(57)【要約】【課題】      光取り出し効率が改善された紫外線発光素子を提供すること。【解決手段】  紫外線発光素子は、２００ｎｍ乃至４０５ｎｍ波長帯域の光を放出する活性層と、活性層上に配置され、活性層と対向する下部を有する投光層と、を含み、投光層の側部及び上部のうち少なくとも一つは表面加工されたパターン部を有することができる。【選択図】    図３
2014068010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００ｎｍ乃至４０５ｎｍ波長帯域の光を放出する活性層と、
前記活性層上に配置され、前記活性層と対向する下部を有する投光層と、を含み、
前記投光層の側部及び上部のうち少なくとも一つは表面加工されたパターン部を有する、紫外線発光素子。
【請求項２】
前記パターン部は、内部全反射領域及び非最大発光領域のうち少なくとも一領域に位置する、請求項１に記載の紫外線発光素子。
【請求項３】
前記パターン部は、前記投光層の上部、前記投光層の側部の下部分、中間部分及び上部分のうち少なくとも一つに位置する、請求項１又は２に記載の紫外線発光素子。
【請求項４】
前記パターン部は、ランダムなラフネスを有するように表面加工されたり、半球形状に表面加工されたり、少なくとも一つの傾斜面を有するように表面加工されたり、少なくとも一つの傾斜面にラフネスを有するように表面加工されたり、または角錐台又は逆角錐台の形状に表面加工された、請求項１ないし３のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項５】
前記投光層の上部面と下部面が互いに異なる面積を有するように、前記パターン部は表面加工された、請求項１ないし４のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項６】
前記投光層は、
前記下部面と同一の形状の同一の水平断面を有する下段部と、
前記下段部の上に配置され、前記下段部の上面と前記上部面との間で互いに異なる複数の水平断面を有する上段部と、を含む、請求項５に記載の紫外線発光素子。
【請求項７】
前記上段部の側部は、前記少なくとも一つの傾斜面を前記パターン部として有する、請求項５に記載の紫外線発光素子。
【請求項８】
基板と、
前記基板と前記活性層との間に配置された第１導電型半導体層と、
前記活性層上に配置された第２導電型半導体層とをさらに含み、
前記投光層は、前記第２導電型半導体層を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項９】
前記活性層上に配置された第１導電型半導体層と、
前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上に配置された基板とをさらに含み、
前記投光層は、前記基板を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項１０】
ｐ型半導体層、２００ｎｍ乃至４０５ｎｍ波長帯域の光を放出する活性層、及びｎ型ＡｌＧａＮ層を有する発光構造物と、
前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の上に配置され、前記活性層と対向する下部を有するサファイア基板と、を含み、
前記サファイア基板の側部の下部分及び上部の縁部のうち少なくとも一つにラフネスを有するパターン部が形成された、紫外線発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、紫外線発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）は、化合物半導体の特性を用いて電気を赤外線または光に変換して信号を授受したり、光源として使用される半導体素子の一種である。
【０００３】
III−V族窒化物半導体（ｇｒｏｕｐ  III−V  ｎｉｔｒｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、物理的及び化学的特性によって、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子の核心素材として脚光を浴びている。
【０００４】
このような発光ダイオードは、白熱灯や蛍光灯などの既存の照明器具に使用される水銀（Ｈｇ）のような環境有害物質を含んでいないので優れた親環境性を有し、長寿命と低電力消費特性などのような長所があるので、既存の光源を代替している。
【０００５】
図１は、一般的なフリップボンディング構造を有するＬＥＤの断面図を示す。
【０００６】
図１に示されたＬＥＤは、サブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）１０、パッシベーション（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）層１２、第１及び第２電極パッド１４，１６、バンプ１８，２０，２２、第１及び第２電極層２４，２６、半導体層３０、ＡｌＮ層４０、及びサファイア基板４２で構成される。半導体層３０は、ｐ型半導体層３２、活性層３４及びｎ型半導体層３６で構成される。
【０００７】
図１に示されたＬＥＤにおいて、活性層３４から放出された光は、ｎ型半導体層３６とＡｌＮ層４０を経てサファイア基板４２を通じて上部方向に出射される。このとき、スネルの法則によれば、ｎ型半導体層３６、ＡｌＮ層４０、及びサファイア基板４２の屈折率の差によって、活性層３４から放出された光の一部２は、サファイア基板４２を抜け出ることができず、内部全反射（ＴＩＲ：Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）されて半導体層３０で吸収されてしまい、発光効率が低下するという問題点がある。
【０００８】
図１に示されたＬＥＤが、ブルー（Ｂｌｕｅ）波長帯域の光を放出するブルーＬＥＤである場合、ＡｌＮ層４０は省略することができ、ｎ型半導体層３６はＧａＮからなることができる。しかし、図１に示されたＬＥＤが、深紫外線（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）波長帯域の光を放出するＤＵＶ ＬＥＤである場合、ＡｌＮ層４０が存在し、ｎ型半導体層３６はＡｌＧａＮからなることができる。ＡｌＮの屈折率は２．３で、サファイア基板４２の屈折率は１．８２で、サファイア基板４２と接する空気の屈折率は１であるため、光経路上に置かれた媒質の屈折率の差が非常に大きくなって内部全反射損失が極大化して、光取り出し効率が低下するという問題点がある。
【０００９】
図２は、ブルーＬＥＤとＤＵＶ ＬＥＤにおいて、サファイア基板５０の側面に出射される光の個数を比較説明するための図であって、θＡは入射角を示し、θＢは出射角を示す。
【００１０】
図２で参照符号‘５２’は、ブルーＬＥＤの場合、ＧａＮバッファー層４０やＧａＮ発光構造物３６に該当し、ＤＵＶ ＬＥＤの場合、ＡｌＮ層４０に該当する。このとき、ブルーＬＥＤから放出される光の波長λを４５０ｎｍとし、ＤＵＶ ＬＥＤから放出される光の波長λを２８０ｎｍと仮定する時、各層５０，５２の屈折率は、次の表１の通りである。
【表１】
2014068010.tif 000003
【００１１】
また、光の波長λが４５０ｎｍであるブルーＬＥＤと光の波長λが２８０ｎｍであるＤＵＶ ＬＥＤにおいて、内部全反射角度θＴＩＲ、入射角θＡ及び出射角θＢは、次の表２の通りである。
【表２】
2014068010.tif 000004
【００１２】
表１及び表２を参照すると、同一の入射角θＡに対して４５０ｎｍのＧａＮ／サファイア境界で出射角θＢがさらに大きいので、４５０ｎｍのＧａＮ／サファイア境界を抜け出た光線が水平面に近いように進むことがわかる。しかし、全反射臨界角θＴＩＲは、２８０ｎｍのＡｌＮ／サファイア境界でさらに大きいので、ＬＥＤの活性層（ＭＱＷ）３４から全ての角度で均一に球状に光が放射される場合、臨界角の差分に該当する６．６１°（＝５２．４７−４５．８６）の光線が、４５０ｎｍのＧａＮ／サファイア境界に比べてもっとサファイア基板５０を通じて出射される。したがって、サファイア基板５０の側壁（ｓｉｄｅｗａｌｌ）の下部を通じて出射される光線の個数は、ブルーＬＥＤよりもＤＵＶ ＬＥＤの場合にさらに多い。
【００１３】
このように、ブルーＬＥＤと比較するとき、ＤＵＶ ＬＥＤでは、活性層３４から放出された光が、サファイア基板４２の側壁の下部分に多く出射４されて、光取り出し効率がさらに低下することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
実施形態は、光取り出し効率が向上した紫外線発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
実施形態の紫外線発光素子は、２００ｎｍ乃至４０５ｎｍ波長帯域の光を放出する活性層と、前記活性層上に配置され、前記活性層と対向する下部を有する投光層と、を含み、前記投光層の側部及び上部のうち少なくとも一つは表面加工されたパターン部を有する。
【００１６】
前記パターン部は、内部全反射領域及び非最大発光領域のうち少なくとも一領域に位置することができる。
【００１７】
前記内部全反射領域は、下記のように定義することができる。
【数１】
2014068010.tif 000005
【００１８】
ここで、ｙは、前記投光層の厚さ方向の位置を示し、ｘは、前記投光層の幅方向の位置を示し、ａは、前記活性層の幅を示し、ｂ１は、前記投光層の下部幅を示し、θＴＩＲは、前記投光層の内部全反射角度を示し、ｈは、前記投光層の厚さをそれぞれ示す。
【００１９】
前記パターン部は、前記投光層の上部、前記投光層の側部の下部分、中間部分及び上部分のうち少なくとも一つに位置することができる。
【００２０】
前記パターン部が位置する前記投光層の側部の下部分は、下記のように定義することができる。
【数２】
2014068010.tif 000006
【００２１】
ここで、ｙは、前記投光層の厚さ方向の位置を示し、ｂ１は、前記投光層の下部幅を示す。
【００２２】
前記パターン部は、ランダムなラフネスを有するように表面加工されてもよい。
【００２３】
前記表面加工は、ラッピング及びポリッシング加工のうち少なくとも一つの加工を含み、前記ランダムなラフネスの粗さの程度は、研磨粒子の大きさに比例することができる。前記研磨粒子の大きさは、０．５μｍ〜６μｍであってもよい。
【００２４】
前記表面加工は、レーザースクライビング加工を含み、乾式エッチング加工を含むことができる。
【００２５】
