(57)【要約】【課題】複数の発光セルが配列された構造を有する半導体発光装置及びこれを含む発光モジュールと照明装置に関する。【解決手段】基板と、上記基板対面に配列され、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の分離領域の上面と上記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部を含む半導体発光装置を提供する。単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、反射構造を利用して光経路を改善するように分離領域に反射部材を適用した半導体発光装置を提供する。単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させながら均一な電流分散を図るようにパッドの構造及び位置を改善した半導体発光装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上面に配列され、それぞれ前記基板の上面に順に形成された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有する複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、
前記複数の発光セルの間の分離領域の上面及び前記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部と
を含む半導体発光装置。
【請求項２】
前記分離領域は前記基板が露出した領域を含み、
前記凹凸部は前記基板の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記分離領域は前記第１導電型半導体層が露出した領域を含み、
前記凹凸部は前記第１導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記凹凸部は、前記基板の上面のほぼ全領域に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記凹凸部は、前記基板の下面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記凹凸部は、傾いた側面を有する凹部により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記基板の下面に形成された反射金属層をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記反射金属層と前記基板の背面の間に形成され、前記基板の屈折率より低い屈折率を有する誘電体層をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記凹凸部は、前記分離領域の上面に形成された第１凹凸部と前記基板の下面に形成された第２凹凸部を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記複数の発光セルはそれぞれ２以上の発光セルで区分される複数のグループを含み、
前記連結部は前記同一グループの発光セルを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部と、前記各グループの一端に位置する発光セルの第１導電型半導体層に連結された少なくとも１つの第１連結部と、前記各グループの他端に位置する発光セルの第２導電型半導体層に連結された少なくとも１つの第２連結部を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記各グループの発光セルは、同一数であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記連結部は前記複数の発光セルの第１導電型半導体層に連結された少なくとも１つの第１連結部と、前記複数の発光セルの第２導電型半導体層に連結された少なくとも１つの第２連結部を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２連結部にそれぞれ連結された少なくとも１つの第１及び第２ボンディングパッドをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２ボンディングパッドのうち少なくとも１つは、前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第１または第２ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記連結部が形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２ボンディングパッドのうち少なくとも１つは、前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分に形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光装置。
【請求項１６】
前記複数の発光セルは、ほぼ同じ活性層面積を有することを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光装置。
【請求項１７】
特定発光セルは異なる発光セルの第１導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第１導電型半導体の露出領域を有し、前記第１ボンディングパッドは前記特定発光セルの第１導電型半導体の露出領域上に形成されたことを特徴とする請求項１６に記載の半導体発光装置。
【請求項１８】
前記第２ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第２ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記連結部が形成されたことを特徴とする請求項１７に記載の半導体発光装置。
【請求項１９】
前記第２ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されたことを特徴とする請求項１７に記載の半導体発光装置。
【請求項２０】
基板と、
前記基板上に配列され、それぞれ前記基板上に順に形成された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有する複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、
前記複数の発光セルの間の分離領域の間に提供された反射部材と
を含む半導体発光装置。
【請求項２１】
前記分離領域は前記基板が露出した領域を含み、
前記反射部材は前記基板の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光装置。
【請求項２２】
前記分離領域は前記第１導電型半導体層が露出した領域を含み、
前記反射部材は前記第１導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光装置。
【請求項２３】
前記反射部材は、前記連結部と電気的に絶縁されるように形成された反射金属層であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光装置。
【請求項２４】
前記反射金属層は、前記分離領域の上面で前記連結部と離隔された領域に位置するように形成されたことを特徴とする請求項２３に記載の半導体発光装置。
【請求項２５】
前記反射金属層は前記連結部上に形成され、前記反射金属層と前記連結部の間に形成された絶縁部材をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の半導体発光装置。
【請求項２６】
前記反射部材は、高反射性粉末が含まれた絶縁性樹脂を含むことを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光装置。
【請求項２７】
前記高反射性粉末は、セラミック粉末であることを特徴とする請求項２６に記載の半導体発光装置。
【請求項２８】
基板と、
