(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上部に位置し、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、及び前記第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間に介在された活性層を含む発光構造体と、
前記基板の下部に位置する交互積層下部構造体と、
前記下部構造体は、それぞれ高屈折率の第１の材料層及び低屈折率の第２の材料層を含む複数の誘電体ペアを含み、
前記複数の誘電体ペアは、４００〜７００ｎｍの領域の中心波長に対して、
両方とも、λ／４よりも小さい光学厚さを有する第１の材料層と第２の材料層からなる複数の第１の誘電体ペアと、
第１の材料層と第２の材料層のいずれか一つはλ／４よりも小さい光学厚さを有し、他の一つはλ／４よりも大きい光学厚さを有する第１の材料層と第２の材料層からなる少なくとも二つ以上の第２の誘電体ペアと、
両方とも、λ／４よりも大きい光学厚さを有する第１の材料層と第２の材料層からなる複数の第３の誘電体ペアと、を含み、
前記第１の誘電体ペアの前記基板側の層、前記第２の誘電体ペアの前記基板側の層、及び前記第３の誘電体ペアの前記基板側の層は、同一の物質を含み、
前記第１の誘電体ペアの前記基板側と反対側の層、前記第２の誘電体ペアの前記基板側と反対側の層、及び前記第３の誘電体ペアの前記基板側と反対側の層は、同一の物質を含む
発光ダイオードチップ。
【請求項２】
前記基板と前記下部構造体との間に配置され、前記基板と前記下部構造体との密着性を向上させるための界面層を更に含む、請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３】
前記複数の第１の誘電体ペアは、前記複数の第３の誘電体ペアに比べて相対的に前記基板により近くに位置したり、前記基板からより遠くに位置する、請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項４】
前記少なくとも一つの第２の誘電体ペアは前記下部構造体の中央付近に配置される、請求項３に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項５】
前記複数の第１の誘電体ペアのうち少なくとも過半数は、前記基板に最も近い第２の誘電体ペアに比べて前記基板により近くに位置し、
前記複数の第３の誘電体ペアのうち少なくとも過半数は、前記基板から最も遠い第２の誘電体ペアに比べて前記基板からより遠くに位置する、請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項６】
前記複数の第１の誘電体ペアのうち８０％以上のペアは、前記基板に最も近い第２の誘電体ペアに比べて前記基板により近くに位置し、
前記複数の第３の誘電体ペアのうち８０％以上のペアは、前記基板から最も遠い第２の誘電体ペアに比べて前記基板からより遠くに位置する、請求項５に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項７】
前記複数の第１の誘電体ペアは、前記複数の第３の誘電体ペアに比べて前記基板により近くに位置する、請求項５に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項８】
前記複数の第３の誘電体ペアのうち少なくとも過半数は、前記基板に最も近い第２の誘電体ペアに比べて前記基板により近くに位置し、
前記複数の第１の誘電体ペアのうち少なくとも過半数は、前記基板から最も遠い第２の誘電体ペアに比べて前記基板からより遠くに位置する、請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項９】
前記複数の第１の誘電体ペアは、前記複数の第３の誘電体ペアに比べて前記基板からより遠くに位置する、請求項８に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１０】
前記発光構造体の上部に位置し、前記活性層で生成された光を透過させると同時に、前記活性層で生成された光の波長より長波長である可視光線領域のうち少なくとも一部領域内の光を反射させる交互積層上部構造体をさらに含む、請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１１】
前記活性層で生成された光に対する前記上部構造体の透過率は９０％以上である、請求項１０に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１２】
