(57)【要約】【課題】新たな構造を有する発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供すること。【解決手段】本発明に従う発光素子の製造方法は、成長基板の上に上記成長基板よりヤング率の小さい第１バッファ層を部分的に形成するステップと、上記成長基板及び第１バッファ層の上に第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層、及び上記第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層との間に配置される活性層を含む発光構造層を形成するステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長基板の上に前記成長基板よりヤング率の小さい第１バッファ層を部分的に形成するステップと、
前記成長基板及び第１バッファ層の上に第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層、及び前記第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層との間に配置される活性層を含む発光構造層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記発光構造層を形成する前に前記第１バッファ層の上に第２バッファ層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記発光構造層を形成する前に前記第２バッファ層の上にアンドープド窒化物層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２バッファ層は、前記第１バッファ層に比べて厚さを小さく形成することを特徴とする請求項２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１バッファ層は前記成長基板と接触し、前記第２バッファ層は前記成長基板及び第１バッファ層と接触することを特徴とする請求項２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記発光構造層を形成する前に前記第１バッファ層の上にアンドープド窒化物層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１バッファ層は厚さが０．１ｎｍ〜５．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１バッファ層は、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｂ、Ｓｉ、またはＣｒのうち、少なくともいずれか１つを含む酸化物または窒化物で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１バッファ層は、前記成長基板の全体面積のうち、３０−９５％の面積上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１バッファ層のバンドギャップエネルギーは前記成長基板のバンドギャップエネルギーより小さく、前記発光構造層のバンドギャップエネルギーより大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１バッファ層は前記成長基板の中央部を囲むように前記成長基板の上の枠に沿って周辺部に連続して形成され、前記周辺部の内部に露出された前記成長基板の上に部分的に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
成長基板の上に前記成長基板よりヤング率の小さい第１バッファ層を部分的に形成するステップと、
前記成長基板及び第１バッファ層の上に第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層、及び前記第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層との間に配置される活性層を含む発光構造層を形成するステップと、
前記発光構造層の上に第２電極層を形成するステップと、
前記成長基板及び第１バッファ層を前記発光構造層から分離するステップと、
前記成長基板及び第１バッファ層が除去されることによって露出される前記第１導電型の半導体層の上に第１電極層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記発光構造層で前記成長基板及び第１バッファ層が除去されることによって露出される前記第１導電型の半導体層には複数の突出部が形成されることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記発光構造層で前記成長基板及び第１バッファ層が除去されることによって露出される前記第１導電型の半導体層は周辺部が第１の高さで形成され、前記周辺部により囲まれた中央部には前記複数の突出部が前記第１の高さより大きい第２の高さで形成されることを特徴とする請求項１３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記発光構造層を形成する前に前記第１バッファ層の上に第２バッファ層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１６】
第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層、及び前記第１導電型の半導体層と前記第２導電型の半導体層との間に配置される活性層を含む発光構造層を含み、
前記第１導電型の半導体層の第１面は前記活性層に対面し、前記第１導電型の半導体層の第２面には複数の突出部が形成され、
前記第１導電型の半導体層の第２面は周辺部と前記周辺部により囲まれた中央部が配置され、前記中央部には複数の突出部が互いに離隔して配置されることを特徴と発光素子。
