(57)【要約】【課題】広い波長範囲にわたって高い反射率を有する分布ブラッグ反射器、それを採択した発光ダイオードチップ及び発光ダイオードパッケージを提供する。【解決手段】本発明による発光ダイオードチップは、基板、前記基板の上部に位置し、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層の間に配置された活性層を含む発光構造体及び前記発光構造体から放出された光を反射する分布ブラッグ反射器を含む。前記分布ブラッグ反射器は青色波長領域の第１波長の光、緑波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する。【選択図】図３
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【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導電型半導体層と第２導電型半導体層の間に配置された活性層を含む発光構造体と、
前記発光構造体から放出された光を反射する分布ブラッグ反射器と、を含み、
前記分布ブラッグ反射器は青色波長領域の第１波長の光、緑波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する発光ダイオードチップ。
【請求項２】
前記分布ブラッグ反射器は前記基板の下部に位置する請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３】
前記分布ブラッグ反射器は前記基板の下部面と接触して位置する請求項２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項４】
前記基板の下部面はその表面粗さが３μｍ以下である請求項２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項５】
前記基板はその上部面に所定のパターンを含む請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項６】
前記基板はその面積が９０、０００μｍ２以上である請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項７】
前記基板上に複数個の発光セルを含む請求項６に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項８】
前記複数個の発光セルが直列連結された少なくとも一つの発光セルアレイを含む請求項７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項９】
前記分布ブラッグ反射器は第１分布ブラッグ反射器及び第２分布ブラッグ反射器を含む請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１０】
前記第１分布ブラッグ反射器は青色波長領域の光に比べて緑色または赤色波長領域の光に対する反射率が高く、
前記第２分布ブラッグ反射器は赤色波長領域の光に比べて青色波長領域の光に対する反射率が高い請求項９に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１１】
前記分布ブラッグ反射器は前記基板の下部に位置し、前記第１分布ブラッグ反射器が前記第２分布ブラッグ反射器より前記基板により近く位置する請求項１０に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１２】
前記分布ブラッグ反射器は、
第１光学的厚さを有する第１材料層と第２光学的厚さを有する第２材料層との対の複数個、及び
第３光学的厚さを有する第３材料層と第４光学的厚さを有する第４材料層と対の複数個を含み、
前記第１材料層の屈折率は前記第２材料層の屈折率と異なり、前記第３材料層の屈折率は前記第４材料層の屈折率と異なる請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１３】
前記第１材料層及び第２材料層の対の複数個が前記第３材料層及び第４材料層の対の複数個に比べて前記発光構造体により近く位置する請求項１２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１４】
前記第１材料層は前記第３材料層と、そして前記第２材料層は前記第４材料層と同一の屈折率を有する請求項１２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１５】
前記第１光学的厚さが前記第３光学的厚さに比べてより厚く、前記第２光学的厚さが前記第４光学的厚さに比べてより厚い請求項１２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１６】
前記第１光学的厚さと第２光学的厚さは互いに同一であり、前記第３光学的厚さと第４光学的厚さは互いに同一である請求項１２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１７】
発光ダイオードチップを実装するための実装面と、
前記実装面上に実装された発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップから放出された光の少なくとも一部を反射させる反射面と、を含み、
前記反射面の少なくとも一部には、青色波長領域の第１波長の光、緑色波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する分布ブラッグ反射器が設けられた発光ダイオードパッケージ。
【請求項１８】
前記分布ブラッグ反射器は第１分布ブラッグ反射器及び第２分布ブラッグ反射器を含む請求項１７に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１９】
前記第１分布ブラッグ反射器は青色波長領域の光に比べて緑色または赤色波長領域の光に対する反射率が高く、
前記第２分布ブラッグ反射器は赤色波長領域の光に比べて青色波長領域の光に対する反射率が高い請求項１８に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２０】
前記第１分布ブラッグ反射器は前記第２分布ブラッグ反射器上に位置する請求項１９に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２１】
前記分布ブラッグ反射器は、
第１光学的厚さを有する第１材料層と第２光学的厚さを有する第２材料層の対の複数個、及び
第３光的学厚さを有する第３材料層と第４光学的厚さを有する第４材料層の対の複数個を含み、
前記第１材料層の屈折率は前記第２材料層の屈折率と異なり、前記第３材料層の屈折率は前記第４材料層の屈折率と異なる請求項１７に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２２】
前記第１材料層及び第２材料層の対の複数個が前記第３材料層及び第４材料層の対の複数個に比べて前記発光構造体により近く位置する請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２３】
前記第１材料層は前記第３材料層と、そして前記第２材料層は前記第４材料層と同一の屈折率を有する請求項２２に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２４】
前記第１光学的厚さが前記第３光学的厚さに比べてより厚く、前記第２光学的厚さが前記第４光学的厚さに比べてより厚い請求項２２に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２５】
前記第１材料層及び第２材料層の対の複数個と、前記第３材料層及び第４材料層の対の複数個とが互いに混在している請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２６】