それぞれ前記基板の上面に順に形成された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有し、少なくとも活性層が除去されて形成された分離領域により区分される複数の発光セルと、
前記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成され、前記発光セルの第１及び第２導電型半導体層にそれぞれ電気的に連結された少なくとも１つの第１及び第２連結部と、
前記基板の上面の一角の隣接領域、または発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成され、前記第１及び第２連結部にそれぞれ連結された少なくとも１つの第１及び第２ボンディングパッドと
を含む半導体発光装置。
【請求項２９】
前記第１または第２ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には、前記第１または第２連結部が形成されたことを特徴とする請求項２８に記載の半導体発光装置。
【請求項３０】
前記複数の発光セルは、ほぼ同じ活性層面積を有することを特徴とする請求項２８に記載の半導体発光装置。
【請求項３１】
特定発光セルは異なる発光セルの第１導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第１導電型半導体層の露出領域を有し、前記第１ボンディングパッドは前記特定発光セルの第１導電型半導体層の露出領域に形成されたことを特徴とする請求項３０に記載の半導体発光装置。
【請求項３２】
前記第２ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、前記第２ボンディングパッドが形成された前記角に隣接する上面領域には前記第１または第２連結部が形成されたことを特徴とする請求項３１に記載の半導体発光装置。
【請求項３３】
前記第２ボンディングパッドは前記基板の上面の一角に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されたことを特徴とする請求項３１に記載の半導体発光装置。
【請求項３４】
請求項１乃至請求項３３の何れか１項に記載された少なくとも１つの半導体発光装置を含む発光モジュール。
【請求項３５】
請求項３４に記載された発光モジュールを含む照明装置。
【請求項３６】
請求項１乃至請求項３３の何れか１項に記載の少なくとも１つの半導体発光装置を含む照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光装置に関し、特に、複数の発光セルが配列された構造を有する半導体発光装置及びこれを含む発光モジュールと照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）は出力及び効率や信頼性の側面で光源として有益な長所を有するため、ディスプレー装置のバックライトだけでなく、様々な照明装置のための高出力、高効率光源として積極的に研究開発されている。
【０００３】
このようなＬＥＤを照明用光源として常用するためには、所望する高い水準の出力を提供しながら、光効率を高め、製造費用を低める必要がある。
【０００４】
しかし、高い定格電流を使用する高出力ＬＥＤの場合は、相対的に低い定格電流を使用する低出力ＬＥＤと比べ、電流密度が高くて光効率が著しく低下する。
【０００５】
具体的に、高い出力を得るため、同一面積のＬＥＤチップで高い光束を得るために定格電流を高める場合には、電流密度の増加により却って光効率が低くなり、素子の発熱により光効率の低下が加速するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述の従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的の１つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、光取り出し効率が改善された半導体発光装置を提供することである。
【０００７】
本発明の目的の他の１つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、反射構造を利用して光経路を改善した半導体発光装置を提供することである。
【０００８】
本発明の目的のさらに他の１つは、単位面積当たりの電流密度を改善して光効率を向上させると共に、各セルにわたって均一な電流分散を実現するためにパッドの構造及び位置を改善した半導体発光装置を提供することである。
【０００９】
本発明の目的のさらに他の１つは、上記の発光装置を含む発光モジュールと照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の第１実施形態は基板と、上記基板の上面に配列され、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の分離領域の上面及び上記基板の下面のうち、少なくとも一面に形成された凹凸部を含む半導体発光装置を提供することである。
【００１１】
一例において、上記分離領域は上記基板が露出した領域を含み、上記凹凸部は上記基板の露出領域に形成されることができる。
【００１２】
他の例において、上記分離領域は上記第１導電型半導体層が露出した領域を含む形態であることができ、上記凹凸部は上記第１導電型半導体層の露出領域に形成されることができる。
【００１３】
この場合、上記凹凸部は上記基板の上面のほぼ全領域に形成されることができる。
【００１４】
さらに他の例において、上記凹凸部は上記基板の下面に形成されることができる。上記基板の下面に採用される凹凸部は発光セルが形成された上部に向かって傾いた側面を有する凹部状に形成されることができる。特定例において、上記基板の下面に形成された反射金属層をさらに含むことができる。
【００１５】
本例において、上記反射金属層と上記基板の背面の間に形成された誘電体層をさらに含むことができる。このような誘電体層は、上記基板の屈折率より低い屈折率を有する。
【００１６】
勿論、上記凹凸部は上記分離領域の上面とともに上記基板の下面にも形成されることができる。
【００１７】
本発明に採用される発光セルアレイは直列、並列または直列及び並列の組み合わせのような様々な連結を有することができ、これにより、連結部は様々な形態で具現されることができる。
【００１８】
特定連結形態において、上記複数の発光セルはそれぞれ相互直列に連結された２以上の発光セルで区分される複数のグループを含む。この場合、上記連結部は上記同一グループの発光セルを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第１導電型半導体層に連結された少なくとも１つの第１連結部と、上記各グループの他端に位置する発光セルの第２導電型半導体層に連結された少なくとも１つの第２連結部を含むことができる。この場合、上記各グループの発光セルは同じ数であることができる。
【００１９】
これとは異なり、上記連結部は上記複数の発光セルの第１導電型半導体層に連結された少なくとも１つの第１連結部と、上記複数の発光セルの第２導電型半導体層に連結された少なくとも１つの第２連結部を含むことができる。
【００２０】
本発明の第２実施形態は基板と、上記基板上に配列され、それぞれ上記基板上に順に形成された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有する複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成された連結部と、上記複数の発光セルの間の領域と定義され、反射部材が提供された分離領域を含む半導体発光装置を提供することができる。
【００２１】
一例において、上記分離領域は上記基板が露出した領域を含み、上記反射部材は上記基板の露出領域に形成されることができる。
【００２２】
他の例では、上記分離領域は上記第１導電型半導体層が露出した領域を含み、上記反射部材は上記第１導電型半導体層の露出領域に形成されることができる。
【００２３】
上記反射部材は上記連結部と電気的に絶縁されるように形成された反射金属層であることができる。特定例においては、上記反射金属層は上記連結部と離隔された領域に形成されることができ、これと異なり、上記反射金属層は絶縁部材を介して上記連結部上に形成されることもできる。
【００２４】