【請求項１７】
前記第１導電型の半導体層の下に第１バッファ層と、前記第１バッファ層の下に成長基板が形成され、前記第１バッファ層は少なくとも一部分が前記突出部と突出部との間に配置されることを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記第１バッファ層は、前記第１導電型の半導体層と前記成長基板との間に部分的に形成されることを特徴とする請求項１７に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記第１導電型の半導体層と前記第１バッファ層との間に第２バッファ層が形成されることを特徴とする請求項１７に記載の発光素子。
【請求項２０】
前記第１導電型の半導体層の上に第１電極層が形成され、前記第２導電型の半導体層の下に第２電極層が形成されることを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、発光素子の製造方法、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】
最近、発光素子として発光ダイオードが多く使われている。
【０００３】
発光ダイオードは、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＰなどの化合物半導体材料を用いて製作して、多様なカラーが具現できる発光素子である。発光ダイオードは、第１導電型の半導体層、活性層、及び第２導電型の半導体層を含む発光構造層を形成し、上記第１導電型の半導体層及び第２導電型の半導体層に各々電源を提供するにつれて上記活性層から光が放出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、新たな構造を有する発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、成長基板と発光構造層との分離が容易な発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することにある。
【０００６】
本発明の更に他の目的は、発光構造層の損傷を防止できる発光素子、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】
本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法は、成長基板の上に上記成長基板よりヤング率の小さい第１バッファ層を部分的に形成するステップと、上記成長基板及び第１バッファ層の上に第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層、及び上記第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層との間に配置される活性層を含む発光構造層を形成するステップと、を含む。
【０００８】
本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法は、成長基板の上に上記成長基板よりヤング率の小さな第１バッファ層を部分的に形成するステップと、上記成長基板及び第１バッファ層の上に第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層、及び上記第１導電型の半導体層と第２導電型の半導体層との間に配置される活性層を含む発光構造層を形成するステップと、上記発光構造層の上に第２電極層を形成するステップと、上記成長基板及び第１バッファ層を上記発光構造層から分離するステップと、上記成長基板及び第１バッファ層が除去されるにつれて、露出される上記第１導電型の半導体層の上に第１電極層を形成するステップと、を含む。
【０００９】
本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法は、第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層、上記第１導電型の半導体層と上記第２導電型の半導体層との間に配置される活性層を含む発光構造層を含み、上記第１導電型の半導体層の第１面は上記活性層に対面し、上記第１導電型の半導体層の第２面には複数の突出部が形成され、上記第１導電型の半導体層の第２面は周辺部と上記周辺部により囲まれた中央部が配置され、上記中央部には複数の突出部が互いに離隔して配置される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に従う発光素子を説明する図である。
【図２】本発明の第２実施形態に従う発光素子を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に従う発光素子及びその製造方法で成長基板の上に形成された第１バッファ層を例示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態に従う発光素子及びその製造方法で成長基板の上に形成された第１バッファ層を例示した図である。
【図５】成長基板と発光構造層をレーザリフトオフ方式により分離する時にレーザが照射される領域を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に従う発光素子を含む発光素子パッケージを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージを使用したバックライトユニットを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージを使用した照明ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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）”形成されるものを全て含む。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。
