(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上に活性層と、
前記活性層上に第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層上に絶縁層と、
前記絶縁層と前記第２導電型半導体層との間に配置されるオーミック層と、
前記第２導電型半導体層の上面と前記オーミック層との間に配置された電流拡散層と、
前記第１導電型半導体層と電気的に連結された第１電極部と、
前記第２導電型半導体層と電気的に連結された第２電極部と、
を含み、
前記第１電極部は、第１パッド電極と、前記第１パッド電極から水平に延長された複数の第１分枝電極とを含み、
前記第２電極部は、第２パッド電極と、前記第２パッド電極から水平に延長された複数の第２分枝電極と、前記複数の第２分枝電極のそれぞれから垂直に延長された複数の第１貫通電極とを含み、
前記第２パッド電極は、前記第２導電型半導体層と電気的に連結されるために、前記絶縁層を垂直に貫通するように延長され、
前記複数の第２分枝電極は、前記絶縁層上で延長され、
前記複数の第１貫通電極は、前記第２分枝電極と前記第２導電型半導体層を電気的に連結するために、前記絶縁層を垂直に貫通するように延長され、
前記絶縁層は、前記第１パッド電極と前記オーミック層との間に配置され、前記第１パッド電極が前記オーミック層及び前記第１導電型半導体層に接触することを遮断し、
前記複数の第１分枝電極のそれぞれは、
前記第１導電型半導体層と直接接触する第１オーミック分枝電極と、
前記第１オーミック分枝電極上に配置された第１反射分枝電極とを含み、
前記第１パッド電極は、前記複数の第１分枝電極と電気的に連結され、
前記第１導電型半導体層は、前記オーミック層と前記第２導電型半導体層と前記活性層から露出した一部領域を有し、
前記複数の第１分枝電極のそれぞれは、前記第１導電型半導体層の露出した一部領域に配置され、
前記第２パッド電極と前記複数の第１貫通電極は、前記第２導電型半導体層と電気的に連結されるために前記オーミック層と接触し、
前記オーミック層は、前記第１パッド電極と垂直に重なって配置され、
前記電流拡散層は、前記オーミック層に取囲まれ、前記第２パッド電極と垂直方向に重なる領域に配置され、
前記第２電極部は、前記複数の第２分枝電極のそれぞれにおいて前記絶縁層を貫通して前記オーミック層に連結される複数の第２貫通電極を含むことを特徴とする、発光素子。
【請求項２】
前記複数の第１分枝電極のそれぞれは、隣接した第２分枝電極の間の領域に沿って前記第２パッド電極に向かって延長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３】
前記第１分枝電極と前記第２分枝電極は、垂直に重ならないように水平にオフセット(offset)され、
前記第１分枝電極と前記第２分枝電極は、相互平行するように延長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１電極パッドは、前記基板の第１端部上に配置され、
前記第２電極パッドは、前記基板の第２端部上に配置され、
前記基板の上面図において、前記第１端部と前記第２端部は相互反対領域となり、
前記複数の第１分枝電極は、前記第２端部に向かって平行するように延長され、
前記複数の第２分枝電極は、前記第１端部に向かって平行するように延長されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１反射分枝電極は、２つの層を含み、
前記第１反射分枝電極は、Ａｌ／ＮｉまたはＡｇ／Ｎｉを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記複数の第２貫通電極は、前記オーミック層と異なる領域で接し、
前記複数の第２貫通電極は、前記第２パッド電極から離れるほど前記オーミック層と接する面積が大きくなることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の発光素子。
【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。
【０００２】
発光素子（Light Emitting Device）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接合ダイオードであって、周期律表上でIII族とＶ族などの化合物半導体で生成されることができ、化合物半導体の組成比を調節することによって、多様な色相具現が可能である。
【背景技術】
【０００３】
発光素子は、順方向電圧印加時、ｎ層の電子とｐ層の正孔（hole）とが結合して伝導帯（Conduction band）と価電帯（Valance band）のバンドギャップエネルギーに該当するだけのエネルギーを発散するが、このエネルギーは主に熱や光の形態に放出され、光の形態に発散されれば発光素子となるものである。
【０００４】
例えば、窒化物半導体は高い熱的安全性と幅広いバンドギャップエネルギーにより光素子及び高出力電子素子開発分野で大いなる関心を受けている。特に、窒化物半導体を用いた青色（Blue）発光素子、緑色（Green）発光素子、紫外線（ＵＶ）発光素子などは商用化されて広く使われている。
【０００５】
従来技術による発光素子のうち、水平型タイプの発光素子は、基板上に窒化物半導体層を形成し、窒化物半導体層の上側に２つの電極層が配置されるように形成する。
