(57)【要約】      （修正有）【課題】発光効率を向上させることができる発光デバイスを提供する。【解決手段】発光デバイス３０は、導電基板３１と、金属反射層３３と、異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が順に積層して形成される積層膜構造３５と、透明導電層３７と、半導体積層３９とを含む。前記金属反射層は、前記導電基板の上に形成されている。前記積層膜構造は、前記金属反射層の上に形成されている。前記積層膜構造は、絶縁層と、積層膜構造を貫通して形成される少なくとも１つの穴構造３５２とを含む。前記透明導電層は、前記積層膜構造の上に形成され、前記半導体積層は、前記積層膜構造の上に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電基板と、
前記導電基板の上に形成される金属反射層と、
異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が前記金属反射層の上に順に積層して形成される積層膜構造と、
前記積層膜構造の上に形成される透明導電層と、
前記透明導電層の上に形成される半導体積層と、を含む発光デバイスにおいて、
前記積層膜構造は、少なくとも１つの絶縁層と積層膜構造を貫通する穴構造を含むことを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記積層膜構造の材料は、ITO、CTO、ZnO、In2O3、SnO2、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2、TiO2、Ta2O5、SiNx、SiO2の中で一種或いは一種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記積層膜構造は、分布ブラッグ反射構造（Distributed Bragg Reflector、ＤＢＲ）であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記穴構造は、前記金属反射層を前記透明導電層に電気接続させるために形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記半導体積層は、前記透明導電層に接続される第一導電型半導体積層と、前記第一導電型半導体積層の上に形成される活性層と、前記活性層の上に形成される第二導電型半導体積層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記穴構造の材料として、銀、金、チタン、アルミニウム、クロミウム及びその合金を使うことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項７】
導電基板と、
前記導電基板の上に位置する金属反射層と、
前記金属反射層の上に異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が順に積層して形成される積層膜構造と、
前記積層膜構造の上に形成される透明導電層と、
前記透明導電層の上に形成される半導体積層と、を含む発光デバイスにおいて、
前記積層膜構造は、少なくともTiO2が混入されている導電材料から製造されるものであることを特徴とする発光デバイス。
【請求項８】
前記積層膜構造の材料は、ITO、CTO、ZnO、In2O3、SnO2、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2の中で一種或いは一種以上を含むことを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記積層膜構造は、分布ブラッグ反射構造（Distributed Bragg Reflector、ＤＢＲ）であることを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記半導体積層は、前記透明導電層に接続される第一導電型半導体積層と、前記第一導電型半導体積層の上に形成される活性層と、前記活性層の上に形成される第二導電型半導体積層と、を含むことを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記積層膜構造を貫通して形成した前記金属反射層を前記透明導電層に電気接続させるための穴構造をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記穴構造の材料として、銀、金、チタン、アルミニウム、クロミウム及びその合金からなることを特徴とする請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
TiO2が混入されている材料は、周期表（periodic table）上の第Vb族元素であることを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイスに関し、特に分布ブラッグ反射構造（Distributed Bragg Reflector、ＤＢＲ）を有する発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、発光ダイオードなどのような発光デバイスは、例えば、表示装置、交通信号装置、照明装置、医療装置および通信装置などに広く使われている。
【０００３】
図１の従来の発光デバイス１０は、導光板１１と、前記導光板１１の上に形成される接着層１３と、前記接着層１３の上に形成される金属反射層１５と、前記金属反射層１５の上に形成される透明導電層１７と、前記透明導電層１７の上に形成される半導体積層１９と、を含む。前記半導体積層１９は、前記透明導電層１７の上に形成されるＰ型窒化ガリウム層１９２と、前記Ｐ型窒化ガリウム層１９２の上に形成されるＮ型窒化ガリウム層１９６と、前記Ｐ型窒化ガリウム層１９２と前記Ｎ型窒化ガリウム層１９６との間に位置する活性層１９４と、を含む。
【０００４】
前記発光デバイス１０において、前記透明導電層１７は、直接に前記Ｐ型窒化ガリウム層１９２に接続されてオーム性接続機能を実現し、且つ前記透明導電層１７の高透過特性を通して前記金属反射層１５の高反射機能を実現することができる。
【０００５】