前記パターン部は、半球形状に表面加工されてもよい。前記半球の半径は、前記投光層の下部幅の少なくとも半分であってもよい。
【００２６】
前記投光層の上部面と下部面が互いに異なる面積を有するように、前記パターン部は表面加工されてもよい。前記投光層は、前記下部面と同一の形状の同一の水平断面を有する下段部と；前記下段部の上に配置され、前記下段部の上面と前記上部面との間で互いに異なる複数の水平断面を有する上段部と；を含むことができる。
【００２７】
前記投光層の前記下部面の面積は、前記上部面の面積よりも広くすることができる。前記上段部の側部は、少なくとも一つの傾斜面を有し、前記傾斜面の表面はラフネスを有することができる。
【００２８】
前記投光層の前記上部面の幅と前記下部面の幅は、下記のような関係を有することができる。
【数３】
2014068010.tif 000007
【００２９】
ここで、ｂ１は、前記下部面の幅を示し、ｂ２は、前記上部面の幅を示し、ｄは、前記上段部の厚さを示し、θ１は、前記傾斜面の傾斜角をそれぞれ示す。
【００３０】
前記投光層の幅は５０μｍ〜２５０μｍであり、前記下段部の厚さは２５μｍ〜１００μｍであり、前記傾斜面の傾斜角は３０°〜４０°であってもよい。例えば、前記投光層の幅は１００μｍであり、前記下段部の厚さは５０μｍであってもよい。
【００３１】
前記上段部は、角錐台の形状を有することができる。
【００３２】
前記傾斜面は、外側で凹状または凸状の曲率を有することができる。
【００３３】
前記投光層の前記上部面の面積は、前記下部面の面積よりも広くすることができる。前記上段部は縁部に少なくとも一つの突出部を含むことができる。前記上段部は、逆角錐台の形状を有することができる。
【００３４】
前記投光層の上部は、周期的な凹凸形状を有することができる。
【００３５】
前記凹凸の周期はλ／４であってもよい。ここで、λは、前記光の波長である。
【００３６】
前述した前記紫外線発光素子は、基板と；前記基板と前記活性層との間に配置された第１導電型半導体層と；前記活性層上に配置された第２導電型半導体層と；をさらに含み、前記投光層は、前記第２導電型半導体層を含むことができる。また、前記紫外線発光素子は、前記第２導電型半導体層上に配置された第２導電型電極層をさらに含み、前記投光層は、前記第２導電型電極層をさらに含むことができる。
【００３７】
または、前述した前記紫外線発光素子は、前記活性層上に配置された第１導電型半導体層と；前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層と；前記第１導電型半導体層上に配置された基板と；をさらに含み、前記投光層は、前記基板を含む。
【００３８】
他の実施形態による紫外線発光素子は、ｐ型半導体層、２００ｎｍ乃至４０５ｎｍ波長帯域の光を放出する活性層、及びｎ型ＡｌＧａＮ層を有する発光構造物と；前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の上に配置され、前記活性層と対向する下部を有するサファイア基板と；を含み、前記サファイア基板の側部の下部分及び上部の縁部のうち少なくとも一つにラフネスを有するパターン部が形成されてもよい。前記サファイア基板の側部の下部分は、下記のように定義し、
【数４】
2014068010.tif 000008
【００３９】
前記上部の縁部は、下記のように定義することができる。
【数５】
2014068010.tif 000009
【００４０】
ここで、ｙは、前記サファイア基板の厚さ方向の位置を示し、ｂ１は、前記サファイア基板の下部幅を示す。ｘは、前記サファイア基板の幅方向の位置を示し、ａは、前記発光構造物の幅を示し、ｂ１は、前記サファイア基板の下部幅を示し、θＴＩＲは、前記サファイア基板の内部全反射角度を示し、ｈは、前記サファイア基板の厚さをそれぞれ示す。また、紫外線発光素子は、前記ｎ型ＡｌＧａＮ層と前記サファイア基板との間に配置されるＡｌＮ層をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００４１】
実施形態の紫外線発光素子は、フリップ型において投光層である基板や垂直型において投光層である第２導電型半導体層及び第２導電型電極層の側部及び上部のうち少なくとも一つが切断されたり、ランダムなラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有したり、切断され且つランダムなラフネスを有したり、及び／又は光結晶構造を有するので、投光層の側部に出射される光、投光層を脱出できず、内部で吸収される光、及び／又は投光層を脱出しにくい光が投光層の外部、特に、投光層の上部に脱出するように助けることができるので、光取り出し効率（または、取り出し量子効率）が改善される。さらに、発光構造物の内部やチップの構造を大きく変えることなく、投光層に簡単にパターン部を付与することによって、光取り出し効率を容易に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
下記の図面を参照して実施形態について詳細に説明する。ただし、図面中、同一のエレメントには同一の参照符号を付する。
【図１】一般的なフリップボンディング構造を有するＬＥＤの断面図である。
【図２】ブルーＬＥＤとＤＵＶ ＬＥＤにおいてサファイア基板の側面に出射される光の個数を比較説明するための図である。
【図３】一実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図４】図３の４−４’線断面図である。
【図５】図３に示された紫外線発光素子の平面図である。
【図６】内部全反射領域及び非最大発光領域を説明するための図１に示された一般的なＬＥＤの半導体層及び基板の断面図である。
【図７】図３乃至図５に例示された紫外線発光素子において表面加工された基板のパターン部を拡大して示した断面図である。
【図８】他の実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図９】図８に示された９−９’線断面図である。
【図１０】更に他の実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図１１】図１０に示された１１−１１’線断面図である。
【図１２】更に他の実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図１３】図１２に示された１３−１３’線部分断面図である。
【図１４Ａ】基板の下段部の厚さと傾斜角によって異なる形態を有する紫外線発光素子の斜視図である。
【図１４Ｂ】基板の下段部の厚さと傾斜角によって異なる形態を有する紫外線発光素子の斜視図である。
【図１５】基板の下段部の厚さと傾斜角による光取り出し効率を示すグラフである。
【図１６】更に他の実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図１７】図１６に示された１７−１７’線断面図である。
【図１８】更に他の実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図１９】図１８に示された１９−１９’線部分断面図である。
【図２０】更に他の実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図２１】図２０に示された２１−２１’線断面図である。
【図２２】更に他の実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図２３】図２２に示された２３−２３’線断面図である。
【図２４Ａ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図２４Ｂ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図２５Ａ】研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。
【図２５Ｂ】研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。
【図２６Ａ】研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。
【図２６Ｂ】研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。
【図２７Ａ】研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。
【図２７Ｂ】研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。
【図２８Ａ】研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。
【図２８Ｂ】研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。
【図２９Ａ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図２９Ｂ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図２９Ｃ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図２９Ｄ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図２９Ｅ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図２９Ｆ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図２９Ｇ】更に他の実施形態による紫外線発光素子の断面図である。
【図３０】更に他の実施形態による紫外線発光素子の斜視図である。
【図３１】図３０に示された３１−３１’線断面図である。
【図３２】更に他の実施形態による垂直型紫外線発光素子の断面図である。
【図３３】実施形態に係る発光素子パッケージの断面図である。
【図３４】他の実施形態に係る発光素子パッケージの断面図である。
【図３５】実施形態に係る照明ユニットの斜視図である。
【図３６】実施形態に係るバックライトユニットの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【００４４】