【０００６】
一方、従来技術による水平型発光素子は、メサエッチング（Mesa etching）を広い面積に対して進行するため、活性層の損失が大きいので、これを補完するために活性層を広く確保するさまざまな試みがある。
【０００７】
例えば、従来技術によれば、電極層のうちの一部である貫通電極を通じて窒化物半導体層と電気的に接するようにすることによって、活性層を広く確保する試みがあるが、このような従来技術は動作電圧（ＶＦ）が上昇するなどの信頼性の問題があるので改善が必要である。
【０００８】
また、従来技術によれば、電極層の光吸収により光抽出効率が低下する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、信頼性が改善できる発光素子、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。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、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】
【００１１】
本発明の発光素子は、基板と、前記基板上に第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層上に活性層と、前記活性層上に第２導電型半導体層と、前記第２導電型半導体層上に絶縁層と、前記第１導電型半導体層と電気的に連結された第１電極部と、前記第２導電型半導体層と電気的に連結された第２電極部と、を含み、前記第１電極部は、第１パッド電極と、前記第１パッド電極から水平に延長された第１分枝電極とを含み、前記第２電極部は、第２パッド電極と、前記第２パッド電極から水平に延長された第２分枝電極と、前記第２分枝電極から垂直に延長された貫通電極とを含み、前記第２パッド電極は、前記第２導電型半導体層と電気的に連結されるために、前記絶縁層を垂直に貫通するように延長され、前記第２分枝電極は、前記絶縁層上で延長され、前記貫通電極は、前記第２電極と前記第２導電型半導体層を電気的に連結するために、前記絶縁層を垂直に貫通するように延長される。
【００１２】
また、前記絶縁層と前記第２導電型半導体層との間に配置されるオーミック層をさらに含み、前記第２電極部は、前記第２導電型半導体層と電気的に連結されるために、前記オーミック層と連結される。
【００１３】
また、前記第２パッド電極は、前記オーミック層と接するために、前記絶縁層を垂直に貫通するように延長され、前記第２電極部の貫通電極は、前記オーミック層と接するために、前記第２分枝電極から前記絶縁層を貫通するように延長される。
【００１４】
また、前記第１電極の第１分枝電極と前記第２電極の第２分枝電極は、垂直に重畳しないように水平にオフセット(offset)される。
【００１５】
また、前記第１電極の第１分枝電極と前記第２電極の第２分枝電極は、相互平行するように延長される。
【００１６】
また、前記第１電極パッドは、前記基板の第１端部上に配置され、前記第２電極パッドは、前記基板の第２端部上に配置され、前記基板の上面図において、前記第１端部と前記第２端部は相互反対領域となる。
【００１７】
また、少なくとも２つの貫通電極は、前記第２導電型半導体層と異なる領域で接して電気的に連結される。
【００１８】
また、それぞれの前記複数の貫通電極は、前記第２パッド電極から遠くなるほど前記オーミック層と接する面積が大きくなる。
【００１９】
また、前記第１導電型半導体層は、前記オーミック層と前記第２導電型半導体層と前記活性層から露出した一部領域を有し、前記第１分枝電極は、前記第１導電型半導体層の露出した一部領域に配置される。
【００２０】
また、本発明の発光素子は、第１方向に所定の長さを有し、第２方向に所定の幅を有し、第３方向に所定の高さを有する基板と、前記基板上に提供される第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層上に提供される活性層と、前記活性層上に提供される第２導電型半導体層と、前記第２導電型半導体層上に提供される絶縁層と、前記第１導電型半導体層と電気的に連結された第１電極部と、前記第２導電型半導体層と電気的に連結された第２電極部と、を含み、前記第１電極部は、第１パッド電極と、前記第１パッド電極から延長された第１分枝電極とを含み、前記第２電極部は、第２パッド電極と、前記第２パッド電極から延長された第２分枝電極とを含み、前記第１パッド電極は、前記発光素子の一端に提供され、前記第２パッド電極は、前記発光素子の一端の反対側である他端に提供され、前記第１分枝電極は、前記第１パッド電極から前記第１方向に延長され、前記第２分枝電極は、前記第２パッド電極から前記第１方向と反対方向に延長され、前記第１分枝電極と前記第２分枝電極は、相互平行する。
【００２１】
また、前記第１分枝電極と前記第２分枝電極は、前記第２方向に所定距離離隔し、前記第１分枝電極と前記第２分枝電極は、垂直方向において相互重畳しない。
【００２２】
また、前記第１分枝電極と前記第２分枝電極は、前記第２方向である水平方向において相互重畳する。
【００２３】
また、前記第１電極部は、前記第１分枝電極から前記第３方向に延長される少なくとも１つの第１貫通電極を含み、前記第２電極部は、前記第２分枝電極から前記第３方向に延長される少なくとも１つの第２貫通電極を含み、前記第１貫通電極は、前記第１導電型半導体層と電気的に連結され、前記第２貫通電極は、前記第２導電型半導体層と電気的に連結される。
