(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下部半導体層と、
前記下部半導体層のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように前記下部半導体層の上部に配置された上部半導体層と、
前記上部半導体層の一部領域上に絶縁層を介して形成され、前記下部半導体層に電流を供給するために形成された第１の電極と、
前記上部半導体層の他の一部領域上に前記上部半導体層に電流を供給するために形成された第２の電極と、
前記第１の電極から延長され、前記露出された下部半導体層の少なくとも一部に至るように形成された前記第１の電極の延長部と、を含み、
前記絶縁層は、前記上部半導体層の上面全体及び傾斜したメサ面の上面全体に形成され、前記第１の電極が形成される部分の下部に形成されたＤＢＲ構造の絶縁層を含み、
前記基板はＰＳＳ基板であり、前記ＤＢＲ構造の絶縁層をさらに含み、
前記ＤＢＲ構造の前記絶縁層は前記基板のＰＳＳ領域に形成され、
前記上部半導体層から光が放出されることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記下部半導体層のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように形成されたメサ面領域のうち前記第１の電極の延長部の下部に形成されたＤＢＲ構造の絶縁層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。
【請求項３】
前記露出された下部半導体層の少なくとも一部に至るように形成された前記第１の電極の延長部の周辺に形成されたＤＢＲ構造の絶縁層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。
【請求項４】
前記第２の電極の下部に形成されたＤＢＲ構造の絶縁層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。
【請求項５】
前記第１の電極の延長部は、前記上部半導体層から前記下部半導体層に至る傾斜したメサ面に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。
【請求項６】
前記上部半導体層上に前記第２の電極から延長された第２の電極の延長部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。
【請求項７】
前記ＤＢＲ構造の前記絶縁層は前記基板の底面に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。
【請求項８】
前記上部半導体層上に形成された透明電極層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。
【請求項９】
前記ＤＢＲ構造の前記絶縁層は、屈折率が互いに異なる少なくとも２つの絶縁層を交互に積層して形成され、最外側に位置する絶縁層はＳｉ化合物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。
【請求項１０】
前記ＤＢＲ構造の前記絶縁層は、屈折率が互いに異なる少なくとも２つの絶縁層を交互に積層して形成され、最外側に位置する絶縁層はＳｉ化合物であることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記ＤＢＲ構造の絶縁層は、屈折率が互いに異なる少なくとも２つの絶縁層を交互に積層して形成され、最外側に位置する絶縁層はＳｉ化合物であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関し、より詳細には、電極及び電極パッドによる発光面積の減少を抑制する発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）系列の発光ダイオードは、約１０年以上応用・開発されてきた。ＧａＮ系列のＬＥＤは、ＬＥＤ技術において重要な変化であり、現在、天然色ＬＥＤ表示素子、ＬＥＤ交通信号器、白色ＬＥＤなどの多様な応用分野で使用されている。最近、高効率の白色ＬＥＤは、蛍光ランプに取って代わるものと期待されており、特に、白色ＬＥＤの効率は、通常の蛍光ランプの効率と同等の水準に達している。
【０００３】
一般に、窒化ガリウム系列の発光ダイオードは、サファイアなどの基板上に各エピ層を成長させることによって形成され、Ｎ型半導体層、Ｐ型半導体層及びこれらの間に介在された活性層を含む。一方、前記Ｎ型半導体層上にＮ電極が形成され、前記Ｐ型半導体層上にＰ電極が形成される。前記発光ダイオードは、前記各電極を介して外部電源により駆動される。このとき、電流は、Ｐ電極から前記各半導体層を経てＮ電極に流れる。