前記第２の導電型半導体層に電気的に接続する電極パッドと、
前記第２の導電型半導体層と前記電極パッドとの間に介在した交互積層アンダー構造体とをさらに含み、
前記交互積層アンダー構造体は、前記活性層で生成された光を反射させる、請求項１０に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１３】
前記下部構造体の下側に位置する金属反射器をさらに含む、請求項１２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１４】
前記下部構造体又は前記下部構造体と前記金属反射器との組み合わせは、前記活性層で生成されて０〜６０度の入射角で入射する光に対して９０％以上の反射率を示す、請求項１３に記載の発光ダイオードチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードチップ及びそれを製造する方法に関し、より詳細には、発光効率を改善した発光ダイオードチップ及びそれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色又は紫外線（ＵＶ）を放出する窒化ガリウム系列の発光ダイオード（ＬＥＤ）は多様な応用に適用されており、特に、バックライトユニット又は一般照明などに要求される混色光、例えば、白色光を放出する多様な種類の市販の発光ダイオードパッケージに適用されている。
【０００３】
発光ダイオードパッケージの光出力は、主に発光ダイオードチップの光効率に依存するので、発光ダイオードチップの光効率を改善しようとする努力が継続してなされている。例えば、光放出面に粗い表面を形成したり、エピ層の形状又は透明基板の形状を調節することによって、光抽出効率を改善しようとする努力がなされてきた。
【０００４】
一方、光放出面の反対側のチップ実装面上にＡｌなどの金属反射器を設置し、チップ実装面側に進行する光を反射させることによって光効率を改善する方法がある。金属反射器を用いて光を反射させることによって光の損失を減少させ、発光効率を改善することができる。しかし、反射性金属は、一般に酸化され易いために反射率が低下し易く、また、金属反射器の反射率は相対的に高くない。
【０００５】
そのため、最近は、屈折率が互いに異なる材料を交互に積層した構造体を用いて反射層の高い反射率を達成すると同時に、相対的に安定した反射特性を達成する技術が研究されている。
【０００６】
しかし、このような交互積層構造体は、一般に、狭い波長範囲では反射率が高いが、それ以外の波長範囲では反射率が低い。したがって、蛍光体などによって波長変換された光を用いて白色光を発する発光ダイオードパッケージにこのような交互積層構造体を用いた場合、波長変換された光に対しては効果的な反射特性を示すことができなく、その結果、ＬＥＤパッケージの光効率改善に限界があった。また、交互積層構造体は、垂直に入射する光に対しては高い反射率を示すが、入射角が相対的に大きい光に対しては相対的に低い反射率を示す傾向がある。
【０００７】
一方、交互積層構造体の全体の層数を増加し、各層の厚さを調節することによって、反射率の高い波長範囲を拡張することは可能である。しかし、交互積層構造体の全体の層数が多いので、各層の厚さを調節する作業が容易でなく、また、全体の層数を変更する度に各層の厚さが変更されるので、各層の厚さを最適な条件に設定することが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の各態様は、発光効率を改善した発光ダイオードチップを提供することを課題とする。
【０００９】
また、本発明の各態様は、ＬＥＤパッケージの光効率を改善できる発光ダイオードチップを提供することを課題とする。
【００１０】
また、本発明の各態様は、交互積層構造体の各層の厚さ及び積層順序を設定するのに容易な発光ダイオードチップ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
