘｙ）又は水素化物気相エピタキシー法（ｈｙｄｒｉｄｅ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ；ＨＶＰＥ）技術などを使用して断続的に又は連続的に成長される。
【００５７】
ここで、下部及び上部半導体層は、それぞれｎ型及びｐ型、又はｐ型及びｎ型の半導体層である。窒化ガリウム系化合物の半導体層で、ｎ型半導体層は、不純物として、例えば、シリコン（Ｓｉ）をドーピングして形成してもよく、ｐ型半導体層は、不純物として、
例えば、マグネシウム（Ｍｇ）をドーピングして形成してもよい。
【００５８】
図４を参照すれば、上部半導体層５９、活性層５７及び下部半導体層５５をパターニングし、互いに分離するように発光セル５６を形成する。このとき、下部半導体層５５の一部領域上に上部半導体層５９が位置し、下部半導体層５５の他の領域は露出される。一方、前発光セルの間のバッファ層５３が除去され、基板５１が露出される。
【００５９】
図５を参照すれば、発光セル５６の上部半導体層５９上に透明電極層６１を形成してもよい。透明電極層６１は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの金属酸化物で形成してもよく、又は透明金属で形成してもよい。透明金属の場合、透明電極層６１は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｒ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも一つの金属又はこれらの合金を含むことができる。
【００６０】
一方、透明電極層６１は、上部半導体層５９を露出させる開口部６１ａを有してもよい。透明電極層６１は、発光セル５６上に形成するが、発光セル５６を形成する前に上部半導体層５９上に形成し、上部半導体層５９をパターニングする前にパターニングしてもよい。
【００６１】
透明電極層６１は、上部半導体層５９との接触抵抗のために、例えば、５００〜８００℃の温度範囲で熱処理してもよい。
【００６２】
図６を参照すれば、発光セル５６を有する基板５１上に連続的な第１の絶縁層６３が形成される。第１の絶縁層６３は、発光セル５６の側壁及び上部面を覆い、発光セル５６の間の領域の基板５１上部を覆う。第１の絶縁層６３は、プラズマＣＶＤを用いて、例えば、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で形成される。この場合、第１の絶縁層６３は、２００〜３００℃の温度範囲で形成され、４５００Å〜１μｍの厚さで形成されることが望ましい。
【００６３】
その後、第１の絶縁層６３をパターニングし、上部半導体層５９上に開口部６３ａが形成され、下部半導体層５５の他の領域上に開口部６３ｂが形成される。透明電極層６１が形成されると、開口部６３ａによって透明電極層６１は露出される。また、透明電極層６１が開口部６１ａを有する場合、第１の絶縁層６３の開口部６３ａは透明電極層６１の開口部６１ａを露出する。
【００６４】
図７を参照すれば、開口部６３ａを有する第１の絶縁層６３上に配線６５が形成される。配線６５は、開口部６３ａ、６３ｂを介して下部半導体層５５と上部半導体層５９とに電気的に接続され、隣接した発光セル５６を相互に電気的に接続する。
【００６５】
配線６５は、めっき技術、一般的な電子ビーム蒸着、化学気相蒸着（ＣＶＤ）又は物理気相蒸着技術を用いて形成される。
【００６６】
一方、配線６５は、導電物質、例えば、多結晶シリコンのようなドーピングした半導体物質又は金属で形成してもよい。特に、配線６５は、多層構造で形成され、例えば、Ｃｒ又はＴｉの下部層６５ａ（図１参照）と、Ｃｒ又はＴｉの上部層６５ｃ（図１参照）とを含むことができる。また、Ａｕ、Ａｕ／Ｎｉ又はＡｕ／Ａｌの中間層６５ｂ（図１参照）が下部層と上部層との間に配置されてもよい。配線６５は、第１の絶縁層６３との接着力を向上させるために、３００〜５００℃の温度範囲で熱処理してもよい。
【００６７】
図８を参照すれば、配線６５が形成された基板５１上に第２の絶縁層６７が形成される。第２の絶縁層６７は、配線６５及び第１の絶縁層６３を覆う。第２の絶縁層は、第１の
絶縁層６３と同一の材質、例えば、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で形成され、プラズマＣＶＤを用いて２００〜３００℃の温度範囲で形成してもよい。特に、第２の絶縁層６７は、第１の絶縁層６３の形成温度に対して−２０％〜＋２０％の温度範囲内で形成されることが望ましい。
【００６８】
図９を参照すれば、第２の絶縁層６７上に蛍光体層６９が形成される。蛍光体層６９は、樹脂に蛍光体を分散させた後、これを第２の絶縁層６７上に塗布して形成したり、または電気泳動法を用いて第２の絶縁層６７上に形成したりしてもよい。これによって、チップレベルで蛍光物質を有する発光ダイオードが完成する。
【００６９】
図１０は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを説明するための断面図である。ここでは、第１の絶縁層及び第２の絶縁層にポリマーを用いた発光ダイオードを説明する。