【０００４】
一般に、Ｐ型半導体層は高い比抵抗を有するので、Ｐ型半導体層内で電流が均一に分散されず、前記Ｐ電極が形成された部分に電流が集中し、Ｐ型半導体層の角部を通して電流が集中的に流れるという問題が発生する。電流の集中は発光領域の減少につながり、結果的に発光効率を低下させる。このような問題を解決するために、Ｐ型半導体層上に比抵抗の低い透明電極層を形成し、電流分散を図る技術が使用される。Ｐ電極から流入した電流が、透明電極層によって分散されて前記Ｐ型半導体層に流入するので、発光ダイオードの発光領域を広げることができる。
【０００５】
しかしながら、透明電極層は、光を吸収するためその厚さが制限されており、その結果、電流分散に限界を有する。特に、高出力のために使用される約１ｍｍ２以上の大面積の発光ダイオードにおいては、透明電極層を用いた電流分散に限界がある。
【０００６】
一方、前記電流は、各半導体層を介してＮ電極に流れる。これによって、前記Ｎ型半導体層においてＮ電極が形成された部分に電流が集中するが、これは、半導体層内で流れる電流が、Ｎ電極が形成されたＮ型半導体層の領域付近に集中することを意味する。したがって、Ｎ型半導体層内の電流集中の問題を解決する発光ダイオードがさらに要求される。
【０００７】
通常、発光ダイオードには、均一な電流拡散のために多様な電極構造が使用されている。
【０００８】
図１は、対角電極構造を有する発光ダイオードを説明するための図である。
【０００９】
図１において、１はＮ電極で、２はＰ電極で、３は露出されたＮ型半導体層で、４は透明電極層である。
【００１０】
図１を参照すれば、対角電極構造の場合、小さいサイズの発光ダイオードでは大きな効果を発揮できるが、発光ダイオードの面積が増加するにつれて中央への電流集中現象が増加し、中央以外では発光が不可能になるという問題が発生する。さらに、単純な対面型構造の電極パターンも、対角電極構造と同一の問題を有している。
【００１１】
図２は、対面及び対称拡張混合型電極構造を有する発光ダイオードを説明するための図であり、図３は、図２のＡ―Ａ'線断面図である。
【００１２】
図２及び図３において、１１は基板、１３はＮ型半導体層、１５は活性層、１７はＰ型半導体層、１９は透明電極層、２１はＮ電極で、２２及び２３はＮ電極２１の延長部、３１はＰ電極、３２及び３３はＰ電極３１の延長部である。
【００１３】
図２及び図３を参照すれば、対面型構造及び対称拡張型構造の混合型は、主にサイズの大きい発光ダイオードに用いられており、ＬＥＤチップのサイズの増加とともに増加した発光面積に電流を均一に分布させるために、電極の延長部２２、２３、３２、３３が発光面積全体に広げられていることが分かる。
【００１４】
しかしながら、Ｐ電極３１の延長部３２、３３とＮ電極２１の延長部２２、２３を形成するためには、メサエッチングによりＮ型半導体層１３を露出させなければならないので、発光面積のが減少することが不可避であるという問題がある。
【００１５】
併せて、電流拡散のために、一つのチップに形成される電極パッドが２個以上に増加する傾向にあり、これらの電極及び電極の延長部を形成するためのメサエッチング面積も拡大されている。電極パッド数の増加によるメサエッチング面積の拡大は、同一のチップ面積を基準にして発光面積を減少させ、発光効率を低下させるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明が達成しようとする技術的課題は、電極及び電極パッドによる発光面積の減少を抑制することができる発光ダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、基板上に形成された下部半導体層と、前記下部半導体層のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように前記下部半導体層の上部に配置された上部半導体層と、前記上部半導体層の一部領域上に絶縁層を介して形成され、前記下部半導体層に電流を供給するために形成された第１の電極と、前記上部半導体層の他の一部領域上に前記上部半導体層に電流を供給するために形成された第２の電極と、前記第１の電極から延長され、前記露出された下部半導体層の少なくとも一部に至るように形成された第１の電極の延長部と、を含み、前記絶縁層は、前記上部半導体層の上面全体及び傾斜したメサ面の上面全体に形成され、前記第１の電極が形成される部分の下部に形成されたＤＢＲ構造の絶縁層を含み、前記基板はＰＳＳ基板であり、前記ＤＢＲ構造の絶縁層をさらに含み、前記ＤＢＲ構造の前記絶縁層は前記基板のＰＳＳ領域に形成され、前記上部半導体層から光が放出される発光ダイオードが提供される。