本発明の追加の各特徴は、以下の説明で言及しており、部分的には説明から明らかになるか、又は、本発明の実施を通じて分かる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、発光ダイオードチップを提供し、この発光ダイオードチップは、基板と、該基板の上部に整列され、第１の導電型半導体層、第２の導電型半導体層、及び前記第１の導電型半導体層と前記第２の導電型半導体層との間に配置された活性層を含む発光構造体と、交互積層下部構造体とを含み、前記基板は前記交互積層下部構造体上に整列され、前記交互積層下部構造体は、それぞれ第１の屈折率を有する第１の材料層と、第２の屈折率を有する第２の材料層とを含む複数の誘電体ペアとを含み、前記第１の屈折率は前記第２の屈折率より高い。さらに、前記複数の誘電体ペアは、それぞれλ／４より小さい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層からなる複数の第１の誘電体ペアと、第１の材料層及び第２の材料層のうち一つはλ／４より小さい光学厚さを有し、残りの一つはλ／４より大きい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層からなる少なくとも一つの第２の誘電体ペアと、いずれもλ／４より大きい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層からなる複数の第３の誘電体ペアとを含む。ここで、λは可視光領域の中心波長である。
【００１３】
本発明の他の態様は、発光ダイオードチップの製造方法を提供する。この方法は、基板の第１の表面上に少なくとも一つの発光構造体を形成し、前記基板の第２の表面上に交互積層下部構造体を形成することを含み、前記第２の表面は、前記第１の表面の前記基板の反対側上にある。前記交互積層下部構造体は、それぞれ第１の屈折率を有する第１の材料層と、第２の屈折率を有する第２の材料層とを含む複数の誘電体ペアとを含む。また、前記複数の誘電体ペアは、それぞれλ／４より小さい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層からなる複数の第１の誘電体ペアと、第１の材料層及び第２の材料層のうち一つはλ／４より小さい光学厚さを有し、残りの一つはλ／４より大きい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層からなる少なくとも一つの第２の誘電体ペアと、それぞれλ／４より大きい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層を含む複数の第３の誘電体ペアとを含む。ここで、λは可視光領域の中心波長である。
【００１４】
上述した一般的な説明及び以下の詳細な説明は、いずれも例示的かつ説明的なものであって、請求したような本発明の追加説明を提供するように意図したものと理解しなければならない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の典型的な各態様によると、ＬＥＤチップが交互積層下部構造体、金属反射器、交互積層上部構造体及び／又は交互積層アンダー構造体を含むことによって、発光効率を改善することができる。また、前記ＬＥＤチップの交互積層上部構造体は、活性層で生成された光を透過させながら、波長変換された光を反射させることができ、パッケージでの光効率を改善することができる。
【００１６】
さらに、本発明の典型的な各態様によると、二つの層がいずれもλ／４より小さい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層で構成された複数の誘電体ペア、及び二つの層がいずれもλ／４より大きい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層で構成された複数の誘電体ペアを、一つはλ／４より小さい光学厚さを有し、他の一つはλ／４より大きい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層で構成された誘電層ペアを基準にして配置することによって、交互積層下部構造体における光学厚さ及び各層の積層順序を容易に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例に係る発光ダイオードチップを説明するための断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る交互積層下部構造体の光学厚さ及び順序を説明するためのグラフである。