本実施形態の説明において、各構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）の「上（上部）」または「下（下部）」（ｏｎ  ｏｒ  ｕｎｄｅｒ）に形成されると記載される場合において、上（上部）または下（下部）は、二つの構成要素が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触したり、一つ以上の他の構成要素が前記二つの構成要素の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。
【００４５】
「上（上部）」（ｏｎ）または「下（下部）」（ｕｎｄｅｒ）と表現される場合、一つの構成要素を基準にして上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
【００４６】
実施形態によれば、紫外線発光素子は、複数の化合物半導体層、例えば、III−V族またはII−VI族元素の化合物半導体層を用いたＬＥＤを含み、ＬＥＤは、紫外線（ＵＶ：Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）または深紫外線（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ  ＵＶ）ＬＥＤであってもよい。
【００４７】
紫外線発光素子は、活性層と投光層を含む。活性層は、２００ｎｍ〜４０５ｎｍ波長帯域の紫外線光を放出することができ、特に、２００ｎｍ〜３５０ｎｍ波長帯域の深紫外線光を放出することができる。投光層は、活性層の上に配置され、活性層と対向する下部を有する。実施形態によれば、投光層の側部及び上部のうち少なくとも一つは、表面加工されたパターン部を有する。このように、投光層がパターン部を有することによって、紫外線発光素子の光取り出し効率を改善させることができる。
【００４８】
以下、投光層の側部及び上部のうち少なくとも一つの表面が切断によって表面加工された所及び／又はランダムなラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有するように表面加工された所は全てパターン部に該当する。
【００４９】
＜フリップ（ｆｌｉｐ）チップボンディング構造の紫外線発光素子＞
以下、実施形態に係る紫外線発光素子がフリップチップボンディング構造を有する時、活性層と投光層に対して添付の図面を参照して次のように説明する。
【００５０】
図３は、一実施形態による紫外線発光素子１００Ａの斜視図を示し、図４は、図３の４−４’線断面図を示し、図５は、図３に示された紫外線発光素子１００Ａの平面図を示す。
【００５１】
図３乃至図５を参照すると、紫外線発光素子１００Ａは、サブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）１１０、保護層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）１２０、第１電極パッド１３２，１３６、第２電極パッド１３４、第１バンプ（ｂｕｍｐ）１４２，１４６、第２バンプ１４４、第１電極層１５２，１５６、第２電極層１５４、発光構造物１６０、バッファー層１７０、及び基板１８０を含む。
【００５２】
図３に例示された紫外線発光素子１００Ａの第１電極層１５２，１５６と第２電極層１５４は、フリップ方式でサブマウント１１０上に位置する。
【００５３】
すなわち、紫外線発光素子１００Ａの第１電極層１５２，１５６は、第１バンプ１４２，１４６によってサブマウント１１０の第１電極パッド１３２，１３６と連結され、第２電極層１５４は、第２バンプ１４４によってサブマウント１１０の第２電極パッド１３４と連結される。例えば、サブマウント１１０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ＧａＮ、ＧａＡｓ、Ｓｉなどの半導体基板からなることができる。もし、サブマウント１１０がＳｉからなる場合、図３に示されたように、保護層１２０をさらに設けることができる。
【００５４】
第１バンプ１４２，１４６が位置する場所を表示する役割を行うために、第１上部バンプ金属層（図示せず）が第１バンプ１４２，１４６と第１電極層１５２，１５６との間に配置され、第１下部バンプ金属層（図示せず）が第１バンプ１４２，１４６と第１電極パッド１３２，１３６との間にさらに配置されてもよい。また、第２バンプ１４４が位置する場所を表示するために、第２上部バンプ金属層（図示せず）が第２バンプ１４４と第２電極層１５４との間に配置され、第２下部バンプ金属層（図示せず）が第２バンプ１４４と第２電極パッド１３４との間に配置されてもよい。
【００５５】
第１電極層１５２，１５６は、第１導電型半導体層１６２の下に配置し、第２電極層１５４は、第２導電型半導体層１６６の下に配置することができる。第１及び第２電極層１５２〜１５６は、金属で形成することができ、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びこれらの選択的な組み合わせからなることができる。また、第１及び第２電極層１５２〜１５６は、オーミック特性を有する反射電極材料で単層または多層に形成することができる。
【００５６】
例えば、第１及び第２電極層１５２〜１５６は、前述した金属物質と、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯのうち少なくとも一つを含むことができ、このような材料に限定されない。第１及び第２電極層１５２〜１５６は、第１及び第２導電型半導体層１６２，１６６とそれぞれオーミック接触する物質を含むことができる。もし、第１及び第２電極層１５２〜１５６がオーミックの役割を果たす場合、別途のオーミック層（図示せず）は形成しなくてもよい。
【００５７】
前述した第１電極パッド１３２，１３６、第２電極パッド１３４、保護層１２０、サブマウント１１０、第１及び第２電極層１５２〜１５６は、実施形態の理解を助けるための例に過ぎず、本実施形態はこれに限定されない。
【００５８】
次に、発光構造物１６０は、基板１８０の下に配置される。発光構造物１６０は、第１導電型半導体層１６２、活性層１６４及び第２導電型半導体層１６６を含む。
【００５９】
第１導電型半導体層１６２は、基板１８０の下に配置され、半導体化合物で形成することができる。III−V族、II−VI族などの化合物半導体で具現することができ、第１導電型ドーパントがドーピングされてもよい。例えば、第１導電型半導体層１６２は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質またはＩｎＡｌＧａＮで形成されてもよい。第１導電型半導体層１６２がｎ型半導体層である場合に、第１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１導電型半導体層１６２は単層または多層に形成することができ、これに対して限定しない。
【００６０】
活性層１６４は、第１導電型半導体層１６２と第２導電型半導体層１６６との間に配置され、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、量子点構造または量子線構造のいずれか一つを有することができる。活性層１６４は、III−V族元素の化合物半導体材料を用いて、井戸層と障壁層、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造で形成することができるが、これに限定されない。井戸層は、障壁層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する物質で形成することができる。特に、実施形態による活性層１６４は、２００ｎｍ〜４０５ｎｍ波長帯域の紫外線光、特に、２００ｎｍ〜３５０ｎｍ波長帯域の深紫外線光を生成することができる。
【００６１】
活性層１６４と第１導電型半導体層１６２との間、または活性層１６４と第２導電型半導体層１６６との間には、導電型クラッド層（図示せず）が形成されてもよい。
【００６２】
導電型クラッド層は、活性層１６４の障壁層のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する半導体で形成することができる。例えば、導電型クラッド層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、または超格子構造などを含むことができる。また、導電型クラッド層は、ｎ型またはｐ型にドーピングすることができる。
【００６３】
第２導電型半導体層１６６は、活性層１６４の下に配置され、半導体化合物で形成することができる。第２導電型半導体層１６６は、III−V族、II−VI族などの化合物半導体で具現することができ、第２導電型ドーパントがドーピングされてもよい。例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質またはＩｎＡｌＧａＮで形成することができる。第２導電型半導体層１６６がｐ型半導体層である場合に、第２導電型ドーパントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントであってもよい。第２導電型半導体層１６６は単層または多層に形成することができ、これに対して限定しない。
【００６４】
基板１８０と発光構造物１６０との間にバッファー層１７０がさらに配置されてもよい。バッファー層１７０は、基板１８０と発光構造物１６０との間の格子不整合などを緩和させる役割を果たし、ＡｌＮからなることができる。
【００６５】
一方、基板１８０は、投光性を有し、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち少なくとも一つで形成することができ、これに対して限定しない。
【００６６】
また、基板１８０は、全体窒化物半導体に反りを発生させないと共に、スクライビング（ｓｃｒｉｂｉｎｇ）工程及びブレーキング（ｂｒｅａｋｉｎｇ）工程を通じて別個のチップとして容易に分離し得る程度の機械的強度を有することができる。
【００６７】
図３乃至図５に例示された基板１８０は、前述した投光層に該当する。投光層である基板１８０の下部は、発光構造物１６０、すなわち、活性層１６４と対向しており、基板１８０の側部及び上部のうち少なくとも一つは表面加工されたパターン部を有する。
【００６８】
以下、基板１８０の側部及び上部のうち少なくとも一つの表面が切断によって表面加工された所及び／又はランダムなラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有するように表面加工された所は全てパターン部に該当する。
【００６９】