【００２１】
前記発光ダイオードは、前記下部半導体層のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように形成されたメサ面領域のうち前記第１の電極の延長部の下部に形成されたＤＢＲ構造の絶縁層をさらに含んでもよい。
【００２２】
前記発光ダイオードは、前記露出された下部半導体層の少なくとも一部に至るように形成された第１の電極の延長部の周辺に形成されたＤＢＲ構造の絶縁層をさらに含んでもよい。
【００２３】
前記ＤＢＲ構造の絶縁層は、屈折率が互いに異なる少なくとも２つの絶縁層を交互に積層して形成してもよく、最外側に位置する絶縁層はＳｉ化合物であってもよい。また、Ｓｉ化合物はＳｉＯ２であってもよい。
【００２４】
前記発光ダイオードは、前記第２の電極の下部に形成されたＤＢＲ構造の絶縁層をさらに含んでもよい。
【００２５】
前記ＤＢＲ構造の絶縁層は、屈折率が互いに異なる少なくとも２つの絶縁層を交互に積層してしてもよく、最外側に位置する絶縁層はＳｉ化合物であってもよい。また、Ｓｉ化合物はＳｉＯ２であってもよい。
【００２６】
前記第１の電極の延長部は、前記上部半導体層から前記下部半導体層に至る傾斜したメサ面に形成されてもよい。
【００２７】
前記発光ダイオードは、前記上部半導体層上に前記第２の電極から延長された第２の電極の延長部をさらに含んでもよい。
【００２９】
前記ＤＢＲ構造の絶縁層は、屈折率が互いに異なる少なくとも２つの絶縁層を交互に積層して構成してもよく、最外側に位置する絶縁層はＳｉ化合物であってもよい。また、Ｓｉ化合物はＳｉＯ２であってもよい。
【００３１】
前記ＤＢＲ構造の絶縁層は、前記基板の底面に形成されてもよい。
【００３２】
前記発光ダイオードは、前記上部半導体層上に形成された透明電極層をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、下部半導体層に電流を供給するための電極及び延長部を形成するとき、これらを絶縁層を介して上部半導体層上に形成している。これによって、電極及び延長部を形成するためにメサエッチングによって除去される半導体層の面積の減少に伴なう発光面積の減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】対角電極構造を有する発光ダイオードを説明するための図である。
【図２】対面及び対称拡張混合型電極構造を有する発光ダイオードを説明するための図である。
【図３】図２のＡ―Ａ’線断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを説明するための平面図である。
【図５】図４のＡ―Ａ’線断面図である。
【図６】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７】本発明の更に他の実施形態に係る発光ダイオードを説明するための平面図である。
【図８】図７のＢ―Ｂ'線断面図である。
【図９】図７のＣ―Ｃ'線断面図である。
【図１０】本発明の更に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。
【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各実施形態を詳細に説明する。以下に示す各実施形態は、当業者に本発明の思想を充分に伝達するための一例として提供されるものである。したがって、本発明は、以下に説明する各実施形態に限定されず、他の形態に具体化され得るものとして理解することができる。
【００３６】
図４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平面図、図５は、図４のＡ―Ａ’線断面図である。
【００３７】
図４及び図５を参照すれば、基板１１１上に第１の導電型下部半導体層１１３が形成される。前記基板１１１は、特定に材料を限定するものではなく、サファイア基板であってもよい。
【００３８】
前記第１の導電型下部半導体層１１３の上部には第２の導電型上部半導体層１１７が形成される。上部半導体層１１７は、前記下部半導体層１１３のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように下部半導体層１１３のエッジ部によって取り囲まれた領域内に配置される。一方、前記下部半導体層１１３と前記上部半導体層１１７との間には活性層１１５が配置される。活性層１１５は上部半導体層１１７の下側に位置し、前記下部半導体層１１３のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように配置される。
