(57)【要約】【課題】本発明は、光抽出効率を向上させることができる発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供するためのものである。【解決手段】本発明に従う発光素子は、基板と、上記基板の上に第１導電型半導体層、活性層、及び第２導電型半導体層を含み、かつ上記第１導電型半導体層の一部を上部に露出する発光構造物と、上記第２導電型半導体層の上にショットキーコンタクト領域と、上記第２導電型半導体層の上に第２電極と、上記露出された第１導電型半導体層の上に第１電極と、を含み、上記ショットキーコンタクト領域は、メサエッジ領域に近いほどショットキーコンタクト領域間の距離が狭くなることができる。【選択図】図１
2011205099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に第１導電型半導体層、活性層、及び第２導電型半導体層を含み、かつ前記第１導電型半導体層の一部を上部に露出する発光構造物と、
前記第２導電型半導体層の上にショットキーコンタクト領域と、
前記第２導電型半導体層の上に第２電極と、
前記露出された第１導電型半導体層の上に第１電極と、を含み、
前記ショットキーコンタクト領域は、
メサエッジ領域に近いほどショットキーコンタクト領域間の距離が狭くなることを特徴とする、発光素子。
【請求項２】
前記ショットキーコンタクト領域の上に形成された透明電極をさらに含み、
前記透明電極の上に形成された誘電体層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１電極は、前記誘電体層の一側と接して形成されることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第２電極は、前記誘電体層の他側と接して形成されることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１電極は、前記誘電体層の上面にも形成されることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項６】
前記誘電体層は、透明誘電体層であることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項７】
前記誘電体層は、メサエッジ領域に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項８】
前記ショットキーコンタクト領域は、メッシュ（Mesh）形態を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記ショットキーコンタクト領域は、ストライプパターンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記ショットキーコンタクト領域は、プラズマ処理（Plasma treatment）領域、前記第２導電型半導体層とショットキーコンタクトをなす金属層、または非晶質層のうち、いずれか１つ以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記ショットキーコンタクト領域は、絶縁層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記誘電体層は、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２のうち、いずれか１つ以上を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記第１電極、前記誘電体層、及び前記第２電極は、ＭＩＭ（Metal／Insulator／Metal）キャパシタ機能をすることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
【請求項１４】
パッケージ胴体と、
前記パッケージ胴体の上に配置される請求項１ないし１３の何れか１項に記載の発光素子と、
前記パッケージ胴体と前記発光素子とを電気的に連結する電極と、
を含むことを特徴とする、発光素子パッケージ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発光素子パッケージを備える発光モジュール部を含むことを特徴とする、照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子（Light Emitting Device：ＬＥＤ）は電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ−ｎ接合ダイオードを周期律表の上でＩＩＩ族とＶ族の元素が化合して生成できる。ＬＥＤは、化合物半導体の組成比を調節することによって多様なカラーの具現が可能である。
【０００３】
一方、従来技術によれば、電流密集（current crowding）により寿命及び信頼性が低下する問題がある。
【０００４】