しかし、前記発光デバイス１０の製造過程において加熱工程を実施する必要があるので、前記透明導電層１７と前記金属反射層１５との間にディフュージョン現象（Diffusion）が生じる可能性がある。即ち、前記発光デバイス１０を製造する過程に前記金属反射層１５の表面に霧化現象が生じる可能性がある。従って、前記金属反射層１５の反射率が悪くなり、前記発光デバイス１０の発光効率に影響を与える。
【０００６】
発光デバイス１０の製造過程に反射構造の反射率が低くなる問題は、解決すべき問題になっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、発光効率を向上させることができる発光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明では、導電基板と、金属反射層と、異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が順に積層して形成される積層膜構造と、透明導電層と、半導体積層と、を含む発光デバイスを提供する。前記金属反射層は、前記導電基板の上に形成されている。前記積層膜構造は、前記金属反射層の上に形成されている。前記積層膜構造は、絶縁層と、積層膜構造を貫通して形成される少なくとも１つの穴構造とを含む。前記透明導電層は、前記前記積層膜構造の上に形成され、前記半導体積層は、前記積層膜構造の上に形成されている。
【０００９】
上記課題を解決するために本発明では、導電基板と、金属反射層と、異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が順に積層して形成される積層膜構造と、透明導電層と、半導体積層とを含む発光デバイスを提供する。前記積層膜構造は、前記金属反射層の上に形成され、少なくともTiO2が混入されている導電材料で製造する。前記透明導電層は、前記積層膜構造の上に形成され、前記半導体積層は、前記透明導電層の上に形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように、本発明の発光デバイスは、異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が順に積層される積層膜構造を通して光線を反射する。前記積層膜構造は、金属反射層と透明導電層を分離させるので、加熱工程により両者の間にディフュージョン現象（Diffusion）が生じ、金属反射層の表面に霧化現象が生じることを防ぐことができる。即ち、金属反射層の表面が霧化されることを防げるために、前記金属反射層の反射率が悪くなることを防ぎ、前記発光デバイスの発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の発光デバイスを示す。
【図２】本発明の第一実施形態に係る発光デバイスを示す。
【図３】本発明の第二実施形態に係る発光デバイスを示す。
【図４】本発明の第三実施形態に係る発光デバイスを示す。
【図５】本発明の第四実施形態に係る発光デバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図２は、本発明の第一実施形態に係る発光デバイスを示す。図２の発光デバイス３０は、導電基板３１と、金属反射層３３と、異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が順に積層して形成される積層膜構造３５と、透明導電層３７と、半導体積層３９と、穴構造３５２と、電極４１と、を含む。
【００１３】
図２に示すように、前記発光デバイス３０は、垂直式発光ダイオードである。前記金属反射層３３は、前記導電基板３１の上に形成され、前記積層膜構造３５は、前記金属反射層３３の上に形成され、前記透明導電層３７は、前記積層膜構造３５の上に形成され、前記半導体積層３９は、前記透明導電層３７の上に形成され、前記電極４１は、前記半導体積層３９の上に形成されている。前記積層膜構造３５は、Ta2O5、SiNx、TiO2或いはSiO2から構成される少なくとも１つの絶縁層を含む。前記積層膜構造３５には、前記金属反射層３３と前記透明導電層３７との間の電気接続を実現するための穴構造３５２が形成されている。前記穴構造３５２は、積層膜構造３５を貫通して形成される穴構である。
【００１４】
図２の実施形態において１つの穴構造３５２が形成されているが、他の実施形態で需要に従って複数の穴構造を形成してもよい。または、前記穴構造３５２を形成する材料として銀、アルミニウム、金或いはその合金などの高光反射材料を使って発光デバイス３０の光反射率を高くするか、チタン、アルミニウム、クロミウム或いはその合金などの高光反射材料を使って発光デバイス３０の強度を高くすることもできる。
【００１５】
前記積層膜構造３５は、Ta2O5、SiNx、TiO2或いはSiO2などから構成される複数な絶縁材料を積層させて製造することができる。本発明では、TiO2とSiO2を積層させて積層膜構造３５を製造する。
【００１６】
異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料を順に積層させて得る積層膜構造３５は、通常異なる屈折率を有する二種の材料を順に積層させて得る積層膜構造３５を言う。本発明の積層膜構造３５は、一層厚がλ/4である分布ブラッグ反射構造（Distributed Bragg Reflector、ＤＢＲ）である。前記λは、前記発光デバイス３０の主波長（dominant wavelength）である。
【００１７】
前記半導体積層３９の材料として、窒化アルミニウムインジウムガリウム（AlInGaN）類或いはアルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）を使うことができる。前記半導体積層３９は、第一導電型半導体積層３９２と、活性層３９４と、第二導電型半導体積層３９６と、を含む。前記第一導電型半導体積層３９２は、前記透明導電層３７の上に形成され、前記活性層３９４は、前記第一導電型半導体積層３９２の上に形成され、前記第二導電型半導体積層３９６は、前記活性層３９４の上に形成されている。
【００１８】
