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JP2011086909A - 半導体発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、信頼性を向上させることができる半導体発光素子及びその製造方法を提供するためのものである。
【解決手段】本発明は、導電性支持部材と、上記導電性支持部材の上に配置された反射層と、上記反射層の上に配置されて接触され、第１導電型半導体層と、上記第１導電型半導体層の上に配置された活性層と、上記活性層の上に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物と、上記発光構造物の上に配置された電極と、上記発光構造物の下面の周りに配置されたチャンネル層と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に関するものである。
III−V族窒化物半導体（group III−V nitride semiconductor）は、物理的、化学的特性により発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザダイオード（ＬＤ）などの発光素子の核心素材として脚光を浴びている。例として、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する窒化物半導体がある。
発光ダイオードは化合物半導体の特性を用いて電気を光に変換させて信号を授受したり、光源に使われる半導体素子の一種である。
このような窒化物半導体材料を用いたＬＥＤまたはＬＤは光を提供するための発光装置にたくさん使われており、携帯電話のキーパッド発光部、電光板、照明装置など、各種製品の光源に応用されている。
本発明は、化合物半導体層を含む発光構造物の下部に位置した各層間の接着力を向上させることができる半導体発光素子及びその製造方法を提供することをその目的とする。
本発明に従う半導体発光素子は、導電性支持部材と、上記導電性支持部材の上に配置された反射層と、上記反射層の上に配置されて接触され、第１導電型半導体層と上記第１導電型半導体層の上に配置された活性層と、上記活性層の上に配置された第２導電型半導体層とを含む発光構造物と、上記発光構造物の上に配置された電極と、上記発光構造物の下面の周り配置されたチャンネル層と、を含む。
本発明に従う半導体発光素子は、導電性支持部材と、上記導電性支持部材の上に配置された反射層と、上記反射層の上に配置されたオーミック層と、上記オーミック層の上に配置されて接触され、第１導電型半導体層と、上記第１導電型半導体層の上に配置された活性層と、上記活性層の上に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物と、上記発光構造物の上に配置された電極と、上記発光構造物の下部周りに配置されたチャンネル層と、を含む。
本発明によれば、光抽出効率を向上させることができる。
本発明によれば、発光構造物の下に配置された層同士間の接着問題を改善させることができる。
本発明によれば、発光構造物の下のチャンネル領域での金属と非金属との間の接着問題を改善させることができる。
本発明によれば、発光構造物の下の酸化物と反射物質との間の接着力を改善してチャンネル領域での層間剥離問題を改善させることができる。
本発明によれば、半導体発光素子の信頼性を向上させることができる。
本発明の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子のII−IIに従う断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 図１７に図示された半導体発光素子のXVIII−XVIIIに従う断面図である。 図１８に図示された半導体発光素子の変形された例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 図２２に図示された半導体発光素子のXXXIII−XXXIIIに従う断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージを示す断面図である。
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。
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。
以下、本発明の実施形態を添付された図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図であり、図２は図１のII−IIに従う断面図である。
図１及び図２を参照すれば、本実施形態に従う半導体発光素子１００は、化合物半導体層を有する発光構造物１３５、チャンネル層１４０、反射層１５０、接合層１６０、及び導電性支持部材１７０を含む。
上記半導体発光素子１００は化合物半導体、例えば、３族−５族元素の化合物半導体で具現できる。上記半導体発光素子１００は、青色、緑色、または赤色のような可視光線領域の光を放出することもでき、紫外線領域の光を放出することもできる。上記半導体発光素子１００は実施形態の技術的範囲内で多様に変形できる。
上記発光構造物１３５は、第１導電型半導体層１１０、活性層１２０、及び第２導電型半導体層１３０を含む。
上記第１導電型半導体層１１０は、第１導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体で具現できる。例えば、上記３族−５族元素の化合物半導体は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択できる。上記第１導電型半導体層１１０がＮ型半導体である場合、上記第１導電型ドーパントは、例えば５族元素から選択できる。上記第１導電型半導体層１１０は、単層または多層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。上記第１導電型半導体層１１０の上面は光抽出効率のために凹凸パターン１１２のような光抽出構造が形成できる。また、電流拡散と光抽出のために透明電極層と絶縁層などが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。