また、従来技術によれば、静電気放電（ＥＳＤ：Electrostatic discharge）時、逆方向に電流が流れて発光領域である活性層に損傷を負わせる問題が発生しているが、これを解決するためにパッケージ（Package）にツェナーダイオード（Zener diode）を実装する場合、光量の吸収が発生する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、電流拡散（current spreading）効率を上げるだけでなく、光抽出効率（light extraction efficiency）を向上させることができる、発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、光量吸収の損失無しで静電気放電に従う損傷が防止できる発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従う発光素子は、基板と、上記基板の上に第１導電型半導体層、活性層、及び第２導電型半導体層を含み、かつ上記第１導電型半導体層の一部を上部に露出する発光構造物と、上記第２導電型半導体層の上にショットキーコンタクト領域と、上記第２導電型半導体層の上に第２電極と、上記露出された第１導電型半導体層の上に第１電極と、を含み、上記ショットキーコンタクト領域は、メサエッジ領域に近いほどショットキーコンタクト領域の間の距離が狭くなることができる。
【０００８】
また、本発明に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、上記パッケージ胴体の上に配置される請求項１に記載の発光素子と、上記パッケージ胴体と上記発光素子とを電気的に連結する電極と、を含む。
【０００９】
また、本発明に従う照明システムは、上記発光素子パッケージを備える発光モジュール部を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムによれば、電流拡散（current spreading）効率を上げるだけでなく、光抽出効率（light extraction efficiency）を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、光量吸収の損失無しで静電気放電に従う損傷が防止できる発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に従う発光素子の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図３ａ】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図３ｂ】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図３ｃ】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法におけるショットキーコンタクト領域まで形成された状態での平面図。
【図３ｄ】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法におけるショットキーコンタクト領域まで形成された状態での平面図。
【図３ｅ】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法におけるショットキーコンタクト領域まで形成された状態での平面図。
【図４】本発明の第１実施形態に従う発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に従う発光素子の断面図である。
【図６】本発明の実施形態に従う発光素子の静電気放電時の電場形成概念図である。
【図７】本発明の実施形態に従う発光素子の回路例示図である。
【図８】本発明の実施形態に従う発光素子の静電気放電時の波形図である。
【図９】本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に従う照明ユニットの斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態に従う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】
【００１３】
以下、実施形態に従う発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に従う発光素子の断面図である。
【００１６】
実施形態に従う発光素子１００は、基板１０５と、上記基板１０５の上に第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１６を含んで形成され、かつ上記第１導電型半導体層１１２の一部を上部に露出する発光構造物１１０と、上記第２導電型半導体層１１６の上に形成されたショットキーコンタクト領域１２０と、上記第２導電型半導体層１１６の上に形成された第２電極１４６と、上記露出された第１導電型半導体層１１２の上に形成された第１電極１４２と、を含むことができる。
【００１７】
実施形態は、メサエッジ領域に近いほどショットキーコンタクト領域１２０の間の距離が狭くなることができる。
【００１８】
実施形態は、ＬＥＤの電流拡散（current spreading）を向上させて光量の向上を誘導するための構造であって、第２導電型半導体層１１６の領域上に所定の形態、例えば、メッシュ（Mesh）形態でショットキーコンタクト（Schottky contact）を形成させることができる。
【００１９】
実施形態において、ショットキーコンタクトのメッシュ（Mesh）の構造はメサエッジ（mesa edge）領域に近いほどメッシュ（Mesh）間隔（Ｗ４）を狭め、遠ざかるほど間隔（Ｗ１）を広げることができる。
【００２０】
実施形態によれば、ショットキーコンタクトメッシュ（Schottky contact mesh）間の間隔調節を用いて透明電極内の領域に従う抵抗の変化をもたらす。これにより、電流拡散（current spreading）を向上させて光量の向上を図ることができる。
【００２１】
実施形態に従う発光素子によれば、効率的な電流流れ（current flow）の調節により光抽出効率（light extraction efficiency）を増加させることができる。
【００２２】