【００１２】
図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するのではない。
【００１３】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明に従う発光素子及びその製造方法について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に従う発光素子を示す図である。
【００１５】
図１を参照すると、本発明の実施形態に従う発光素子は、成長基板１０と、上記成長基板１０の上に部分的に形成された第１バッファ層２０と、上記成長基板１０及び第１バッファ層２０の上に形成された第１導電型の半導体層３０と、上記第１導電型の半導体層３０の上に形成された活性層４０と、上記活性層４０の上に形成された第２導電型の半導体層５０と、を含む。
【００１６】
上記第１導電型の半導体層３０、活性層４０、及び第２導電型の半導体層５０は、印加された電源に従って光を発生させる発光構造層６０を形成する。
【００１７】
例えば、上記成長基板１０は、例えば、サファイア基板（Ａｌ２Ｏ３）ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち、少なくとも１つ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。
【００１８】
上記第１バッファ層２０は、上記成長基板１０の上にＣＶＤ、ＰＶＤ、蒸発処理（Evaporation）等を通じて部分的に形成され、例えば、スパッタリング方法により形成できる。上記第１バッファ層２０は平面上の形態が周期的パターン、ランダムなパターンなどで形成され、厚さが０．１ｎｍ〜５．０μｍに形成できる。上記第１バッファ層２０の上面は実質的に平らに形成できる。
【００１９】
上記第１バッファ層２０は、上記発光構造層６０をなす半導体層のバンドギャップエネルギーと上記成長基板１０をなす基板のバンドギャップエネルギーとの間のバンドギャップエネルギーを有する。例えば、上記発光構造層６０は３．４ｅＶのバンドギャップエネルギーを有するＧａＮ基盤の半導体層であり、上記成長基板１０は９．９ｅＶのバンドギャップエネルギーを有するサファイア基板になることができ、上記第１バッファ層２０は３．４ｅＶ乃至９．９ｅＶの間のバンドギャップエネルギーを有することができ、例えば、５〜６ｅＶのバンドギャップエネルギーを有することができる。
【００２０】
また、上記第１バッファ層２０は、上記成長基板１０より小さなヤング率を有する物質で形成されることもできる。
【００２１】
例えば、上記第１バッファ層２０は、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｂ、Ｓｉ、またはＣｒのうち、少なくともいずれか１つを含む酸化物で形成されるか、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｂ、Ｓｉ、またはＣｒのうち、少なくともいずれか１つを含む窒化物で形成できる。例えば、上記第１バッファ層２０は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で形成できる。スパッタリング方法により上記サファイア基板（Ａｌ２Ｏ３）の上に形成された上記酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は上記サファイア基板（Ａｌ２Ｏ３）より小さなバンドギャップエネルギーを有する。
【００２２】
上記第１バッファ層２０は、上記成長基板１０が一部分露出されるように上記成長基板１０の上に部分的に形成できる。例えば、上記第１バッファ層２０は、上記成長基板１０の全体面積のうち、３０〜９５％の面積上に形成できる。上記第１バッファ層２０が上記成長基板１０の全体面積のうち、３０％未満の面積上に形成されれば、上記第１バッファ層２０による効果が微小であり、上記第１バッファ層２０が上記成長基板１０の全体面積のうち、９５％より広い面積に形成されれば、上記成長基板１０の上に上記発光構造層６０が効果的に成長されないこともある。
【００２３】
上記第１バッファ層２０がスパッタリング方法により形成される場合、上記第１バッファ層２０が形成された領域に比べて上記第１バッファ層２０が形成されていない領域の上記成長基板１０の上で上記第１導電型の半導体層３０が効果的に成長できる。
【００２４】
また、上記第１導電型の半導体層３０を成長する前に上記第１バッファ層３０の上にアンドープド窒化物層が形成されることができ、例えば、アンドープド窒化物層はアンドープドＧａＮ層で形成されることもできる。
【００２５】
上記第１導電型の半導体層３０は、例えば、ｎ型半導体層を含むことができる。上記第１導電型の半導体層３０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材料、例えばＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなどから選択されることができ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどのｎ型ドーパントがドーピングできる。
【００２６】
上記活性層４０は、上記第１導電型の半導体層３０を通じて注入される電子（または、正孔）と上記第２導電型の半導体層５０を通じて注入される正孔（または、電子）とが合って、上記活性層４０の形成物質に従うエネルギーバンド（Energy Band）のバンドギャップ（Band Gap）差によって光を放出する層である。
【００２７】