【図３】図２の交互積層下部構造体の反射率を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の一実施例に係る交互積層上部構造体の透過率を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の一実施例に係る発光ダイオードチップを搭載したパッケージを説明するための断面図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る発光ダイオードチップ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例に係る発光ダイオードチップ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】
【００１８】
以下では、添付の各図面を参照して本発明の各実施形態をより完全に説明し、各図面には本発明の典型的な各実施形態を示している。しかし、本発明は、多様な形態に具体化することができ、ここで言及した典型的な各実施形態に制限されるものと解釈してはならない。むしろ、これら典型的な各実施形態は、本開示を徹底的に提供し、本発明の思想を当業者に完全に伝達するだろう。各図面において、各層及び各領域のサイズ及び相対的なサイズは、明確性のために誇張する場合がある。明細書全体にわたる同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
【００１９】
層、フィルム、領域又は基板などの構成要素が他の構成要素「上に」あると言及するとき、それは、前記構成要素が前記他の構成要素上に直接存在することも含むし、それらの間に第３の構成要素が介在することも含む。対照的に、構成要素が他の構成要素「上に直接」あると言及するとき、前記構成要素と前記他の構成要素との間に第３の構成要素が介在する場合を含まない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例に係る発光ダイオードチップ１００を説明するための断面図である。
【００２１】
図１を参照すると、発光ダイオードチップ１００は、基板２１、発光構造体３０、交互積層下部構造体４３、交互積層上部構造体３７及び交互積層アンダー構造体３９を含む。また、前記発光ダイオードチップ１００は、バッファー層２３、透明電極層３１、第１の電極パッド３３、第２の電極パッド３５、界面層４１及び金属反射器４５を含むことができる。
【００２２】
前記基板２１は、透明基板であれば特別に限定されなく、例えば、サファイア又はＳｉＣ基板であり得る。また、前記基板２１は、上部面にパターニングされたサファイア基板（ＰＳＳ）のように、所定のパターンを有することができる。前記基板２１は、窒化ガリウム系列の各化合物半導体層を成長させるのに適した成長基板であり得る。
【００２３】
前記基板２１の上に発光構造体３０が位置する。前記発光構造体３０は、第１の導電型半導体層２５、第２の導電型半導体層２９、及び前記第１及び第２の導電型半導体層２５、２９の間に介在した活性層２７を含む。ここで、第１の導電型と第２の導電型は互いに反対の導電型であり、第１の導電型がｎ型で、第２の導電型がｐ型であったり、又はその反対にもなり得る。  
【００２４】
前記第１の導電型半導体層２５、活性層２７及び第２の導電型半導体層２９は、窒化ガリウム系列の化合物半導体物質、すなわち、（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎで形成することができる。前記活性層２７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組成元素及び組成比が決定される。前記第１の導電型半導体層２５及び／又は第２の導電型半導体層２９は、図示したように、単一層に形成できるが、多層構造に形成することもできる。また、活性層２７は、単一量子井戸又は多重量子井戸構造に形成することができる。また、前記基板２１と第１の導電型半導体層２５との間にバッファー層２３が介在し得る。前記各半導体層２５、２７、２９は、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥ技術を用いて形成されても良いし、写真及びエッチング工程を用いて前記第１の導電型半導体層２５の一部領域が露出するようにパターニングされても良い。
【００２５】
一方、透明電極層３１は、第２の導電型半導体層２９上に、例えば、ＩＴＯ又はＮｉ／Ａｕで形成することができる。透明電極層３１は、第２の導電型半導体層２９に比べて比抵抗が低いので、電流を分散させる。第１の導電型半導体層２５上に第１の電極パッド３３、例えば、ｎ―電極パッド３３が形成され、前記透明電極層３１上に第２の電極パッド３５、例えば、ｐ―電極パッド３５が形成される。前記ｐ―電極パッド３５は、図示したように、透明電極層３１を介して第２の導電型半導体層２９に電気的に接続することができる。
【００２６】