前記第１光学的厚さと第２光学的厚さは互いに同一であり、前記第３光学的厚さと第４光学的厚さは互いに同一である請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２７】
前面及び裏面を有する基板と、
前記基板の前面上部に位置し、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層の間に介された活性層を含む発光構造体と、
前記基板の裏面上に位置し、前記発光構造体から放出された光を反射する分布ブラッグ反射器と、を含み、
前記基板の裏面は表面粗さが３ｎｍ以下のＲＭＳ値を有し、
前記分布ブラッグ反射器は青色波長領域の第１波長の光、緑色波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する発光ダイオードチップ。
【請求項２８】
前記基板の裏面は表面粗さが２ｎｍ以下のＲＭＳ値を有する請求項２７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項２９】
前記基板の裏面は化学機械的研磨によって処理されて、表面粗さが１ｎｍ以下のＲＭＳ値を有する請求項２７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３０】
前記基板はその前面にパターンを含む請求項２７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３１】
前記基板はその面積が９０、０００μｍ２以上である請求項２７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３２】
前記基板上に複数個の発光セルを含む請求項３１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３３】
前記複数個の発光セルが直列連結された少なくとも一つの発光セルアレイを含む請求項３２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３４】
前記分布ブラッグ反射器は第１分布ブラッグ反射器及び第２分布ブラッグ反射器を含む請求項２７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３５】
前記第１分布ブラッグ反射器は青色波長領域の光に比べて緑色または赤色波長領域の光に対する反射率が高く、
前記第２分布ブラッグ反射器は赤色波長領域の光に比べて青波長領域の光に対する反射率が高い請求項３４に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３６】
前記第１分布ブラッグ反射器が前記第２分布ブラッグ反射器より前記基板により近く位置する請求項３５に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３７】
前記分布ブラッグ反射器は、
第１光学的厚さを有する第１材料層と第２光学的厚さを有する第２材料層の対の複数個及び
第３光学的厚さを有する第３材料層と第４光学的厚さを有する第４材料層の対の複数個を含み、
前記第１材料層の屈折率は前記第２材料層の屈折率と異なり、前記第３材料層の屈折率は前記第４材料層の屈折率と異なる請求項２７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３８】
前記第１材料層及び第２材料層の対の複数個が前記第３材料層及び第４材料層の対の複数個に比べて前記発光構造体により近く位置する請求項３７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３９】
前記第１材料層は前記第３材料層と、そして前記第２材料層は第４材料層と同一の屈折率を有する請求３７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項４０】
前記第１光学的厚さが前記第３光学的厚さに比べてより厚く、前記第２光学的厚さが前記第４光学的厚さに比べてより厚い請求項３７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項４１】
前記第１光学的厚さと第２光学的厚さは互いに同一であり、前記第３光学的厚さと第４光学的厚さは互いに同一である請求項３７に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項４２】
前記分布ブラッグ反射器上に位置する反射金属層または保護層をさらに含む請求項３７に記載の発光ダイオードチップ
【請求項４３】
基板の前面上部に発光構造体を形成し、前記発光構造体は第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導電型半導体層の間に配置された活性層を含み、
前記基板の裏面をグラインディングして前記基板の一部を除去し、
前記グラインディングの後、前記基板をラッピングして前記基板裏面の表面粗さを減少させ、
前記基板の裏面上に分布ブラッグ反射器を形成することを含み、
前記分布ブラッグ反射器を形成する前、前記基板裏面の表面粗さは３ｎｍ以下のＲＭＳ値を有し、
前記分布ブラッグ反射器は青色波長領域の第１波長の光、緑色波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項４４】
前記分布ブラッグ反射器を形成する前、前記基板裏面の表面粗さは１ｎｍ以下のＲＭＳ値を有する請求項４３に記載の発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項４５】
前記ラッピングを遂行した後、前記基板裏面を化学機械的研磨工程によって研磨することをさらに含む請求項４３に記載の発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項４６】
前記分布ブラッグ反射器上に反射金属層または保護層を形成することをさらに含む請求項４３に記載の発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項４７】
基板の前面上部に発光構造体を形成し、前記発光構造体は第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導電型半導体層の間に配置された活性層を含み、
前記基板の裏面をグラインディングして前記基板の一部を除去し、
前記グラインディングの後、前記基板をラッピングして前記基板裏面の表面粗さを減少させ、
前記基板裏面を化学機械的研磨工程によって研磨して表面粗さを減少させ、
前記基板の裏面上に分布ブラッグ反射器を形成することを含み、
前記分布ブラッグ反射器は青色波長領域の第１波長の光、緑色波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項４８】
前記化学機械的研磨工程によって前記基板裏面の表面粗さは１ｎｍ以下のＲＭＳ値を有するように研磨される請求項４７に記載の発光ダイオードチップの製造方法。
【請求項４９】
前記分布ブラッグ反射器上に反射金属層または保護層を形成することをさらに含む請求項４７に記載の発光ダイオードチップの製造方法。
【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、その製造方法及び発光ダイオードパッケージに関し、より詳細には、分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードチップ、その製造方法及び分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
青色波長の光または紫外線を発する窒化ガリウム系列の発光ダイオードチップは様々なものに応用されており、特に、バックライトユニットまたは一般照明器具などに求められる白色光などの混色された光を放出する多様な発光ダイオードパッケージが市販されている。
【０００３】