【００２４】
また、前記第２電極部は、相互所定の幅を有する複数の第２貫通電極を含む。
【００２５】
また、前記複数の第２貫通電極の間の所定の幅は、前記第２パッド電極から前記第１方向に遠くなるほど増加する。
【００２６】
また、前記第１分枝電極は、前記第３方向において所定の第１高さを有するように提供され、前記第２分枝電極は、前記第１分枝電極の第１高さより大きい所定の第２高さを有するように提供される。
【００２７】
また、前記第１分枝電極は、前記第１導電型半導体層に直接接するように提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、第２導電型半導体層はオーミック層と接するようにし、オーミック層と貫通電極とが接して電流拡散拡張及び動作電圧減少に寄与して信頼性が改善された発光素子、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ができる。
【００２９】
また、本発明は、分枝電極部分のうち、半導体層と接する領域はオーミック特性に優れる物質を用いて、その以外の部分は反射性に優れる物質を採用することによって、信頼性を維持しながら光抽出効率を極大化することができる。
【００３０】
また、本発明は、パッド電極の下端と半導体層との接触制御を通じて電流拡散によりチップの全体的な発光効率を向上させて、光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る発光素子の上面図である。
【図２ａ】本発明の第１実施形態に係る発光素子の第１断面図である。
【図２ｂ】本発明の他の実施形態に係る発光素子の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る発光素子の第２断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発光素子の断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る発光素子の断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る発光素子の断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る照明システムの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを添付した図面を参照して説明する。
【００３３】
本発明を説明するに当たって、各基板、層（膜）などが、各基板、層（膜）などの“上”に、または“下”に形成されることと記載される場合において、“上”と“下”は、“直接”または“他の構成要素を介して”形成されるものを全て含む。また、各構成要素の“上”または“下”に形成されるものと記載される場合において、上または下は２つの構成要素が互いに直接接触されるか、１つ以上の更に他の構成要素が２つの構成要素の間に配置されて形成されることを全て含む。
【００３４】
（実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る発光素子１００の上面図であり、図２ａは本発明の第１実施形態に係る発光素子のＩ−Ｉ’線に沿う第１断面図であり、図３は本発明の第１実施形態に係る発光素子のＩＩ−ＩＩ’線に沿う第２断面図である。
【００３５】
実施形態に係る発光素子１００は、基板１０５、前記基板１０５の上に形成された第１導電型半導体層１１２、前記第１導電型半導体層１１２の上に形成された活性層１１４、及び前記活性層１１４の上に形成された第２導電型半導体層１１６を含むことができる。
【００３６】
また、実施形態は前記第２導電型半導体層１１６の上に形成されたオーミック層１２０、前記オーミック層１２０の上に形成された絶縁層１３０、前記第１導電型半導体層１１２と電気的に連結された第１分枝電極１４０、及び前記第１分枝電極１４０に連結されて前記第１導電型半導体層１１２と電気的に連結された第１パッド電極１４２を含むことができる。
【００３７】
また、実施形態は前記絶縁層１３０を貫通して前記オーミック層１２０と接する第２パッド電極１５２、前記第２パッド電極１５２と連結されて前記絶縁層１３０の上に配置された第２分枝電極１５０、及び前記絶縁層１３０を貫通して前記第２分枝電極１５０と前記オーミック層１２０とを連結する第２貫通電１５４を含むことができる。
【００３８】
実施形態は水平型発光素子に適用できるが、実施形態がこれに限定されるものではない。
【００３９】
以下、図１、図２ａ、及び図３を参照して実施形態に係る発光素子の特徴を説明する。
【００４０】
実施形態において、基板１０５は絶縁性基板または伝導性基板を含むことができる。例えば、前記基板１０５は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、及びＧａ２Ｏ３のうちの少なくとも１つ、またはこれらの組合を使用することができるが、これに限定されるものではない。前記基板１０５の上には所定の凹凸構造（図示せず）が形成されて外部光抽出効率を高めることができるが、これに対して限定されるものではない。
【００４１】
実施形態によれば、前記基板１０５の上に所定のバッファ層（図示せず）が形成されて、以後に形成される発光構造物１１０と基板１０５との格子不整合を緩和させることができる。前記バッファ層は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうちの少なくとも１つで形成できるが、これに限定されるものではない。