交互積層下部構造体４３は、前記基板２１の下部に位置する。前記交互積層下部構造体４３は、第１の屈折率を有する第１の材料層、例えば、ＴｉＯ2（ｎ：約２．４）と、第
２の屈折率を有する第２の材料層、例えば、ＳｉＯ2（ｎ：約１．５）とを交互に積層す
ることによって形成される。前記交互積層下部構造体４３は、活性層で生成されて入射される光の入射角０度〜６０度の範囲で９０％以上の反射率を示すために複数の誘電体ペアを有する。さらに、前記複数の誘電体ペアは、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲で高い反射率を有するように形成される。
【００２７】
例えば、図２に示したように、前記複数の誘電体ペアは、それぞれλ／４（０．２５λ）より小さい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層からなる複数の第１の誘電体ペア、第１の材料層及び第２の材料層のうち一つはλ／４より小さい光学厚さを有し、残りの一つはλ／４より大きい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層からなる少なくとも一つの第２の誘電体ペア、及びそれぞれλ／４より大きい光学厚さを有する第１の材料層及び第２の材料層からなる複数の第３の誘電体ペアを含み、ここで、λは可視光領域の中心波長（例えば、５５０ｎｍ）である。
【００２８】
図２のグラフから分かるように、前記複数の第１の誘電体ペアは、前記複数の第３の誘電体ペアに比べて相対的に前記基板２１からより遠くに位置し得る。図２に示したように、各誘電体ペアの順番が１から２０に増加するにつれて、基板からの距離が増加する。代案的に、前記複数の第１の誘電体ペアは、前記複数の第３の誘電体ペアに比べて相対的に前記基板２１により近くに位置しても良い。
【００２９】
また、前記少なくとも一つの第２の誘電体ペア（点線で表示された円の内部）は、前記交互積層下部構造体４３の中央付近に配置される。前記少なくとも一つの第２の誘電体ペアは（ｎ／２）番目の層である。ここで、ｎは、交互積層下部構造体内の全体の層数である。しかし、前記少なくとも一つの第２の誘電体ペアは、前記交互積層下部構造体４３の中央の１又は２層内であり得る。前記少なくとも一つの第２の誘電体ペアを基準にして、過半数以上の第１の誘電体ペアが過半数以上の第３の誘電体ペアに対向して位置し得る。前記少なくとも一つの第２の誘電体ペアを基準にして、第１の誘電体ペアの８０％以上が第３の誘電体ペアの８０％以上に対向して位置し得る。図２において、全体の誘電体ペアは２０個で、第１の誘電体ペア及び第３の誘電体ペアはそれぞれ９個で、第２の誘電体ペアは２個である。しかし、誘電体ペアの任意の組み合わせが可能である。
【００３０】
代案的に、前記少なくとも一つの第２の誘電体ペアを第１の誘電体ペアで取り囲んでも良く、前記少なくとも一つの第２の誘電体ペアを第３の誘電体ペアで取り囲んでも良い。
【００３１】
第２の誘電体ペアとほとんどの第１の誘電体ペアとの間に、少数の第３の誘電体ペアを介在させても良く、第２の誘電体ペアとほとんどの第３の誘電体ペアとの間に少数の第２の誘電体ペアを介在させても良い。
【００３２】
図３は、図２の複数の誘電体ペアをガラス（ｎ：〜１．５）上に配置し、反射率をシミュレーションした結果を例示する。図３において、複数の誘電体ペアは、図２に例示した順序で配置され、１番目の層（すなわち、基板に最も近い層）はＴｉＯ2で、最後の層は
ＳｉＯ2である。
【００３３】
図３に示したように、前記複数の誘電体ペアは４００ｎｍ〜７００ｎｍの広い可視光波長範囲にわたって９８％以上の高い反射率を示す。このような高反射率は、活性層２７で生成された青色光（例えば、４６０ｎｍ）に対して青色光の入射角が６０度に接近する場合にも維持できると予想される。
【００３４】
さらに、図１に示したように、前記交互積層下部構造体４３の下部に、例えば、Ａｌなどの金属反射器４５を配置することによって、入射角が６０度に近い光に対しても、金属反射器４５と交互積層下部構造体４３との組み合わせによって入射角０度〜６０度の光に対して９０％以上の高い反射率を維持することができる。また、前記金属反射器４５は、発光ダイオードチップ１００の駆動時、発光ダイオードで生成された熱を外部に放出することを助ける。
【００３５】
前記交互積層下部構造体４３は、発光構造体３０が形成された基板２１の下部面上に形成される。前記下部構造体４３は、例えば、イオンアシスト蒸着（ｉｏｎ―ａｓｓｉｓｔ
