(57)【要約】  本発明に係る発光素子は、第２電極層と、上記第２電極層の上に第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、上記第２電極層の上に上記発光半導体層と離隔した反射部材と、上記第１導電型の半導体層の上に第１電極層と、を含む。
2011513985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２電極層と、
前記第２電極層の上に第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、
前記第２電極層の上に前記発光半導体層と離隔した反射部材と、
前記第１導電型の半導体層の上に第１電極層と、
を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記反射部材の表面に反射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３】
前記反射層は、ＡｇまたはＡｌが含まれた金属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４】
前記反射層は、第２導電型の半導体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５】
前記反射層は、第２導電型の半導体層及び活性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６】
前記反射層は、第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体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７】
前記反射部材は、前記発光半導体層の側面に複数のドット形態で配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記反射部材は、前記発光半導体層の側面にフェンス形態で配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第２電極層と前記第２導電型の半導体層との間にオーミック接触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１０】
前記反射部材は、窒化物系半導体層で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。
【請求項１１】
前記反射部材の側面は斜面で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。
【請求項１２】
第２電極層と、
前記第２電極層の上に第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、
前記発光半導体層の外側に反射部材と、
を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
前記反射部材の表面に反射層を含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記反射部材は、前記第２電極層の上に位置し、前記発光半導体層と離隔する第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層を含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記反射部材は、複数のドット形態及びフェンス形態のうち、少なくともいずれか１つの形態で配置されることを特徴とする請求項１２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、発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、発光素子としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた装置がたくさん研究されている。
【０００３】
ＬＥＤは、化合物半導体の特性を用いて電気信号を光に変換させるものであって、第１導電型の半導体層、活性層、第２導電型の半導体層が積層されて電源が印加されるにつれて、上記活性層で光を放出する。上記第１導電型の半導体層はＮ型半導体層となり、上記第２導電型の半導体層はＰ型半導体層となることができ、またはその反対になることもできる。
【０００４】
一方、上記のような発光素子は、上記活性層で放出された光が発光素子の上面だけでなく、側面に放出されて発光効率が落ちる問題点がある。
【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、新たな構造を有する発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、上面方向への発光効率が向上した発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、側面に放出された光を上面方向に反射させることができる発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従う発光素子は、第２電極層と、上記第２電極層の上に第２導電型の半導体層、活性層、第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、上記第２電極層の上に上記発光半導体層と離隔した反射部材と、上記第１導電型の半導体層の上に第１電極層と、を含む。
【０００９】
本発明に従う発光素子は、第２電極層と、上記第２電極層の上に第２導電型の半導体層、活性層、第１導電型の半導体層を含む発光半導体層と、上記発光半導体層の外側に反射部材と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
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を提供することができる。
【００１１】
本発明は、上面方向への発光効率が向上した発光素子及びその製造方法を提供することができる。
【００１２】