発光ダイオードパッケージの出力は主に発光ダイオードチップの光効率に依存するため、発光ダイオードチップの光効率を改善しようとする研究が続けられている。特に、発光ダイオードチップの光抽出効率を改善しようとする研究が続けられており、このような研究の一つとして、サファイアのような透明基板の下部面に金属反射器または分布ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を形成する技術が広く知られている。
【０００４】
図１は従来のサファイア基板の下部面にアルミニウム層を形成して測定した反射率を示す。
【０００５】
図１を参照すると、可視光領域の波長において、アルミニウム層を形成していないサファイア基板の場合は約２０％の反射率を示すが、アルミニウム層を形成した場合、約８０％の反射率を示すことが分かる。
【０００６】
図２は、従来のサファイア基板の下部面にＴｉＯ２／ＳｉＯ２を周期的に積層 した分布ブラッグ反射器を形成して測定した反射率を示す。
【０００７】
アルミニウム層の代わりに、発光ダイオードチップから放出される例えば４６０ｎｍのピーク波長の光を反射する分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を設けた場合、図２に示されたように、４００〜５００ｎｍの青色波長領域で反射率がほぼ１００％に至ることが分かる。
【０００８】
しかし、前記ＤＢＲは可視光線領域のうち一部の領域に対して反射率を高めることができるだけで、その他の領域に対する反射率は非常に低い。即ち、図２に示されるように、約５２０ｎｍ以上の波長に対しては反射率が急激に減少し、５５０ｎｍ以上では殆ど反射率が５０％未満になる。
【０００９】
従って、白色光を発するための発光ダイオードパッケージに、前記ＤＢＲを備えた発光ダイオードチップを実装する場合、発光ダイオードチップから放出された青色波長領域の光に対して前記ＤＢＲは高い反射率を表すが、緑色及び／または赤色波長領域の光に対しては前記ＤＢＲが効果的な反射特性を有することができない。そのため、パッケージでの光効率の改善に限界がある。
【００１０】
一方、発光ダイオードパッケージの反射面にＤＢＲを適用しようとする試みがあるが、従来のＤＢＲ蒸着技術の限界、例えば蒸着温度、プラズマ温度などの問題により実現されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、白色光などの混色された光を発する発光ダイオードパッケージの光効率を向上させる発光ダイオードチップを提供する。
【００１２】
また、本発明は、光効率を向上させる発光ダイオードパッケージを提供する。
【００１３】
また、本発明は、広い波長領域にわたって高い反射率を有する分布ブラッグ反射器、それを備えた発光ダイオードチップ及び発光ダイオードパッケージを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施例によると、分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードチップが開示される。この発光ダイオードチップは、基板と、前記基板の上部に位置し第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間にはさまれた活性層を含む発光構造体と、前記発光構造体から放出された光を反射する分布ブラッグ反射器とを含む。前記分布ブラッグ反射器は青色波長領域の第１波長の光、緑波長領域の第２波長の光、及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する。
【００１５】
前記分布ブラッグ反射器を前記発光ダイオードチップに備えることにより、白色光のような混色された光、例えば青色光、緑色光及び赤色光を効果的に反射させることができ、発光ダイオードパッケージの光効率を向上させることができる。
【００１６】
前記分布ブラッグ反射器は前記基板の下部に設けてもよい。特に、前記分布ブラッグ反射器は前記基板の下部面に形成されて、前記基板の下部面と接触させてもよい。この場合、前記基板の下部面はその表面粗さが３μｍ以下であってもよい。
【００１７】
また、前記基板はその上部面に所定のパターンを含んでもよい。例えば、前記基板はパターニングされたサファイア基板であってもよい。
【００１８】
一方、前記基板はその面積が９０,０００μｍ２以上であってもよい。例えば、前記基板面積は３００×３００μｍ２以上、または１×１ｍｍ２以上であってもよい。発光ダイオードチップに、分布ブラッグ反射器をより広い面積に形成することにより、本発明は効果的となる。
【００１９】
また、前記発光ダイオードチップは前記基板上に複数個の発光セルを含んでもよい。さらに、前記発光ダイオードチップは前記複数個の発光セルが直列連結された少なくとも一つの発光セルアレイを含んでもよい。
【００２０】
本発明の実施例において、前記分布ブラッグ反射器は、第１分布ブラッグ反射器と、第２分布ブラッグ反射器とを含んでもよい。例えば、前記第１分布ブラッグ反射器は赤色波長領域の光に比べて青色波長領域の光に対する反射率が高く、前記第２分布ブラッグ反射器は青色波長領域の光に比べて赤色波長領域または緑色波長領域の光に対する反射率が高くてもよい。
【００２１】
また、前記分布ブラッグ反射器の位置は特に限定されない。例えば、前記分布ブラッグ反射器は前記基板の下部に位置することができ、この場合、前記第１分布ブラッグ反射器は前記第２分布ブラッグ反射器より前記基板に近く位置してもよい。また、前記分布ブラッグ反射器は前記基板と前記発光構造体の間に位置してもよい。この場合、前記第１分布ブラッグ反射器は前記第２分布ブラッグ反射器より前記発光構造体の近くに位置してもよい。
【００２２】
本発明の実施例において、前記分布ブラッグ反射器は、第１光学的膜厚（ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を有する第１材料層と第２光学的膜厚を有する第２材料層との対を複数個と、第３光学的膜厚を有する第３材料層と第４光学膜厚を有する第４材料層との対を複数個含んでもよい。ここで、前記第１材料層の屈折率は前記第２材料層の屈折率と異なっており、前記第３材料層の屈折率は前記第４材料層の屈折率と異なっている。
【００２３】
また、前記第１材料層及び第２材料層の対の複数個は、前記第３材料層及び第４材料層の対の複数個に比べて前記発光構造体により近くに位置してもよい。さらに、前記第１材料層及び第２材料層はそれぞれ前記第３材料層及び第４材料層と同一の屈折率を有してもよい。また、前記第１光学的膜厚は前記第３光学的膜厚に比べて薄くてもよく、前記第２光学的膜厚は前記第４光学的膜厚に比べて薄くてもよい。
【００２４】
本発明の実施例において、前記第１材料層及び第２材料層の対の複数個と、前記第３材料層及び第４材料層との対の複数個とが、互いに混在していてもよい。
【００２５】
一方、前記第１光学的膜厚と前記第２光学的膜厚とは整数倍の関係を満たしていてもよく、また、前記第３光学的膜厚と前記第４光学的膜厚とは整数倍の関係を満たしていてもよい。特に、前記第１光学的膜厚と第２光学的膜厚とは互いに同一であり、前記第３光学的膜厚と第４光学的膜厚とは互いに同一であってもよい。
【００２６】
本発明の他の実施例によると、分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードパッケージが提供される。前記発光ダイオードパッケージは、発光ダイオードチップを実装するための実装面と、前記実装面上に実装された発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップから放出された光の少なくとも一部を反射させる反射面とを含む。前記反射面の少なくとも一部には、青色波長領域の第１波長の光、緑色波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する分布ブラッグ反射器が設けられている。
【００２７】