【００３９】
前記下部半導体層１１３、活性層１１５及び上部半導体層１１７は、窒化ガリウム系列の化合物半導体物質、すなわち、（Ｂ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎで形成されるが、これらに限定されるわけではない。前記活性層１１５は、要求される波長の光、例えば、紫外線又は青色光を放出するように構成された組成元素及び組成比を有する。下部半導体層１１３及び上部半導体層１１７は、前記活性層１１５に比べてバンドギャップの大きい物質で形成される。
【００４０】
前記下部半導体層１１３及び／又は上部半導体層１１７は、図示したように、単一層又は多層構造で形成されてもよい。また、活性層１１５は、単一量子ウェル構造又は多重量子ウェル構造を有してもよい。前記基板１１１と下部半導体層１１３との間にはバッファ層（図示せず）が介在されてもよい。バッファ層は、基板１１１とその上に形成される下部半導体層１１３との間の格子不整合を緩和させるために選択される。
【００４１】
前記各半導体層１１３、１１５、１１７は、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥ技術を用いて形成されてもよい。また、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を用いて前記下部半導体層１１３の各領域が露出されるようにメサエッチングが行われてもよい。
【００４２】
このとき、メサエッチングによる半導体層のメサ面は傾斜させることが望ましい。前記メサ面は、例えば、２０°〜８０°の傾斜角度を有してもよく、より望ましくは３０°〜６０°の傾斜角度を有してもよい。
【００４３】
メサ面が傾斜して形成されれば、以後に行われるＤＢＲ構造の第２の絶縁層１４０及び第１の電極傾斜延長部１２２を形成するときの作業性及び信頼性を高めることができる。併せて、発光面積がより広くなるという効果をもたらす。
【００４４】
前記上部半導体層１１７上には絶縁層が形成される。前記絶縁層は、第１の絶縁層１１９及び第２の絶縁層１４０を含んでもよい。前記第１の絶縁層１１９は、上部半導体層１１７及びメサエッチングにより形成された傾斜面の上面に全体的に形成され、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２を使用して形成されてもよい。
【００４５】
前記第２の絶縁層１４０は、上部半導体層１１７のうち第１の電極１２１が形成される領域と、メサエッチングにより形成されるメサ面のうち第１の電極１２１の傾斜延長部１２２が形成される部分に選択的に形成されてもよい。
【００４６】
前記第２の絶縁層１４０は、例えば、ＤＢＲ構造層で形成されるものであり、例えば、屈折率の差の大きい物質を繰り返して積層することによって形成されてもよい。
【００４７】
前記ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）構造層は、発光機能、光検出機能、光変調機能などを含む各種発光素子で高い反射率を必要とする場合に使用されている。ＤＢＲ構造層は、屈折率が互いに異なる２種類の物質を交互に積層し、その屈折率の差を用いて光を反射することができる。
【００４８】
前記第２の絶縁層１４０は、互いに異なる屈折率を有する二つ以上の絶縁層、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２が交互に積層されて形成されてもよい。前記第２の絶縁層１４０は、例えば、ＳｉＯ２とＴｉＯ２が交互に積層され、ＳｉＯ２とＳｉ３Ｎ４が交互に多数の層で積層された後、フォトリソグラフィ技術を用いて積層された各絶縁層をパターニング・エッチングすることによって形成されてもよい。
【００４９】
このとき、Ｓｉ化合物であるＳｉＯ２からなる絶縁層は、最外側となるように積層される。ＴｉＯ２は、熱的ストレスを受けた場合変性を引き起こし得る。したがって、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を交互に積層して第２の絶縁層１４０を形成するとき、ＴｉＯ２の絶縁層が最外側に接して配置されれば、第２の絶縁層１４０の蒸着後にクラックが発生するおそれがある。ところが、熱的ストレスで比較的変性が起こらないＳｉＯ２を最外側の絶縁層として先に蒸着した後、ＴｉＯ２を蒸着する順序で多数の層を蒸着すれば、第２の絶縁層１４０が熱的ストレスに対して安定的な特性を有するようになり、蒸着後のクラック発生を防止することができる。これと同様に、第２の絶縁層１４０の最後に蒸着される最外側の絶縁層もＳｉＯ２にすることが望ましい。このようにすることによって、第２の絶縁層１４０の信頼性を確保することができる。第２の絶縁層１４０は、屈折率が互いに異なる二つ以上の絶縁層が交互に多数層で積層して形成することによって、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）の機能を持たせてもよい。これによって、第２の絶縁層１４０は、活性層１１７から発生した光が第１の電極１２１に進行するとき、この光を反射させ、活性層１１７から発生した光が第１の電極１２１によって吸収又は遮断されるのを効果的に防止することができる。