ｄｅｐｏｔｉｏｎ）装備を用いて形成することができ、前記蒸着装備を用いて形成する前に、交互積層下部構造体４３の各層の光学厚さ及び順序を設定することができる。
【００３６】
前記交互積層下部構造体４３の各層の光学厚さ及び順序は、シミュレーションツールを用いて設定することができる。しかし、シミュレーションツールのみでは、９８％以上の反射率を有する適切な数の誘電体ペアを設定することが難しく、作業者によって全体の誘電体ペアの数、反射率を増加させるための誘電体ペアの追加などの作業が行われなければならない。このとき、追加される一つのペアの位置及び光学厚さにしたがって全体の誘電体ペアの光学厚さが変更されるので、その位置及び光学厚さを設定することが難しく、作業者によって目標厚さが変わる。
【００３７】
本発明の好適な各実施形態によると、複数の誘電体ペアが第１の誘電体ペア、第２の誘電体ペア及び第３の誘電体ペアに区分され、前記第２の誘電体ペアが交互積層構造体４３の中央付近に配置され、前記第１の誘電体ペアと第２の誘電体ペアが互いに離れて配置されることによって、各層の光学厚さ及びその順序を設定する作業を容易にする。例えば、第１の誘電体ペアが第２の誘電体ペアに比べて基板２１からより遠くに位置するように配置される場合、新たに追加する誘電体ペアが第１の誘電体ペアに属すると、その位置を第１の誘電体ペア内で設定することができる。その結果、複数の誘電体ペアの光学厚さ及びその順序を設定する作業を容易にすることができる。
【００３８】
一方、前記複数の誘電体ペアがイオンアシスト蒸着装備を用いて形成されることによって相対的に高密度の層が形成され、その結果、基板２１と交互積層下部構造体４３との間にストレスが発生し得る。したがって、前記交互積層下部構造体４３を形成する前に、基板２１に対する交互積層下部構造体４３の密着性を向上させるために界面層４１を形成することができる。前記界面層４１は、交互積層下部構造体４３のＳｉＯ2と同一の物質で
形成することができる。
【００３９】
再び図１を参照すると、交互積層上部構造体３７が発光構造体３０の上部に位置する。前記交互積層上部構造体３７は、図示したように、透明電極層３１を覆うことができ、第１の導電型半導体層２５の露出面を覆うことができる。
【００４０】
前記交互積層上部構造体３７は、活性層２７で生成された光を透過させ、外部から発光ダイオードチップ１００の内部に入射される光、例えば、蛍光体から放出される光を反射させる。したがって、前記交互積層上部構造体３７は、活性層２７で生成される青色又は短波長紫外線領域の光を透過させ、緑色及び赤色領域内の光、特に黄色領域の光を反射させる。
【００４１】
図４は、ＴｉＯ2とＳｉＯ2とを交互に積層した交互積層上部構造体３７の透過率を示すシミュレーショングラフである。ここで、ガラス基板上にＴｉＯ2とＳｉＯ2とが１４層配置された場合をシミュレーションした。図４に示したように、ＴｉＯ2とＳｉＯ2の光学厚さを制御することによって５００ｎｍ未満の近紫外線又は青色光に対して９８％以上の高い透過率を示し、約５００ｎｍ以上の光を遮断する交互積層上部構造体３７を提供することができる。したがって、前記交互積層上部構造体３７は、活性層２７から放出される光を透過させ、蛍光体から放出される光、すなわち、緑色及び黄色領域の光を反射させることができる。
【００４２】
また、前記交互積層上部構造体３７は、メサ側壁を覆うことができ、各電極パッド３３、３５の上部面を除いた発光ダイオードチップ１００の上部面を覆い、発光ダイオードチップ１００を保護する機能を行うことができる。
【００４３】
交互積層アンダー構造体３９は、電極パッド３５と第２の導電型半導体層２９との間に位置する。前記交互積層アンダー構造体３９は、透明電極層３１の下側に位置し得るが、これに限定されることはなく、透明電極層３１上に位置することも可能である。交互積層アンダー構造体３９が透明電極層３１と電極パッド３５との間に位置する場合、電極パッド３５は、電極パッド３５の延長部（図示せず）を介して透明電極層３１に電気的に接続することができる。
【００４４】
前記交互積層アンダー構造体３９は、活性層２７で生成されて電極パッド３５側に進行する光を反射させる。前記交互積層アンダー構造体３９は、活性層２７で生成された光に対して高い反射率を有するように形成し、例えば、ＴｉＯ2とＳｉＯ2を交互に積層して形成することができる。この構成により、前記交互積層アンダー構造体３９は、前記電極パッド３５によって光が吸収されて損失されることを防止することによって発光効率を改善することができる。
【００４５】
図５は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードチップ１００を実装した発光ダイオードパッケージを示す断面図である。