前記分布ブラッグ反射器は例えばイオン補助蒸着（ｉｏｎ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技術を用いて形成されてもよい。
【００２８】
本発明の他の実施例によると、分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードチップが開示される。この発光ダイオードチップは、前面及び裏面を有する基板と、前記基板の前面上部に位置し第１導電型半導体層と第２導電型半導体層の間にはさまれた活性層を含む発光構造体と、前記基板の裏面上に位置し、前記発光構造体から放出された光を反射する分布ブラッグ反射器とを含む。さらに、前記基板の裏面は表面粗さが３ｎｍ以下のＲＭＳ値を有し、前記分布ブラッグ反射器は青色波長領域の第１波長の光、緑色波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する。
【００２９】
前記基板の裏面の表面粗さは２ｎｍ以下であってもよく、好ましくは１ｎｍ以下のＲＭＳ値を有しているのがよい。前記基板の裏面の表面粗さによって前記分布ブラッグ反射器の反射率が向上する。
【００３０】
前記分布ブラッグ反射器を前記発光ダイオードチップに備えることにより、白色光のような混色された光、例えば青色光、緑色光、赤色光を効果的に反射させることができ、前記発光ダイオードパッケージの光効率を向上させることができる。
【００３１】
前記分布ブラッグ反射器は前記基板の裏面上に形成されて前記基板の裏面と接触させてもよい。また、前記基板はその前面にパターンを含んでもよい。例えば、前記基板はパターニングされたサファイア基板であってもよい。
【００３２】
一方、前記基板はその面積が９０、０００μｍ２以上であってもよい。例えば、前記基板面積は３００×３００μｍ２以上、または１×１ｍｍ２以上であってもよい。発光ダイオードチップより比較的大きい面積を有する分布ブラッグ反射器を、広範囲に形成することにより、本発明はより効果的となる。
【００３３】
また、前記発光ダイオードチップは、前記基板の前面上に複数個の発光セルを含んでもよい。さらに、前記発光ダイオードチップは、前記複数個の発光セルが直列連結された少なくとも一つの発光セルアレイを含んでもよい。
【００３４】
本発明の実施例において、前記分布ブラッグ反射器は、第１分布ブラッグ反射器及び第２分布ブラッグ反射器を含んでもよい。例えば、前記第１分布ブラッグ反射器は赤色波長領域の光に比べて青色波長領域の光に対する反射率が高く、前記第２分布ブラッグ反射器は青色波長領域の光に比べて赤色波長領域または緑色波長領域の光に対する反射率が高くてもよい。
【００３５】
また、前記第１分布ブラッグ反射器は、前記第２分布ブラッグ反射器より前記基板の近くに位置してもよい。
【００３６】
本発明の実施例において、前記分布ブラッグ反射器は、第１光学的膜厚を有する第１材料層と第２光学的膜厚を有する第２材料層との対を複数個および第３光学的膜厚を有する第３材料層と第４光学的膜厚を有する第４材料層との対を複数個含んでもよい。ここで、前記第１材料層の屈折率は前記第２材料層の屈折率と異なっており、前記第３材料層の屈折率は前記第４材料層の屈折率と異っている。
【００３７】
また、前記第１材料層及び第２材料層の対の複数個は、前記第３材料層及び第４材料層の対の複数個に比べて前記発光構造体のより近くに位置してもよい。さらに、前記第１材料層及び第２材料層は、それぞれ前記第３材料層及び第４材料層と同一の屈折率を有してもよい。また、前記第１光学的膜厚は前記第３光学的膜厚に比べて薄くてもよく、前記第２光学的膜厚は前記第４光学的膜厚に比べて薄くてもよい。
【００３８】
本発明の実施例において、前記第１材料層及び第２材料層の対の複数個と、前記第３材料層及び第４材料層の対の複数個とが互いに混在していてもよい。
【００３９】
一方、前記第１光学的膜厚と前記第２光学的膜厚とは整数倍の関係を満たしていてもよく、また、前記第３光学的膜厚と前記第４光学的膜厚とは整数倍の関係を満たしていてもよい。特に、前記第１光学的膜厚と第２光学的膜厚とは互いに同一であり、前記第３光学的膜厚と第４光学的膜厚とは互いに同一であってもよい。
【００４０】
本発明の他の実施例によると、分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードチップの製造方法が提供される。この方法は、基板の前面上部に発光構造体を形成することを含む。ここで、前記発光構造体は第１導電型半導体層と、第２導電型半導体層と、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はさまれた活性層とを含む。その後、前記基板の裏面をグラインディングして前記基板の一部を除去し、さらに、前記基板をラッピングして前記基板裏面の表面粗さを減少させる。そして、前記基板の裏面上に分布ブラッグ反射器を形成する。ここで、前記分布ブラッグ反射器を形成する前の前記基板裏面の表面粗さは３ｎｍ以下のＲＭＳ値を有する。また、前記分布ブラッグ反射器は青色波長領域の第１波長の光、緑色波長領域の第２波長の光及び赤色波長領域の第３波長の光に対して９０％以上の反射率を有する。
【００４１】
前記分布ブラッグ反射器を形成する前、前記基板裏面の表面粗さは１ｎｍ以下のＲＭＳ値を有していてもよい。また、前記方法は、前記ラッピングを遂行した後、さらに、前記基板裏面をＣＭＰプロセスによって研磨する工程を含んでもよい。そして、前記ＣＭＰプロセスによって前記基板裏面の表面粗さが１ｎｍ以下のＲＭＳ値を有するように研磨されてもよい。
【００４２】
一方、前記分布ブラッグ反射器上に反射金属層または保護層を形成することができる。前記反射金属層または保護層は前記発光ダイオードチップを発光ダイオードパッケージに実装する時、分布ブラッグ反射器を保護する。
【００４３】
本発明の実施例において、前記分布ブラッグ反射器は例えばイオン補助蒸着（ｉｏｎ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技術を用いて形成することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の実施例によると、可視光領域の広範囲にわたって反射率の高い分布ブラッグ反射器が提供される。これによって、白色光などの混合された光を発する発光ダイオードパッケージの光効率を向上させることができる。さらに、発光ダイオードのパッケージを損傷させずにパッケージ上に分布ブラッグ反射器を形成することができる技術を用いることによって、光効率が改善された発光ダイオードパッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来技術によるサファイア基板上のアルミニウムの反射率を示すグラフである。
【図２】従来技術によるサファイア基板上の分布ブラッグ反射器の反射率を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例による分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードチップを示す断面図である。
【図４】図３の分布ブラッグ反射器を拡大した断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による分布ブラッグ反射器を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施例によるサファイア基板上の分布ブラッグ反射器の反射率を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施例による複数個の発光セルを有す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８】本発明の一実施例による分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードチップ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。