また、実施形態によれば、電流拡散（current spreading）により発光素子の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
以下、図２乃至図４を参照して実施形態に従う発光素子の製造方法を説明する。実施形態での発光素子は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰなどのＩＩＩ−Ｖ族物質で形成できるが、これに限定されるのではない。また、以下に説明される工程の順序は限定されるのでなく、その順序を異にすることができる。
【００２４】
まず、図２のように、第１基板１０５を用意する。上記第１基板１０５は伝導性基板または絶縁性基板を含み、例えば上記第１基板１０５は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、及びＧａ２Ｏ３のうち、少なくとも１つを使用することができる。上記第１基板１０５の上には凹凸構造が形成されることができ、これに対して限定するのではない。
【００２５】
上記第１基板１０５に対して、湿式洗浄を行って表面のドーパントを除去することができる。
【００２６】
以後、上記第１基板１０５の上に、第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１６を含む発光構造物１１０を形成することができる。
【００２７】
上記発光構造物１１０は、例えば有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）、分子線成長法（ＭＢＥ；Molecular Beam Epitaxy）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Hydride Vapor Phase Epitaxy）などの方法を用いて形成されることができるが、これに対して限定するのではない。
【００２８】
上記第１基板１０５の上にはバッファ層（図示せず）が形成できる。上記バッファ層（図示せず）は、上記発光構造物１１０の材料と第１基板１０５との格子不整合を緩和させることができ、バッファ層（図示せず）の材料は３族−５族化合物半導体、例えばＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうち、少なくとも１つで形成できる。上記バッファ層（図示せず）の上にはアンドープド（undoped）半導体層が形成されることができ、これに対して限定するのではない。
【００２９】
上記第１導電型半導体層１１２は、第１導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族化合物半導体で具現されることができ、上記第１導電型半導体層１１２がＮ型半導体層の場合、上記第１導電型ドーパントはＮ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅを含むことができるが、これに限定されるのではない。
【００３０】
上記第１導電型半導体層１１２は、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を含むことができる。
【００３１】
上記第１導電型半導体層１１２は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのうち、いずれか１つ以上で形成できる。
【００３２】
上記第１導電型半導体層１１２は、化学蒸着方法（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、スパッタリング、または水酸化物気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）などの方法を使用してＮ型ＧａＮ層を形成することができる。また、上記第１導電型半導体層１１２は、チャンバーにトリメチルムガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びシリコン（Ｓｉ）のようなｎ型ドーパントを含むシランガス（ＳｉＨ４）が注入されて形成できる。
【００３３】
上記活性層１１４は、第１導電型半導体層１１２を通じて注入される電子と以後に形成される第２導電型半導体層１１６を通じて注入される正孔とが互いに会って活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドにより決まるエネルギーを有する光を放出する層である。
【００３４】
上記活性層１１４は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）、量子線（Quantum-Wire）構造、または量子点（Quantum Dot）構造のうち、少なくともいずれか１つで形成できる。例えば、上記活性層１１４は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されて多重量子井戸構造が形成できるが、これに限定されるのではない。
【００３５】
上記活性層１１４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）、／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうち、いずれか１つ以上のペア構造で形成できるが、これに限定されるのではない。上記井戸層は、上記障壁層のバンドギャップより低いバンドギャップを有する物質で形成できる。
【００３６】
上記活性層１１４の上または／及び下には導電型クラッド層が形成できる。上記導電型クラッド層は、ＡｌＧａＮ系半導体で形成されることができ、上記活性層１１４のバンドギャップより高いバンドギャップを有することができる。