上記活性層４０は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi Quantum Ｗell）、量子点構造、または量子線構造のうち、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。
【００２８】
上記活性層４０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材料で形成できる。上記活性層４０が上記多重量子井戸構造で形成された場合、上記活性層４０は複数の井戸層と複数の障壁層が積層されて形成されることができ、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層の周期で形成できる。
【００２９】
上記活性層４０の上及び／または下にはｎ型またはｐ型ドーパントがドーピングされたクラッド層（図示せず）が形成されることができ、上記クラッド層（図示せず）はＡｌＧａＮ層またはＩｎＡｌＧａＮ層で具現できる。
【００３０】
上記第２導電型の半導体層５０は、例えば、ｐ型半導体層で具現できる。上記第２導電型の半導体層５０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材料、例えばＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなどから選択されることができ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのｐ型ドーパントがドーピングできる。
【００３１】
一方、上記第１導電型の半導体層３０がｐ型半導体層を含み、上記第２導電型の半導体層５０がｎ型半導体層を含むこともできる。また、上記第２導電型の半導体層５０の上にはｎ型またはｐ型半導体層を含む第３導電型の半導体層（図示せず）が形成されることもでき、これによって、上記発光構造層６０はｎｐ、ｐｎ、ｎｐｎ、ｐｎｐ接合構造のうち、少なくともいずれか１つを有することができる。また、上記第１導電型の半導体層３０及び上記第２導電型の半導体層５０の内のドーパントのドーピング濃度は、均一または不均一に形成できる。即ち、上記発光構造層６０の構造は多様に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。
【００３２】
上記第１導電型の半導体層３０、活性層４０、及び第２導電型の半導体層５０を含む発光構造層６０は、多様な変形された構造で形成されることができ、本発明で例示した上記発光構造層６０の構造に限定されるのではない。
【００３３】
一方、上記成長基板１０の上に形成された上記第１バッファ層２０は、上記成長基板１０の上に成長される上記発光構造層６０のストレスを減少させ、上記成長基板１０と上記発光構造層６０との分離過程で上記発光構造層６０が損傷されることを防止する。
【００３４】
図３及び図４は、本発明の第１実施形態に従う発光素子及びその製造方法における成長基板の上に形成された第１バッファ層を示す図である。
【００３５】
上記第１バッファ層２０は規則的な間隔または不規則な間隔に形成され、多様な形態で形成できるが、図３には上記第１バッファ層２０が一定の間隔に離隔した円形のパターンで形成されたものが例示されており、図４には上記第１バッファ層２０が上記成長基板１０の枠に沿って周辺部に連続して配置され、その内部に露出された成長基板１０の上に一定の間隔に離隔した円形のパターンで形成されたものが例示されている。また、上記第１バッファ層２０は上記成長基板１０の周辺部に配置され、その内部に露出された成長基板１０の上に不規則な間隔に離隔して形成されることができ、その形態が円形または多角形などで形成できる。
【００３６】
図５は、成長基板と発光構造層をレーザリフトオフ方式により分離する時、レーザが照射される領域を示す図である。
【００３７】
上記成長基板１０と発光構造層６０との分離は、上記成長基板１０に２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの波長を有するレーザを照射して上記成長基板１０と発光構造層６０との間の界面で熱−化学分解反応が起こるようにする方式を利用する。
【００３８】
図５に示すように、上記成長基板１０には複数の発光素子を製作できるように広い面積に発光構造層６０が形成されるが、上記発光構造層６０はアイソレーション工程を通じて各々複数の発光構造層６０に区分される。上記レーザはそれぞれの発光構造層６０に対応する単位領域１００、１１０、１２０、１３０に照射されるが、それぞれの単位領域１００、１１０、１２０、１３０の面積より少し大きい照射領域１００ａ、１１０ａ、１２０ａ、１３０ａに照射される。
【００３９】
したがって、上記単位領域１００、１１０、１２０、１３０は互いに隣接した部分、即ち、各単位領域１００、１１０、１２０、１３０の内の周辺部でレーザが多数回重畳されて照射され、上記レーザが重畳されて照射された領域の上記発光構造層６０は上記レーザにより損傷が発生できる。
【００４０】
一方、本発明の第１実施形態に従う発光素子及びその製造方法は、上記第１バッファ層２０がエネルギー吸収層として動作されることもでき、上記発光構造層６０に照射されるエネルギーを減少させて上記発光構造層６０が損傷されることを防止する。
【００４１】
特に、図４に示すように、上記第１バッファ層２０が上記成長基板１０の周辺部に形成される場合、上記レーザが重畳されて照射される領域の上記発光構造層６０を保護することができる。
【００４２】
上記第１バッファ層２０は、上記成長基板１０のバンドギャップエネルギーと上記発光構造層６０のバンドギャップエネルギーとの間のバンドギャップエネルギーを有するので、上記成長基板１０を透過して入射されるレーザのエネルギーを吸収することで、上記発光構造層６０が損傷されることを防いで、熱−化学分解反応により上記成長基板１０と発光構造層６０とが分離できるようにする。
【００４３】
図２は、本発明の第２実施形態に従う発光素子を示す図である。
【００４４】