まず、基板１８０の側部及び上部のうち少なくとも一つの表面が切断によって表面加工されたパターン部の第１実施形態に対して、次のように説明する。
【００７０】
図３乃至図５に例示された基板１８０のパターン部の実施形態を添付の図面を参照して、次のように説明する。
【００７１】
実施形態によれば、基板１８０のパターン部は、内部全反射領域（ＴＩＲ：Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）及び非最大発光領域のうち少なくとも一領域に位置することができる。
【００７２】
図６は、内部全反射領域及び非最大発光領域を説明するための図１に示された一般的なＬＥＤの半導体層３０及び基板４２の断面図を示し、デカルト座標系を用いて内部全反射領域及び非最大発光領域を説明する。ここで、縦軸ｙは、基板４２の厚さ（または、高さ）方向の位置を示し、横軸ｘは、基板４２の幅方向の位置を示す。
【００７３】
まず、基板４２内で２回以上反射された光は、基板４２の下部に配置されたｐ型半導体層３２で吸収され、光は全（ａｌｌ）方向に散乱し、半導体層３０は、基板４２の中央の下に配置されると仮定する。
【００７４】
図６に示された内部全反射領域５２，５４，５６は、次の数学式１のように定義することができる。
【数６】
2014068010.tif 000010
＜数学式１＞
【００７５】
ここで、ａは、発光構造物３０（または、活性層３２）の幅を示し、ｂ１は、基板４２の下部幅を示し、θＴＩＲは、基板４２の内部全反射角度を示し、ｈは、基板４２の厚さ（または、高さ）をそれぞれ示す。
【００７６】
内部全反射領域５２，５４，５６では光が基板４２を脱出できず、放出可能領域６２，６４でのみ光が基板４２を脱出することができる。放出可能領域６２，６４とは、縦軸ｙにおいて０とＡ点間及び横軸ｘにおいて基板４２の上部面４２ＡのＢ点とＣ点間に該当する。
【００７７】
また、非最大発光領域とは、光が最大限に出射できない領域であって、図６を参照すると、例えば、点Ｆと点Ｇを結ぶ部分、またはその間の領域（０、Ｆ<ｙ<ｈ）と（０<ｘ<（ｂ１−ａ）／２、ｈ）に該当する領域、すなわち、
【数７】
2014068010.tif 000011
【００７８】
であり得る。ここで、Ｆのｙ軸座標は０≦Ｆ≦Ａであり得る。
【００７９】
実施形態によれば、基板４２の上部４２Ａと側部４２Ｂの内部全反射領域５２，５４，５６を表面加工することで、脱出できなかった光が基板４２を脱出するようにして、光取り出し効率を向上させる。また、基板４２の上部４２Ａと側部４２Ｂの非最大発光領域を表面加工して、最大に光が放出できなかった領域を通じてより多くの光が脱出するようにして、光取り出し効率を向上させる。
【００８０】
第１実施形態によれば、表面加工の一例として、基板４２の上部４２Ａと側部４２Ｂの内部全反射領域５２，５４，５６及び非最大発光領域のうち少なくとも一領域を切断することができる。例えば、レーザーを使用して該当する領域を切断することができる。
【００８１】
基板４２の内部全反射領域及び非最大発光領域のうち少なくとも一領域が様々な形状に切断されて表面加工される場合、基板１８０の下部面１８２と上部面１８４は互いに異なる面積を有することができる。以下、説明の便宜上、内部全反射領域にパターン部が形成される場合を基準に説明するが、非最大発光領域にパターン部が形成される場合にも、下記の説明は同一に適用することができる。
【００８２】
まず、表面加工によって、基板１８０の下部面１８２は上部面１８４よりも広い面積を有することができる。
【００８３】
図７は、図３乃至図５に例示された紫外線発光素子１００Ａにおいて、表面加工された基板１８０のパターン部を拡大して示した断面図である。
【００８４】
図７を参照すると、基板１８０は、下段部１８０Ａ及び上段部１８０Ｂを含む。下段部１８０Ａは、基板１８０の下部面１８２の形状と同一の水平断面を有する。基板１８０の上段部１８０Ｂは、下段部１８０Ａの上に配置され、下段部１８０Ａの上面１８６と基板１８０の上部面１８４との間に互いに異なる複数の水平断面を有する。
【００８５】
例えば、図５乃至図７に例示されたように、基板１８０において、図６に示された内部全反射領域５２，５４，５６が切断されることによって、基板１８０の下部面１８２の水平断面積が上部面１８４の水平断面積よりも大きくなる。
【００８６】
上段部１８０Ｂの側部は、少なくとも一つの傾斜面を有することができる。以下、傾斜面は、切断によって表面加工されたパターン部に該当する。図３乃至図７に例示された基板１８０の場合、上段部１８０Ｂの全ての側部が傾斜面を有しているが、これに限定されず、上段部１８０Ｂの４つの側部の一部のみが傾斜面を有してもよい。
【００８７】
図７を参照すると、基板１８０の上部面１８４の幅ｂ２と下部面１８２の幅ｂ１は、次の数学式２のような関係を有することができる。
【数８】
2014068010.tif 000012
＜数学式２＞
【００８８】
ここで、ｄは、上段部１８０Ｂの厚さを示し、θ１は、傾斜面の傾斜角を示す。工程上、上部面１８４は面積を有することができるが、実施形態はこれに限定されない。例えば、上部面１８４の面積は１００μｍｘ１００μｍであってもよい。
【００８９】
このように基板１８０が切断される場合、図３に例示されたように、基板１８０の上段部１８０Ｂは、ピラミッド形状において上部の頂点部分が切断された角錐台の形状を有することができる。
【００９０】
図８は、他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｂの斜視図であり、図９は、図８に示された９−９’線断面図である。
【００９１】
図７に例示された基板１８０において上段部１８０Ｂの側部の傾斜面１８３はフラットであるが、実施形態はこれに限定されない。例えば、基板１８０の上段部１８０Ｂの側部の傾斜面１８５は、外側から見るとき、図８及び図９に例示されたように、凸状の曲率（φ１、φ２）を有してもよい。ここで、曲率（φ１、φ２）は互いに同一又は異なってもよい。これを除いては、図８及び図９に例示された紫外線発光素子１００Ｂは、図３乃至図５、及び図７に例示された紫外線発光素子１００Ａと同一であるので、これについての説明を省略する。
【００９２】
図１０は、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｃの斜視図であり、図１１は、図１０に示された１１−１１’線断面図である。
【００９３】
また、基板１８０の上段部１８０Ｂの側部の傾斜面１８７は、外側から見るとき、図１０及び図１１に例示されたように、凹状の曲率（φ３、φ４）を有してもよい。ここで、曲率（φ３、φ４）は互いに同一又は異なってもよい。これを除いては、図１０及び図１１に例示された紫外線発光素子１００Ｃは、図３乃至図５、及び図７に例示された紫外線発光素子１００Ａと同一であるので、これについての説明を省略する。
【００９４】
図１２は、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｄの斜視図であり、図１３は、図１２に示された１３−１３’線部分断面図である。
【００９５】
また、図３乃至図５、及び図７に例示された基板１８０の上段部１８０Ｂの傾斜面１８３は、一つの傾斜角θ１で傾斜しているが、実施形態はこれに限定されず、傾斜面は複数個の傾斜角で傾斜してもよい。例えば、図１２及び図１３に例示されたように、上段部１８０Ｂの傾斜面は二つの傾斜角（θ２、θ３）でそれぞれ傾斜した傾斜面１８３Ａ，１８３Ｂを有してもよい。これを除いては、図１２及び図１３に例示された紫外線発光素子１００Ｄは、図３乃至図５、及び図７に例示された紫外線発光素子１００Ａと同一であるので、これについての説明を省略する。
【００９６】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、基板１８０の下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）と傾斜角θ１によって異なる形態を有する紫外線発光素子の斜視図である。
【００９７】
図３は、基板１８０は、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）が１００μｍで、傾斜角θ１が４０°であるときの形態を示し、図１４Ａに例示された基板１８０は、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）が５０μｍで、傾斜角θ１が４０°であるときの形態を示し、図１４Ｂは、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）が５０μｍで、傾斜角θ１が２０゜であるときの形態を示す。
【００９８】
実施形態によれば、基板１８０の厚さｄは１００μｍ〜１３０μｍであり、基板１８０の下部幅ｂ１は５０μｍ〜２５０μｍであり、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）は２５μｍ〜１００μｍであり、傾斜面の傾斜角θ１は３０°〜４０°であってもよい。
【００９９】
以下、紫外線発光素子が図３及び図７に例示されたように具現される時、最適の光取り出し効率を提供することができる基板１８０の厚さｄ、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）及び傾斜面１８３の傾斜角θ１について、次のように説明する。そのために、基板１８０はサファイアからなり、バッファー層１７０はＡｌＮからなり、第１導電型半導体層１６２はｎ型ＡｌＧａＮからなるものとする。
【０１００】
まず、活性層（ＭＱＷ）１６４、ｎ型ＡｌＧａＮ層１６２、ＡｌＮ層１７０、及びサファイア基板１８０の各条件は、次の表３の通りである。
【表３】
2014068010.tif 000013
【０１０１】
表３で、‘Ｔ’は、境界面での光が透過する程度を意味する。すなわち、ＭＱＷのＴが１０％ということは、ＭＱＷ１６４とｎ型ＡｌＧａＮ層１６２との間の境界面で光が透過してｎ型ＡｌＧａＮ層１６２に進入する透過比率が１０％ということを意味する。また、ｎ型ＡｌＧａＮ層１６２のＴが７９％ということは、ｎ型ＡｌＧａＮ層１６２とＡｌＮ層１７０との境界面で光が透過してＡｌＮ層１７０に進入する透過比率が７９％ということを意味する。また、ＡｌＮ層１７０のＴが７９％ということは、ＡｌＮ層１７０とサファイア基板１８０との境界面で光が透過してサファイア基板１８０に進入する透過比率が７９％ということを意味する。また、サファイア基板１８０のＴが９２％ということは、サファイア基板１８０と空気（ａｉｒ）との間の境界面で光が透過して空気に出射される透過比率が９２％ということを意味する。このとき、活性層１６４から放出される光の波長（λ）は、２８０ｎｍの深紫外線光であるものとした。