【図９】本発明の他の実施例による分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードパッケージを説明するための断面図である。
【図１０】銅定盤によるサファイア基板のラッピング工程後に、さらにＣＭＰプロセスを行うか否かによる分布ブラッグ反射器の反射率の違いを示すグラフである。
【図１１】図１０の場合のように製作した分布ブラッグ反射器上に、さらにアルミニウム反射金属層を蒸着した場合の反射率を示すグラフである。
【図１２】スズ定盤を用いたラッピング工程においてスラリー粒子の大きさによる分布ブラッグ反射器の反射率の違いを示すグラフである。
【図１３】スズ定盤を用いたラッピング工程においてスラリー粒子の大きさによる分布ブラッグ反射器の反射率の違いを示すグラフである。
【図１４】スズ定盤を用いたラッピング工程においてスラリー粒子の大きさによる分布ブラッグ反射器の反射率の違いを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。以下に説明される実施例は当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために例として提供されるものである。従って、本発明は以下説明される実施例に限定されず、他の形態に具体化することもできる。そして図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは便宜のために誇張して表現する場合がある。明細書全体にわたって同一の参照番号は、基本的に、同一の構成要素を示す。
【００４７】
図３は本発明の一実施例による発光分布ブラッグ反射器４５を有するダイオードチップ２０を説明するための断面図であり、図４は図３の分布ブラッグ反射器４５を拡大して示した断面図である。
【００４８】
図３を参照すると、発光ダイオードチップ２０は、基板２１、発光構造体３０及び分布ブラッグ反射器４５を含む。また、前記発光ダイオードチップ２０は、バッファー層２３、透明電極３１、ｐ−電極パッド３３、ｎ−電極パッド３５、反射金属層５１及び保護層５３を含むことができる。
【００４９】
前記基板２１は透明基板であれば特に限定されず、例えばサファイアまたはＳｉＣ基板とすることができる。前記基板２１はまた、上部面、即ち前面に、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。一方、前記基板２１の面積はチップの全体面積を決める。本発明の実施例は前記発光ダイオードチップの面積が相対的に大きいほど、反射効果が増加する。従って、前記基板２１は９０、０００μｍ２以上であることが好ましく、さらに好ましくは１ｍｍ２以上であることができる。
【００５０】
前記基板２１の上部に発光構造体３０が位置する。前記発光構造体３０は、第１導電型半導体層２５、第２導電型半導体層２９及び前記第１及び第２導電型半導体層２５、２９の間に配置された活性層２７を含む。ここで、第１導電型と第２導電型は互いに反対の導電型で、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型とすることができ、またはその反対とすることもできる。
【００５１】
前記第１導電型半導体層２５、活性層２７及び第２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、即ち、（Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ）Ｎで形成することができる。前記活性層２７は求められる波長の光、例えば紫外線または青色光を放出するように組成元素及び組成比が決められる。前記第１導電型半導体層２５及び／または第２導電型半導体層２９は、図示したように、単一層に形成することができるが、多層構造に形成することもできる。また、活性層２７は単一量子井戸また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導電型半導体層２５との間にバッファー層２３を配置することができる。
【００５２】
前記半導体層２５、２７、２９はＭＯＣＶＤまたはＭＢＥ技術を用いて形成することができ、フォトリソグラフィ及びエッチング工程を用いて前記第１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することができる。
【００５３】
一方、透明電極層３１は第２導電型半導体層２９上に、例えば、ＩＴＯまたはＮｉ／Ａｕで形成することができる。透明電極層３１は第２導電型半導体層２９に比べて比抵抗が低いため、電流を分散させる役割をする。前記透明電極層３１上にｐ−電極パッド３３が形成され、第１導電型半導体層２５上にｎ−電極パッド３５が形成される。前記ｐ−電極パッド３３は図示したように、透明電極層３１を介して第２導電型半導体層２９に接することができる。
【００５４】
一方、前記基板２１の下部即ち、裏面に分布ブラッグ反射器４５が位置する。前記分布ブラッグ反射器４５は第１分布ブラッグ反射器４０及び第２分布ブラッグ反射器５０を含む。
【００５５】
図４を参照すると、第１分布ブラッグ反射器４０は第１材料層４０ａと第２材料層４０ｂとの対が複数、繰り返して形成され、第２分布ブラッグ反射器５０は第３材料層５０ａと第４材料層５０ｂとの対が複数、繰り返して形成される。前記第１材料層４０ａ及び前記第２材料層４０ｂとの対の複数個は青色波長領域の光に比べて赤色波長領域の光、例えば５５０ｎｍまたは６３０ｎｍの光に対する反射率が相対的に高く、前記第２分布ブラッグ反射器５０は赤色または緑色波長領域の光に比べて青色波長領域の光、例えば４６０ｎｍの光に対する反射率を相対的に高くすることができる。この際、前記第１分布ブラッグ反射器４０内の材料層４０a、４０bの光学的厚さが前記第２分布ブラッグ反射器５０内の材料層５０ａ、５０ｂの光学的厚さより厚いが、これに限定されず、その反対とすることもできる。
【００５６】
前記第１材料層４０ａは前記第３材料層５０ａと同一の材料、即ち同一の屈折率を有することができ、前記第２材料層４０ｂは前記第４材料層５０bと同一の材料、即ち同一の屈折率を有することができる。例えば、前記第１材料層４０ａ及び第３材料層５０ａはＴｉＯ２（ｎ：約２．５）で形成することができ、前記第２材料層４０ｂ及び第４材料層５０bはＳｉＯ２（ｎ：約１．５）で形成することができる。
【００５７】
一方、前記第１材料層４０ａの光学的厚さ（屈折率×厚さ）は第２材料層４０ｂの光学的厚さと実質的に整数倍の関係を有することができ、これらの光学的厚さは実質的に互いに同一とすることができる。また、前記第３材料層５０ａの光学的厚さは第４材料層５０bの光学的厚さと実質的に整数倍の関係を有することができ、これらの光学的厚さは実質的に互いに同一とすることができる。
【００５８】
また、前記第１材料層４０ａの光学的厚さが前記第３材料層５０ａの光学的厚さよりもっと厚くし、前記第２材料層４０ｂの光学的厚さが前記第４材料層５０bの光学的厚さよりもっと厚くすることができる。前記第１から第４材料層４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂの光学的厚さは各材料層の屈折率及び／または実際の厚さを調節して制御することができる。
【００５９】
また、図３を参照すると、前記分布ブラッグ反射器４５の下部にＡｌ、ＡｇまたはＲｈなどの反射金属層５１が形成されることができ、前記分布ブラッグ反射器４５を保護するための保護層５３が形成されることができる。前記保護層５３は例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔａ及びＡｕから選択された何れか一つの金属層またはこれらの合金で形成することができる。前記保護層５３は分布ブラッグ反射器４５を外部の衝撃や汚染から保護する。例えば、前記反射金属層５１または前記保護層５３は、発光ダイオードチップを発光ダイオードパッケージに実装する場合、接着剤のような物質により前記分布ブラッグ反射器４５が変形することを防止することができる。
【００６０】