【００３７】
上記第２導電型半導体層１１６は、第２導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体、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を含むことができる。上記第２導電型半導体層１１６は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択できる。上記第２導電型半導体層１１６がＰ型半導体層の場合、上記第２導電型ドーパントはＰ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。上記第２導電型半導体層１１６は、単層または多層で形成されることができ、これに対して限定するのではない。
【００３８】
上記第２導電型半導体層１１６は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びマグネシウム（Ｍｇ）のようなｐ型ドーパントを含むビセチルサイクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）｛Ｍｇ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）２｝が注入されてｐ型ＧａＮ層が形成できるが、これに限定されるのではない。
【００３９】
実施形態において、上記第１導電型半導体層１１２はＮ型半導体層、上記第２導電型半導体層１１６はＰ型半導体層で具現できるが、これに限定されるのではない。また、上記第２導電型半導体層１１６の上には上記第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えばｎ型半導体層（図示せず）を形成することができる。これによって、発光構造物１１０は、Ｎ−Ｐ接合構造、Ｐ−Ｎ接合構造、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合構造、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合構造のうち、いずれか１つの構造で具現できる。
【００４０】
次に、上記発光構造物１１０をメサエッチングして上記第１導電型半導体層１１２の一部を上部に露出させることができる。例えば、所定のエッチングパターン（図示せず）をマスクにして第１電極１４２が形成される領域に対して上記第２導電型半導体層１１６からエッチングして活性層１１４を経て第１導電型半導体層１１２の上面の一部を露出させることができる。
【００４１】
次に、図３ａのように、上記発光構造物１１０の上にショットキーコンタクト領域１２０を形成することができる。
【００４２】
実施形態において、ショットキーコンタクト領域１２０を形成する方法には、プラズマ処理（Plasma treatment）、第２導電型半導体層１１６とショットキーコンタクトをなす金属、例えばＴｉ、ＴｉＷ、ＴｉＮなどを蒸着するか、イオンインパクト（impact）による非晶質性転移などの方法を採用できるが、これに限定されるのではない。
【００４３】
図３ａで、ショットキーコンタクト領域１２０は、第２導電型半導体層１１６の上部表面の内に形成されたものを例として図示しており、例えばプラズマ処理または非晶質性転移方法などにこのような形態が可能である。
【００４４】
また、図３ｂのように、第２導電型半導体層１１６とショットキーコンタクトをなす金属層または絶縁層を形成する場合、第２導電型半導体層１１６の上部表面の上に第２ショットキーコンタクト領域１２０ｂが形成されることもできる。上記第２ショットキーコンタクト領域１２０ｂが絶縁層で形成される場合、上記絶縁層は、酸化膜、窒化膜などの誘電体や不導体層などで形成できるが、これに限定されるのではない。
【００４５】
実施形態は、ＬＥＤの電流拡散（current spreading）を向上させて光量の向上を誘導するための構造であって、第２導電型半導体層１１６の領域上に所定の形態、例えば、メッシュ（Mesh）形態でショットキーコンタクト（Schottky contact）を形成させることができる。
【００４６】
実施形態において、ショットキーコンタクトのメッシュ（Mesh）の構造はメサエッジ（mesa edge）領域に近いほどメッシュ間隔（Ｗ４）を狭め、遠ざかるほど間隔（Ｗ１）を広げることができる。
【００４７】
上記ショットキーコンタクト領域１２０は、電気的に相互間に連結されていることができる。
【００４８】
上記ショットキーコンタクト領域１２０がメサエッジ（mesa edge）領域に近いほどメッシュ（Mesh）間隔（Ｗ４）を狭め、メサエッジ領域から遠ざかるほど間隔（Ｗ１）を広げることができる方法には、ショットキーコンタクト領域１２０を形成する前にマスクパターンをメサエッジ（mesa edge）領域に近いほどマスクパターン間の間隔を調節してショットキーコンタクト領域を形成できるが、これに限定されるのではない。
【００４９】
実施形態によれば、ショットキーコンタクトメッシュ（Schottky contact mesh）間の間隔調節を用いて透明電極の内の領域に従う抵抗の変化をもたらす。これを通じて、電流拡散（current spreading）を向上させて光量の向上を図ることができる。
【００５０】
図３ｃ乃至図３ｅは、本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法におけるショットキーコンタクト領域１２０まで形成された状態での平面図の例示図である。
【００５１】
例えば、実施形態に従う発光素子の製造方法において、ショットキーコンタクト領域１２０は、図３ｃのようにメッシュ形態でありうるが、これに限定されるのではなく、図３ｄのようにストライプパターンであることもできる。