本発明の第２実施形態に従う発光素子及びその製造方法を説明するに当たって、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００４５】
図２を参照すると、本発明の第２実施形態に従う発光素子は、成長基板１０と、上記成長基板１０の上に部分的に形成された第１バッファ層２０と、上記成長基板１０及び上記第１バッファ層２０の上に形成された第２バッファ層２１と、上記第２バッファ層２１の上に形成されたアンドープド（Un-doped）窒化物層２２と、上記アンドープド窒化物層２２の上に形成された第１導電型の半導体層３０と、上記第１導電型の半導体層３０の上に形成された活性層４０と、上記活性層４０の上に形成された第２導電型の半導体層５０と、を含む。
【００４６】
第２実施形態に従う発光素子は、前述した第１実施形態に従う発光素子とは異なり、上記第１導電型の半導体層３０と上記成長基板１０との間に第２バッファ層２１とアンドープド窒化物層２２をさらに含む。たとえ、図２には上記第２バッファ層２１とアンドープド窒化物層２２が全て図示されているが、上記第２バッファ層２１及びアンドープド窒化物層２２のうちのいずれか１つのみ形成されることも可能である。
【００４７】
上記第２バッファ層２１は、上記成長基板１０と上記発光構造層６０との間の格子定数差による欠陥を緩衝し、上記アンドープド窒化物層２２は高品質の発光構造層６０を形成できるようにする。
【００４８】
上記第２バッファ層２１は、上記第１バッファ層２０及び上記成長基板１０の上に形成されることができ、上記第１バッファ層２０より薄い厚さで形成できる。上記第２バッファ層２１は、上記第１バッファ層２０の間に露出される上記成長基板１０と接触することができ、少なくとも一部分が上記第１バッファ層２０と同一水平面上に配置される。また、上記アンドープド窒化物層２２は上記第２バッファ層２１と接触し、少なくとも一部分が上記第１バッファ層２０と同一水平面上に配置される。上記第２バッファ層２１はスパッタリング方法により形成されることができ、スパッタリング方法により形成される場合、上記第１バッファ層２０の上面及び上記成長基板１０の上に形成された第２バッファ層２１の厚さは上記第１バッファ層２０の側面に形成された上記第２バッファ層２１の厚さより厚く形成できる。
【００４９】
例えば、上記第２バッファ層２１は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＧａＢＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、またはＩｎＧａＮのうち、少なくともいずれか１つを含む単一層または多重層で形成されることができ、上記アンドープド窒化物層２２はアンドープドＧａＮ層に形成できる。
【００５０】
第１実施形態及び第２実施形態に従う発光素子は、上記成長基板１０の上に第１バッファ層２０を部分的に形成し、上記成長基板１０と第１バッファ層２０の上に発光構造層６０を形成する。上記成長基板１０と第１バッファ層２０の上には全体的に第２バッファ層２１が形成されることができ、上記第２バッファ層２１の上にはアンドープド窒化物層２２が形成できる。
【００５１】
一方、図１及び図２に図示された発光素子において、上記第２導電型の半導体層５０、活性層４０、及び第１導電型の半導体層３０を選択的に除去するメサエッチングを遂行し、上記第１導電型の半導体層３０の上に第１電極層及び上記第２導電型の半導体層５０の上に第２電極層を形成すれば、水平型発光素子を製作できる。
【００５２】
本発明の実施形態において、上記第１導電型の半導体層３０の第１面は上記活性層４０に対面し、上記第１導電型の半導体層３０の第２面は複数の突出部３１が形成される。上記第１導電型の半導体層３０の第２面は周辺部と上記周辺部により囲まれた中央部が配置され、上記中央部には複数の突出部３１が互いに離隔して配置できる。
【００５３】
上記第１導電型の半導体層３０の下には上記第１バッファ層２０と成長基板１０が配置されることができ、上記第１バッファ層２０は少なくとも一部分が上記突出部３１と突出部３１との間に配置できる。
【００５４】
図６乃至図８は、本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法を示す図である。
【００５５】
図６乃至図８では、垂直型発光素子を製造する方法が例示される。
【００５６】
図６を参照すると、上記成長基板１０の上にスパッタリング方法により第１バッファ層２０を部分的に形成し、上記成長基板１０及び第１バッファ層２０の上にＭＯＣＶＤ方法により上記第１導電型の半導体層３０、活性層４０、及び第２導電型の半導体層５０を含む発光構造層６０を形成する。
【００５７】
図２に図示された上記第２バッファ層２１及びアンドープド窒化物層２２は、上記成長基板１０及び第１バッファ層２０の上にＭＯＣＶＤ方法により形成する。
【００５８】
そして、上記発光構造層６０の上に第２電極層７０を形成する。上記第２電極層７０は反射層と伝導性支持基板を含むことができ、上記第２導電型の半導体層５０と反射層との間にオーミック接触層をさらに含むこともできる。
【００５９】
図７及び図８を参照すると、上記成長基板１０にレーザを照射して上記成長基板１０を上記発光構造層６０から分離する。例えば、上記レーザは２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの波長を有するレーザが使用できる。
【００６０】
この際、上記第１バッファ層２０はレーザにより上記発光構造層６０が損傷されることを防止しながら上記成長基板１０が上記発光構造層６０から容易に分離されるようにする。
【００６１】
また、上記第１バッファ層２０が除去されるにつれて、上記第１導電型の半導体層３０の上面には複数の突出部３１が形成できる。即ち、上記第１導電型の半導体層３０の上面は周辺部に沿って第１の高さで形成され、上記周辺部により囲まれた中央部には上記複数の突出部３１が上記第１の高さより大きい第２の高さで形成できる。上記複数の突出部３１により光抽出効率がさらに向上することもできる。