本発明は、側面に放出された光を上面方向に反射させることができる発光素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光素子及びその製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る発光素子及びその製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る発光素子及びその製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る発光素子及びその製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る発光素子及びその製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る発光素子及びその製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る発光素子を説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る発光素子の平面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る発光素子の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態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。
【００１６】
図１乃至図６は本発明の第１実施形態に係る発光素子及びその製造方法を説明する図であり、図７は本発明の第２実施形態に係る発光素子を説明する図である。また、図８及び図９は本発明の実施形態に係る発光素子の平面図である。
【００１７】
図６を参照すると、本発明の第１実施形態に係る発光素子は、第２電極層７０と、上記第２電極層７０の上に形成されたオーミック接触層６０と、上記オーミック接触層６０の上に形成された第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を含む発光半導体層と、上記第１導電型の半導体層３０の上に形成された第１電極層９０とが含まれる。また、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を含む発光半導体層の側面には斜面が形成された反射部材１００が形成される。
【００１８】
上記第１導電型の半導体層３０はｎ型ドーパントが含まれた窒化物系半導体層で形成されることができ、上記第２導電型の半導体層５０はｐ型ドーパントが含まれた窒化物系半導体層で形成されることができる。上記活性層４０は、電子と正孔とが結合して光を生成できるように多重量子井戸構造を有する窒化物系半導体層で形成できる。
【００１９】
上記反射部材１００は、第２導電型の半導体層で形成されることができ、または第２導電型の半導体層及び活性層の積層構造物で形成されることができ、または第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層の積層構造物で形成されることもできる。
【００２０】
即ち、上記反射部材１００は、上記発光半導体層と同一な窒化物系半導体層で形成できる。
【００２１】
上記反射部材１００は、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を含む発光半導体層の側面に離隔して配置され、上記活性層４０で放出された光のうち、側面に放出される光を反射させて、上方に進行されるようにする。
【００２２】
したがって、本発明の実施形態に係る発光素子で放出された光が上方に進行されるようにして、発光素子の発光効率が向上できる。
【００２３】
図７には本発明の第２実施形態に係る発光素子が図示されており、上記第２実施形態に係る発光素子は、上記第１実施形態に係る発光素子と類似している。
【００２４】
但し、上記反射部材１００による反射効率を増加させるために、上記反射部材１００の側面に反射層１１０を形成する。上記反射層１１０は反射度が優れるＡｇまたはＡｌが含まれた金属で形成できる。
【００２５】
図８及び図９は本発明の実施形態に係る発光素子の平面図であって、上記反射部材１００は、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を含む発光半導体層の側面に離隔して形成され、ドット（dot）形態またはフェンス（fence）形態で配置できる。上記反射部材１００は、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を含む発光半導体層を囲むように形成されることもできる。
【００２６】
また、上記反射部材１００は、上記ドット形態及びフェンス形態が組合わせた形態で形成されることができ、例えば、図９に図示された２つのフェンス形態の反射部材１００のうち、いずれか１つのみ形成され、残りの部分は図８に図示されたドット形態の反射部材１００が形成されることもできる。
【００２７】
以下、図１乃至図６を参照して本発明の実施形態に係る発光素子の製造方法について詳細に説明する。
【００２８】
図１を参照すると、基板１０の上にUn-doped GaN層２０、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を形成する。また、上記基板１０と上記Un-doped GaN層２０との間には、バッファ層（図示せず）がさらに形成されることもできる。
【００２９】
上記基板１０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＭｇＯのうち、少なくともいずれか１つで形成されることもできる。
【００３０】
上記バッファ層は、Al InN/GaN、InxGa1-xN/GaN、AlxInyGa1-x-yN/InxGa1-xN/GaNのような積層構造をなすマルチ層で形成されることもでき、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）とトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を水素ガス及びアンモニアガスと共に上記チャンバーの内部に注入させることによって成長させることができる。
【００３１】
上記Un-doped GaN層２０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を水素ガス及びアンモニアガスと共に上記チャンバーに注入して成長させることができる。
【００３２】
上記第１導電型の半導体層３０は、第１導電型のドーパントイオンが注入された窒化物半導体層になることができ、例えば、Ｎ型ドーパントイオンが注入された半導体層になることができる。上記第１導電型の半導体層３０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、Ｎ型ドーパント（例えば、Ｓｉ）を含むサイレンガス（ＳｉＮ４）を水素ガス及びアンモニアガスと共に上記チャンバーに注入して成長させることができる。
【００３３】
そして、上記第１導電型の半導体層３０の上に活性層４０及び第２導電型の半導体層５０を形成する。
【００３４】
上記活性層４０は、単一量子井戸構造または多重量子井戸（Multi-Quantum Well）構造で形成されることができ、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の積層構造で形成されることもできる。
【００３５】