本実施例によると、相対的に長波長の可視光線に対して反射率が高い第１分布ブラッグ反射器４０と相対的に短波長の可視光線に対して反射率が高い第２分布ブラッグ反射器５０が互いに積層された構造の分布ブラッグ反射器４５が提供される。分布ブラッグ反射器４５はこの第１分布ブラッグ反射器４０と第２分布ブラッグ反射器５０の組合によって、可視光線領域の殆どの領域にわたって光に対する反射率を高めることができる。
【００６１】
従来技術による分布ブラッグ反射器は特定波長範囲の光に対する反射率は高いが、他の波長範囲の光に対する反射率が相対的に低いため、白色光を放出する発光ダイオードパッケージでの光効率の向上に限界がある。しかし、本実施例によると、分布ブラッグ反射器４５が青色波長領域の光だけでなく緑色波長領域の光及び赤色波長領域の光に対しても高い反射率を有することができるため、発光ダイオードパッケージの光効率を改善することができる。
【００６２】
さらに、前記第１分布ブラッグ反射器４０を第２分布ブラッグ反射器５０に比べて基板２１に近く配置することにより、その反対に配置する場合に比べて、分布ブラッグ反射器４５内での光損失を減少させることができる。
【００６３】
本実施例においては第１分布ブラッグ反射器４０と第２分布ブラッグ反射器５０の二つの反射器に対して説明をしたが、もっと多い数の反射器を用いることもできる。この場合、相対的に長波長に対して反射率が高い反射器が発光構造体３０に相対的に近く位置することが好ましい。ただし、必ずしもこれに限定されるのではない。
【００６４】
また、本実施例において、前記第１分布ブラッグ反射器４０内の第１材料層４０ａの厚さは相異なっていてもよい。また、第２材料層４０ｂの厚さは相異なっていてもよい。また、前記第２分布ブラッグ反射器５０内の第３材料層５０ａの厚さは相異なっていてもよい。また、第４材料層５０ｂの厚さは相異なっていてもよい。
【００６５】
本実施例において、分布ブラッグ反射器４５が基板２１の下部に配置されると説明をしたが、前記分布ブラッグ反射器４５は基板２１と発光構造体３０の間に配置することもできる。この場合、第１分布ブラッグ反射器４０が第２分布ブラッグ反射器５０に比べて発光構造体３０側にもっと近く配置することが好ましい。
【００６６】
本実施例において、前記材料層４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂがＳｉＯ２またはＴｉＯ２で形成されると説明をしたが、これに限定されず、他の材料層、例えばＳｉ３Ｎ４、化合物半導体などで形成することもできる。但し、前記第１材料層４０ａと前記第２材料層４０ｂとの屈折率の差異及び前記第３材料層５０ａと前記第４材料層５０ｂとの屈折率の差異が夫々０．５より大きいことが好ましい。
【００６７】
また、前記第１分布ブラッグ反射器４０内の第１材料層と第２材料層との対の数及び前記第２分布ブラッグ反射器５０内の第３材料層と第４材料層の対の数が、多いほど反射率が増加する。これら対の総数は１０以上、好ましくは２０以上とすることができる。
【００６８】
前記分布ブラッグ反射器４５を形成する前、前記基板２１の裏面の表面粗さが制御されている必要がある。基板２１の裏面の表面粗さが相対的に大きい場合、前記分布ブラッグ反射器４５によって広い波長範囲にわたって高い反射率を得ることが困難である。また、分布ブラッグ反射器４５と基板２１の間の界面が不良である場合、分布ブラッグ反射器４５が変形しやすくなる可能性がある。このような変形は、例えば発光ダイオードパッケージに発光ダイオードチップを実装する場合のように、少しの熱工程が適用されたとしても分布ブラッグ反射器４５の反射率が減少する問題を引き起こす可能性がある。前記基板２１の裏面は表面粗さが３ｎｍ以下のＲＭＳ値を有するように制御されることができる。好ましくは、前記基板２１の裏面は表面粗さが２ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以下のＲＭＳ値とすることができる。
【００６９】
以下、前記分布ブラッグ反射器４５及び発光ダイオードチップの製造方法に対して説明する。
【００７０】
まず、分布ブラッグ反射器４５を形成する前、基板２１の表面粗さを制御する。例えば、発光構造体が形成された基板２１の裏面を１次的にグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）することにより、基板２１の一部を除去して基板２１を薄くする。この際、前記基板２１の裏面はグラインディングによってスクラッチが発生し、相対的に非常に粗い表面となる。その後、前記基板２１の表面を小さい粒子のスラリーを用いてラッピングする（ｌａｐｐｉｎｇ）。前記ラッピング工程で前記基板２１の表面内のスクラッチなどの溝の深さが減少して、表面粗さが減少する。この際、前記ラッピング工程で用いられる定盤及びダイヤモンドスラリー粒子の大きさを調節することにより、基板２１の裏面の表面粗さが３μｍ以下になるように制御することができる。その後、前記基板２１の表面を化学物質によって追加的に表面処理することもできる。一般的に、定盤及びスラリー粒子を用いたラッピング工程では表面粗さを調節することに限界があり、従って前記ラッピング工程で表面粗さを減少させた後、化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を遂行して基板２１の裏面を研磨することができる。前記ＣＭＰ工程により、基板２１の裏面の表面粗さを１ｎｍ以下まで制御することができる。
【００７１】
次に、前記基板２１の表面にＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの屈折率が相異なる材料層を繰り返して蒸着する。前記材料層の蒸着はスパッタリング、電子ビーム蒸着、プラズマ強化化学気相蒸着などの公知の多様な方法が用いられることができ、特にイオン補助蒸着法（ｉｏｎ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることができる。イオン補助蒸着法は、基板２１に蒸着する材料層の反射度を測定して適する厚さの材料層を形成するため、分布ブラッグ反射器の材料層を形成するに特に適する。
【００７２】
前記分布ブラッグ反射器が形成された後、前記分布ブラッグ反射器上に金属層を形成することができる。その後、前記基板２１をダイシングして個別の発光ダイオードチップが完成する。
【００７３】
図５は本発明の他の実施例による分布ブラッグ反射器５５を説明するための断面図である。図３及び図４では、分布ブラッグ反射器４５を第１分布ブラッグ反射器４０と第２分布ブラッグ反射器５０との積層構造が図示及び説明されている。これと異なって、本実施例による分布ブラッグ反射器５５では、第１材料層４０ａと第２材料層４０ｂとの対の複数個と第３材料層５０ａと第４材料層５０ｂとの対の複数個とが互いに混在している。即ち、第３材料層５０ａと第４材料層５０ｂとの少なくとも一対が第１材料層４０ａと第２材料層４０ｂとの対の複数個の間に位置し、また、第１材料層４０ａと第２材料層４０ｂとの少なくとも一対が第３材料層５０ａと第４材料層５０ｂとの対の複数個の間に位置している。ここで、前記第１から第４材料層４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂの光学的厚さは可視光線領域の広い範囲にわたって光に対する高い反射率を有するように制御される。
【００７４】
前記分布ブラッグ反射器５５は基板２１の下部に位置することができるが、これに限定されず、基板２１と発光構造体（図３の３０）の間に位置することもできる。
【００７５】
図６は本発明の一実施例によるサファイア基板上の分布ブラッグ反射器の反射率を示すグラフである。ここで、前記分布ブラッグ反射器はＴｉＯ２／ＳｉＯ２を用いて形成される。図４に図示したように、第１分布ブラッグ反射器４０と第２分布ブラッグ反射器５０とが積層構造を有するように形成されている。また、可視光線の全ての波長領域にわたって反射率を測定し、同一のサンプルに対して７回測定した。前記第１分布ブラッグ反射器４０は約６３０ｎｍの中央波長を有し、第２分布ブラッグ反射器５０は約４６０ｎｍの中央波長を有する。図６に図示されるように、前記分布ブラッグ反射器を採択することにより、４００〜５００ｎｍの青色波長領域の光だけでなく、５００〜６００ｎｍの緑色波長領域の光及び６００〜７００ｎｍの赤色波長領域の光に対して９０％以上、さらには９８％以上の反射率を得ることができることが分かる。