【００５２】
また、実施形態において、ショットキーコンタクト領域１２０は、図３ｃのようにメッシュ形態の場合、オープンされた領域のパターンが四角形パターンでありうるが、これに限定されるのではなく、図３ｅのように円形パターンを含むこともできる。
【００５３】
次に、図４のように、ショットキーコンタクト領域１２０が形成された第２導電型半導体層１１６の上に透明電極１３０を形成することができる。例えば、上記透明電極１３０は、単一金属または金属合金、金属酸化物などを多重で積層して形成できる。例えば、上記オーミック層はＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ ＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｇのうち、少なくとも１つを含んで形成されることができ、このような材料に限定されるのではない。
【００５４】
次に、上記露出された第１導電型半導体層１１２の上に第１電極１４２を形成し、上記透明電極１３０の上に第２電極１４６を形成することができる。
【００５５】
上記第１電極１４２及び第２電極１４６は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）のうち、少なくともいずれか１つで形成できるが、これに限定されるのではない。
【００５６】
第１実施形態によれば、ショットキーコンタクトメッシュ（Schottky contact mesh）間の間隔調節を用いて透明電極内の領域に従う抵抗の変化をもたらす。これによって電流拡散（current spreading）を向上させて光量の向上を誘導することができる。
【００５７】
実施形態に従う発光素子によれば、効率的な電流流れ（current flow）の調節により光抽出効率（light extraction efficiency）を増加させることができる。
【００５８】
また、実施形態によれば、電流拡散（current spreading）により発光素子の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
図５は、本発明の第２実施形態に従う発光素子の断面図である。
【００６０】
第２実施形態は、上記第１実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
【００６１】
第２実施形態は、上記透明電極１３０の上に誘電体層１５０をさらに含み、上記第１電極１４２は上記誘電体層１５０の一側と接して形成できる。
【００６２】
第２実施形態は、上記露出された第１導電型半導体層１１２及び上記透明電極１３０の上に誘電体層１５０を形成することができる。
【００６３】
上記誘電体層１５０は、発光領域の上にも形成されるので、透明誘電体でありうる。例えば、上記誘電体層１５０は、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等で形成できるが、これに限定されるのではない。
【００６４】
実施形態において、上記誘電体層１５０はメサエッジ領域に形成されることによって、メサエッジ領域での電流集中現象を防止すると共に、静電気放電防止機能を遂行することができる。
【００６５】
以後、上記誘電体層１５０と接しながら上記露出された第１導電型半導体層１１２の上に第１電極１４２を形成し、上記透明電極１３０の上に第２電極１４６を形成することができる。
【００６６】
第２実施形態において、上記第１電極１４２、誘電体層１５０、及び第２電極１４６は、ＭＩＭ（Metal／Insulator／Metal）キャパシタ機能をすることができる。
【００６７】
実施形態は、ＬＥＤの静電気損傷（ＥＳＤ：Electrostatic discharge）を防止するための方法であって、第１電極１４２と第２電極１４６との間に誘電体層１５０を形成させることによって、第１電極１４２と第２電極１４６とが電気的にオープン（open）となる構造を形成する。
【００６８】
これによって定電圧では活性領域に電流が流れて光を発生させるが、静電気放電（Discharging）時に生じるパルス（pulse）形態のＥＳＤ発生時には高周波成分のエネルギーが誘電体層を経て伝達するので、活性層を保護することができる。
【００６９】
第２実施形態において、上記誘電体層１５０はメサエッジ領域に形成されることによって、メサエッジ領域での電流集中現象を防止すると共に、静電気放電防止機能を遂行することができる。
【００７０】
上記第１電極１４２は、上記誘電体層１５０と接しながら上記誘電体層１５０の上面にも形成できる。これを通じて第１電極１４２と誘電体層１５０との接触面積を増大させてキャパシタンスを増加させることができ、第１電極１４２により誘電体層１５０が発光構造物と硬く接触できる。
【００７１】
また、上記誘電体層１５０は上記第２電極１４６と接するように形成できる。また、上記第２電極１４６は上記誘電体層１５０と接しながら上記誘電体層１５０の上面にも形成されてキャパシタンスを増大させ、誘電体層１５０を硬く維持させることができる。
【００７２】
また、上記誘電体層１５０は上記第２電極１４６と接し、かつ上記第２電極１４６の上面にも形成されてキャパシタンスを増大させることができる。
【００７３】
実施形態において、上記誘電体層１５０は発光領域の上にも形成されるので、透明誘電体層でありうるが、これに限定されるのではない。
【００７４】
一方、実施形態によれば、上記誘電体層１５０は上記透明電極１３０とは接し、かつ上記第２電極１４６とは接しないように形成できる。この場合、上記誘電体層１５０が光抽出領域である第２導電型半導体層１１６を遮る部分が少ないので、静電気放電防止効果と共に光抽出に効果的である。