他の例において、上記反射部材は高反射性粉末が含まれた絶縁性樹脂を含むことができる。このような高反射性粉末はセラミック粉末であることができ、例えば、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ及びその混合物で構成されたグループから選択されたものであることができる。
【００２５】
本発明の第３実施形態は基板と、それぞれ上記基板の上面に順に形成された第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を有し、少なくとも活性層が除去されて形成された分離領域により区分される複数の発光セルと、上記複数の発光セルを直列、並列または直列及び並列の組み合わせで連結されるように形成され、上記発光セルの第１及び第２導電型半導体層にそれぞれ電気的に連結された少なくとも１つの第１及び第２連結部と、上記基板の上面の一角の隣接領域または発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成され、上記第１及び第２連結部にそれぞれ連結された少なくとも１つの第１及び第２ボンディングパッドを含む半導体発光装置を提供することができる。
【００２６】
一例において、上記第１または第２ボンディングパッドが形成された上記角に隣接する上面領域には上記第１または第２連結部が形成されることができる。
【００２７】
特定例において、上記複数の発光セルは実質的に同じ活性層面積を有することができる。この場合、特定発光セルは異なる発光セルの第１導電型半導体層の露出領域の面積より大きい面積の第１導電型半導体層の露出領域を有し、上記第１ボンディングパッドは上記特定発光セルの上記第１導電型半導体層の露出領域上に形成されることができる。
【００２８】
この場合、上記第２ボンディングパッドは上記基板の上面の一角に隣接する領域に形成されることができる。これと異なり、上記第２ボンディングパッドは上記基板の上面の一角に隣接する領域に位置し、発光に加わらない半導体多層膜部分上に形成されることもできる。
【００２９】
上記第２ボンディングパッドが形成された上記角に隣接する上面領域には上記第１または第２連結部が形成されることができる。特定例において、上記第１及び第２ボンディングパッドは上記基板の上面で対向する領域にそれぞれ形成されることができる。
【発明の効果】
【００３０】
発光のための半導体多層膜を大面積に具現した後、通常の分離工程（完全分離のためのアイソレーション（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程と、部分分離のためのメサエッチング（ｍｅｓａ  ｅｔｃｈｉｎｇ）工程が含まれる）により、それぞれサブチップに該当する複数の発光セルを形成し、各発光セルをワイヤではない、金属電極で連結して単一チップと類似するように駆動することで、個別チップをワイヤで連結する時に生じる短所（例えば、製造工程の複雑、ワイヤのオープン不良、小型化困難など）を解決することができる。
【００３１】
また、本発明の一観点では、各発光セルの間の分離領域及び／または基板の下面に凹凸部を提供することで、基板または下部半導体層（第１導電型半導体層）に閉じ込められたり、その側面を通じて放出され損失され得る光を効果的に取り出し、光効率を向上させることができる。
【００３２】
さらに、本発明の他の観点では、各発光セルの間の分離領域及び／または基板の下面に反射部材を提供することで、基板または下部半導体層（第１導電型半導体層）に閉じ込められたり、その側面を通じて放出され損失され得る光を有効な経路に案内し、実質的な光効率を大きく向上させることができる。
【００３３】
また、本発明のさらに他の観点では、パッドの構造及び位置を変更することで、均一な電流分散と共に十分な発光面積を保障することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例（セル間完全分離）を示す平面図である。
【図２】図１に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図３ａ】図１に図示された半導体発光装置のＡ１−Ａ１'及びＡ２−Ａ２'部分を切開して示した側断面図である。
【図３ｂ】図１に図示された半導体発光装置のＡ１−Ａ１'及びＡ２−Ａ２'部分を切開して示した側断面図である。
【図４ａ】本発明の第１実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す断面図である。
【図４ｂ】本発明の第１実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す断面図である。
【図５】図４ｂに図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置に採用された反射構造の好ましい条件及び効果を説明するための概路図である。
【図６】図５に図示された反射構造における入射角による反射率の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図８ａ】本発明の第２実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の様々な例（セル間完全分離）を示す断面図である。
【図８ｂ】本発明の第２実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の様々な例（セル間完全分離）を示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例（セル間部分分離）を示す平面図である。
【図１０】図９に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図１１ａ】図９に図示された半導体発光装置のＢ１−Ｂ１'、Ｂ２−Ｂ２'及びＢ３−Ｂ３'部分を切開して示した側断面図である。
【図１１ｂ】図９に図示された半導体発光装置のＢ１−Ｂ１'、Ｂ２−Ｂ２'及びＢ３−Ｂ３'部分を切開して示した側断面図である。
【図１１ｃ】図９に図示された半導体発光装置のＢ１−Ｂ１'、Ｂ２−Ｂ２'及びＢ３−Ｂ３'部分を切開して示した側断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例を示す平面図である。
【図１３】図１２に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図１４ａ】図１２に図示された半導体発光装置のＹ１−Ｙ１'及びＹ２−Ｙ２'部分を切開して示した側断面図である。
【図１４ｂ】図１２に図示された半導体発光装置のＹ１−Ｙ１'及びＹ２−Ｙ２'部分を切開して示した側断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す側断面図である。
【図１６】本発明の第３実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す平面図である。
【図１７】本発明の第３実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例（凹凸部の結合形態）を示す平面図である。
【図１８】図１７に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【図１９ａ】図１７に図示された半導体発光装置のＸ１−Ｘ１'部分を切開して示した側断面図である。
【図１９ｂ】図１７に図示された半導体発光装置のＸ２−Ｘ２'部分を切開して示した側断面図である。
【図２０ａ】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図２０ｂ】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図２０ｃ】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図２０ｄ】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図２０ｅ】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図２０ｆ】本発明によるマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要工程別断面図である。