【０１０２】
このとき、偏光条件であるジョーンズベクトル（Ｊｏｎｅｓ  ｖｅｃｔｏｒ）は、次の数学式３の通りである。
【数９】
2014068010.tif 000014
＜数学式３＞
【０１０３】
また、各変数は、次の表４の通りである。
【表４】
2014068010.tif 000015
【０１０４】
ここで、下部境界であるＰＭＬは、完全吸収境界（Ｐｅｒｆｅｃｔ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｂｏｕｎｄａｒｙ）を意味し、活性層１６４の下部に該当する。ＦＷＨＭは、半値幅（ＦｕｌｌＷｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）を意味する。また、表４で、‘結論１’及び‘結論２’は、前述した条件によってテストする場合に導き出すことができる結論である。‘結論１’は、サファイア基板１８０の厚さｈによる光量の影響であり、‘結論２’は、傾斜角θ１による光量の影響である。
【０１０５】
図１５は、基板１８０の下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）と傾斜角θ１による光取り出し効率を示すグラフである。
【０１０６】
前述した条件でテストした結果は、図１５の通りである。図１５を参照すると、基板１８０の厚さｈが１００μｍであり、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）が‘０’である場合（２０２）よりも、基板１８０の厚さｈが２００μｍであり、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）が１００μｍである場合（２０４）の光取り出し効率がさらに優れていることが分る。また、基板１８０の厚さｈが２００μｍであり、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）が１００μｍである場合（２０４）よりも、基板１８０の厚さｈが２００μｍであり、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）が５０μｍである場合（２０６）の光取り出し効率がさらに優れていることが分かる。
【０１０７】
また、図１５を参照すると、基板１８０の下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）が１００μｍまたは５０μｍである時に、傾斜角θ１が増加するほど光取り出し効率は改善されることが分かる。この場合（２０４、２０６）、傾斜角θ１が３０°乃至４０°の間にある時、光取り出し効率は鈍化するため、傾斜角θ１は３０°乃至４０°の範囲で決定され得る。
【０１０８】
例えば、基板１８０の下部幅ｂ１は１００μｍであり、下段部１８０Ａの厚さ（ｈ−ｄ）は５０μｍであり、基板１８０の総厚さｈは２００μｍであればよい。
【０１０９】
図１６は、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｅの斜視図であり、図１７は、図１６に例示された１７−１７’線断面図である。
【０１１０】
更に他の実施形態によれば、図１６及び図１７に例示されたように、基板１８０の上部面１８４の面積は下部面１８２の面積よりも広くすることができる。図１７を参照すると、基板１８０の上段部１８０Ｂは、縁部に少なくとも一つの突出部１８８を含む。以下、基板１８０の上部及び側部のうち少なくとも一つの表面を切断によって表面加工して、上段部１８０Ｂの縁部が突出した形状（例えば、１８８）はパターン部に該当する。ここで、突出部１８８は、図６に例示された内部全反射領域５２，５４，５６において突出することができる。図１６の場合、総４個の角部のそれぞれに突出部１８８が設けられているが、実施形態はこれに限定されず、総４個の角部のうち１個乃至３個の角部にのみ突出部１８８が設けられてもよい。図１７に例示されたように、基板１８０の上段部１８０Ｂは、逆ピラミッド形状から頂点部分である頭部が切断された逆ピラミッド形状を有することができる。これを除いては、図１６及び図１７に例示された紫外線発光素子１００Ｅは、図３乃至図５、及び図７に例示された紫外線発光素子１００Ａと同一であるので、これについての説明を省略する。
【０１１１】
図１８は、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｆの斜視図であり、図１９は、図１８に示された１９−１９’線部分断面図である。
【０１１２】
図１６及び図１７に例示された突出部１８８の下部面１８８Ａはフラットである。しかし、これとは異なり、図１８及び図１９に例示されたように、突出部１８８の下部面１８８Ｂは外部から見るとき、凸状の曲率を有することができる。これを除いては、図１８及び図１９に示された紫外線発光素子１００Ｆは、図１６及び図１７に示された紫外線発光素子１００Ｅとそれぞれ同一であるので、これについての説明を省略する。
【０１１３】
図１６乃至図１９に例示されたように、上段部１８０Ｂの上面１８４が底面１８２よりも広い場合、発光構造物１６０から放出された光１９０が上部方向に出射され得る。ＤＵＶ発光素子の特性上、Ｃ軸に平行に出射される光よりも垂直方向に出射される光が多い。これを補完するために、図１６乃至図１９に例示されたように紫外線発光素子１００Ｅ，１００Ｆを具現して、フラット（ｆｌａｔ）に出射される光が全反射されてＣ軸方向に出射され得るようにすることによって、光取り出し効率が向上する。
【０１１４】
図２０は、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｇの斜視図であり、図２１は、図２０に示された２１−２１’線断面図である。
【０１１５】
更に他の実施形態によれば、図２０及び図２１に例示されたように、紫外線発光素子１００Ｇの基板１８０は半球形状（または、ドーム状）に表面加工されたパターン部を有してもよい。
【０１１６】
このとき、基板１８０と共にバッファー層１７０及び／又は発光構造物１６０が一体に半球形状であってもよい。これを除いては、図２０及び図２１に例示された紫外線発光素子１００Ｇは、図３乃至図５、及び図７に例示された紫外線発光素子１００Ａと同一であるので、同一部分に対しては説明を省略する。
【０１１７】
半球の半径Ｒは、基板１８０の下部幅ｂ１の少なくとも半分であってもよい。半径Ｒは、２００μｍ〜５００μｍ、例えば、３５０μｍであればよい。
【０１１８】
図２０及び図２１に例示されたように、紫外線発光素子１００Ｇの基板１８０が半球形状のパターン部を有する場合、光の全反射及び乱反射が減少して、光取り出し効率が増加することができる。
【０１１９】
また、後述のように、発光素子パッケージから光取り出し効率を増加させるために、通常、ドーム状のモールディング部材で発光素子をかぶせる。しかし、図２０及び図２１に例示されたように、紫外線発光素子１００Ｇにおいて基板１８０が半球形状に具現される場合、このような役割を果たすモールディング部材の必要性がなくなる。しかし、紫外線発光素子を保護する機能のみを行うために、図２０及び図２１に例示された紫外線発光素子１００Ｇの上部にモールディング部材をさらに配置してもよい。
【０１２０】
次に、基板１８０の側部及び上部のうち少なくとも一つの表面がランダムなラフネスを有するように表面加工されたパターン部の第２実施形態について、次のように説明する。
【０１２１】
すなわち、前述した第１実施形態のパターン部は、切断によって表面加工された形状を有する。しかし、第２実施形態によれば、パターン部はランダム（ｒａｎｄｏｍ）なラフネスを有するように表面加工された形状を有することもできる。
【０１２２】
ランダムなラフネスのパターン部は、基板１８０の上部１８４、側部の下部分、中間部分及び上部分のうち少なくとも一つに位置することができる。以下、基板１８０において、ランダムなラフネスが存在する部分がパターン部に該当する。
【０１２３】
図２２は、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｈの斜視図であり、図２３は、図２２に示された２３−２３’線断面図である。
【０１２４】
図２２及び図２３に例示された紫外線発光素子１００Ｈの場合、ランダムなラフネス２２０，２２２，２２４によって表面加工されたパターン部が基板１８０の上部１８４の縁部、基板１８の側部の下部分１８０Ｃと上部分１８０Ｅにそれぞれ位置する。ここで、上部１８４の縁部及び側部の上部分１８０Ｅは、図６に示された内部全反射領域に該当することができる。これを除いては、図２２及び図２３に例示された紫外線発光素子１００Ｈにおける基板１８０の下部は、図３に例示された紫外線発光素子１００Ａと同一であるので、これについての説明を省略する。
【０１２５】
図２２及び図２３に例示された紫外線発光素子１００Ｈにおいて、ランダムなラフネス２２０は基板１８０の側部の上部分１８０Ｅに位置し、ランダムなラフネス２２２は基板１８０の上部の縁部１８４Ａ，１８４Ｂに位置し、ランダムなラフネス２２４は基板１８０の側部の下部分１８０Ｃに位置する。しかし、実施形態はこれに限定されず、ランダムなラフネスは基板１８０に多様に位置することができる。
【０１２６】
図２４Ａ及び図２４Ｂは、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｉ，１００Ｊの断面図を示す。
【０１２７】
図２２及び図２３とは異なり、紫外線発光素子１００Ｉでのラフネス２２０，２２２は、図２４Ａに例示されたように、基板１８０の側部の上部分１８０Ｅと基板１８０の上部の縁部１８４Ａ，１８４Ｂにのみ位置してもよい。または、紫外線発光素子１００Ｊでのラフネス２２２，２２４は、図２４Ｂに例示されたように、基板１８０の上部の全体１８４と基板１８０の側部の下部分１８０Ｃにのみ位置してもよい。または、図示してはいないが、ランダムなラフネスが基板１８０の側部全体１８０Ｃ，１８０Ｄ，１８０Ｅにわたって存在するように基板１８０を表面加工することができ、ランダムなラフネスが基板１８０の上部の縁部１８４Ａ，１８４Ｂ及び側部の下部分１８０Ｃにのみ存在するように基板１８０を表面加工してもよい。
【０１２８】