【００７５】
実施形態は、ＬＥＤの静電気放電（ＥＳＤ：Electrostatic discharge）時の損傷を防止するための方法であって、第１電極１４２と第２電極１４６との間に誘電体層１５０を形成させることによって、定電圧では活性領域に電流が流れて光を発生させるが、静電気放電（Discharging）時に生じるパルス（pulse）形態のＥＳＤ発生時には高周波成分のエネルギーが誘電体層を経て伝達するので、活性層を保護することができる。
【００７６】
図６は、本発明の実施形態に従う発光素子の静電気放電時の電場形成概念図である。
【００７７】
静電気放電によるＬＥＤ破壊は半導体逆電圧時に起こる。逆電圧時に帯電された電荷によってＬＥＤ活性領域の内に強い電場が誘導される。
【００７８】
そして、静電気放電時にキャリア（電子、ホール）が加速されて原子と衝突して、更に他のキャリアを作り出し、また生成されたキャリアが数多いキャリアを作り出す。このような現象を電子雪崩降伏（avalanche breakdown）という。仮に、帯電された電荷により強い電場が誘導されて半導体が耐えることができるその以上の静電気が加えられれば、電子雪崩降伏により、結局ＬＥＤ半導体破壊が起こる。
【００７９】
したがって、実施形態は図６のようにＭＩＭ形態のキャパシタ構造を挿入してＬＥＤ活性層の内部にかかる電場を一部のＭＩＭキャパシタに誘導して活性領域の電場を緩和することによって、静電気放電に対する耐性を向上させることができる。
【００８０】
即ち、従来技術によれば、帯電された電荷による強い電場（Ｑ０）が全てＬＥＤ活性領域に誘導されて電子雪崩降伏によりＬＥＤ破壊が起こる。一方、実施形態によれば、帯電された電荷による電場（Ｑ０）のうちの一部（Ｑ２）が誘電体層１５０領域に誘導されてＬＥＤ活性領域での電場強さ（Ｑ１）を縮めることができる。
【００８１】
図７は、本発明の実施形態に従う発光素子の回路例示図である。
【００８２】
実施形態において、第１電極１４２、誘電体層１５０、及び第２電極１４６がキャパシタ（ＣＤ）機能をすることができる。
【００８３】
図７のように、実施形態に従う発光素子の回路図が可能であり、定電圧に従って電圧がフォワード（Forward）の場合（つまり、電流がフォワード方向に流れる場合）、電流（current flow）はＬＥＤを通じて流れて光を発光し、静電気放電に従って電圧がリバース（Reverse）の場合（つまり、電流がリバース方向に流れる場合）、電流はＭＩＭキャパシタ（ＣＤ）を通じて流れるようになる。
【００８４】
この際、静電気放電に従って電圧がリバース（Reverse）の場合、トータルキャパシタンス（Total capacitance；ＣＴｏｔ）が大きいほど、ＥＳＤストレス（stress）による活性層に流れる電流は小さくなって、衝撃を緩和させることができる。
【００８５】
これを数式により説明すれば、下記の通りである。
【００８６】
QDis=CESDVESD （QDisはdischarging時の電荷量、CESDはdischarging時のキャパシタンス）
C'Tot=CDiode+CD(with MIM Capacitor)
CTot=CDiode(without MIM Capacitor)
I=dQ/dt=△Q/τ=QDis/(RCTot)   ∴ CTot ↑-> I ↓
∴ I'= QDis/(RC'Tot) 〈  I= QDis/(RCTot)
【００８７】
即ち、静電気放電に従って電圧がリバースの場合、トータルキャパシタンス（ＣＴｏｔ）が大きいほどＥＳＤストレスによる活性層に流れる電流（Ｉ′）は小さくなって衝撃を緩和させることができる。
【００８８】
図８は、本発明の実施形態に従う発光素子の静電気放電時の波形図である。
【００８９】
図８のように、パルス（Pulse）波形はフーリエ変換をするようになれば、高周波成分を有するようになる。そして、立上り時間（rising time）（ｔｒ）が急峻であるほど高周波成分の大きさは増加する。
【００９０】
次の式のように、周波数が高まるほどキャパシタンスによるインピーダンス（Impedance；抵抗）は小さくなる。これによって、静電気放電に従って電圧がリバースの場合、ＭＩＭキャパシタのインピーダンスが小さくなるにつれて、高周波電流はＭＩＭキャパシタに流れることができる。
【００９１】
Impedance: Z=ZR +jZIm（ＺＲはReal Impedance、ｊは虚数部因子、ＺＩｍはキャパシタによるImpedance）、
Capacitor: ZIm,C=1/(jωC)、(但し、ω=2πf)
【００９２】
即ち、静電気放電に従って電圧がリバースの場合、ＭＩＭキャパシタのインピーダンスが小さくなるにつれて、高周波電流はＭＩＭキャパシタに流れることができる。
【００９３】
実施形態に従う発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムによれば、光量吸収の損失無しでＬＥＤの静電気放電（ＥＳＤ：Electrostatic discharge）による損傷を防止することができる。
【００９４】
また、実施形態によれば、ＬＥＤチップ（chip）の内にキャパシタを形成して静電気損傷を防止することによって、パッケージ費用及び工程を簡略化することができ、光量吸収の減少を最小化することができる。
【００９５】
また、実施形態によれば、効率的な電流（current flow）調節により光抽出効率（light extraction efficiency）を増加させることができる。
【００９６】
また、実施形態によれば、電流拡散（current spreading）により発光素子の信頼性を向上させることができる。
【００９７】