【図２１ａ】本発明の一実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置を有する照明装置を示す分解斜視図である。
【図２１ｂ】本発明の一実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置を有する照明装置を示す概略斜視図（組み立てた後の状態）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様々実施形態をより詳細に説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の一例（セル間完全分離）を示す平面図であり、図２は図１に図示された半導体発光装置の各セルの連結を示す等価回路図である。また、図３ａ及び図３ｂはそれぞれ図１に図示された半導体発光装置をＡ１−Ａ１'線及びＡ２−Ａ２'線に沿って切開して示した側断面図である。
【００３７】
図３ａと共に図１を参照すると、本実施形態による半導体発光装置１０は基板１１と、上記基板１１の上面に配列された複数の発光セルＣを含む。
【００３８】
上記複数の発光セルＣは上記基板１１の上面に順に形成された第１導電型半導体層１２ａ、活性層１２ｃ及び第２導電型半導体層１２ｂを有する半導体多層膜１２をアイソレーション工程により分離して得ることができる。
【００３９】
本明細書に用いられる「発光セル」とは他のセルと区別される活性層領域を有する半導体多層膜部分のことであり、「分離領域」とは半導体多層膜を部分的に（例えば、メサエッチングによる部分分離）または基板が露出するように（例えば、アイソレーションによる完全分離）除去してセルを形成する領域であって、セルとセルの間と定義される領域を含む。
【００４０】
本実施形態に採用された発光セルを形成するための分離工程は、基板１１の表面まで露出させるアイソレーションによる分離工程（以下、「完全分離」とする）、即ち、図１に図示されたように、上記複数の発光セルＣの間と定義される分離領域には上記半導体多層膜１２が完全に除去され、基板１１の表面が露出することができる。
【００４１】
図１と図３ａ及び図３ｂに図示されたように、上記各発光セルＣはメサエッチングにより第１導電型半導体層１２ａが部分的に露出した領域を有する。上記各発光セルＣの第２導電型半導体層の露出領域に別途の電極を形成することもできるが、本実施形態のように別途の電極なしにセルの間を連結する連結部により各セルに電源を印加することができる。
【００４２】
上記第２導電型半導体層１２ｂの上面には透明電極１３が形成されることができる。ここで、上記透明電極１３はＩＴＯまたはＺｎＯのような透明伝導性物質からなる透明電極であることができる。
【００４３】
本実施形態に採用された発光セルＣの連結は、図２に図示された等価回路のように一ラインを形成するように相互直列に連結された形態で例示されている。一ラインの両端に位置する発光セルには、該当する極性電極と連結されるようにそれぞれ第１及び第２ボンディングパッド１９ａ、１９ｂが形成されることができる。このように直列に連結するために、隣接する発光セルＣの反対導電型半導体層（即ち、反対極性の電極）を相互連結する連結部１５が形成されることができる。
【００４４】
図１には詳しく図示されていないが、図２に図示されたように、上記連結部１５は隣接する発光セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の反対極性の電極を接続させることで、直列連結を実現することができる。
【００４５】
また、該当発光セルＣの所望しない領域との接続を防止するために、発光セルＣの側面に絶縁層１４が形成されることができる。このような絶縁層１４は図示されたように、各発光セルＣの側面にほぼ全体的に提供されるパッシベーション層として用いることができる。
【００４６】
本実施形態では、図１に図示されたように、発光セルＣの間の領域と定義される分離領域の表面に凹凸部Ｐ１が形成される。上述のように、本実施形態の分離領域は基板１１の表面として提供される。
【００４７】
図３ｂを参照すると、発光セルＣ４、Ｃ５、Ｃ６の間の分離領域に露出した基板１１の表面に凹凸部Ｐ１が形成された形態が図示されている。上記凹凸部Ｐ１は基板１１に閉じ込められたり、基板１１の側面に放出され消耗することができる光Ｌを有効な放出方向である上部に向かって効果的に取り出す役割をする。
【００４８】
本実施形態に採用される凹凸部Ｐ１は湿式エッチングまたは乾式エッチング、あるいは公知のリソグラフィーを利用したエッチング工程で行われることができる。
【００４９】
図１に図示された凹凸部Ｐ１は連結部１５が形成されない分離領域に限って形成された形態で例示されているが、必要に応じて連結部１５が形成される領域にも全体的に凹凸部が提供されることができる。また、上記凹凸部Ｐ１は分離領域に属する表面だけではなく、基板の角に隣接する上面領域にも形成されることができる。
【００５０】
上記凹凸を形成するための工程は、アイソレーションのように分離領域を形成するための工程に続いて行われることができるが、必要に応じて、その分離工程と凹凸形成工程を結合した方式で行われることもできる。
【００５１】
これと異なり、上面に予め凹凸部が形成された基板を使用することで、分離領域に所望する凹凸部を提供することもできる。これに対しては、図１７及び図１９を参照して説明する。
【００５２】
一方、上述の実施形態では、基板１１がサファイア基板のような絶縁基板で例示されているが、ＧａＮ、ＳｉＣまたはメッキ層のような金属基板である導電性基板であってもよい。
【００５３】
このように、導電性基板を採用する場合には、各発光セルを駆動するための一側の電極は導電性基板により連結され、他側の極性の電極は配線のみをセルの上面に形成することで、配線連結を完成することができるという長所がある。
【００５４】
従って、発光セルの表面に形成される配線ラインの数が減少することができ、光取り出し効率を向上させる効果も提供する。
【００５５】
前に例示された半導体発光装置の場合、上記凹凸部Ｐ１は基板１１の上面、即ち、分離領域に形成される形態で例示されているが、類似する凹凸部が光取り出しの向上のために上記基板の背面に提供されることもできる。
【００５６】
このように、基板の背面を改善した他の実施形態は、図４ａ及び図４ｂに図示されている。図４ａ及び図４ｂに図示された半導体発光装置における発光セルの配列及び連結に係る事項は図１に図示された半導体発光装置の発光セルの配列及び連結と類似すると理解することができる。
【００５７】
図４ａに図示された半導体発光装置４０は、図３ａに図示された構造と類似して基板４１と上記基板４１上に形成された半導体多層膜４２を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜４２は上記基板４１上に順に形成された第１導電型半導体層４２ａ、活性層４２ｃ及び第２導電型半導体層４２ｂを有する。
【００５８】
本実施形態のように、上記各発光セルは透明電極４３を有することができる。隣接するセルは連結部４５により連結されることができる。上記連結部４５は絶縁層４４により上記発光セルの側面との所望しない接続を防止することができる。
【００５９】
上記基板４１はサファイア基板のような光透過性基板であることができる。このような基板の背面に凹凸部Ｐ２を適用する。本実施形態のように光放出面が半導体多層膜４２が形成された面の場合、上記基板の背面に適用された凹凸部Ｐ２は図示されたように傾いた側壁Ｓを有する凹部の形態で提供されることができる。
【００６０】
このような傾いた側壁Ｓを有する凹凸部Ｐ２は基板内に閉じ込められたり、側面に向かって進行して消失することができる光Ｌを有効な放出方向である上部に向かうように案内することができる。
【００６１】
また、本実施形態のように、上記凹部は各セルの間の分離領域に対応する領域に沿って形成されることができるが、これに限定されない。また、凹部のサイズ及び間隔は、必要に応じて様々な条件で具現されることができる。
【００６２】
図４ｂに図示された半導体発光装置５０は、基板５１と基板５１上に形成された半導体多層膜５２を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜５２は上記基板５１上に順に形成された第１導電型半導体層５２ａ、活性層５２ｃ及び第２導電型半導体層５２ｂを有する。