【００７０】
図１０を参照すれば、発光ダイオードは、基板５１、複数の発光セル５６、第１の絶縁層８３、配線８５及び第２の絶縁層８７を含み、バッファ層５３及び透明電極層６１をさらに含むことができる。基板５１及び発光セル５６及び透明電極層６１は、図１を参照して説明した発光ダイオードと同一であるので、それに関する詳細な説明は省略する。
【００７１】
第１の絶縁層８３は、ＳＯＧ、ＢＣＢ又は他の透明なポリマーで形成され、発光セル５６の間の空間を充填する。第１の絶縁層８３は、下部半導体層５５の他の領域を覆い、このとき、下部半導体層５５を露出する開口部を有する。また、第１の絶縁層８３は、上部半導体層５９又は透明電極層６１を露出させる。発光セル５６の側壁は、第１の絶縁層８３によって覆われる。
【００７２】
一方、配線８５が第１の絶縁層８３上に形成され、下部半導体層５５と上部半導体層５９とに電気的に接続される。配線８５は、開口部を介して下部半導体層５５に電気的に接続され、上部半導体層５９に電気的に接続される。また、配線８５は、隣接した発光セル５６の下部半導体層５５と上部半導体層５９とをそれぞれ電気的に接続し、発光セル５６の直列アレイを形成することができる。これらのアレイを複数形成し、複数のアレイを互いに逆並列に接続することで、交流電源で駆動できる。また、発光セルの直列アレイに接続したブリッジ整流器（図示せず）が形成され、ブリッジ整流器によって発光セルを交流電源下で駆動することも可能である。ブリッジ整流器は、配線８５により、発光セル５６と同一構造の発光セルを結線することによって形成してもよい。
【００７３】
あるいは、配線８５は、隣接した発光セルの下部半導体層５５を互いに接続したり、上部半導体層５９を互いに接続したりしてもよい。これによって、直列または並列に接続した複数の発光セル５６が提供される。
【００７４】
配線８５は、導電物質、例えば、多結晶シリコンのようなドーピングした半導体物質又は金属で形成される。特に、配線８５は、多層構造で形成してもよい。
【００７５】
第２の絶縁層８７は、配線８５及び第１の絶縁層８３を覆う。第２の絶縁層８７は、第１の絶縁層８３と同一材質のポリマーで形成される。したがって、第１の絶縁層８３と第２の絶縁層８７との接着力が強化される。また、第２の絶縁層８７は、発光セル５６の間の空間を充填する第１の絶縁層８３の厚さより薄いことが望ましい。
【００７６】
一方、第２の絶縁層８７は蛍光体を含有してもよい。これによって、チップレベルで波長変換が可能な発光ダイオードが提供される。
【００７７】
本実施形態によると、ポリマーを用いて第１の絶縁層を形成するため、配線８５及び第２の絶縁層８７を相対的に平坦な第１の絶縁層上に形成することができ、配線の信頼性をより一層向上させることができる。
【００７８】
図１１〜図１３は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを製造する方法を説明するための断面図である。
【００７９】
図１１を参照すれば、図３〜図５を参照して説明したように、同一の基板５１上に互いに分離した複数の発光セル５６及び透明電極層６１が形成される。各発光セル５６は、それぞれ下部半導体層５５、活性層５７及び上部半導体層５９を有する。一方、透明電極層６１は、上部半導体層５９を露出する開口部６１ａを有することができる。
【００８０】
図１２を参照すれば、発光セル５６及び透明電極層６１を覆う第１の絶縁層８３が形成される。第１の絶縁層８３はポリマーで形成され、発光セル５６の間の空間を充填して、発光セル５６の全面を覆う。
【００８１】
図１３を参照すれば、第１の絶縁層８３を部分的にエッチング除去し、透明電極層６１を露出させる。その後、第１の絶縁層８３及び発光セル５６上に配線８５が形成される。配線８５は、図７を参照して説明したような材質で形成してもよい。
【００８２】
その後、配線８５及び第１の絶縁層８３を覆う第２の絶縁層８７（図１０参照）が形成される。第２の絶縁層は、第１の絶縁層８３と同一材質のポリマーで形成され、蛍光体を含有してもよい。
【００８３】
一方、第２の絶縁層が第１の絶縁層より厚い場合、光透過率が悪くなり、外部衝撃によって第２の絶縁層又は第１の絶縁層が発光セルから剥離される。したがって、第２の絶縁層８７は、第１の絶縁層８３の厚さ（ここでは、発光セルの間の空間を充填する絶縁層８３の厚さ）より薄いことが望ましい。
【００８４】
本実施形態において、蛍光体が第２の絶縁層８７に含まれることを説明したが、蛍光体は、第１の絶縁層８３に含まれてもよい。また、第２の絶縁層８７上に蛍光体層を別途形成してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
５１：基板、５３：バッファ層、５６：発光セル、６１：透明電極層、６３：第１の絶縁層、６５：配線、６７：第２の絶縁層、６９：蛍光体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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