図９は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージ２００の断面図である。
【００９８】
図９を参照すると、実施形態に従う発光素子パッケージは、胴体部２０５と、上記胴体部２０５に設けられた第４電極層２１０及び第５電極層２２０と、上記胴体部２０５に設けられて上記第４電極層２１０及び第５電極層２２０と電気的に連結される発光素子１００と、上記発光素子１００を囲むモールディング部材２４０と、が含まれる。
【００９９】
上記胴体部２０５は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成されることができ、上記発光素子１００の周囲に傾斜面が形成できる。
【０１００】
上記第４電極層２１０及び第５電極層２２０は互いに電気的に分離され、上記発光素子１００に電源を提供する役割をする。また、上記第４電極層２１０及び第５電極層２２０は、上記発光素子１００で発生した光を反射させて光効率を増加させる役割をすることができ、上記発光素子１００で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。
【０１０１】
上記発光素子１００は、図１または図５に例示された水平型タイプの発光素子が適用できるが、これに限定されるのではない。上記発光素子１００は上記胴体部２０５の上に設置できる。
【０１０２】
上記発光素子１００は、ワイヤ２３０を介して上記第４電極層２１０及び／または第５電極層２２０と電気的に連結されることができ、実施形態では水平型タイプの発光素子１００が例示されているので、２つのワイヤ２３０が使われたものが例示されている。他の例として、上記発光素子１００がフリップチップ方式の発光素子の場合、ワイヤ２３０が使われないこともある。
【０１０３】
上記モールディング部材２４０は、上記発光素子１００を囲んで上記発光素子１００を保護することができる。また、上記モールディング部材２４０には蛍光体が含まれて上記発光素子１００から放出された光の波長を変化させることができる。
【０１０４】
実施形態に従う発光素子パッケージは複数個が基板の上にアレイされ、上記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、蛍光シートなどが配置できる。このような発光素子パッケージ、基板、及び光学部材は、バックライトユニットとして機能するか、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、及び街灯を含むことができる。
【０１０５】
図１０は、本発明の実施形態に従う照明ユニットの斜視図１１００である。
【０１０６】
図１０を参照すると、上記照明ユニット１１００は、ケース胴体１１１０と、上記ケース胴体１１１０に設けられた発光モジュール部１１３０と、上記ケース胴体１１１０に設けられ、外部電源から電源の提供を受ける連結端子１１２０と、を含むことができる。
【０１０７】
上記ケース胴体１１１０は、放熱特性の良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成できる。
【０１０８】
上記発光モジュール部１１３０は、基板１１３２と、上記基板１１３２に載置される少なくとも１つの発光素子パッケージ２００と、を含むことができる。
【０１０９】
上記基板１１３２は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることができ、例えば、一般印刷回路基板（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。
【０１１０】
また、上記基板１１３２は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面が光が効率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などで形成できる。
【０１１１】
上記基板１１３２の上には上記少なくとも１つの発光素子パッケージ２００が載置できる。上記発光素子パッケージ２００の各々は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を含むことができる。上記発光ダイオードは、赤色、緑色、青色、または白色の有色光を各々発光する有色発光ダイオード、及び紫外線（ＵＶ、Ultra Violet）を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
【０１１２】
上記発光モジュール部１１３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子パッケージ２００の組合せを有するように配置できる。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合せて配置できる。
【０１１３】
上記連結端子１１２０は、上記発光モジュール部１１３０と電気的に連結されて電源を供給することができる。図１０の図示によると、上記連結端子１１２０はソケット方式により外部電源に螺合されるが、これに対して限定するのではない。例えば、上記連結端子１１２０は、ピン（pin）形態で形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に連結されることもできる。
【０１１４】
図１１は、本発明の実施形態に従うバックライトユニットの分解斜視図１２００である。
【０１１５】