【００４２】
実施形態は、前記基板１０５または前記バッファ層上に形成された発光構造物１１０を含むことができる。前記発光構造物１１０は、前記基板１０５の上に第１導電型半導体層１１２、前記第１導電型半導体層１１２の上に活性層１１４、及び前記活性層１１４の上に第２導電型半導体層１１６を含むことができる。
【００４３】
前記第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できる。例えば、前記第１導電型半導体層１１２がｎ型半導体層の場合、前記第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、これに限定されるものではない。
【００４４】
前記第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。
【００４５】
例えば、前記第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つ以上に形成できる。
【００４６】
前記活性層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合って活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドにより決定されるエネルギーを有する光を放出する層である。
【００４７】
前記活性層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。
【００４８】
前記活性層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、これに限定されるものではない。前記井戸層は、前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。
【００４９】
実施形態によれば、前記活性層１１４の上に電子遮断層（図示せず）が形成されて電子遮断（electron blocking）及び活性層のクラッディング（ＭＱＷ cladding）の役割をしてくれることによって、発光効率を改善することができる。
【００５０】
例えば、前記電子遮断層はＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）系半導体で形成されることができ、前記活性層１１４のエネルギーバンドギャップよりは高いエネルギーバンドギャップを有することができる。
【００５１】
前記電子遮断層はｐ型でイオン注入されてオーバーフローされる電子を効率的に遮断し、ホールの注入効率を増大させることができる。
【００５２】
実施形態において、前記第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族化合物半導体層でありうる。例えば、前記第２導電型半導体層１１６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。前記第２導電型半導体層１１６がｐ型半導体層の場合、前記第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。
【００５３】
図２ａまたは図３のように、実施形態は前記第２導電型半導体層１１６の上に形成されたオーミック層１２０、前記オーミック層１２０の上に形成された絶縁層１３０、前記第１導電型半導体層１１２と電気的に連結された第１分枝電極１４０、及び前記第１分枝電極１４０に連結されて前記第１導電型半導体層１１２と電気的に連結された第１パッド電極１４２を含むことができる。
【００５４】
前記オーミック層１２０はキャリア注入が効率的に行われるように単一金属あるいは金属合金、金属酸化物などを多重に積層して形成することができる。前記オーミック層１２０は透光性電極で形成されて光抽出効率を高めると共に、動作電圧を低めて信頼性を向上させることができる。
【００５５】
例えば、前記オーミック層１２０は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＩＺＴＯ（indium zinc tin oxide）、ＩＡＺＯ（indium aluminum zinc oxide）、ＩＧＺＯ（indium gallium zinc oxide）、ＩＧＴＯ（indium gallium tin oxide）、ＡＺＯ（aluminum zinc oxide）、ＡＴＯ（antimony tin oxide）、ＧＺＯ（gallium zinc oxide）、ＩＺＯＮ（IZO Nitride）、ＡＧＺＯ（Al-Ga ZnO）、ＩＧＺＯ（In-Ga ZnO）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含んで形成できるが、このような材料に限定されるものではない。
【００５６】
前記絶縁層１３０は酸化物または窒化物などの電気的絶縁体でありうるが、これに限定されるものではない。前記絶縁層１３０は透光性絶縁物質で形成されて光抽出効率を増大させることができる。
【００５７】
実施形態において、第１パッド電極１４２が形成される位置に活性層１１４がメサエッチングされないことによって活性層領域を確保して内部発光効率を高めることができ、電流拡散により光効率を増大させることができる。
【００５８】