【００５０】
また、ＤＢＲ層１１１ｂは、基板１１１のＰＳＳ領域１１１ａ上に形成してもよい。
【００５１】
他の実施形態では、第１の電極１２１の下部にＤＢＲ構造の第２の絶縁層１４０が形成されてもよく、第２の電極１３１の下部の上部半導体層１１７と接触する部分を除いた部分にＤＢＲ構造の絶縁層が形成されてもよい。
【００５２】
また、他の実施形態では、前記第１の電極１２１の下部又はメサ面に形成された第２の絶縁層１４０によって反射された光の外部への抽出効率を増加させるために、露出された下部半導体層１１３にもＤＢＲ構造の絶縁層が形成されてもよい。また、他の実施形態では、図６に示すように、基板１１１の底部にＤＢＲ層１１１ｃが形成されてもよい。
【００５３】
第１の電極１２１は、第１の電極１２１と前記上部半導体層１１７との間に配置された第１の絶縁層１１９及び第２の絶縁層１４０を介して前記上部半導体層１１７上の第１の領域に形成される。第１の電極傾斜延長部１２２及び第１の電極下部延長部１２３は、前記第１の電極１２１から前記露出された前記下部半導体層１１３のエッジ領域まで延長され、前記基板の第１の辺に沿って形成される。前記第１の電極１２１、第１の電極傾斜延長部１２２及び第１の電極下部延長部１２３は、同一の物質及び同一の工程により形成される。例えば、前記下部半導体層がＮ型である場合、前記第１の電極１２１、第１の電極傾斜延長部１２２及び第１の電極下部延長部１２３は、リフトオフ技術を使用してＴｉ／Ａｌで形成されてもよい。
【００５４】
また、第２の電極１３１は前記上部半導体層１１７の第２の領域に形成される。前記第２の電極１３１は、上部半導体層１１７上で前記第１の辺に隣接する第２の辺と、第２の辺に隣接する第３の辺との間の角部分の近くに配置される。
【００５５】
前記上部半導体層１１７上に前記第１の絶縁層１１９が形成される前に、透明電極層（図示せず）が形成されてもよい。一般に、透明電極層は、ＩＴＯ又はＮｉ／Ａｕで形成されて透光性を有し、上部半導体層１１７にオーミック接触されることによって接触抵抗を低下させることができる。しかし、第２の電極１３１は、透光性を有することができず、上部半導体層１１７にオーミック接触されない。第２の電極１３１の一部は上部半導体層１１７と接するように形成され、他の一部は、透明電極層と接するように形成される。したがって、第２の電極１３１を上部半導体層１１７に直接接触させることによって、第２の電極１３１の下側に電流が流れるのを防止することができる。したがって、第２の電極１３１の直下にある上記活性層の領域では光が発生されず、透明電極層の直下にある上記活性層の領域では光が発生される。この構造によって、上記活性層で発生した光が第２の電極１３１によって吸収されて損失されることを最小限することができる。
【００５６】
一方、第２の電極の第１の延長部１３２は、前記第２の電極１３１から延長され、第２の辺に隣接して前記上部半導体層１１７上に形成される。第２の電極の第２の延長部１３３は、前記第２の電極１３１から延長され、第３の辺に隣接して前記上部半導体層１１７上に形成される。前記第２の電極１３１、第２の電極の第１の延長部１３２及び第２の電極の第２の延長部１３３は、同一の物質及び同一の工程によって形成されてもよい。
【００５７】
以下、図２及び図４を比較し、本発明の一実施例に係る発光ダイオードにおける発光領域面積の改善事項について説明する。
【００５８】
図２及び図４を比較すると、下部半導体層に電流を供給するための下部電極２１及び第１の電極１２１によって減少する発光領域の面積に大きな差があることが分かる。すなわち、図２の発光ダイオードでは、下部電極２１を形成するために、その面積に該当する活性層１５を含む発光領域がメサエッチングによって除去される。その一方、図４の発光ダイオードでは、第１の電極１２１は、第１の絶縁層１１９及び第２の絶縁層１４０を介して上部半導体層１１７上に形成され、活性層１１５がそのまま残っている。したがって、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードは、従来の発光領域の減少に関する問題を効果的に解決することができる。
【００５９】