【００６２】
図８を参照すると、上記成長基板１０が分離されるにつれて、露出された上記第１導電型の半導体層３０の上に第１電極層８０を形成する。したがって、光抽出効率が向上した垂直型発光素子が製作できる。
【００６３】
前述したように、本発明は新たな構造を有する発光素子及びその製造方法が提供できる。また、本発明は成長基板と発光構造層との分離が容易な発光素子及びその製造方法が提供できる。また、本発明は発光構造層の損傷が防止できる発光素子及びその製造方法が提供できる。
【００６４】
図９は、本発明の実施形態に従う発光素子を含む発光素子パッケージを示す図である。
【００６５】
図９を参照すると、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージ６００は、パッケージ胴体３００と、上記パッケージ胴体３００に設けられた第１電極３１０及び第２電極３２０と、上記パッケージ胴体３００に設けられて上記第１電極３１０及び第２電極３２０と電気的に連結される発光素子２００と、上記発光素子２００を囲むモールディング部材５００とが含まれる。
【００６６】
上記パッケージ胴体３００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２００の周囲に傾斜面が形成されることもできる。
【００６７】
上記第１電極３１０及び第２電極層３２０は互いに電気的に分離され、上記発光素子２００に電源を提供する役割をする。また、上記第１電極３１０及び第２電極３２０は、上記発光素子２００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２００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。
【００６８】
上記発光素子２００は水平型タイプの発光素子または垂直型タイプの発光素子が適用されることができ、上記発光素子２００は上記パッケージ胴体３００の上に設置されるか、上記第１電極３１０または第２電極３２０の上に設置できる。
【００６９】
上記発光素子２００は、ワイヤー４００を介して上記第１電極３１０及び／または第２電極３２０と電気的に連結されることができ、本発明では垂直型タイプの発光素子２００が例示されているので、１つのワイヤー４００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２００が水平型タイプの発光素子の場合、２つのワイヤー４００が使われることができ、上記発光素子２００がフリップチップ方式の発光素子の場合、ワイヤー４００が使われないこともある。
【００７０】
上記モールディング部材５００は、上記発光素子２００を囲んで上記発光素子２００を保護することができる。また、上記モールディング部材５００には蛍光体が含まれて上記発光素子２００から放出された光の波長を変化させることができる。
【００７１】
本発明の実施形態に従う発光素子パッケージ６００は、発光構造層の損傷の少ない発光素子２００が適用されるので、優れる光効率を有することができる。
【００７２】
本発明の実施形態に従う発光素子パッケージ６００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６００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。
【００７３】
図１０は、本発明の実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージを使用したバックライトユニットを示す図である。但し、図１０のバックライトユニット１１００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
【００７４】
図１０を参照すると、上記バックライトユニット１１００は、ボトムフレーム１１４０と、上記ボトムフレーム１１４０の内に配置された光ガイド部材１１２０と、上記光ガイド部材１１２０の少なくとも一側面または下面に配置された発光モジュール１１１０と、を含むことができる。また、上記光ガイド部材１１２０の下には反射シート１１３０が配置できる。
【００７５】
上記ボトムフレーム１１４０は、上記光ガイド部材１１２０、上記発光モジュール１１１０、及び上記反射シート１１３０が収納できるように上面が開口されたボックス（box）形成で形成されることができ、金属材質または樹脂材質で形成できるが、これに対して限定するのではない。
【００７６】
上記発光モジュール１１１０は、基板７００と、上記基板７００に載置された複数個の発光素子パッケージ６００と、を含むことができる。上記複数個の発光素子パッケージ６００は上記光ガイド部材１１２０に光を提供できる。本発明において、上記発光モジュール１１１０は上記基板７００の上に発光素子パッケージ６００が設けられたものが例示されているが、実施形態に従う発光素子２００が直接設置されることも可能である。
【００７７】
図示されたように、上記発光モジュール１１１０は、上記ボトムフレーム１１４０の内側面のうち、少なくともいずれか１つに配置されることができ、これによって上記光ガイド部材１１２０の少なくとも１つの側面に向けて光を提供できる。
【００７８】
但し、上記発光モジュール１１１０は上記ボトムフレーム１１４０の下に配置されて、上記光ガイド部材１１２０の下面に向けて光を提供することもでき、これは上記バックライトユニット１１００の設計に従って多様に変形可能であるので、これに対して限定するのではない。
【００７９】
上記光ガイド部材１１２０は、上記ボトムフレーム１１４０の内に配置できる。上記光ガイド部材１１２０は、上記発光モジュール１１１０から提供を受けた光を面光源化して、表示パネル（図示せず）にガイド（案内）することができる。
【００８０】