【００６３】
本実施形態のように、上記各発光セルはそれぞれ透明電極５３を有することができる。隣接たセルは連結部５５により連結されることができる。上記連結部５５と上記発光セルの側面の間には絶縁層５４が形成される。
【００６４】
図４ａに図示された形態と類似するように、上記基板５１の背面に溝形態の凹凸部Ｐ２を適用する。但し、本実施形態では基板の背面に更なる反射構造が提供される。上記更なる反射構造は反射金属層５７とその反射金属層５７及び基板５１の間に位置する誘電体層５６を含むことができる。
【００６５】
上記反射金属層５７はＡｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｎｉより選択された金属からなる単一膜、またはＴｉ／Ａｇ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａ、Ｐｔ／Ｒｈなどのような多層膜、またはＡｇＡｌ、ＡｌＣｕＳｉ、Ｎｉ／ＡｇＡｌ、Ｔｉ／ＡｇＣｕなどのような合金膜または合金含有多層膜であることができる。
【００６６】
上記誘電体層５６は、上記基板５１より屈折率の低い物質を用いることができる。この場合、反射金属層５７における吸収による損失を最小化することができ、反射金属層５７のみを用いるときより反射率を大きく向上させることができる。
【００６７】
図５は、図４ｂに図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置に採用された反射構造の好ましい条件及び効果を説明するための概路図である。
【００６８】
図５を参照すると、下面に順に形成された誘電体層であるＳｉＯ２膜７６とＡｌ反射金属層７７を有するサファイア基板７１が図示されている。
【００６９】
Ａｌ反射金属層７７の厚さが２０００Åの時、ＳｉＯ２膜７６の厚さにより反射率の差を測定した。
【００７０】
図６は各膜厚条件における入射角による反射率の変化を示す。図６に示された入射角による反射率に基づき、ＳｉＯ２膜７６の厚さの変化による平均反射率を算出し、その結果を表１に示した。
【００７１】
【表１】
2011171739.tif 000003
【００７２】
本実験の結果、反射金属層と基板の間に介在された誘電体層の厚さは約２０００Å以上の時、大体９０％以上の反射率を示した。サファイア基板の時、反射金属膜としてアルミニウムのみを用いた場合の反射率は約８８．１４％であるが、約５３７２ÅのＳｉＯ２をアルミニウム層とサファイア基板の間に介在させることで、反射率を約９３．３６％まで向上させることができる。
【００７３】
図７に図示された実施形態は、図１で説明した分離領域の間の凹凸部Ｐ１と上述の基板の背面の凹凸構造（反射構造を含む）を結合した形態である。図７に図示された形態は、図１のＡ２−Ａ２'の領域に該当する部分と理解することができる。
【００７４】
図７を参照すると、半導体発光装置６０は基板６１と上記基板６１上に形成された半導体多層膜６２を有する発光セルを含む。上記半導体多層膜６２は上記基板６１上に順に形成された第１導電型半導体層６２ａ、活性層６２ｃ及び第２導電型半導体層６２ｂを有する。
【００７５】
本実施形態では、発光セルの間の分離領域に露出した基板６１の表面には凹凸部Ｐ１が形成されている。また、基板６１の背面には溝形態の凹凸部Ｐ２とともに反射金属層６７が形成されている。
【００７６】
上記反射金属層６７はＡｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｎｉより選択された金属からなる単一膜、またはＴｉ／Ａｇ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａ、Ｐｔ／Ｒｈなどのような多層膜、またはＡｇＡｌ、ＡｌＣｕＳｉ、Ｎｉ／ＡｇＡｌ、Ｔｉ／ＡｇＣｕなどのような合金膜または合金含有多層膜であることができる。
【００７７】
図７に概略的に図示されたように、セルの分離領域に提供された凹凸部Ｐ１により光Ｌ１は散乱し効果的に取り出すことができ、基板の背面に形成された凹凸部Ｐ２と反射金属層６７により光Ｌ２は有効な上部方向に向かって効果的に案内されることができる。
【００７８】
このように、マルチセルアレイ半導体発光装置６０において、分離領域とともに基板６１の背面を効果的に利用して所望する方向に光を効果的に取り出し、実質的な光効率を大きく向上させることができる。
【００７９】
図８ａ及び図８ｂはそれぞれ本発明の第２実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の多様な例（セル間完全分離）を示す断面図である。図３ａ及び図３ｂに図示された実施形態と異なり、本実施形態は分離領域に反射部材を適用する方案を提供する。
【００８０】
図８ａに図示された部分は図１と類似する配列を有するマルチセルアレイ半導体発光装置において、Ａ２−Ａ２'の領域に該当する部分と類似する領域であると理解することができる。
【００８１】
本実施形態による半導体発光装置８０は、基板８１と上記基板８１上に形成された半導体多層膜８２を有する発光セルを含む。
【００８２】
上記半導体多層膜８２は上記基板８１上に順に形成された第１導電型半導体層８２ａ、活性層８２ｃ及び第２導電型半導体層８２ｂを有する。
【００８３】
図８ａに図示されたように、発光セルの間の分離領域に反射部材が提供されることができる。本実施形態に採用された反射部材は反射金属層８７であることができる。図示しなかったが、セルを連結する連結部もＡｌ、Ａｇのような反射金属で形成し、反射効率の向上に寄与することができる。
【００８４】
反射金属層８７のような伝導性反射部材を使用する場合、連結部と所望しない接続が防止されるように提供されることが好ましい。
【００８５】
例えば、本実施形態のように、電気的な絶縁が保障されるように連結部と離隔される位置に形成することができる。これと異なり、上記連結部上に更なる絶縁部材を適用した後、反射金属層８７を適用することもできる。
【００８６】
本実施形態に採用された反射金属層８７は発光セルの間の分離領域に進行する光を効果的に上部に放出させ、実質的な光効率の向上に寄与することができる。
【００８７】
異なる光放出面を使用する形態において、例えば、基板８１の背面が光放出面として提供されるフリップチップ構造においても、上記反射金属層８７は光効率の向上により大きく寄与することができる。
【００８８】
図８ｂに図示された半導体発光装置９０は、基板９１と上記基板９１上に順に形成された第１導電型半導体層９２ａ、活性層９２ｃ及び第２導電型半導体層９２ｂを有する発光セルを含む。
【００８９】
本実施形態は上述の実施形態と異なり、隣接するセルの同じ第２導電型半導体層９２ｂを連結する連結部９５を含む形態で例示されている。このような連結形態は並列連結を採用する構造で採用されることができる。上記連結部９５は、発光セルの側面と絶縁層９４により電気的に絶縁されることができる。
【００９０】
図８ｂに図示されたように、発光セルの間の分離領域には反射部材９７が適用される。本実施形態に採用された反射部材９７は高反射性粉末９７ａが分散された樹脂９７ｂを含む。
【００９１】
上記高反射性粉末９７ａはＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯまたはその混合物のようなセラミック粉末であることができる。また、上記樹脂９７ｂは絶縁性樹脂であることができる。
【００９２】
このように、上記反射部材９７が絶縁性部材で具現された場合は、図８ｂに図示されたように、上記反射部材９７が連結部９５と直接接触するように適用することができるため、連結部９５の位置にかかわらず発光セルの間の分離領域に全体的に適用されることができる。
【００９３】
上述された実施形態において、セル間の分離を完全分離、即ち、基板の表面まで露出するように半導体多層膜を全て除去した形態で例示したが、これに限定されず、部分分離（例えば、メサエッチング）により分離したセル間の第１導電型半導体層を共有する構造で具現されることもできる。この場合にも、上記第１実施形態で図示し説明した凹凸部Ｐ１が有用に適用されることができる。
【００９４】