前記活性層３９４は、歪多重量子井戸（multi-quantum well、MQW）構造に形成されている。前記第一導電型半導体積層３９２は、P型半導体層構造に形成され、前記第二導電型半導体積層３９６は、N型半導体層構造に形成されている。即ち、前記第一導電型半導体積層３９２は、P型窒化アルミニウムインジウムガリウム層に形成され、前記第二導電型半導体積層３９６は、N型窒化アルミニウムインジウムガリウム層に形成されている
【００１９】
前記半導体積層３９の表面は、粗い面に形成されている。これにより前記活性層で生じる光線が半導体層３９と外部環境の屈折率の差異によって生じる全反射の現象を減らし、発光デバイス３０の出光率を高くすることができる。
【００２０】
前記透明導電層３７の材料として、透明な酸化金属材料を使うことができる。例えば、ITO、CTO、ZnO、In2O3、SnO2、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2などを使うことができる。本実施形態では、ITOを選んで使う。
【００２１】
前記導電基板３１の材料として、酸化亜鉛、シリコン或いは金属などを使うことができる。前記導電基板３１の下表面に裏面電極（Back Electrode）３１２を形成してもよい。
【００２２】
前記金属反射層３３の表面を接着層に形成して、前記導電基板３１と積層膜構造３５を金属反射層３３の両面に接着させることができる。前記金属反射層３３は、高光反射性を有する金属で製造する。例えば、銀、アルミニウム、金或いはその合金などの材料を使うことができる。且つ、金属共晶接合（Eutectic bonding）技術により金属反射層３３に接着層を形成することもできる。
【００２３】
図３は、本発明の第二実施形態に係る発光デバイスの図である。図３の実施形態において、金属反射層３３と導電基板３１との間に接着層３４がさらに形成されている。前記接着層３４は、金属反射層３３と導電基板３１との間の接着力を高くする。前記接着層３４の材料として、金属或いは導電粒子を含む有機材料を使うことができる。
【００２４】
上述したように、本発明の発光デバイスは、異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が順に積層される積層膜構造を通して金属反射層と透明導電層を分離させる。従って、透明導電層と金属反射層との間に加熱工程によりディフュージョン現象（Diffusion）が生じ、金属反射層の表面に霧化現象が生じることを防ぐことができる。従って、前記発光デバイスの発光効率を改善することができる。
【００２５】
前記積層膜構造３５が前記金属反射層３３と前記透明導電層３７との間に形成されているので、透明導電層３７と金属反射層３３との間に加熱工程によりディフュージョン現象が生じ、金属反射層３３の表面が霧化されることを防ぐことができる。従って、前記金属反射層３３の反射率に影響を与えることなく、発光デバイス３０の発光効率を改善することができる。また、積層膜構造３５と金属反射層３３により所定方向性の反射鏡を形成することができるので、発光デバイス３０の設計を容易にすることができる。
【００２６】
図４は、本発明の第三実施形態に係る発光デバイス５０を示す図である。前記発光デバイス５０と上述した発光デバイス３０が異なる所は、積層膜構造５５を導電性材料で製造したことである。前記積層膜構造５５を製造する導電性材料として、ITO、CTO、ZnO、In2O3、SnO2、CuAlO2、CuGaO2或いはSrCu2O2などを使うことができる。前記積層膜構造５５を導電材料で製造したので、前記積層膜構造５５により金属反射層３３と透明導電層３７を導電接続させることができる。
【００２７】
本実施形態の積層膜構造５５は、少なくともTiO2が混入される材料を含んでいる。前記TiO2が混入されている材料は、周期表（periodic table）の第Vb族元素であることができる。本実施形態のTiO2が混入されている材料は、TixTa1-xO2或いはTixNb1-xO2である。即ち、本実施形態の積層膜構造５５は、TixTa1-xO2とITOが順に積層して形成されるものである。
【００２８】
本実施形態の発光デバイス５０は、積層膜構造５５を貫通して形成されて金属反射層３３と透明導電層３７との間の電気接続状態を向上させる少なくとも１つの穴構造（図に示しない）を含むことができる。且つ、前記穴構造を形成する材料として銀、アルミニウム、金或いはその合金などの高光反射材料を使って発光デバイス５０の光反射率を高くするか、チタン、アルミニウム、クロミウム或いはその合金などの高光反射材料を使って穴構造の強度を高くすることもできる。
【００２９】
図５は、本発明の第四実施形態に係る発光デバイス５０を示す図である。図３の実施形態において、金属反射層３３と導電基板３１との間に接着層５４がさらに形成されている。前記接着層５４は、金属反射層３３と導電基板３１との間の接着力を高くする。前記接着層５４の材料として、金属材料或いは導電粒子を含む有機材料を使うことができる。
【００３０】
上述したように、本発明の発光デバイスは、異なる屈折率を有する二種或いは二種以上の材料が順に積層される積層膜構造を介して金属反射層と透明導電層を分離させる。従って、加熱工程により透明導電層と金属反射層との間にディフュージョン現象（Diffusion）が生じ、金属反射層の表面に霧化現象が生じることを防ぐことができる。金属反射層の表面が霧化されることを防げるために、前記金属反射層３３の反射率が悪くなることを防ぎ、前記発光デバイスの発光効率を向上させることができる。また、積層膜構造と金属反射層により所定方向性の反射鏡を形成することができるので、発光デバイスの設計を容易にすることができる。
【符号の説明】
【００３１】
３０、５０  発光デバイス
３１  導電基板
３１２  裏面電極
３３  金属反射層
３４、５４  接着層
３５、５５  積層膜構造
３５２  穴構造
３７  透明導電層
３９  半導体積層
３９２  第一導電型半導体積層
３９４  活性層
３９６  第二導電型半導体積層
４１  電極
【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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