上記第１導電型半導体層１１０の上には電極１１５が形成できる。上記電極１１５はパッドであるか、上記パッドに連結された分岐構造の金属パターンを含むことができ、これに対して限定するのではない。上記電極１１５は、上面に凹凸パターンが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。
上記電極１１５は、上記第１導電型半導体層１１０の上面にオーミック接触できる。上記電極１１５は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＡｕの中から選択されたいずれか１つまたは複数の物質を用いて単層または多層で形成できる。上記電極１１５は、上記第１導電型半導体層１１０とのオーミック接触、金属層の間の接着性、反射特性、導電性特性などを考慮して上記物質などから選択できる。
上記活性層１２０は、上記第１導電型半導体層１１０の下に形成され、単一または多重量子井戸構造で形成できる。上記活性層１２０は、３族−５族元素の化合物半導体材料を用いて井戸層と障壁層の積層構造、例えばＩｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層、またはＩｎＧａＮ井戸層／ＡｌＧａＮ障壁層の積層構造で形成されることもできる。
上記活性層１２０の上または／及び下には、導電型クラッド層が形成できる。上記導電型クラッド層はＡｌＧａＮ系半導体で形成できる。
上記第２導電型半導体層１３０は、上記活性層１２０の下に形成され、第２導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体で具現できる。例えば、上記３族−５族元素の化合物半導体は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択できる。上記第２導電型半導体層１３０がＰ型半導体である場合、上記第２導電型ドーパントは、例えば３族元素から選択できる。上記第２導電型半導体層１３０は、単層または多層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。
図１Ａに示すように、上記発光構造物１３５は上記第２導電型半導体層１３０の下に第３導電型半導体層１３４を更に含むことができる。上記第３導電型半導体層１３４は、上記第２導電型半導体層１３０と反対の極性を有することができる。また、上記第１導電型半導体層１１０がＰ型半導体層であり、上記第２導電型半導体層１３０がＮ型半導体層で具現されることもできる。これによって、上記発光構造物１３５は、Ｎ−Ｐ接合、Ｐ−Ｎ接合、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合、及びＰ−Ｎ−Ｐ接合構造のうち、少なくとも１つを含むことができる。
上記第２導電型半導体層１３０または第３導電型半導体層１３４の下にはチャンネル層１４０及び反射層１５０が形成できる。以下では、説明の便宜のために発光構造物１３５の最下層に第２導電型半導体層１３０が形成された場合を基準にして実施形態を説明する。
上記反射層１５０は上記第２導電型半導体層１３０の下面の内側に接触され、上記チャンネル層１４０は上記第２導電型半導体層１３０の下面の周りに接触される。
上記チャンネル層１４０はチャンネル領域１０５に配置できる。上記チャンネル領域１０５はチップとチップとの間に分離される境界領域として半導体発光素子の周り領域になる。上記チャンネル層１４０の上面の外側は外部に露出されるか、絶縁層１９０により覆われることができる。上記チャンネル層１４０の上面の内側は上記第２導電型半導体層１３０の下面の外側に接触される。
上記チャンネル層１４０は上記第２導電型半導体層１３０の下面の周りにループ形状、環形状、またはフレーム形状などのパターンで形成できる。上記チャンネル層１４０は連続的なパターン形状または不連続的なパターン形状を含むことができる。また、上記チャンネル層１４０は製造過程でチャンネル領域に照射されるレーザの経路の上に形成できる。
上記チャンネル層１４０は、酸化物、窒化物、または絶縁物の材質の中から選択できる。例えば、上記チャンネル層１４０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）、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２等から選択された物質で形成できる。
上記チャンネル層１４０は、上記発光構造物１３５の外壁が湿気に露出されても、互いにショートが発生することを防止して、高湿に強いＬＥＤを提供できる。上記チャンネル層１４０を透光性物質に使用する場合、レーザスクライビング時に照射されるレーザが透過できるようになる。これによって、チャンネル領域１０５でレーザ照射により金属物質の破片が発生することが防止できるようになり、発光構造物１３５の側壁での層間短絡問題を防止することができる。
上記チャンネル層１４０は、上記発光構造物１３５の各層１１０、１２０、１３０の外壁と上記反射層１５０との間の間隔を離隔させることができる。上記チャンネル層１４０は、０．０２〜５μｍの厚みで形成されることができ、上記厚みはチップサイズによって変わることができる。
上記反射層１５０は、上記第２導電型半導体層１３０の下面にオーミック接触され、反射金属を含むことができる。上記反射層１５０はシード金属を含むことができ、上記シード金属はメッキ工程のために使われる。これによって、上記反射層１５０は、オーミック層、シード層、反射層のような層が選択的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。
上記反射層１５０は、上記チャンネル層１４０の下面に延びて、上記チャンネル層１４０の下面の全体に接触される構造で形成できる。
上記反射層１５０は、発光構造物１３５の領域より大きな幅（または、直径）で形成されるので、入射される光を効果的に反射させることができる。これによって、光抽出効率が改善できる。