実施形態に従うバックライトユニット１２００は、導光板１２１０と、上記導光板１２１０に光を提供する発光モジュール部１２４０と、上記導光板１２１０の下に反射部材１２２０と、上記導光板１２１０、発光モジュール部１２４０、及び反射部材１２２０を収納するボトムカバー１２３０を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【０１１６】
上記導光板１２１０は、光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板１２１０は透明な材質からなり、例えば、ＰＭＭＡ（polymethyl metaacrylate）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）樹脂のうちの１つを含むことができる。
【０１１７】
上記発光モジュール部１２４０は、上記導光板１２１０の少なくとも一側面に光を提供し、結果的に上記バックライトユニットが設けら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。
【０１１８】
上記発光モジュール部１２４０は上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。具体的には、上記発光モジュール部１２４０は、基板１２４２と、上記基板１２４２に載置された多数の発光素子パッケージ２００を含むが、上記基板１２４２が上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。
【０１１９】
上記基板１２４２は、回路パターン（図示せず）を含む印刷回路基板（ＰＣＢ；Printed Circuit Board）でありうる。但し、上記基板１２４２は一般ＰＣＢだけでなく、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ；Metal Core PCB）、軟性ＰＣＢ（ＦＰＣＢ；Flexible PCB）などを含むこともでき、これに対して限定するのではない。
【０１２０】
そして、上記多数の発光素子パッケージ２００は、上記基板１２４２の上に光が放出される発光面が上記導光板１２１０と所定距離離隔するように載置できる。
【０１２１】
上記導光板１２１０の下には上記反射部材１２２０が形成できる。上記反射部材１２２０は、上記導光板１２１０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、上記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。上記反射部材１２２０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成できるが、これに対して限定するのではない。
【０１２２】
上記ボトムカバー１２３０は、上記導光板１２１０、発光モジュール部１２４０、及び反射部材１２２０などを収納できる。このために、上記ボトムカバー１２３０は、上面が開口されたボックス（box）形状で形成できるが、これに対して限定するのではない。
【０１２３】
上記ボトムカバー１２３０は金属材質または樹脂材質で形成されることができ、プレス成形または押出成形などの工程を用いて製造できる。
【０１２４】
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるのではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
【０１２５】
以上、実施形態を中心として説明したが、これは単に例示であり、本発明を限定するのでなく、本発明が属する分野の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から外れない範囲で以上に例示されていない種々の変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に関連した差異点は特許請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１２６】
１００    発光素子
１０５、１１３２    基板
１１０    発光構造物
１１２    第１導電型半導体層
１１４    活性層
１１６    第２導電型半導体層
１２０    ショットキーコンタクト領域
１３０    透明電極
１４２    第１電極
１４６    第２電極
１５０    誘電体層
２０５    胴体部
２００    発光素子パッケージ
２１０    第４電極層
２２０    第５電極層
２３０    ワイヤ
２４０    モールディング部材
１１００    照明ユニット
１１１０    ケース胴体
１１２０    連結端子
１１３０    発光モジュール部
１２００    バックライトユニット
１２１０    導光板
１２２０    反射部材
１２３０    ボトムカバー
１２４０    発光モジュール部
【図１】
2011205099.tif 000003
【図２】
2011205099.tif 000004
【図３ａ】
2011205099.tif 000005
【図３ｂ】
2011205099.tif 000006
【図３ｃ】
2011205099.tif 000007
【図３ｄ】
2011205099.tif 000008
【図３ｅ】
2011205099.tif 000009
【図４】
2011205099.tif 000010
【図５】
2011205099.tif 000011
【図６】
2011205099.tif 000012
【図７】
2011205099.tif 000013
【図８】
2011205099.tif 000014
【図９】
2011205099.tif 000015
【図１０】
2011205099.tif 000016
【図１１】
2011205099.tif 000017