また、図４に示すように、第１の電極１２１の下部に形成されたＤＢＲ構造の第２の絶縁層１４０により、第１の電極１２１によって吸収又は遮断される光を効果的に外部に放出させることが可能になる。
【００６０】
図７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平面図、図８は、図７のＢ―Ｂ'線断面図、図９は、図７のＣ―Ｃ'線断面図である。
【００６１】
図７〜図９に示した本発明の他の実施形態は、図４及び図５を参照して説明した実施例と比較すると、第１の電極及び第２の電極の個数、位置及び形状と、第１の電極の延長部と第２の電極の延長部の形状が異なっている。
【００６２】
図７〜図９を参照すれば、上部半導体層２１７上には、第１の電極２２１、２２４と第２の電極２３１、２３４が互いに対向して形成されている。第１の電極の延長部２２３、２２５は、第２の電極の延長部２３２、２３３、２３５の間に形成され、互いに対向して形成されている。
【００６３】
基板２１１上には第１の導電型下部半導体層２１３が形成される。前記基板２１１は、特定に材料を限定するものではなく、サファイア基板であってもよい。
【００６４】
前記第１の導電型下部半導体層２１３の上部には第２の導電型上部半導体層２１７が形成される。上部半導体層２１７は、前記下部半導体層２１３のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように下部半導体層２１３のエッジ部によって取り囲まれた領域内に配置される。一方、前記下部半導体層２１３と前記上部半導体層２１７との間には活性層２１５が介在される。活性層２１５は、上部半導体層２１７の下側に位置し、前記下部半導体層２１３のエッジ領域の少なくとも一部が露出されるように配置される。
【００６５】
前記下部半導体層２１３、活性層２１５及び上部半導体層２１７は、窒化ガリウム系列の化合物半導体物質、すなわち、（Ｂ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎで形成されてもよいが、これらに限定されるわけではない。前記活性層２１５は、要求される波長の光、例えば、紫外線又は青色光を放出するように決定された組成元素及び組成比を有する。下部半導体層２１３及び上部半導体層２１７は、前記活性層２１５に比べてバンドギャップの大きい物質で形成される。
【００６６】
前記下部半導体層２１３及び／又は上部半導体層２１７は、図示したように、単一層で形成されるが、多層構造で形成されてもよい。また、活性層２１５は、単一量子ウェル構造又は多重量子ウェル構造を有してもよい。前記基板２１１と下部半導体層２１３との間にバッファ層（図示せず）が介在されてもよい。バッファ層は、基板２１１とその上に形成される下部半導体層２１３との間の格子不整合を緩和させるために選択される。
【００６７】
前記各半導体層２１３、２１５、２１７は、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥ技術を用いて形成されてもよい。また、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を用いて前記下部半導体層２１３の各領域が露出されるようにメサエッチングが行われてもよい。
【００６８】
このとき、メサエッチングによる半導体層のメサ面は傾斜させることが望ましい。前記メサ面は、例えば、２０°〜８０°の傾斜角度を有してもよく、より望ましくは３０°〜６０°の傾斜角度を有してもよい。
【００６９】
メサ面が傾斜して形成されれば、以後に行われるＤＢＲ層２４０及び第１の電極傾斜延長部２２２を形成するときの作業性及び信頼性を高めることができる。併せて、発光面積がより広くなるという効果をもたらす。
【００７０】
前記上部半導体層２１７上には絶縁層が形成される。前記絶縁層は、第１の絶縁層２１９及び第２の絶縁層２４０を含んでもよい。前記第１の絶縁層２１９は、上部半導体層２１７及びメサエッチングにより形成された傾斜面の上面に全体的に形成され、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２を使用して形成されてもよい。
【００７１】
前記第２の絶縁層２４０は、上部半導体層２１７のうち第１の電極２２１、２２４が形成される領域と、メサエッチングによるメサ面のうち第１の電極２２１、２２４の延長部２２２、２２５が形成される領域に選択的に形成されてもよい。
【００７２】
前記第２の絶縁層２４０は、例えば、ＤＢＲ構造層であり、例えば、屈折率の差の大きい物質を繰り返し積層することによって形成されてもよい。
【００７３】