これによって、実施形態において、前記第１パッド電極１４２は前記絶縁層１３０の上に配置されて前記第１分枝電極１４０に連結できる。前記第１パッド電極１４２は、前記絶縁層１３０及び前記オーミック層１２０と上下に重畳するように配置できる。前記第１パッド電極１４２の下側に絶縁層１３０を介してオーミック層１２０が配置されることによって、発光面積を広げると共に、キャリア注入効率が増大して光効率が増大できる。
【００５９】
実施形態によれば、図２ａのように、第１分枝電極１４０はメサ工程によりオーミック層１２０、第２導電型半導体層１１６、活性層１１４が一部除去され、露出する第１導電型半導体層１１２と連結できる。この際、エッチングにより露出する発光構造物と第１分枝電極１４０との間に前記絶縁層１３０が介されて電気的な短絡を防止することができる。
【００６０】
実施形態によれば、ｎ型分枝電極構造はｎ型半導体層と接する面積を十分に確保して動作電圧上昇を防止して、素子の信頼性を高めて、ｐ型分枝電極はポイントコンタクト構造を導入して電流拡散に寄与し、第２導電型半導体層１１６はオーミック層１２０と接するようにすることによって、動作電圧増加を防止して素子の信頼性及び発光効率を極大化することができる。
【００６１】
例えば、図１のように第１実施形態の構造によって、ｎ型分枝電極構造はｎ型半導体層と接する面積を十分に確保するようにし、ｐ型分枝電極はポイントコンタクト構造を導入する場合、以下の＜表１＞のように光度（Ｐｏ）、ウォール−プラグ効率（△ＷＰＥ）が有意な差を示すほどに増大した。
【００６２】
【表１】
0006714328.tif 000002
【００６３】
実施形態によれば、前記第１分枝電極１４０は、前記第１導電型半導体層１１２と接する第１オーミック分枝電極１４４、及び前記第１オーミック分枝電極１４４の上に配置された第１反射分枝電極１４６を含むことができる。
【００６４】
実施形態によれば、第１導電型半導体層１１２と接する分枝電極は第１オーミック分枝電極１４４を採用することによって、第１導電型半導体層１１２とのオーミック特性を最大限確保して動作電圧減少を通じての電気的な信頼性を増大させることができる。
【００６５】
例えば、前記第１オーミック分枝電極１４４は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００６６】
また実施形態によれば、第１導電型半導体層１１２と接しない領域の前記第１オーミック分枝電極１４４の上には第１反射分枝電極１４６を備えて分枝電極による光吸収を最小化して外部光抽出効率を増大させることができる。
【００６７】
例えば、前記第１反射分枝電極１４６は複数の層に形成できる。例えば、前記第１反射分枝電極１４６は、下部第１反射分枝電極１４６ａ、及び上部第１反射分枝電極１４６ｂを含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００６８】
前記第１反射分枝電極１４６は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含んで形成できるが、これに限定されるものではない。
【００６９】
例えば、前記第１反射分枝電極１４６が２つの層の場合、Ａｌ／ＮｉまたはＡｇ／Ｎｉであるか、または単一層の場合、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）を備えることができるが、これに限定されるものではない。
【００７０】
図２ｂは、本発明の他の実施形態に係る発光素子の断面図である。
【００７１】
図２ａとは異なり、図２ｂでは、第１分枝電極１４０でポイントコンタクト構造が可能でありうる。例えば、図２ｂのように、第１分枝電極１４０は、前記第１導電型半導体層１１２と接する第１貫通電極１４５、及び前記第１貫通電極１４５の上に配置された第１反射分枝電極１４６を含むことができる。
【００７２】
実施形態によれば、第１導電型半導体層１１２と接する分枝電極は、第１貫通電極１４５はオーミック物質を採用することによって、第１導電型半導体層１１２とのオーミック特性を最大限確保して動作電圧減少を通じての電気的な信頼性を増大させることができる。
【００７３】
前記第１反射分枝電極１４６は複数の層に形成されることができ、例えば、前記第１反射分枝電極１４６は、下部第１反射分枝電極１４６ａ、及び上部第１反射分枝電極１４６ｂを含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００７４】
実施形態によれば、第１分枝電極１４０でポイントコンタクト構造を採用する場合、前記第１導電型半導体層１１２と接する第１貫通電極１４５を含むことができ、前記第１貫通電極１４５が第１導電型半導体層１１２と接する割合は約１７％乃至４４％でありうる。
【００７５】
例えば、第１貫通電極１４５が第１導電型半導体層１１２と接する割合に従う具体的な実施形態は、以下の＜表２＞の通りであり、比較例（ポイントコンタクト構造でない一般的な水平型チップ）に比べて光度（Ｐｏ）、ウォール−プラグ効率（△ＷＰＥ）が有意な差を示すほどに増大した。
【００７６】
【表２】
0006714328.tif 000003
【００７７】
実施形態において、第１貫通電極１４５が第１導電型半導体層１１２と接する割合は約１７％乃至４４％でありうる。
【００７８】