図１で前述したように、紫外線発光素子、特に、深紫外線発光素子の場合、ブルー発光素子とは異なり、基板１８０の側部へ脱出する光がさらに多い。したがって、図２２、図２３、または図２４Ｂに例示されたように、基板１８０の側部の下部分１８０Ｃにランダムなラフネスがある場合、光の散乱が活発して、光取り出し効率がさらに向上することができる。
【０１２９】
実施形態によれば、ランダムなラフネスが位置した基板１８０の側部の下部分１８０Ｃの範囲は、次の数学式４の通りである。
【数１０】
2014068010.tif 000016
＜数学式４＞
【０１３０】
ここで、ｙは、図６と同一のデカルト座標系を参照すると、基板１８０の厚さ方向の位置を意味し、ｂ１は、基板１８０の下部幅を示す。
【０１３１】
基板１８０がランダムなラフネスをパターン部として有するように基板１８０を表面加工する方法は多様である。その方法の一つとして、基板１８０の上面１８４にランダムなラフネスを形成するために、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）及びポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）加工のうち少なくとも一つの加工を用いることができる。このとき、ラフネスの粗さの程度はラッピングやポリッシングに使用されるダイアモンドスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）研磨粒子の大きさを用いて調整することができる。ラフネスの粗さの程度は研磨粒子の大きさに比例し得る。例えば、研磨粒子の大きさは０．５μｍ〜６μｍであればよい。
【０１３２】
図２５Ａ乃至図２８Ｂは、研磨粒子の大きさ別ランダムなラフネスの粗さの程度を示す図である。図２５Ａ、図２６Ａ、図２７Ａ及び図２８Ａは、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）によって獲得した写真を示し、図２５Ｂ、図２６Ｂ、図２７Ｂ及び図２８Ｂは、光学顕微鏡で獲得した写真を示す。
【０１３３】
図２５Ａ乃至図２８Ｂを参照すると、基板１８０の表面上にまるで歯車が通過したような長い擦り傷がランダムなラフネスに該当する。
【０１３４】
基板１８０の上面１８４を互いに異なる研磨粒子を用いて複数回研磨する時、図２５Ａ及び図２５Ｂのように、上面１８４のランダムなラフネスの粗さの程度は低い。
【０１３５】
また、０．５μｍの大きさの研磨粒子を用いて基板１８０の上面を研磨した時、図２６Ａ及び図２６Ｂのように、ランダムなラフネスの粗さの程度は図２５Ａ及び図２５Ｂよりもさらに高い。
【０１３６】
また、３μｍの大きさの研磨粒子を用いて基板１８０の上面を研磨した時、図２７Ａ及び図２７Ｂのように、ランダムなラフネスの粗さの程度は図２６Ａ及び図２６Ｂよりもさらに高い。
【０１３７】
また、６μｍ大きさの研磨粒子を用いて基板１８０の上面を研磨した時、図２８Ａ及び図２８Ｂのように、ランダムなラフネスの粗さの程度は図２７Ａ及び図２７Ｂよりもさらに高い。
【０１３８】
このように、研磨粒子が大きくなるほど、ラフネスの粗さの程度は増加することが分かる。研磨粒子の大きさ別に基板１８０の上面に形成されたランダムなラフネスの特性は、次の表５の通りである。
【表５】
2014068010.tif 000017
【０１３９】
表５で、ａｖｅは、ランダムなラフネス形状の平均幅を示し、ｐｖ（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｖａｌｌｅｙ）は、光学面の局地的で特定の微細な屈曲において最も高い所と最も低い谷との間の差を示す指数を示し、ｒｍｓ（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ）は、測定領域全体で測定した高低点の差値の標準偏差を示す。
【０１４０】
または、ランダムなラフネスを形成するための他の表面加工の方法として、レーザースクライビング（ｌａｓｅｒ  ｓｃｒｉｂｉｎｇ）加工を用いることができる。特に、レーザースクライビング加工は、基板１８０の側部の下部分１８０Ｃ、中間部分１８０Ｄ及び上部分１８０のいずれか一つの部分にランダムなラフネスを形成するために用いることができる。例えば、ラフネスを形成するために、ステルスレーザー（ｓｔｅａｌｔｈ  ｌａｓｅｒ）を使用することができ、焦点の深さによる多重（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）加工時に、光取り出し効率が向上することができる。さらに、ナノセカンドパルスレーザー（ｎａｎｏ−ｓｅｃｏｎｄ  ｐｕｌｓｅ  ｌａｓｅｒ）またはピコセカンドパルスレーザー（ｐｉｃｏ−ｓｅｃｏｎｄ  ｐｕｌｓｅ  ｌａｓｅｒ）などを使用してラフネスを形成することができ、ナノセカンドパルスレーザーよりも熱損傷（ｔｈｅｒｍａｌ  ｄａｍａｇｅ）の少ないピコセカンドパルスレーザーが、優れた光取り出し効率を示すことができる。
【０１４１】
ランダムなラフネスを形成する他の方法として、リン酸（Ｈ２ＰＯ３）と硫酸（Ｈ２ＳＯ４）の混合液による湿式エッチング方法を用いることができる。
【０１４２】
または、ランダムなラフネスを形成するための更に他の表面加工方法として、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）のような乾式エッチング加工を用いることができる。
【０１４３】
前述した表面加工方法のうち、どの方法を利用するかによってラフネスの粗さの程度及びランダムな程度が決定され得る。
【０１４４】
ナノ粒子での光の散乱は、異なる高度の濃厚でアクティブな色を生産することができる。特に、表面プラズマ（ｐｌａｓｍａ）共鳴を含む場合にそうである。レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）散乱は、光を含んだ電磁放射線で粒子気泡、小さな水滴、または均一な密度などのように互いに異なる屈折の指標に関係する小さな球の体積によって散乱される過程のことをいう。レイリーのモデルに適用すれば、球は、散乱された光の波長よりは、直径において非常にもっと小さなければならない。典型的に波長の１／１０より小さい条件で、これは成立する。一定のサイズでは散乱中心の形状は無視することができ、同一の質量の球と見なす。本来の散乱放射線は、レイリーモデルに適用することができる程度に十分に小さいガス分子があちこち移動するような微視的な密度変化のため、純粋な気体を通過するようになる。レイリーの公式から分かる散乱度と波長の４乗関係によって、短波長の青色光は長波長の赤色光よりさらに強く散乱する。したがって、基板１８０のラフネスのランダムな程度及び粗さの程度は、光の散乱に影響を及ぼすことが分かる。紫外線発光素子において、レイリー散乱は、１／λ４で遥かに大きな発光効率を示しながら増加する。
【０１４５】
また、第３実施形態によれば、パターン部は、図３乃至図５、図７乃至図２１に例示された基板１８０の傾斜面だけでなく、その傾斜面の表面にランダムなラフネスも有することができる。
【０１４６】
図２９Ａ乃至図２９Ｇは、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｋ乃至１００Ｑの断面図を示す。
【０１４７】
図２９Ａ乃至図２９Ｇを参照すると、傾斜面にランダムなラフネス２３０〜２４２が形成されていることが分かる。したがって、各ランダムなラフネス２３０〜２４２によって、傾斜面でより活発な散乱が可能であるので、より多くの光が基板１８０を脱出して、光取り出し効率が向上することができる。
【０１４８】
図２９Ａ、図２９Ｂ、図２９Ｃ、図２９Ｄ、図２９Ｅ、図２９Ｆ及び図２９Ｇは、ランダムなラフネス２３０〜２４２が形成されたことを除いては、図７、図９、図１１、図１３、図１７、図１９及び図２１にそれぞれ該当するので、これらについての詳細な説明を省略する。
【０１４９】
図３０は、更に他の実施形態による紫外線発光素子１００Ｒの斜視図であり、図３１は、図３０に示された３１−３１’線断面図である。
【０１５０】
図３０及び図３１を参照すると、実施形態による紫外線発光素子１００Ｒは、基板１８０の上部に凹凸形状２６０のパターン部を有することができる。凹凸形状は通常の光結晶構造（ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）と類似するので、これについての詳細な説明は省略する。図３乃至図２１に例示された紫外線発光素子１００Ａ〜１００Ｇが傾斜面を有し、図２２乃至図２３Ｂに例示された紫外線発光素子１００Ｈ〜１００Ｊがランダムなラフネスを有し、図２９Ａ乃至図２９Ｇに例示された紫外線発光素子１００Ｋ〜１００Ｑが傾斜面及びランダムなラフネスを共にパターン部として有する反面、図３０及び図３１に例示された紫外線発光素子１００Ｒは凹凸形状をパターン部として有する。これを除いては、図３０及び図３１に例示された紫外線発光素子１００Ｒは、図３乃至図７に例示された紫外線発光素子１００Ａと同一であるので、これらについての詳細な説明を省略する。
【０１５１】
このとき、図３０及び図３１に例示された凹凸２６０は、周期的に配列されてもよく、非周期的にランダムに配列されてもよく、複数の互いに異なる周期を有して配列されてもよい。もし、凹凸２６０が周期的に配列される場合、周期Ｔはλ／４であってもよい。ここで、λは、活性層１６４から放出される光の波長であり得る。周期Ｔは、２０ｎｍ乃至１２０ｎｍ、例えば、７０ｎｍであればよい。
【０１５２】
一般的な光結晶構造の役割と同様に、基板１８０の上部に凹凸形状２６０のパターン部が配置されることによって、より多くの光が基板１８０の上部を通過して脱出して、光取り出し効率がさらに改善され得る。
【０１５３】
＜垂直型紫外線発光素子＞
以上で、本実施形態による投光層と活性層を、フリップ方式でボンディングされた紫外線発光素子を例に挙げて説明した。しかし、本実施形態による投光層と活性層は垂直型紫外線発光素子にも適用することができる。
【０１５４】
以下、実施形態による垂直型紫外線発光素子について、添付の図面を参照して次のように説明する。
【０１５５】
図３２は、更に他の実施形態による垂直型紫外線発光素子３００の断面図を示す。
【０１５６】
図３２に例示された垂直型紫外線発光素子３００は、支持基板３１０、第１導電型電極層３２０、発光構造物３３０、第２導電型電極層３４０、及び第２電極パッド３５０を含む。
【０１５７】