図９は本発明の第１実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例（セル間の部分分離）を示す平面図であり、図１０は図９に図示された半導体発光装置の各セルの連結を示す等価回路図である。
【００９５】
図１１ａ及び図１１ｂは、それぞれ図９に図示された半導体発光装置をＢ１−Ｂ１'線、Ｂ２−Ｂ２'及びＢ３−Ｂ３'線に沿って切開して示した側断面図である。
【００９６】
図１１ａ及び図１１ｂと共に図９を参照すると、本実施形態による半導体発光装置１００は基板１０１と、上記基板１０１の上面に６×６で配列された複数の発光セルＣを含む。
【００９７】
上記複数の発光セルＣは上記基板１０１の上面に順に形成された第１導電型半導体層１０２ａ、活性層１０２ｃ及び第２導電型半導体層１０２ｂを有する半導体多層膜１０２を分離して得ることができる。
【００９８】
本実施形態において、縁に隣接する上面にボンディングパッド１０９ａ、１０９ｂを形成するための領域を設けるために、半導体多層膜１０２を完全に除去して基板を露出させた他、部分分離工程、即ち、メサエッチングにより第１導電型半導体層１０２ａを露出させる方式で発光セルを分離した形態である。
【００９９】
本メサエッチングによるセル分離は、所望する連結方式により採用されることができる。即ち、第１導電型半導体層１０２ａとその上に配置される第１極性に該当するラインを共有することができる回路では適切に採用されることができる。
【０１００】
図９に図示されたように、図１に採用されたアイソレーション工程による完全分離により得られたラインは「ＩＬ」で、メサエッチングにより得られた部分分離したラインは「ＭＬ」で示すことができる。
【０１０１】
本実施形態では、図９及び図１１ａと図１１ｂに図示されたように、上記第１導電型半導体層が露出した上面と上記第２導電型半導体層１０２ｂの上面にはそれぞれ第１及び第２電極１０３ａ、１０３ｂが形成されることができる。上記第１及び第２電極１０３ａ、１０３ｂはライン形状を有し、全面積にわたる均一な電流分散のために、一定間隔で平行に配列されるように形成される。
【０１０２】
本実施形態に採用された連結部は、図１０に図示された等価回路図のように各発光セルが全て並列に連結されるように第１及び第２連結部１０８ａ、１０８ｂと相互連結部１０５を含む。上記第１及び第２連結部１０８ａ、１０８ｂはそれぞれ第１及び第２ボンディングパッド１０９ａ、１０９ｂから延び、相互連結部１０５によりそれぞれ上記第１及び第２電極１０３ａ、１０３ｂに接続されることができる。
【０１０３】
上記第１及び第２連結部１０８ａ、１０８ｂと上記相互連結部１０５は、図１１ａ及び図１１ｂに図示されたように、上記発光セルＣと所望しない接続を防止するために絶縁層１０４上に形成されることができる。
【０１０４】
上記第１及び第２電極１０３ａ、１０３ｂは第１及び第２連結部１０８ａ、１０８ｂ及び相互連結部１０５と異なる電極物質及び／または異なる工程により形成されることもできるが、１つの工程を通じて同一電極物質で形成されることができる。即ち、各セルに対する別途の電極なしに直接連結部と同じ形態で形成されることができる。
【０１０５】
但し、本実施形態のように、各発光セルで均一な電流分散を図り、効率を向上させるため、第２電極１０３ｂのように第１連結部１０８ａと対向、且つ平行に配列させることができる。本実施形態では、上記第１及び第２連結部１０８ａ、１０８ｂを隣接する列の発光セルの間に配置し共有するように形成することで、配線構造を単純化させることができる。
【０１０６】
図９及び図１１ｃに図示されたように、メサエッチングにより得られた第１導電型半導体層１０２ａの表面には凹凸部Ｐ１が形成されることができる。このような凹凸部Ｐ１はメサエッチングと共に、または別途のエッチング工程、または更なるリソグラフィー工程を利用して形成されることができるが、これに限定されない。
【０１０７】
本実施形態に採用された凹凸部Ｐ１は、基板１０１及び残留する第１導電型半導体層１０２ａに閉じ込められたり、その側面に進行して消失する光Ｌを効果的に上部に向かって取り出すことができる。
【０１０８】
一方、図９に図示された半導体発光装置１００において、第１及び第２連結部１０８ａ、１０８ｂと連結される第１及び第２ボンディングパッド１０９ａ、１０９ｂは半導体多層膜１０２が除去された領域に配置される。
【０１０９】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜１０２が除去された領域にパッドを形成することで、直接連結された発光セルＣに比較的均一に電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【０１１０】
特に、ボンディングパッド１０９ａ、１０９ｂは、第１及び第２連結部１０８ａ、１０８ｂが形成された隣接する角領域に形成される。即ち、第１及び第２連結部１０８ａ、１０８ｂを形成するために発光に加わらない半導体多層膜領域を活用し、第１及び第２ボンディングパッド１０９ａ、１０９ｂを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えないことができる。
【０１１１】
このように、パッドの位置とその構造を改善することで、電流分散効率を向上させ、光効率を改善することができる。このような実施形態は図１２に図示された形態を参照し、さらに詳しく説明する。
【０１１２】
図１２に図示された半導体発光装置１２０は基板１２１と、上記基板１２１の上面に６×６で配列された複数の発光セルＣを含む。
【０１１３】
上記複数の発光セルＣは上記基板１２１の上面に順に形成された第１導電型半導体層１２２ａ、活性層１２２ｃ及び第２導電型半導体層１２２ｂを有する半導体多層膜１２２を分離して得ることができる。
【０１１４】
本実施形態における本分離工程は、半導体多層膜１２２を完全に除去して基板１２１の表面を露出させる完全分離（アイソレーション工程）で行われる。また、部分分離（メサエッチング）により第１導電型半導体層１２２ａを露出させることができる。上記各セルの第１導電型半導体層１２２ａと第２導電型半導体層１２２ｂには第１及び第２電極１２３ａ、１２３ｂが形成されることができる。上記第１及び第２電極１２３ａ、１２３ｂは並行、且つ一定間隔を有するように形成され、各セルで均一な電流分散を図ることができる。
【０１１５】
図１２に図示されたように、各列に属する６つの発光セルＣがそれぞれグループを成すと仮定すると、図１３の等価回路図に示したように、各グループのＬＥＤセルは相互直列に連結され、直列に連結された各グループが相互並列に連結される構造を有する。
【０１１６】
このような連結構造では、電圧規格に適合するように直列に連結される発光セルの数を選択することができる。即ち、各グループで直列に連結されるセル数を決めて所望する電圧規格を満たし、並列に連結される各グループの数を調整して所望する出力を提供することができる。この場合、上記各グループの発光セルは同じ数であることができる。
【０１１７】
本実施形態に採用される連結部は、上記同一グループの発光セルＣを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部１２５と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第１導電型半導体層１２２ａに連結された少なくとも１つの第１連結部１２８ａと、上記各グループの他端に位置する発光セルの第２導電型半導体層１２２ｂに連結された少なくとも１つの第２連結部１２８ｂを含むことができる。
【０１１８】
本実施形態における上記第１及び第２連結部１２８ａ、１２８ｂは、上記相互連結部１２５を通じて発光セルの第１及び第２電極１２３ａ、１２３ｂにそれぞれ接続された構造で例示されている。これと異なり、必要に応じて、各セルに別途の電極を形成せず、相互連結部のような配線ラインを通じて発光セルの所望する導電型半導体層部分に接続させることもできる。
【０１１９】
図１４ａ及び図１４ｂは、それぞれ図１２に図示された半導体発光装置のＹ１−Ｙ１'及びＹ２−Ｙ２'部分を切開して示した側断面図である。
【０１２０】
図１４ａ及び図１４ｂを参照すると、上記第１及び第２連結部１２８ａ、１２８ｂと連結される第１及び第２ボンディングパッド１２９ａ、１２９ｂは半導体多層膜１２２が除去された領域に配置される。