例えば、実施形態Ａにおいて、第１貫通電極１４５は図１のように分枝電極自体ではポイントコンタクト構造でない１つのバー（bar）形態のことがあり、第１パッド電極１４２は絶縁層１３０の上に配置されて第１導電型半導体層１１２と接しないことがある。実施形態Ａの場合、ｐ−ポイントコンタクト構造と有機的に結合して光度とウォール−プラグ効率が比較例に比べて有意な差がみられるほどに増大した。
【００７９】
また、実施形態Ｂにおいて、第１貫通電極１４５はポイントコンタクト構造を採用する場合であり、１つのｎ型分枝電極で２つのバー（bar）形態のことがあり、第１パッド電極１４２は絶縁層１３０の上に配置されて第１導電型半導体層１１２と接しないことがある。第１貫通電極１４５のポイントコンタクト構造と関連して、図２ｂには１つのｎ型分枝電極で３個のバー（bar）形態の第１貫通電極１４５を図示したものである。
【００８０】
実施形態Ｂにおいても、ｐ−ポイントコンタクト構造と有機的に結合して光度とウォール−プラグ効率が比較例に比べて有意な差がみられるほどに増大した。
【００８１】
また、実施形態Ｃにおいて、第１貫通電極１４５はポイントコンタクト構造を採用する場合であり、１つのｎ型分枝電極で４個のバー（bar）形態のことがあり、第１パッド電極１４２は絶縁層１３０の上に配置されて第１導電型半導体層１１２と接しないことがある。実施形態Ｃにおいても、ｐ−ポイントコンタクト構造と有機的に結合して光度とウォール−プラグ効率が比較例に比べて有意な差がみられるほどに増大した。
【００８２】
また、実施形態Ｄにおいて、第１貫通電極１４５はポイントコンタクト構造を採用する場合であり、１つのｎ型分枝電極で５個のバー（bar）形態のことがあり、第１パッド電極１４２は絶縁層１３０の上に配置されて第１導電型半導体層１１２と接しないことがある。実施形態Ｄにおいても、ｐ−ポイントコンタクト構造と有機的に結合して光度とウォール−プラグ効率が比較例に比べて有意な差がみられるほどに増大した。
【００８３】
実施形態において、以後に説明する第２貫通電極１５４がオーミック層１２０と接する割合は約２５％乃至３４％でありうるが、これに限定されるものではない。
【００８４】
次に、図３のように、実施形態は前記絶縁層１３０を貫通して前記オーミック層１２０と接する第２パッド電極１５２、前記第２パッド電極１５２と連結されて前記絶縁層１３０の上に配置された第２分枝電極１５０、及び前記絶縁層１３０を貫通して前記第２分枝電極１５０と前記オーミック層１２０とを連結する第２貫通電極１５４を含むことができる。
【００８５】
実施形態において、貫通電極は分枝電極の構成要素として図示したが、これに限定されるものではない。
【００８６】
前記第２貫通電極１５４は第２オーミック貫通電極のことがあり、前記第２分枝電極１５０は第２反射分枝電極１５６を含むことができる。
【００８７】
例えば、前記第２貫通電極１５４は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００８８】
例えば、前記第２反射分枝電極１５６は複数の層に形成できる。例えば、前記第２反射分枝電極１５６は、下部第２反射分枝電極１５６ａ、及び上部第２反射分枝電極１５６ｂを含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００８９】
前記第２反射分枝電極１５６は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含んで形成できるが、これに限定されるものではない。
【００９０】
例えば、前記第２反射分枝電極１５６が２つの層の場合、Ａｌ／ＮｉまたはＡｇ／Ｎｉであるか、または単一層の場合、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）を備えることができるがこれに限定されるものではない。
【００９１】
実施形態によれば、前記第２パッド電極１５２と重畳するように前記第２導電型半導体層１１６の上に配置された電流拡散層１６０を設けることで、電流拡散を増大させて全体的な発光効率を増大させることができる。
【００９２】
例えば、前記電流拡散層１６０は、非導電型領域、第１導電型イオン注入層、絶縁物、非晶質領域などを含んで形成できるが、これに限定されるものではない。
【００９３】
図４は、本発明の第２実施形態に係る発光素子の断面図である。
【００９４】
第２実施形態は、第１実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
【００９５】
第２実施形態において、前記第２分枝電極１５０は、第２反射分枝電極１５６及び第３反射貫通電極１５８を含むことができる。
【００９６】
前記第３反射貫通電極１５８は複数の層に形成できる。例えば、前記第３反射貫通電極１５８は、外側第３反射貫通電極１５８ａ、及び内側第３反射貫通電極１５８ｂを含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００９７】
第２実施形態において、第３貫通電極が反射電極物質を含むことによって、分枝電極による光吸収を最小化することができ、オーミック層１２０で発光構造物と接してオーミック特性を確保して信頼性を維持すると共に、外部光抽出効率を極大化することができる。
【００９８】
図５は、本発明の第３実施形態に係る発光素子の断面図である。
【００９９】
第３実施形態は、第１実施形態または第２実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
【０１００】