図３２に例示された支持基板３１０は導電型であって、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）及びアルミニウム（Ａｌ）で構成される群より選ばれる物質、またはこれらの合金からなることができる。また、支持基板３１０は、例えば、金（Ａｕ）、銅合金（Ｃｕ  Ａｌｌｏｙ）、ニッケル（Ｎｉ−ｎｉｃｋｅｌ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリアウェハー（例：ＧａＮ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇａ２Ｏ３など）などを選択的に含むことができる。支持基板３１０を導電型で形成する方法は、電気化学的な金属蒸着方法や共晶金属（Ｅｕｔｅｔｉｃ  Ｍｅｔａｌ）を用いたボンディング方法などを使用することができる。
【０１５８】
そして、支持基板３１０上に第１導電型電極層３２０が配置される。第１導電型電極層３２０は反射層（図示せず）とオーミック層（図示せず）を含むことができる。
【０１５９】
反射層は、支持基板３１０上に配置され、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びこれらのうち二つ以上の合金で構成された物質から一層または複数の層で形成することができる。例えば、アルミニウムや銀などの反射層は、活性層３３４から発生された光を効果的に反射して、紫外線発光素子の光取り出し効率を大きく改善することができる。
【０１６０】
そして、オーミック層は金属であってもよく、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びこれらのうち二つ以上の合金で構成された物質から一層または複数の層で形成することができ、このような材料に限定されない。
【０１６１】
また、第１導電型電極層３２０は、反射層の機能とオーミック層の機能を全て行う、一層または複数の層で形成することができ、このような材料に限定されない。
【０１６２】
支持基板３１０が第１導電型電極層３２０の役割を行う場合、第１導電型電極層３２０は省略することができる。
【０１６３】
また、支持基板３１０と第１導電型電極層３２０との間に結合層（図示せず）がさらに配置されてもよい。結合層は、例えば、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオビウム（Ｎｂ）及び銅（Ｃｕ）で構成される群より選ばれる物質、またはこれらの合金で形成することができる。
【０１６４】
一方、発光構造物３３０は、第１導電型半導体層３３２、活性層３３４、及び第２導電型半導体層３３６を含む。
【０１６５】
第１導電型半導体層３３２は、第１導電型電極層３２０の上部に配置され、半導体化合物で形成することができる。III−V族、II−VI族などの化合物半導体で具現することができ、第１導電型ドーパントがドーピングされてもよい。例えば、第１導電型半導体層３３２は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質またはＩｎＡｌＧａＮで形成することができる。第１導電型半導体層３３２がｐ型半導体層である場合に、第１導電型ドーパントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントであってもよい。第１導電型半導体層３３２は単層または多層に形成することができ、これに対して限定しない。
【０１６６】
活性層３３４は、第１導電型半導体層３３２と第２導電型半導体層３３６との間に配置され、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、量子点構造または量子線構造のいずれか一つを有することができる。活性層３３４は、III−V族元素の化合物半導体材料を用いて、井戸層と障壁層、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造で形成することができるが、これに限定しない。井戸層は、障壁層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する物質で形成することができる。特に、実施形態による活性層３３４は、２００ｎｍ〜４０５ｎｍ波長帯域の紫外線、特に、２００ｎｍ〜３５０μｍ波長帯域の深紫外線光を生成することができる。
【０１６７】
活性層３３４と第１導電型半導体層３３２との間、または活性層３３４と第２導電型半導体層３３６との間には導電型クラッド層（図示せず）が形成されてもよい。
【０１６８】
導電型クラッド層は、活性層３３４の障壁層のバンドギャップよりもさらに広いバンドギャップを有する半導体で形成することができる。例えば、導電型クラッド層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮまたは超格子構造などを含むことができる。また、導電型クラッド層は、ｎ型またはｐ型にドーピングされてもよい。
【０１６９】
第２導電型半導体層３３６は、活性層３３４の上に配置され、半導体化合物で形成することができる。第２導電型半導体層３３６は、III−V族、II−VI族などの化合物半導体で具現することができ、第２導電型ドーパントがドーピングされてもよい。例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質またはＩｎＡｌＧａＮで形成することができる。第２導電型半導体層３３６がｎ型半導体層である場合に、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導電型半導体層３３６は単層または多層に形成することができる。
【０１７０】
そして、第２導電型半導体層３３６上に第２導電型電極層３４０が配置される。第２導電型電極層３４０は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）及びイリジウム（Ｉｒ）の中から選ばれたいずれか一つの金属または前記金属の合金を用いて、単一層または複数の層で具現することができる。
【０１７１】
第２導電型電極層３４０の上部に第２電極パッド３５０を配置することができる。また、支持基板３１０の下部に第１電極パッド（図示せず）を配置することができる。
【０１７２】
一方、実施形態によれば、第２導電型半導体層３３６及び第２導電型電極層３４０の上部と側部のうち少なくとも一つは、表面加工されたパターン部を有する。すなわち、図３乃至図２９Ｇにおいて、基板１８０が投光層に該当するが、図３２に例示された紫外線発光素子３００において、第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０が投光層に該当する。もし、垂直型紫外線発光素子３００において第２導電型電極層３４０が省略される場合、第２導電型半導体層３３６が投光層に該当する。
【０１７３】
したがって、図３乃至図２１に例示された紫外線発光素子１００Ａ〜１００Ｇにおいて、基板１８０の上部及び側部のうち少なくとも一つが切断によって表面加工されたように、図３２に例示された紫外線発光素子３００において、第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０の外郭は切断によって表面加工されたパターン部を有することができる。
【０１７４】
また、図２２乃至図２４Ｂに例示された紫外線発光素子１００Ｈ〜１００Ｊにおいて、基板１８０の上部及び側部のうち少なくとも一つの部分にランダムなラフネスが形成されたように、図３２に例示された紫外線発光素子３００において、第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０の外郭は、ランダムなラフネスをパターン部として有するように表面加工することができる。
【０１７５】
図３乃至図３１で前述した内容は、第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０が投光層に該当する場合にもそのまま適用することができるので、ここでは重複説明を省略する。
【０１７６】
このように、垂直型紫外線発光素子３００において、第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０の外郭は、図３２に例示されたように、切断されたパターン部３３６Ａ，３４０Ａを有する。しかし、既存（３６０、３６２）の場合、パターン部がない。したがって、活性層３３４から放出された光が矢印方向３７０に内部全反射されて発光素子３００を脱出できずに吸収されて、発光効率が低下することがあった。
【０１７７】
しかし、本実施形態によれば、投光層である第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０の側部及び上部のうち少なくとも一つがパターン部を有するので、活性層３３４から放出された光が全反射されずに矢印方向３７２に発光素子３００から脱出することができて、光取り出し効率が向上することができる。
【０１７８】
＜紫外線発光素子パッケージ＞
以下、図３に例示された紫外線発光素子１００Ａを含む発光素子パッケージの構成及び動作を、添付の図面を参照して次のように説明する。説明の便宜上、発光素子パッケージが図３に例示された紫外線発光素子１００Ａを含むものと説明するが、図８、図１０、図１２、図１６、図１８、図２０、図２２、図２４Ａ、図２４Ｂ、図２９Ａ〜図２９Ｇまたは図３０に例示された紫外線発光素子１００Ｂ〜１００Ｒのいずれを含む場合にも、下記の説明は同一に適用することができる。
【０１７９】
図３３は、実施形態に係る発光素子パッケージ４００Ａの断面図である。
【０１８０】
実施形態に係る発光素子パッケージ４００Ａは、紫外線発光素子１００Ａ、ヘッダー４１０、一対のリード（ｌｅａｄ）線４２２，４２４、接着部４３０、ワイヤー４３２，４３４、側壁部４４０、及びモールディング部材４５０を含む。紫外線発光素子１００Ａは、図３に例示された発光素子に該当し、同一の参照符号を使用してこれについての詳細な説明を省略する。
【０１８１】
サブマウント１１０は、接着部４３０によってヘッダー４１０に連結される。接着部４３０は、ソルダまたはペースト形態であってもよい。紫外線発光素子１００Ａの第１電極パッド１３２，１３６は、ワイヤー４３２によってリード線４２２と連結され、第２電極パッド１３４は、ワイヤー４３４によってリード線４２４と連結される。このとき、第１電極パッド１３６とリード線４２２は、ワイヤー４３２によって電気的に連結されるものと示しているが、第１電極パッド１３２とリード線４２２を連結するワイヤーは図示していない。これは、第１電極パッド１３２，１３６が互いに電気的に連結されているためである。しかし、これに限定されず、第１電極パッド１３２とリード線４２２は、別途のワイヤーによって互いに電気的に連結されてもよい。
【０１８２】