【００４６】
図５を参照すると、前記発光ダイオードパッケージは、パッケージ本体６０、各リード６１ａ、６１ｂ、発光ダイオードチップ１００及びモールディング部６３を含む。前記パッケージ本体６０はプラスチック樹脂で形成することができる。
【００４７】
前記パッケージ本体６０は、発光ダイオードチップ１００を実装するための実装面Ｍを有し、また、発光ダイオードチップ１００から放出された光が反射される反射面Ｒを有することができる。一方、前記発光ダイオードチップ１００は、実装面Ｍ上に実装され、各ボンディングワイヤを介して各リード６１ａ、６１ｂに電気的に連結される。前記発光ダイオードチップ１００は、接着剤６２によって実装面Ｍに付着することができ、前記接着剤は、例えば、Ａｇエポキシペーストを硬化させることによって形成することができる。
【００４８】
図１に示した実施例を参照して説明したように、前記ＬＥＤチップ１００は、交互積層下部構造体４３、交互積層上部構造体３７、交互積層アンダー構造体３９及び／又は金属反射器４５を含むことができる。
【００４９】
一方、前記ＬＥＤパッケージは、混色光、例えば、白色光を放出する。したがって、前記ＬＥＤパッケージは、発光ダイオードチップ１００から放出された光を波長変換させるための蛍光体を含むことができる。前記蛍光体は、モールディング部６３内に含有され得るが、これに限定されることはない。
【００５０】
前記ＬＥＤチップ１００の交互積層下部構造体４３及び交互積層アンダー構造体３９は、活性層２７で生成された光を放出するにおいて高効率を提供する。また、前記ＬＥＤチップ１００の交互積層上部構造体３７は、前記蛍光体で波長変換された後、発光ダイオードチップ１００内に入射される光を再び反射させることができる。その結果、本典型的な実施例は、従来のＬＥＤパッケージに比べてより高い光効率を有する。
【００５１】
本好適な実施例において、白色光を具現するために発光ダイオードチップ１００と共に蛍光体を含むパッケージについて説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。白色光を放出するための多様なパッケージが公知となっており、本典型的な実施例に係る前記ＬＥＤチップ１００は、いずれのパッケージにも適用可能である。
【００５２】
図６は、本発明の他の好適な実施形態に係る発光ダイオードチップ２００を説明するための断面図である。
【００５３】
図６を参照すると、前記発光ダイオードチップ２００は、基板２１上に複数個の発光セルを含み、また、交互積層下部構造体４３、金属反射器４５及び交互積層上部構造体３７を含むことができる。
【００５４】
本好適な実施形態において、前記基板２１及び交互積層下部構造体４３は、図１を参照して説明した通りであるので、それについての詳細な説明は省略する。本好適な実施形態において、前記基板２１は、複数の発光セルを電気的に分離するために絶縁体であることが望ましく、例えば、パターニングされたサファイア基板であり得る。
【００５５】
一方、前記各発光構造体３０は、互いに離隔して位置する。前記複数の発光構造体３０のそれぞれは、図３に示した好適な実施形態を参照して説明した発光構造体３０と同一であるので、それについての詳細な説明は省略する。また、各発光構造体３０と基板２１との間にバッファー層２３を介在することができ、前記バッファー層２３も互いに離隔させることが望ましい。
【００５６】
第１の絶縁層３６は、各発光構造体３０の全面を覆っている。第１の絶縁層３６は、第１の導電型半導体層２５上に各開口部を有し、また、第２の導電型半導体層２９上に各開口部を有する。前記各発光構造体３０の各側壁は、第１の絶縁層３６によって覆われる。また、第１の絶縁層３６は、各発光構造体３０の間の各領域内の基板２１を覆っている。第１の絶縁層３６は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）又はシリコン窒化膜で形成することができ、プラズマ化学気相蒸着法を用いて２００℃〜３００℃の温度範囲で形成することができる。
【００５７】