第３実施形態によれば、前記第２貫通電極１５４は複数に備えられることができ、前記第２貫通電極１５４が前記オーミック層１２０と接する面積が互いに異なることがある。これによって、前記第２貫通電極１５４は前記オーミック層１２０と接する面積が互いに異なる場合を少なくとも２つ備えることができる。
【０１０１】
例えば、前記第２貫通電極１５４は前記第２パッド電極１５２から遠ざかるほど前記オーミック層１２０と接する面積が大きくなることによって、電流拡散に寄与して発光効率を増大させることができる。
【０１０２】
例えば、前記第２貫通電極１５４は前記第２パッド電極１５２から遠ざかるほど前記オーミック層１２０と接する面積が大きくなる第２貫通電極１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄ、１５４ｅを含むことによって、電流拡散に寄与して発光効率を増大させることができる。
【０１０３】
一方、前記第２貫通電極１５４は前記第２パッド電極１５２から遠ざかるほど前記オーミック層１２０と接する面積が徐々に減少することもできる。
【０１０４】
または、前記第２貫通電極１５４は前記第２パッド電極１５２から遠ざかるほど前記オーミック層１２０と接する面積がランダムに変化することもできる。
【０１０５】
実施形態において、第２貫通電極１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄ、１５４ｅがオーミック層１２０と接する領域の水平幅は約２０μｍ乃至約６０μｍ範囲でありうるが、これに限定されるものではない。
【０１０６】
実施形態において、前記第２パッド電極１５２に最も近接した第２貫通電極１５４ａがオーミック層１２０と接する領域の第１水平幅は、前記第２パッド電極１５２と最も離隔した第２貫通電極１５４ｅがオーミック層１２０と接する領域の第２水平幅に比べて約１／２乃至１／４範囲でありうる。
【０１０７】
例えば、実施形態において、前記第２パッド電極１５２に最も近接した第２貫通電極１５４ａがオーミック層１２０と接する領域の第１水平幅は、前記第２パッド電極１５２と最も離隔した第２貫通電極１５４ｅがオーミック層１２０と接する領域の第２水平幅に比べて約１／３でありうるが、これに限定されるものではない。
【０１０８】
例えば、前記第２パッド電極１５２に最も近接した第２貫通電極１５４ａがオーミック層１２０と接する領域の水平幅は約２０μｍであり、前記第２パッド電極１５２と最も離隔した第２貫通電極１５４ｅがオーミック層１２０と接する領域の水平幅は約６０μｍであり、その間にある第２貫通電極１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄがオーミック層１２０と接する領域の水平幅が各々約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍでありうるが、これに限定されるものではない。
【０１０９】
実施形態において、前記第２貫通電極１５４が前記オーミック層１２０と接する面積が前記第２パッド電極１５２から遠ざかるほど徐々に変化があるとしても、前記第２貫通電極１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄ、１５４ｅの間の間隔は均一に配列されて均一な電流拡散に寄与することができる。
【０１１０】
実施形態において、前記第２貫通電極１５４が前記オーミック層１２０と接する形状はバー（bar）形状、四角形、直四角形などの多角形状、または円形、楕円形などの多様な形状でありうる。
【０１１１】
また、実施形態において、前記第２貫通電極１５４の垂直断面形状は矩形状に図示されているが、断面形状がこれに限定されるものではなく、上部幅が下部幅より広く、下部に行くほど幅が狭くなることができる。また、前記第２貫通電極１５４の上部幅が下部幅より狭く、下部に行くほど幅が広くなることもできる。
【０１１２】
一方、図１で、前記第２貫通電極１５４の水平断面の幅は前記第２反射分枝電極１５６の水平断面の幅と同一であるように図示されているが、これに限定されるものではない。例えば、第２貫通電極１５４の水平断面の幅は前記第２反射分枝電極１５６の水平断面の幅より大きいか小さいことがある。
【０１１３】
図６は、本発明の第４実施形態に係る発光素子の断面図である。
【０１１４】
第４実施形態は、第１実施形態から第３実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
【０１１５】
第４実施形態において、前記第２パッド電極１５２と上下に重畳する領域で前記オーミック層１２０が前記第２導電型半導体層１１６と接することができる。
【０１１６】
例えば、第４実施形態は前記第２パッド電極１５２と重畳する前記第２導電型半導体層１１６の上に電流拡散層を備えないことによって、前記オーミック層１２０が前記第２導電型半導体層１１６と接することができる。
【０１１７】
第４実施形態によれば、第２パッド電極１５２と上下に重畳するオーミック層１２０が前記第２導電型半導体層１１６と接することによって、発光特性が維持または上昇されながら、ポイントコンタクトの短所の１つである動作電圧上昇が既存のものと比較して改善できる。
【０１１８】
実施形態によれば、第２導電型半導体層はオーミック層と接するようにし、オーミック層と貫通電極が接して電流拡散拡張及び動作電圧減少に寄与して信頼性が改善された発光素子、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ができる。