【００７６】
一方、図６で４００〜７００ｎｍの全ての領域にわたって９０％以上の高い反射率を得た。４００〜７００ｎｍの領域のうち一部中間領域で９０％未満の反射率が得られる場合にも、二つ以上の中央波長を有する分布ブラッグ反射器を採択するかぎり、本発明の技術的範囲に属する。
【００７７】
図７は本発明の他の実施例による複数個の発光セルを有する発光ダイオードチップ２０ａを説明するための断面図である。
【００７８】
図７を参照すると、前記発光ダイオードチップ２０ａは基板２１上に複数個の発光セルを含み、また、分布ブラッグ反射器４５を含む。
【００７９】
前記基板２１及び前記分布ブラッグ反射器４５は図３から図５を参照して説明した分布ブラッグ反射器と同様であり、その詳細な説明は省略する。但し、前記基板２１は複数個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好ましく、例えばパターニングされたサファイア基板であることができる。
【００８０】
一方、前記複数個の発光セル３０は互いに離隔されて位置する。前記複数個の発光セル３０夫々は図３を参照して説明した発光構造体３０と同一であるため、詳細な説明は省略する。また、発光セル３０と基板２１との間にバッファー層２３を配置することができ、前記バッファー層２３も互いに離隔されることが好ましい。
【００８１】
第１絶縁層３７が発光セル３０の前面を覆う。第１絶縁層３７は第１導電型半導体層２５上に開口部を有し、また第２導電型半導体層２９上に開口部を有する。前記発光セル３０の側壁は第１絶縁層３７によって覆われる。第１絶縁層３７はまた発光セル３０の間の領域内において基板２１を覆う。第１絶縁層３７はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）またはシリコン窒化膜で形成されることができ、プラズマ化学気相蒸着法を用いて２００〜３００℃の温度範囲で形成された層であることができる。この際、前記第１絶縁層３７は４５００Å〜１μｍの厚さに形成されることが好ましい。４５００Åより小さい厚さに形成される場合、発光セルの下方で段差被覆（ｓｔｅｐ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）特性によって相対的に薄い厚さの第１絶縁層が形成され、第１絶縁層上に形成される配線と発光セルの間に電気的短絡が発生する可能性がある。一方、第１絶縁層は厚いほど電気的短絡を防止することができるが、光透過率を落として発光効率を減少させるため、１μｍの厚さを超過しないことが好ましい。
【００８２】
一方、配線３９は第１絶縁層３７上に形成される。配線３９は前記開口部を通じて第１導電型半導体層２５及び第２導電型半導体層２９に電気的に連結される。前記第２導電型半導体層２９上に透明電極層３１が位置することができ、前記配線は前記透明電極層３１に接続されることができる。また配線３９は隣接した発光セル３０の第１導電型半導体層２５と第２導電型半導体層２９を夫々電気的に連結して、発光セル３０の直列アレイを形成することができる。このようなアレイが複数個形成されることができ、複数個のアレイが互いに逆並列（ａｎｔｉ  ｐａｒａｌｌｅｌ）に連結されて、交流電源に連結されて駆動されることができる。また、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発光セルが交流電源下で駆動されることもできる。前記ブリッジ整流器は前記発光セル３０と同一の構造の発光セルを、配線３９を用いて結線することにより形成することができる。
【００８３】
これと異なり、前記配線は隣接した発光セルの第１導電型半導体層２５を互いに連結したり、第２導電型半導体層２９を互いに連結したりすることもできる。これにより、直列及び並列連結された複数個の発光セル３０を提供することができる。
【００８４】
前記配線３９は導電物質、例えば多結晶シリコンのようなドーピングされた半導体物質または金属で形成されることができる。特に、前記配線３９は多層構造に形成されることができ、例えば、ＣｒまたはＴｉの下部層と、ＣｒまたはＴｉの上部層を含むことができる。また、Ａｕ、Ａｕ／ＮｉまたはＡｕ／Ａｌの金属層を前記下部層と上部層との間に配置することができる。
【００８５】
第２絶縁層４１が前記配線３９及び前記第１絶縁層３７を覆うことができる。第２絶縁層４１は、配線３９が水分などによって汚染されることを防止し、外部衝撃によって配線３９及び発光セル３０が損傷されることを防止する。
【００８６】
第２絶縁層４１は第１絶縁層３７と同一の材質で、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）またはシリコン窒化膜で形成されることができる。前記第２絶縁層４１は、第１絶縁層のように、プラズマ化学気相蒸着法を用いて２００℃以上３００℃以下の温度範囲で形成された層とすることができる。さらに、前記第１絶縁層３７がプラズマ化学気相蒸着法を用いて形成された層である場合、前記第２絶縁層４１は、前記第１絶縁層３７の蒸着温度に対して−２０％以上＋２０％以下の温度範囲内で蒸着された層であることが好ましく、さらに好ましくは同一の蒸着温度で蒸着された層であることが好ましい。
【００８７】
一方、前記第２絶縁層４１は第１絶縁層３７に比べて相対的に薄い厚さを有し、５００Å以上の厚さを有することが好ましい。第２絶縁層４１が第１絶縁層３７に比べて相対的に薄いため、第２絶縁層が第１絶縁層から剥離されることを防止することができる。また、第２絶縁層が２５００Åより薄い場合、外部衝撃または湿気の浸透から配線及び発光セルを保護することが困難である。
【００８８】
一方、蛍光体層４３が発光ダイオードチップ２０ａ上に位置することができる。前記蛍光体層４３は、樹脂に蛍光体が分散された層または電気泳動法によって蒸着された層であることができる。蛍光体層４３は第２絶縁層４１を覆って発光セル３０から放出された光を波長変換する。
【００８９】
図８は本発明の一実施例による分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードチップ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。
【００９０】
図８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、リード６１ａ、６１ｂ、発光ダイオードチップ２０または２０ａ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。
【００９１】
前記パッケージ本体６０は発光ダイオードチップ２０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２０から放出された光が反射する反射面Ｒを有する。一方、前記発光ダイオードチップ２０は実装面Ｍ上に実装されて、ボンディングワイヤを通じてリード６１ａ、６１ｂに電気的に連結される。
【００９２】
前記発光ダイオードチップ２０は図３及び図４を参照して説明した分布ブラッグ反射器４５を有したり、図５を参照して説明した分布ブラッグ反射器５５を有したりすることができる。
【００９３】
一方、前記発光ダイオードパッケージは混色された光、例えば白色光を放出し、このために発光ダイオードチップ２０から放出された光を波長変換す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内に含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００９４】