上記第２導電型の半導体層５０は、第２導電型のドーパントイオンが注入された窒化物半導体層になることができ、例えば、ｐ型ドーパントイオンが注入された半導体層になることができる。上記第２導電型の半導体層５０は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、Ｐ型ドーパント（例えば、Ｍｇ）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｝を水素ガス及びアンモニアガスと共に上記チャンバーに注入して成長させることができる。
【００３６】
図２を参照すると、上記第２導電型の半導体層５０の上にオーミック接触層６０及び第２電極層７０を形成する。
【００３７】
上記オーミック接触層６０は透明電極層で形成されることもでき、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＲｕＯｘ、ＴｉＯｘ、ＩｒＯｘのうち、少なくともいずれか１つで形成されることもできる。
【００３８】
また、上記オーミック接触層６０は、反射層及び接着層のうち、少なくとも１つを含むことができる。
【００３９】
上記第２電極層７０は、例えば、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）、導電性基板のうち、少なくともいずれか１つで形成されることもできる。
【００４０】
図３を参照すると、図２の結果物で、上記基板１０及びUn-doped GaN層２０を除去する。バッファ層が形成された場合に上記バッファ層も除去される。
【００４１】
図４を参照すると、図３の結果物で、上記第１導電型の半導体層３０の上にマスク８０を形成する。
【００４２】
上記マスク８０を用いたドライエッチングを通じて上記第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の積層構造物が選択的にエッチングされる。
【００４３】
図５を参照すると、図４のエッチング工程により光放出のための第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を含む発光半導体層が形成され、上記発光半導体層の側面には反射部材１００が離隔して形成される。
【００４４】
この際、上記反射部材１００は、第２導電型の半導体層、活性層、及び第１導電型の半導体層が積層された構造物で形成できる。
【００４５】
図６を参照すると、上記第１導電型の半導体層３０の上に第１電極層９０を形成する。
【００４６】
一方、前述したように、上記反射部材１００の表面には反射層１１０が形成されることができ、上記反射層１１０の形成工程が追加的に進行された場合、図７のような形態で形成される。
【００４７】
以上、本発明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、本発明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、本発明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添付された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。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、光源に使われる発光素子に適用できる。
【図１】
2011513985.tif 000003
【図２】
2011513985.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011513985.tif 000007
【図６】
2011513985.tif 000008
【図７】
2011513985.tif 000009
【図８】
2011513985.tif 000010
【図９】
2011513985.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月6日(2010.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２電極層と、
前記第２電極層の上に形成された第２導電型半導体層、前記第２導電型半導体層の上に形成された活性層、及び前記活性層の上に形成された第１導電型半導体層を含む積層構造物と、
前記第１導電型半導体層の上に形成された第１電極層と、
前記積層構造物の側面に離隔されて配置される反射部材が含まれる発光素子。
【請求項２】
前記反射部材の表面には反射層が形成される請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記反射層はＡｇまたはＡｌが含まれた金属である請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記反射部材は第２導電型半導体層、活性層、及び第１導電型半導体層が積層される請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記反射部材は、前記積層構造物の側面に離隔されて複数のドット形態またはフェンス形態のいずれか１つの形態に配置される請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第２電極層と前記第２導電型半導体層の間にはオーミック電極層が形成される請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
基板上にUn-doped GaN層、第１導電型半導体層、活性層、及び第２導電型半導体層を形成する段階と、
前記第２導電型半導体層の上に第２電極を形成する段階と、
前記基板及びUn-doped GaN層を除去する段階と、
前記第１導電型半導体層の上に光放出のための積層構造物及び前記積層構造物と離隔された反射部材を形成するためのマスクを形成してエッチングする段階と、
前記第１導電型半導体層の上に第１電極を形成する段階が含まれる発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記反射部材の表面に反射層を形成する段階が含まれる請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記反射部材は第２導電型半導体層、活性層、及び第１導電型半導体層が積層される請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記反射部材は、前記積層構造物の側面に離隔されて複数のドット形態またはフェンス形態のいずれか１つの形態に配置される請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【国際調査報告】
2011513985.tif 000012
2011513985.tif 000013
2011513985.tif 000014
2011513985.tif 000015