前記ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）構造層は、発光機能、光検出機能、光変調機能などを含む各種発光素子で高い反射率を必要とする場合に使用されている。ＤＢＲ層は、屈折率が互いに異なる２種類の媒質を交互に積層し、その屈折率の差を用いて光を反射することができる。
【００７４】
前記第２の絶縁層２４０は、互いに異なる屈折率を有する二つ以上の絶縁層、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２が交互に積層されて形成される。前記第２の絶縁層２４０は、例えば、ＳｉＯ２とＴｉＯ２が交互に積層され、ＳｉＯ２とＳｉ３Ｎ４が交互に多数の層で積層された後、フォトリソグラフィ技術を用いて積層された各絶縁層をパターニング・エッチングすることによって形成される。
【００７５】
このとき、Ｓｉ化合物であるＳｉＯ２からなる絶縁層は、最外側となるように積層される。ＴｉＯ２は、熱的ストレスを受けた場合変性を引き起こし得る。したがって、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を交互に積層して第２の絶縁層２４０を形成するとき、ＴｉＯ２が最外側に接して配置されれば、第２の絶縁層２４０の蒸着後にクラックが発生するおそれがある。ところが、熱的ストレスで比較的変性が起こらないＳｉＯ２を最外側の絶縁層として先に蒸着した後、ＴｉＯ２を蒸着する順序で多数の層を蒸着すれば、第２の絶縁層２４０が熱的ストレスに対して安定的な特性を有するようになり、蒸着後のクラック発生を防止することができる。これと同様に、第２の絶縁層２４０の最後に蒸着される最外側の絶縁層もＳｉＯ２にすることが望ましい。このようにすることによって、第２の絶縁層２４０の信頼性を確保することができる。
【００７６】
第２の絶縁層２４０は、屈折率が互いに異なる二つ以上の絶縁層が交互に多数層で積層して形成することによってＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）の機能を持たせてもよい。これによって、活性層２１７から発生した光が第１の電極２２１、２２４に進行するとき、この光を反射させ、活性層２１７から発生した光が第１の電極２２１、２２４によって吸収又は遮断されるのを効果的に防止することができる。
【００７７】
また、ＤＢＲ層２１１ｂは、基板２１１上部のＰＳＳ領域２１１ａ上に形成してもよい。
【００７８】
他の実施形態では、第１の電極２２１、２２４の下部にＤＢＲ構造の第２の絶縁層２４０が形成されてもよく、第２の電極２３１、２３４の下部の上部半導体層２１７と接触する部分を除いた部分にＤＢＲ構造の絶縁層が形成されてもよい。
【００７９】
他の実施形態では、前記第１の電極２２１、２２４の下部又はメサ面に形成された第２の絶縁層２４０によって反射された光の外部への抽出効率を増加させるために、露出された下部半導体層２１３にもＤＢＲ構造の絶縁層が形成されてもよい。また、他の実施形態では、図１０に示すように、基板２１１の底部にＤＢＲ層２１１ｃが形成されてもよい。
【００８０】
第１の電極２２１、２２４は、第１の電極と前記上部半導体層との間に配置された第１の絶縁層２１９及び第２の絶縁層２４０を介して前記上部半導体層２１７上の第１の領域に形成される。第１の電極の延長部２２３、２２５は、前記第１の電極２２１、２２４から前記露出された前記下部半導体層２１３にまで延長されて形成される。前記第１の電極２２１、２２４及び第１の電極の延長部２２３、２２５は、同一の物質及び同一の工程により形成されてもよい。例えば、前記下部半導体層がＮ型である場合、前記第１の電極２２１、２２４と第１の電極の延長部２２３、２２５は、リフトオフ技術を使用してＴｉ／Ａｌで形成されてもよい。
【００８１】
また、前記上部半導体層２１７の第２の領域には第２の電極２３１、２３４が形成される。前記第２の電極２３１、２３４は、上部半導体層２１７上で前記第１の辺に対向する第２の辺のエッジ部の近くに適正な間隔をおいて配置される。
【００８２】
前記上部半導体層２１７上に前記第１の絶縁層２１９が形成される前に、透明電極層（図示せず）が形成されてもよい。一般に、透明電極層は、ＩＴＯ又はＮｉ／Ａｕで形成されて透光性を有し、上部半導体層２１７にオーミック接触されることによって接触抵抗を低下させることができる。しかし、第２の電極２３１、２３４は、透光性を有することができず、上部半導体層２１７にオーミック接触されない。第２の電極２３１、２３４の一部は上部半導体層２１７と接するように形成され、他の一部は、透明電極層と接するように形成される。したがって、第２の電極２３１、２３４を上部半導体層２１７に直接接触させることによって、第２の電極２３１、２３４の下側に電流が流れるのを防止することができる。したがって、第２の電極２３１、２３４の直下にある上記活性層の領域では光が発生されず、透明電極層の直下にある上記活性層の領域では光が発生される。この構造によって、上記活性層で発生した光が第２の電極２３１、２３４によって吸収されて損失されることを最小限することができる。