【０１２１】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜１２２が除去された領域にボンディングパッド１２９ａ、１２９ｂを形成することで、直接連結された発光セルＣに比較的均一に電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【０１２２】
特に、ボンディングパッド１２９ａ、１２９ｂは、第１及び第２連結部１２８ａ、１２８ｂが形成された領域に隣接する角領域に形成される。即ち、第１及び第２連結部１２８ａ、１２８ｂを形成するために発光に加わらない領域を活用してボンディングパッド１２９ａ、１２９ｂを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えずに済む。
【０１２３】
本実施形態では、ボンディングパッド１２９ａ、１２９ｂが上記第１及び第２連結部１２８ａ、１２８ｂと上記相互連結部１２５と異なる金属で形成された形態で例示した。即ち、ボンディングパッド１２９ａ、１２９ｂはＣｒ／Ａｕのような通常の金属層で構成されることができ、配線のための第１及び第２連結部１２８ａ、１２８ｂと相互連結部１２５は反射率に優れながらも伝導性の良いＡｌ、Ａｇのような金属で形成することができる。
【０１２４】
しかし、これと異なって単一パターン形成工程により、ボンディングパッド１２９ａ、１２９ｂと上記第１及び第２連結部１２８ａ、１２８ｂと上記相互連結部１２５を全て同じ金属で形成することができる。例えば、Ｃｒ／Ａｕで形成することができる。
【０１２５】
本実施形態と異なり、パッドの形成位置を発光に加わる半導体多層膜である発光セルと直接連結しないように配置する必要があるため、異なる分離された半導体多層膜上にパッドを配置する形態で実施されることもできる。
【０１２６】
即ち、図１５に図示された部分は他の実施形態であって、図１４ｂに図示された形態と類似する構造のＹ２−Ｙ２'に該当する部分を切開した断面部分を示す。
【０１２７】
図１５に図示されたように、本実施形態では上述の実施形態とは異なり、ボンディングパッド１３９が形成される領域を半導体多層膜１３２が全て除去された領域に提供せず、発光に直接加わらない半導体多層膜上に形成されることができる。この場合も、直接発光セル上に形成されないため、特定セルに電流が集中するという問題を改善することができる。
【０１２８】
図１６は、本発明の第３実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置の他の例を示す平面図である。
【０１２９】
図１６に図示された半導体発光装置１４０は基板１４１と、上記基板１４１の上面に４×４で配列された複数の発光セルを含む。
【０１３０】
本実施形態における発光セルの分離領域は、半導体多層膜を完全に除去して基板１４１の表面を露出させる領域として提供される。また、部分分離（メサエッチング）により第１導電型半導体層を露出させることができる。上記各セルの第１導電型半導体層１４２ａと第２導電型半導体層１４２ｂには、第１及び第２電極１４３ａ、１４３ｂが形成されることができる。
【０１３１】
本実施形態に採用される直列及び並列が組み合わさった連結形態は、図８と類似し、各グループに４つの発光セルＣを直列に連結した形態である。本実施形態に採用される連結部は、上記同一グループの発光セルＣを相互直列に連結するよう隣接する発光セルの間に形成された複数の相互連結部１４５と、上記各グループの一端に位置する発光セルの第１導電型半導体層１４２ａに連結された少なくとも１つの第１連結部１４８ａと、上記各グループの他端に位置する発光セルの第２導電型半導体層１４２ｂに連結された少なくとも１つの第２連結部１４８ｂを含むことができる。
【０１３２】
本マルチセルアレイ半導体発光装置に採用された複数の発光セルは、特定セルに電圧が集中することを防止するために同じ有効発光面積を有することが好ましい。このような有効発光面積は、主に発光に加わる活性層面積により決まる。
【０１３３】
本実施形態において、第１ボンディングパッド１４９ａを形成するためにメサエッチングされる面積を大きくしても、一角に位置する特定発光セルＣｂが異なる発光セルＣａのセル面積より大きい面積を有するように形成することで、実質的に異なる発光セルの発光面積Ｓａと同じ発光面積Ｓｂを有するようにすることができる。
【０１３４】
一方、図示されたように、第２ボンディングパッド１４９ｂは不可避にその形成位置が発光面積を覆うようになるため、上述の実施形態のように半導体多層膜が除去された基板の上面の領域や上記発光セルから分離した半導体多層膜領域上に形成されることが好ましい。
【０１３５】
図１７は本発明の第３実施形態によるマルチセルアレイ半導体発光装置のさらに他の例を示す平面図であり、図１８は図１７に図示されたマルチセルアレイ半導体発光装置の等価回路図である。
【０１３６】
また、図１９ａ及び１９ｂは図１７に図示された半導体発光装置のＸ１−Ｘ１'及びＸ２−Ｘ２'部分を切開して示した側断面図である。
【０１３７】
図１９ａ及び図１９ｂと共に図１７を参照すると、本実施形態による半導体発光装置１５０は基板１５１と、上記基板１５１の上面に３×４で配列された複数の発光セルＣを含む。
【０１３８】
上記複数の発光セルＣは上記基板１５１の上面に順に形成された第１導電型半導体層１５２ａ、活性層１５２ｃ及び第２導電型半導体層１５２ｂを有する半導体多層膜１５２を分離して得ることができる。
【０１３９】
本実施形態に採用された基板１５１は上面に凹凸部Ｐ１を有する。本実施形態に採用された凹凸部Ｐ１は、図１及び図３ｂに図示された形態のように、分離領域の間に限定されて提供されず、セルＣが形成された領域も含まれるようにほぼ全上面にわたって形成された形態である。この場合も、セルの間の分離領域を通じて光取り出し効率を向上させるための構造として提供されることができる。
【０１４０】
上記凹凸部Ｐ１は、図１９ａと図１９ｂに図示されたように、曲面を有する凸部で例示されているが、凹部や、角のある形態の凸部及び／または凹部など多様な形態の凹凸部を採用することができる。
【０１４１】
本実施形態において、縁に隣接する上面にボンディングパッド１５９ａ、１５９ｂを形成するための領域と共にセルを分離するために、半導体多層膜１５２を完全に除去して基板を露出させる。また、メサエッチングにより第１導電型半導体層１５２ａを露出させて電極形成領域を確保することができる。
【０１４２】
本メサエッチングによるセル分離は所望する連結方式によって採用されることができる。即ち、第１導電型半導体層１５２ａとその上に配置される第１極性に該当するラインが共有できる回路では適切に採用されることができる。
【０１４３】
図１７に図示されたように、図１７に採用されたアイソレーション工程により得られたラインは「ＩＬ」と、メサエッチングにより得られたラインは「ＭＬ」と示すことができる。
【０１４４】
上記第１導電型半導体層１５２ａの露出した上面と上記第２導電型半導体層１５２ｂの上面には、それぞれ第１及び第２電極１５３ａ、１５３ｂが形成されることができる。図１７及び図１９ａと図１９ｂに図示されたように、上記第１及び第２電極１５３ａ、１５３ｂはライン形状を有し、全面積にわたって均一な電流分散のために、一定間隔で平行に配列されるように形成されることができるが、本発明はこれに限定されない。
【０１４５】
本実施形態に採用された連結部は、図１８に図示された等価回路図のように各発光セルが全て並列に連結されるように第１及び第２連結部１５８ａ、１５８ｂと相互連結部１５５を含む。上記第１及び第２連結部１５８ａ、１５８ｂはそれぞれ第１及び第２ボンディングパッド１５９ａ、１５９ｂから延び、上記相互連結部１５５によりそれぞれ上記第１及び第２電極１５３ａ、１５３ｂに接続されることができる。
【０１４６】
図１９ａ及び図１９ｂに図示されたように、上記第１及び第２連結部１５８ａ、１５８ｂは、上記基板１５１が絶縁性基板の場合には直接基板の上面に形成されることもできる。また、相互連結部１５５は上記発光セルＣと所望しない接続を防止するために絶縁層１５４上に形成されることができる。
【０１４７】
本実施形態において、各発光セルＣで均一な電流分散を図って効率を向上させるために、第２電極１５３ｂと第１連結部１５８ａと対向、且つ平行に配列させることができる。本実施形態では、上記第１及び第２連結部１５８ａ、１５８ｂが隣接する発光セルＣの行の間に配置されて共有されるように形成することで、配線構造を単純化させることができる。