互いに電気的に分離される一対のリード線４２２，４２４を介して発光素子１００Ａに電源が提供される。
【０１８３】
モールディング部材４５０は、側壁部４４０によって形成されたパッケージ４００Ａのキャビティに充填されて、発光素子１００Ａを包囲して保護することができる。また、モールディング部材４５０は、蛍光体を含むことで、発光素子１００Ａから放出された光の波長を変化させることができる。
【０１８４】
図３４は、他の実施形態に係る発光素子パッケージ４００Ｂの断面図である。
【０１８５】
他の実施形態に係る発光素子パッケージ４００Ｂは、パッケージボディー部４６０と、パッケージボディー部４６０に設置された第１及び第２リードフレーム４７２，４７４と、パッケージボディー部４６０に配置されて第１及び第２リードフレーム４７２，４７４と電気的に連結される発光素子３００と、発光素子３００を包囲するモールディング部材４９０と、を含む。
【０１８６】
パッケージボディー部４６０は、シリコン、合成樹脂、または金属を含んで形成されてもよく、紫外線発光素子３００の周囲に傾斜面が形成され得る。
【０１８７】
第１及び第２リードフレーム４７２，４７４は、互いに電気的に分離され、発光素子３００に電源を提供する役割を果たす。また、第１及び第２リードフレーム４７２，４７４は、発光素子３００から発生した光を反射させて、光効率を増加させる役割をしてもよく、紫外線発光素子３００から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。
【０１８８】
紫外線発光素子３００は、図３２に例示された垂直型紫外線発光素子であってもよいが、これに限定されるものではない。図３４の場合、発光素子３００は、第１リードフレーム４７２上に配置されているが、これに限定されず、第２リードフレーム４７４やパッケージボディー部４６０上に配置されてもよい。
【０１８９】
紫外線発光素子３００は、第１リードフレーム４７２と電気的に直接連結され、第２リードフレーム４７４とワイヤー４８０によって電気的に連結されるが、これに限定されない。すなわち、図３４とは異なり、紫外線発光素子３００は、第１及び第２リードフレーム４７２，４７４とそれぞれワイヤーによって連結されてもよい。
【０１９０】
モールディング部材４９０は、発光素子３００を包囲して保護することができる。また、モールディング部材４９０は、蛍光体を含むことで、発光素子３００から放出された光の波長を変化させることができる。
【０１９１】
他の実施形態に係る発光素子パッケージは複数個が基板上にアレイされ、発光素子パッケージから放出される光の経路上に、光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シート、蛍光シートなどを配置することができる。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として機能したり、照明ユニットとして機能することができ、例えば、照明システムは、バックライトユニット、照明ユニット、指示装置、ランプ、街灯を含むことができる。
【０１９２】
＜照明ユニット＞
図３５は、実施形態に係る照明ユニット５００の斜視図である。ただし、図３５の照明ユニット５００は、照明システムの一例であり、これに限定されるものではない。
【０１９３】
実施形態において、照明ユニット５００は、ケースボディー５１０と、ケースボディー５１０に設置され、外部電源から提供される電源を受ける連結端子５２０と、ケースボディー５１０に設置された発光モジュール部５３０と、を含むことができる。
【０１９４】
ケースボディー５１０は、放熱特性の良好な材質で形成され、金属または樹脂で形成することができる。
【０１９５】
発光モジュール部５３０は、基板５３２と、基板５３２に搭載される少なくとも一つの発光素子パッケージ（４００：４００Ａ、４００Ｂ）とを含むことができる。
【０１９６】
基板５３２は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであってもよく、例えば、一般の印刷回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）、メタルコア（ｍｅｔａｌ  Ｃｏｒｅ）ＰＣＢ、軟性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むことができる。
【０１９７】
また、基板５３２は、光を効率的に反射する材質で形成されたり、表面を、光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、銀色などで形成することができる。
【０１９８】
基板５３２上には、少なくとも一つの発光素子パッケージ（４００：４００Ａ、４００Ｂ）を搭載することができる。発光素子パッケージ（４００：４００Ａ、４００Ｂ）のそれぞれは、少なくとも一つの紫外線発光素子（１００Ａ〜１００Ｒ、３００）を含むことができる。
【０１９９】
発光モジュール部５３０は、色感及び輝度を得るために、様々な発光素子パッケージ（４００：４００Ａ、４００Ｂ）の組み合わせを有するように配置することができる。例えば、高演色性（ＣＲＩ）を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードを組み合わせて配置することができる。
【０２００】
連結端子５２０は、発光モジュール部５３０と電気的に連結されて、電源を供給することができる。実施形態において、連結端子５２０は、ソケット方式で外部電源に螺合されるが、これに対して限定しない。例えば、連結端子５２０は、ピン（ｐｉｎ）形状に形成されて外部電源に挿入されたり、配線により外部電源に連結されてもよい。
【０２０１】
＜バックライトユニット＞
図３６は、実施形態に係るバックライトユニット６００の分解斜視図である。ただし、図３６のバックライトユニット６００は照明システムの一例であり、これに対して限定しない。
【０２０２】
実施形態に係るバックライトユニット６００は、導光板６１０と、導光板６１０の下の反射部材６２０と、ボトムカバー６３０と、導光板６１０に光を提供する発光モジュール部６４０と、を含む。ボトムカバー６３０は、導光板６１０、反射部材６２０及び発光モジュール部６４０を収納する。
【０２０３】
導光板６１０は、光を拡散させて、面光源化させる役割を果たす。導光板６１０は、透明な材質からなり、例えば、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈｌａｔｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＣＯＣ（ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）及びＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）樹脂のうち一つを含むことができる。
【０２０４】
発光モジュール部６４０は、導光板６１０の少なくとも一側面に光を提供し、究極的にはバックライトユニットが設置されるディスプレイ装置の光源として作用するようになる。
【０２０５】
発光モジュール部６４０は、導光板６１０と接することができるが、これに限定されない。具体的に、発光モジュール部６４０は、基板６４２と、基板６４２に搭載された多数の発光素子パッケージ（４００：４００Ａ、４００Ｂ）とを含む。基板６４２は導光板６１０と接することができるが、これに限定されない。
【０２０６】
基板６４２は、回路パターン（図示せず）を含むＰＣＢであってもよい。ただし、基板６４２は、一般のＰＣＢ以外に、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ、Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｒｅ  ＰＣＢ）、軟性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）ＰＣＢなどを含むこともでき、これに対して限定しない。
【０２０７】
そして、多数の発光素子パッケージ（４００：４００Ａ、４００Ｂ）は、基板６４２上に、光が放出される発光面が導光板６１０と所定距離離隔するように搭載することができる。
【０２０８】
導光板６１０の下には反射部材６２０を形成することができる。反射部材６２０は、導光板６１０の下面に入射された光を反射させて、上に向かうようにすることによって、バックライトユニットの輝度を向上させることができる。反射部材６２０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成することができるが、これに対して限定しない。
【０２０９】
ボトムカバー６３０は、導光板６１０、発光モジュール部６４０及び反射部材６２０などを収納することができる。そのために、ボトムカバー６３０は、上面が開口したボックス（ｂｏｘ）形状に形成することができるが、これに対して限定しない。
【０２１０】
ボトムカバー６３０は、金属または樹脂で形成することができ、プレス成形または押出成形などの工程を用いて製造することができる。
【０２１１】
以上、実施形態を中心に説明したが、これは単なる例示で、本発明を限定するものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上に例示していない種々の変形及び応用が可能であるということが理解されるであろう。例えば、実施形態に具体的に示した各構成要素は変形実施が可能である。そして、このような変形及び応用に係る差異点は、添付の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しなければならない。
【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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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
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【図２９Ｆ】
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【図２９Ｇ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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