【０１１９】
また、実施形態は分枝電極部分のうち、半導体層と接する領域はオーミック特性に優れる物質を用いて、その以外の部分は反射性に優れる物質を採用することによって、信頼性を維持しながら光抽出効率を極大化することができる。
【０１２０】
また、実施形態はパッド電極下端と半導体層との接触制御を通じて電流拡散によりチップの全体的な発光効率を向上させて光効率を向上させることができる。
【０１２１】
実施形態に係る発光素子は、携帯端末機及びノートブックコンピュータなどの表示装置に提供されるか、または照明装置及び指示装置などに多様に適用できる。
【０１２２】
また、実施形態の発光素子は、自動車ランプ、街灯、電光板、前照燈に適用できる。
【０１２３】
図７は、本発明の実施形態に係る発光素子が設置された発光素子パッケージを説明する図である。
【０１２４】
実施形態に係る発光素子パッケージは、パッケージ胴体部２０５、前記パッケージ胴体部２０５に設置された第３電極層２１３及び第４電極層２１４、前記パッケージ胴体部２０５に設置されて前記第３電極層２１３及び第４電極層２１４と電気的に連結される発光素子１００、及び前記発光素子１００を囲むモールディング部材２３０を含むことができる。
【０１２５】
前記第３電極層２１３及び第４電極層２１４は互いに電気的に分離され、前記発光素子１００に電源を提供する役割をする。また、前記第３電極層２１３及び第４電極層２１４は前記発光素子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、前記発光素子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。
【０１２６】
前記発光素子１００は、前記第３電極層２１３及び／又は第４電極層２１４とワイヤー方式、フリップチップ方式、またはダイボンディング方式のうち、いずれか１つにより電気的に連結できる。
【０１２７】
図８は、本発明の実施形態に係る照明システムの分解斜視図である。
【０１２８】
実施形態に係る照明装置は、カバー２１００、光源モジュール２２００、放熱体２４００、電源提供部２６００、内部ケース２７００、及びソケット２８００を含むことができる。また、実施形態に係る照明装置は、部材２３００とホルダー２５００のうち、いずれか１つ以上をさらに含むことができる。前記光源モジュール２２００は、実施形態に係る発光素子または発光素子パッケージを含むことができる。
【０１２９】
前記光源モジュール２２００は、光源部２２１０、連結プレート２２３０、及びコネクター２２５０を含むことができる。前記部材２３００は、前記放熱体２４００の上面の上に配置され、複数の光源部２２１０とコネクター２２５０が挿入されるガイド溝２３１０を有する。
【０１３０】
前記ホルダー２５００は、内部ケース２７００の絶縁部２７１０の収納溝２７１９を塞ぐ。したがって、前記内部ケース２７００の前記絶縁部２７１０に収納される前記電源提供部２６００は密閉される。前記ホルダー２５００は、ガイド突出部２５１０を有する。
【０１３１】
前記電源提供部２６００は、突出部２６１０、ガイド部２６３０、ベース２６５０、及び延長部２６７０を含むことができる。前記内部ケース２７００は、内部に前記電源提供部２６００と共にモールディングを含むことができる。モールディング部はモールディング液体が固まった部分であって、前記電源提供部２６００が前記内部ケース２７００の内部に固定できるようにする。
【０１３２】
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ものではない。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み合わせてまたは変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【０１３３】
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものでなく、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を逸脱しない範囲内で、以上に例示していない多様な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かかわる差異点も、特許請求の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。
【０１３４】
本特許出願は、２０１４年８月７日付で韓国に出願した特許出願番号第１０−２０１４−０１０１４８８号に対し、米国特許法１１９（ａ）条（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ａ））により優先権を主張し、その全ての内容は参考文献として本特許出願に併合される。
【図１】
0006714328.tif 000004
【図２ａ】
0006714328.tif 000005
【図２ｂ】
0006714328.tif 000006
【図３】
0006714328.tif 000007
【図４】
0006714328.tif 000008
【図５】
0006714328.tif 000009
【図６】
0006714328.tif 000010
【図７】
0006714328.tif 000011
【図８】
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