前記発光ダイオードチップ２０が分布ブラッグ反射器４５または５５を含むため、前記蛍光体で波長変換された光が発光ダイオードチップ２０を通じて実装面Ｍに向かう場合、波長変換された光も分布ブラッグ反射器４５または５５によって高い反射率で反射され、外部に放出される。これにより、従来の発光ダイオードパッケージに比べて光効率が高い発光ダイオードパッケージが提供されることができる。
【００９５】
本実施例において、白色光を具現するために発光ダイオードチップ２０とともに蛍光体を含むパッケージに対して説明するが、本発明はこれに限定されるのではない。白色光を放出するための多様なパッケージが公知されており、前記発光ダイオードチップは全てのパッケージに適用可能である。
【００９６】
また、本実施例において、発光ダイオードチップ２０を実装するとして説明したが、図７を参照して説明した発光ダイオードチップ２０ａを実装面Ｍ上に実装することもできる。前記発光ダイオードチップ２０ａが蛍光体層４３を含む場合、前記モールディング部６３内の蛍光体を省略することもできる。
【００９７】
図９は本発明の他の実施例による分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードパッケージを説明するための断面図である。
【００９８】
図９を参照すると、前記発光ダイオードパッケージは図８を参照して説明した発光ダイオードパッケージとほぼ同様であり、反射面Ｒに分布ブラッグ反射器７５が設けられた点でのみ差異を有する。また、本実施例において、発光ダイオードチップ９０は図４または図５で説明した分布ブラッグ反射器４５または５５を有しないこともできる。
【００９９】
前記分布ブラッグ反射器７５は第１分布ブラッグ反射器７０と第２分布ブラッグ反射器８０を含むことができる。前記第１分布ブラッグ反射器７０及び第２分布ブラッグ反射器８０は、夫々図４を参照して説明した第１及び第２分布ブラッグ反射器４０、５０と同一の材料層、積層構造を有することができる。即ち、第１分布ブラッグ反射器７０は第１材料層７０ａ及び第２材料層７０ｂの対の複数個で形成され、第２分布ブラッグ反射器８０は第３材料層８０ａ及び第４材料層８０ｂの対の複数個で形成されることができ、これら第１から第４材料層７０ａ、７０ｂ、８０ａ、８０ｂは図４を参照して説明した第１から第４材料層４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂと同一であるため、ここで具体的な説明は省略する。
【０１００】
前記分布ブラッグ反射器７５によって可視光線領域の広い波長範囲にわたって高い反射率を提供することができるため、前記発光ダイオードパッケージの光効率が向上する。
【０１０１】
一方、前記分布ブラッグ反射器は図５を参照して説明したように、第１及び第２材料層７０ａ、７０ｂの対の複数個と第３及び第４材料層８０ａ、８０ｂの対の複数個とが互いに混在して形成されることができる。
【０１０２】
前記分布ブラッグ反射器７５は相対的に低い温度で遂行されるイオン補助蒸着法を用いて形成されることができ、従ってプラスチック樹脂のパッケージ本体６０またはリード６１ａ、６１ｂを損傷せずに形成することができる。前記分布ブラッグ反射器７５はワイヤをボンディングするためのリード領域を除いた全ての領域に形成することができる。
【０１０３】
一方、前記発光ダイオードチップ９０は、図７の発光ダイオードチップ２０または２０ａのように分布ブラッグ反射器を含むことができるが、これに限定されず、従来の一般的な発光ダイオードチップであることもできる。
【０１０４】
本実施例によると、反射面に青色波長領域の光、緑色波長領域の光及び赤色波長領域の光に対して９０％以上の反射率を有する分布ブラッグ反射器を設けることにより、光効率を改善する発光ダイオードパッケージを提供することができる。
【０１０５】
（実験例）
分布ブラッグ反射器を形成する基板表面の状態は分布ブラッグ反射器の反射率に影響を与え得る。以下、基板表面の状態が分布ブラッグ反射器の反射率に影響を与えることを確認するために実施された実験例を説明する。
【０１０６】
図１０は銅定盤によるサファイア基板のラッピング工程後におけるＣＭＰの有無による分布ブラッグ反射器の反射率を示すグラフである。
【０１０７】
まず、サファイア基板の裏面をグラインディングした後、３μｍ粒子のダイヤモンドスラリーを用いて銅定盤によってラッピング工程を実施した。銅定盤によるラッピング工程後のサファイア基板の裏面の表面粗さは５μｍ×５μｍの面積で約５．１２ｎｍのＲＭＳ値を示した。
【０１０８】
次に、前記サファイア基板の裏面に化学機械的研磨工程を実施した後、ＴｉＯ２とＳｉＯ２の厚さを制御して、上述した第１分布ブラッグ反射器及び第２分布ブラッグ反射器を形成してサンプルを製作した（実施例１）。これに対する比較例として、化学機械的研磨工程を遂行せず、実施例１と同一に分布ブラッグ反射器を形成してサンプルを製作した。化学機械的研磨工程は２０Ｋｇの荷重でＳｉＯ２スラリーを用いて遂行されて、化学機械的研磨工程後のサファイア基板の表面粗さは５μｍ×５μｍの面積で約０．２５ｎｍのＲＭＳ値を表した。
【０１０９】
比較例の場合、前記分布ブラッグ反射器の反射率は図１０に図示されたように、可視光線領域で概して９０％以上の反射率を表すが、反射率が波長によって不規則であり、また５５０ｎｍ付近では９０％以下の値を表した。これに反し、実施例１の場合、分布ブラッグ反射器の反射率は可視光線の広い波長範囲にわたって殆ど１００％に近い値を表した。
【０１１０】
図１１は図１０の実施例及び比較例と同一に製作したサンプルに約５００ｎｍのＡｌを蒸着した後の反射率を示すグラフである。
【０１１１】
比較例の場合、Ａｌ蒸着後の反射率が非常に減少することが確認された。これに反し、実施例の場合、Ａｌ蒸着後にも反射率が減少せず、高い反射率を維持した。
【０１１２】
比較例でＡｌを蒸着した後に反射率が減少することは、Ａｌを電子ビーム蒸着技術を用いて蒸着する間に、表面が粗いサファイア基板に形成された比較例の分布ブラッグ反射器が界面不良によって変形されたため現われた現象であると判断される。実施例１の場合はサファイア基板の表面粗さが良好であるため、Ａｌを蒸着する間にも分布ブラッグ反射器の変形が発生せず、反射率が維持されると判断される。
【０１１３】
図１２から図１４はスズ定盤を用いたラッピング工程でスラリー粒子の大きさによる分布ブラッグ反射器の反射率を示すグラフである。
【０１１４】
ここで、スラリーはダイヤモンド粒子を含み、ダイヤモンド粒子の大きさは夫々３μｍ、４μｍ及び６μｍのものを用いた。スズ定盤を用いたラッピング工程後のサファイア基板の表面粗さはダイヤモンド粒子の大きさによって、約２．４０ｎｍ、３．３５ｎｍ及び４．１８ｎｍのＲＭＳ値を表した。
【０１１５】
スズ定盤によってラッピング工程を実施した後、実施例１と同一の分布ブラッグ反射器を形成して、追加的に図１１の例のように約５００ｎｍのＡｌを蒸着した。
【０１１６】
上述の図面から分かるように、３μｍスラリーとスズ定盤によるラッピング工程後の分布ブラッグ反射器の反射率は、可視光線領域の広い波長範囲にわたって９０％以上であった。但し、Ａｌを蒸着した後、反射率が５５０ｎｍ付近で少し減少した。
【０１１７】
しかし、４μｍスラリーとスズ定盤によるラッピング工程後の分布ブラッグ反射器の反射率は、５５０ｎｍ付近で９０％に及ぶことができず、Ａｌを蒸着した後の反射率は８０％以下に減少した。
【０１１８】
以上の実験例から分かるように、分布ブラッグ反射器を形成する前のサファイア基板の表面粗さが分布ブラッグ反射器の反射率に影響を与えることが分かる。また、サファイア基板の表面粗さを３ｎｍ以下のＲＭＳ値以下に制御する場合、非常に良好な反射率特性を表す。また、サファイア基板の表面粗さが１ｎｍ以下の場合、Ａｌ蒸着後にも反射率が減少されないと予想される。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図６】
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