上記光ガイド部材１１２０は、例えば導光板（ＬＧＰ；Light Guide Panel）でありうる。上記導光板は、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、及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうちの１つで形成できる。
【００８１】
上記光ガイド部材１１２０の上側には光学シート１１５０が配置されることもできる。
【００８２】
上記光学シート１１５０は、例えば拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうち、少なくとも１つを含むことができる。例えば、上記光学シート１１５０は、上記拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートが積層されて形成できる。この場合、上記拡散シート１１５０は、上記発光モジュール１１１０から出射された光を均等に拡散させてあげて、上記拡散された光は上記集光シートにより表示パネル（図示せず）に集光できる。この際、上記集光シートから出射される光はランダムに偏光された光であるが、上記輝度上昇シートは上記集光シートから出射された光の偏光度を増加させることができる。上記集光シートは、例えば水平または／及び垂直プリズムシートでありうる。また、上記輝度上昇シートは、例えば、照度強化フィルム（Dual Brightness Enhancement film）でありうる。また、上記蛍光シートは蛍光体が含まれた透光性プレートまたはフィルムになることもできる。
【００８３】
上記光ガイド部材１１２０の下には上記反射シート１１３０が配置できる。上記反射シート１１３０は、上記光ガイド部材１１２０の下面を通じて放出される光を上記光ガイド部材１１２０の出射面に向けて反射できる。
【００８４】
上記反射シート１１３０は、反射率の良い樹脂材質、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。
【００８５】
図１１は、本発明の実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージを使用した照明ユニットの斜視図である。但し、図１１の照明ユニット１２００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
【００８６】
図１１を参照すると、上記照明ユニット１２００は、ケース胴体１２１０と、上記ケース胴体１２１０に設けられた発光モジュール１２３０と、上記ケース胴体１２１０に設けられ、外部電源から電源の提供を受ける連結端子１２２０を含むことができる。
【００８７】
上記ケース胴体１２１０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。
【００８８】
上記発光モジュール１２３０は、基板７００と、上記基板７００に載置される少なくとも１つの発光素子パッケージ６００を含むことができる。本発明において、上記発光モジュール１１１０は上記基板７００の上に発光素子パッケージ６００が設けられたものが例示されているが、本発明の実施形態に従う発光素子２００が直接設置されることも可能である。
【００８９】
上記基板７００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。
【００９０】
また、上記基板７００は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面は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。
【００９１】
上記基板７００の上には上記少なくとも１つの発光素子パッケージ６００が載置されることができる。上記発光素子パッケージ６００は各々少なくとも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：UltraViolet）を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
【００９２】
上記発光モジュール１２３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光ダイオード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。また、上記発光モジュール１２３０から放出される光の進行経路上には蛍光シートがさらに配置されることができ、上記蛍光シートは上記発光モジュール１２３０から放出される光の波長を変化させる。例えば、上記発光モジュール１２３０から放出される光が青色波長帯を有する場合、上記蛍光シートには黄色蛍光体が含まれることができ、上記発光モジュール１２３０から放出された光は上記蛍光シートを経て最終的に白色光と見られるようになる。
【００９３】
上記連結端子１２２０は、上記発光モジュール１２３０と電気的に連結されて電源を供給できる。図１１の図示によると、上記連結端子１２２０はソケット方式により外部電源に螺合して結合されるが、これに対して限定するのではない。例えば、上記連結端子１２２０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。
【００９４】
前述したような照明システムは、上記発光モジュールから放出される光の進行経路上に、光ガイド部材、拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうちの少なくともいずれか１つが配置されて希望する光学的な効果が得られる。
【００９５】
以上、説明したように、照明システムは、発光構造層の損傷の少ない発光素子または発光素子パッケージを含むことによって、優れる光効率を有することができる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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