【００８３】
一方、第２の電極２３１の第１の延長部２３２は、前記第２の電極２３１から延長され、第３の辺に隣接して前記上部半導体層２１７上に形成される。第２の電極の第２の延長部２３３は、前記第２の電極２３１、２３４の中間部分から基板の中央部分に沿って延長して形成される。また、第２の電極の第３の延長部２３５は、第２の電極２３４から延長され、第３の辺に対向する第４の辺に隣接して前記上部半導体層２１７上に形成される。前記第２の電極２３１、２３４、第２の電極の第１の延長部２３２、第２の延長部２３３及び第３の延長部２３５は、同一の物質及び同一の工程によって形成されてもよい。
【００８４】
以下、図２及び図７を比較して、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードにおける発光領域面積の改良事項について説明する。
【００８５】
図２及び図７を比較すると、下部半導体層に電流を供給するための下部電極２１及び第１の電極２２１、２２４によって減少する発光領域の面積に大きな差があることが分かる。すなわち、図２の発光ダイオードでは、下部電極２１を形成するために、その面積に該当する活性層１５を含む発光領域がメサエッチングによって除去される。もちろん、図２には一つの下部電極２１が形成されているが、図７に対応して二つの下部電極２１が形成される場合、メサエッチングによって除去される発光領域は遥かに多くなる。その一方、図７の発光ダイオードでは、第１の電極２２１、２２４は、第１の絶縁層２１９及び第２の絶縁層２４０を介して上部半導体層２１７上に形成され、活性層２１５がそのまま残っている。したがって、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードは、発光領域の減少に関する問題を効果的に解決することができる。
【００８６】
また、図７及び図９に示すように、第１の電極２２１、２２４の下部に形成されたＤＢＲ構造の第２の絶縁層２４０により、第２の電極２３１、２３４によって吸収又は遮断される光を効果的に外部に放出させることが可能になる。
【００８７】
上述のように、本発明の一実施形態によれば、電極と下部半導体層に電流を供給するための延長部は、電極と上部半導体層の間に配置された絶縁層とともに上部半導体層上に形成される。したがって、電極と延長部を形成するためにメサエッチングにより除去される半導体層の領域が減少することにより、発光領域の減少を防止することができる。
【００８８】
以上、本発明のいくつかの実施形態について例示的に説明したが、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であろう。したがって、上述した各実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく、本発明の技術思想をよりよく理解できるように説明するためのものとして理解しなければならない。本発明の権利範囲は、このような各実施形態によって限定されず、下記の特許請求の範囲によって解釈しなければならず、それと同等な範囲内の技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものとして解釈しなければならない。
【００８９】
例えば、本発明の一実施形態では、互いに異なる屈折率を有する二つ以上の絶縁層が交互に積層して形成されたＤＢＲ構造を有する絶縁層において、最外側の絶縁層をＳｉ化合物であるＳｉＯ２で形成することによりＤＢＲ構造の信頼性を向上させることを説明したが、このような特徴は、本発明の明細書で言及された全ての絶縁層に適用されることを理解すべきである。
【符号の説明】
【００９０】
１１１，２１１：基板、１１１ｂ，１１１ｃ：ＤＢＲ層、１１３，２１３：下部半導体層、１１５，２１５：活性層、１１７，２１７：上部半導体層、１１９，２１９：第１の絶縁層、１２１，２２１，２２４：第１の電極、１２２：第１の電極傾斜延長部、１２３：第１の電極下部延長部、１３１，２３１，２３４：第２の電極、２２３，２２５：第１の電極の延長部、２３２，２３３，２３５：第２の電極の延長部
【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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