【０１４８】
図１７に図示された半導体発光装置１００において、第１及び第２連結部１５８ａ、１５８ｂと連結される第１及び第２ボンディングパッド１５９ａ、１５９ｂは半導体多層膜１５２が除去された領域に配置されることができる。
【０１４９】
本実施形態におけるボンディングパッド１５９ａ、１５９ｂは各極性に１つずつのみが例示されているが、該当連結部のラインに沿って適正な間隔で複数のボンディングパッドを形成することができる。
【０１５０】
このように、特定セルと直接形成されず、半導体多層膜１５２が除去された領域にパッドを形成することで、直接連結された発光セルＣに比較的均一な電流を提供し、電流集中を防止することにより光効率を向上させることができる。
【０１５１】
特に、上記ボンディングパッド１５９ａ、１５９ｂは、第１及び第２連結部１５８ａ、１５９ｂが形成された領域に隣接する角領域に形成される。即ち、第１及び第２連結部１５８ａ、１５９ｂを形成するために発光に加わらない半導体多層膜領域を活用してボンディングパッド１５９ａ、１５９ｂを配置するため、これにより基板面積に比べて発光セルの全体有効発光面積に大きな影響を与えないことができる。
【０１５２】
上述のように、均一な電流分散のためのパッドの形成位置に係わる事項と共に、分離領域の凹凸部を提供する形態が結合されて具現されることができる。これと類似する方式で、上述の様々な実施形態が具体的に例示されていなくても、必要に応じて、相互結合されて様々な実施形態で具現されることができる。
【０１５３】
図２０ａ乃至図２０ｆは、本発明に採用可能なマルチセルアレイ半導体発光装置の製造工程の一例を説明するための主要な工程別断面図である。
【０１５４】
図２０ａに図示されたように、基板２０１の上面に発光のための半導体多層膜２０２を形成する。即ち、上記基板２０１の上面に順に第１導電型半導体層２０２ａ、活性層２０２ｃ及び第２導電型半導体層２０２ｂを形成する。
【０１５５】
上記基板２０１はサファイア基板のような絶縁基板であることができるが、これに限定されず、導電性基板であってもよい。導電性基板の場合は、発光セルの一側の極性は導電性基板により連結されるため、他側の極性の配線のみをセルの上面に形成することで、配線連結を完成することができるという長所がある。図１７及び図１９の実施形態の場合、本段階に用いられる基板は予め凹凸部を有する基板であることができる。
【０１５６】
次いで、図２０ｂに図示されたように、１次分離のためのメサエッチングを行い、第２導電型半導体層２０２ｂ、活性層２０２ｃ及び一部の第１導電型半導体層２０２ａを選択的に除去することで、第１導電型半導体層領域を露出させる。
【０１５７】
本工程でメサエッチングされる領域ＭＥは、アイソレーション領域ＩＥと第１電極が形成される領域を含む。
【０１５８】
次に、必要に応じて、図２０ｃに図示されたように、第２導電型半導体層２０２ｂの上面に透明電極２０３を形成することができる。次いで、図２０ｄに図示されたように、複数の発光セルを得るため、基板２０１まで露出するアイソレーション領域ＩＥを形成する完全分離工程を行う。
【０１５９】
図２０ｂ乃至図２０ｄで説明した工程は様々に変更されて行われることができる。例えば、メサエッチング工程後に、完全分離のためのアイソレーション工程が行われることが例示されているが、これと異なり、先ずアイソレーション工程を行い、メサエッチング工程を別途で行うことができる。
【０１６０】
また、透明電極の形成工程は省くことができ、実施する場合にも他の工程と順序が入れ替わって行われることができる。例えば、アイソレーション工程後に透明電極を形成することもできる。
【０１６１】
次に、図２０ｅに図示されたように、絶縁層２０４を形成し、連結部に連結するために第１及び第２導電型半導体層２０２ａ、２０２ｂの上面を選択的に露出させたオープン領域ＯＮ、ＯＰを形成する。
【０１６２】
次いで、図２０ｆに図示されたように、配線のための連結部２０５を形成する。本実施形態のように直列連結するための場合には、隣接する発光セルの第１導電型半導体層２０２ａと第２導電型半導体層２０２ｂが連結されるように連結部２０５を形成することができる。
【０１６３】
本発明の様々な実施形態によるマルチチップアレイ半導体発光装置は、印刷回路基板のように電極部を有する基材を含む様々な形態のモジュールにおいて、チップとして有用に用いられることができる。また、上述の様々な発光装置及び発光モジュールは駆動部を含む照明装置として具現されることができる。
【０１６４】
図２１ａ及び図２１ｂは本発明による照明装置の一例であって、バルブ型ランプが例示されている。図２１ａは照明装置の構成が容易に理解できるように各構成要素を分解した状態の斜視図であり、図２１ｂは図２１ａで分解された構成要素が組み立てられた状態（凸レンズ型カバーの結合は除く）を示す斜視図である。
【０１６５】
図２１ａ及び図２１ｂを参照すると、上記照明装置３００は発光モジュール３５０、駆動部３３０及び外部接続部３１０を含む。また、外部及び内部ハウジング３４０、３２０と、カバー部３６０のような外形構造物をさらに含むことができる。
【０１６６】
上記発光モジュール３５０は上述のマルチチップアレイ発光装置３５５と、その発光装置３５５が搭載された回路基板３５１を有することができる。本実施形態では、１つのマルチチップアレイ発光装置３５５が上記回路基板３５１上に実装された形態で例示されているが、必要に応じて、複数個が装着されてもよい。
【０１６７】
本実施形態による照明装置３００における上記発光モジュール３５０は、熱放出部として作用する外部ハウジング３４０を含むことができる。上記外部ハウジング３４０は上記発光モジュール３５０と直接接続して放熱効果を向上させる熱放出板３４５を含むことができる。また、上記照明装置３００は発光モジュール３５０上に装着され、凸レンズ状を有するカバー部３６０を含むことができる。
【０１６８】
本実施形態のように、上記駆動部３３０は内部ハウジング３２０に装着され、ソケット構造のような外部接続部３１０に連結されて外部電源から電源を提供されることができる。
【０１６９】
また、上記駆動部３３０は発光モジュール３５０のマルチチップアレイ発光装置３５５を駆動させることができる適正な電流源に変換させて提供する役割をする。例えば、このような駆動部３３０はＡＣ−ＤＣコンバータまたは整流回路部品などで構成されることができる。
【０１７０】
このように、上述の発光装置と発光モジュールは、ランプのような様々な室内照明装置、街灯、看板、標識等のような室外照明装置、自動車、航空機及び船舶用ヘッドランプ、後方灯のような交通手段用照明装置など様々に具現されることができる。また、照明装置はさらに放熱部材及び／または反射板などの構造を含むことができる。
【０１７１】
本発明は上述した実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求の範囲により限定され、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更が可能であるということは当技術分野の通常の知識を有する者には自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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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１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２０ｃ】
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【図２０ｄ】
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【図２０ｅ】
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【図２０ｆ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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