一方、各配線５１は、第１の絶縁層３６上に形成されている。各配線５１は、前記各開口部を介して第１の導電型半導体層２５及び第２の導電型半導体層２９に電気的に連結されている。前記第２の導電型半導体層２９上には、透明電極層３１を位置させることができ、前記各配線５１は、前記透明電極層３１に接続することができる。また、各配線５１は、隣接した各発光構造体３０の第１の導電型半導体層２５と第２の導電型半導体層２９とをそれぞれ電気的に連結することによって、各発光構造体３０の直列アレイを形成することができる。ＬＥＤチップ２００は、各発光セルの複数の直列アレイを有することができる。これら直列アレイは、互いに逆並列に連結し、交流電源に連結して駆動することができる。また、各発光セルの直列アレイに連結されたブリッジ整流器（図示せず）を形成することができ、前記ブリッジ整流器によって前記各発光セルを交流電源下で駆動することもできる。前記ブリッジ整流器は、前記発光構造体３０と同一の構造の各発光セルを各配線５１を用いて結線することによって形成することができる。
【００５８】
代案的に、前記各配線５１は、隣接した各発光セルの第１の電型半導体層２５を互いに連結したり、第２の導電型半導体層２９を互いに連結することもできる。その結果、直列及び並列に連結された複数の発光構造体３０を提供することができる。
【００５９】
前記各配線５１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することができる。特に、前記各配線５１は、多層構造に形成することができ、例えば、Ｃｒ又はＴｉの下部層と、Ｃｒ又はＴｉの上部層とを含むことができる。また、Ａｕ、Ａｕ／Ｎｉ又はＡｕ／Ａｌの金属層を前記下部層と上部層との間に介在させることができる。
【００６０】
交互積層上部構造体３７は、前記各配線５１及び前記第１の絶縁層３６を覆うことができる。交互積層上部構造体３７は、図１に示した実施例を参照して説明したように、活性層２７で生成された光を透過させ、相対的に長波長の可視光を反射させる。
【００６１】
一方、蛍光体層５３が発光ダイオードチップ２００上に位置し得る。前記蛍光体層５３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蒸着された層であり得る。蛍光体層５３は、交互積層上部構造体３７を覆い、発光構造体３０から放出された光を波長変換させる。前記蛍光体層５３は、図５を参照して説明したように、ＬＥＤパッケージを提供する工程で提供することもでき、その結果、ＬＥＤチップ２００から省略することができる。
【００６２】
一方、前記各配線５１と前記各発光構造体３０との間には、図１を参照して説明したような交互積層アンダー構造体を形成することもできる。
【００６３】
図７は、本発明の更に他の典型的な実施例に係る複数の発光セルを有する発光ダイオードチップ２００ａを説明するための断面図である。
【００６４】
図７を参照すると、本実施例に係る発光ダイオードチップ２００ａは、上述した発光ダイオードチップ２００とほぼ類似するが、各発光構造体３０の形状が異なり、その結果、配線５１が接続する第１の導電型半導体層２５の部分が異なる。
【００６５】
すなわち、ＬＥＤチップ２００の各発光構造体３０は、第１の導電型半導体層２５の上部面が露出し、配線５１は、第１の導電型半導体層２５の上部面に接続する。これと異なり、本典型的な実施例に係る発光ダイオードチップ２００ａの各発光構造体３０は、傾斜した側面を有するように形成され、第１の導電型半導体層２５の傾斜した側面が露出し、配線５１は、第１の導電型半導体層２５の傾斜した側面に接続する。
【００６６】
したがって、本典型的な実施例において、発光セルを分離する工程の他に、第１の導電型半導体層２５の上部面を露出させるための工程を別途に行う必要がなく、工程を単純化することができる。さらに、第１の導電型半導体層２５の上部面を露出させる必要がないので、活性層２７の面積減少を防止することができる。また、配線５１が第１の導電型半導体層２５の傾斜面に沿って接続するので、発光構造体３０の電流分散性能を改善することができ、その結果、順方向電圧及び信頼性が改善される。
【００６７】
以上、本発明を、各図面と共にいくつかの好適な実施形態を参照して例示したが、本発明の思想及び範囲を逸脱しない範囲で本発明を多様に変形及び変化可能であることは当業者にとって明らかであろう。したがって、前記各実施形態は、例示の方式のみで提供されるもので、当業者に本発明の完全な開示を提供し、本発明の完全な理解を提供するためのものと理解しなければならない。したがって、変形及び変化が添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある本発明は、前記変形及び変化を包括するように意図できる。
【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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