上記反射層１５０は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びこれらの組合から選択された物質を用いて単層または多層で形成できる。上記反射層１５０は、上記の物質とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの導電性酸化物質を用いて多層で形成されることもできる。例えば、上記反射層１５０は、ＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどで形成できる。
上記反射層１５０と上記第２導電型半導体層１３０との間の一部領域には電流ブロッキング層１４５を形成してもよい。上記電流ブロッキング層１４５は、上記反射層１５０より電気導電性の低い非金属物質で形成できる。上記電流ブロッキング層１４５は、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２の中から選択された少なくとも１つの物質で形成できる。ここで、上記反射層１５０がＡｇである場合、上記電流ブロッキング層１４５は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ２等の物質で形成できる。
上記電流ブロッキング層１４５は、上記チャンネル層１４０の物質と同一な物質で形成されるか、異なる物質で形成できる。上記電流ブロッキング層１４５と上記チャンネル層１４０とが同一な物質である場合、同一工程で形成されることもできる。
上記電流ブロッキング層１４５は、上記電極１１５に対して対応する位置に対応するパターンで形成されることができ、そのサイズは上記電流の拡散程度によって変更できる。
上記電流ブロッキング層１４５は、上記電極１１５と対応する構造で配置されているので、チップの全領域に電流を拡散させることができる。
また、上記電流ブロッキング層１４５は、上記反射層１５０と上記接合層１６０との間の界面や、上記第２導電型半導体層１３０と上記接合層１６０との間の界面に形成されることができ、実施形態の技術的範囲内で選択的に形成できる。
上記接合層１６０は、上記反射層１５０の下に接触され、上記チャンネル層１４０の下には接触されないように形成できる。上記接合層１６０は、バリヤー金属またはボンディング金属などを含むことができる。例えば、上記接合層１６０は、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＴａの中から選択された少なくとも１つの物質で形成できる。
上記接合層１６０の下に導電性支持部材１７０が形成できる。上記接合層１６０を形成せず、上記反射層１５０に上記導電性支持部材１７０をメッキやシートなどで付着させることもできる。
上記導電性支持部材１７０はベース基板であって、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデニウム（Ｍｏ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリヤウエハ（例：Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ等）などで具現できる。また、上記導電性支持部材１７０は形成しないとか、導電性シートで具現できる。
上記発光構造物１３５の外側面は傾斜して形成されることができ、絶縁層１９０が形成できる。上記絶縁層１９０の下段は上記チャンネル層１４０の上に接触され、上段１９４は上記第１導電型半導体層１１０の周りに形成できる。これによって、上記絶縁層１９０は上記チャンネル層１４０に密着接触され、上記発光構造物１３５の周りに形成されることによって、上記発光構造物１３５の外側面での層間ショートを防止することができる。
図２を参照すれば、上記チャンネル層１４０はチップの外側の周りに台形状で形成され、その内側領域（Ｃ３、Ｃ４）は半導体領域（Ａ１）となり、その外側領域（Ｃ１、Ｃ２）は半導体領域（Ａ１）の外側にチップの外側に露出される。上記チャンネル層１４０の内側１４０Ａは、上記半導体領域（Ａ１）の一部に配置される。
上記反射層１５０のオーミック領域は、上記半導体領域（Ａ１）の内側に配置され、上記反射層１５０の直径（Ｄ１）は上記半導体領域（Ａ１）の直径（Ｄ２）より小さく配置できる。上記反射層１５０のオーミック領域（Ａ２）は発光領域に対応するサイズで形成できる。
上記電流ブロッキング層１４５は、上記半導体領域（Ａ１）内で上記電極に対応する位置と対応するパターンで形成され、上記オーミック領域（Ａ２）及び上記半導体領域（Ａ１）の内部に配置される。上記電流ブロッキング層１４５のサイズ（Ｂ１）はパッドや電極パターンによって変わることができる。
図３乃至図１４は、図１に図示された半導体発光素子の製造過程を順次に示す断面図である。
図３及び図４を参照すれば、基板１０１は成長用装置にローディングされ、その上に２族乃至６族元素の化合物半導体が層またはパターン形態で形成できる。
上記成長用装置は、電子ビーム蒸着器、ＰＶＤ（physical vapor deposition）、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）、ＰＬＤ（plasma laser deposition）、二重型の熱蒸着器（dual-type thermal evaporator）スパッタリング（sputtering）、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）などから選択されることができ、このような装置に限定するのではない。
上記基板１０１は、サファイア基板（Ａｌ２Ｏ３）、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇａ２０３、導電性基板、そしてＧａＡｓなどからなる群から選択できる。このような基板１０１の上面には凹凸パターンが形成できる。また、上記基板１０１の上には２族乃至６族元素の化合物半導体を用いた層またはパターンが形成できる。例えば、ＺｎＯ層（図示せず）、バッファ層（図示せず）、アンドープド（つまり、非ドープの）半導体層（図示せず）のうち、少なくとも１層が形成できる。上記バッファ層またはアンドープド半導体層は、３族−５族元素の化合物半導体を用いて形成できる。上記バッファ層は、上記基板との格子定数の差を減らすようになり、上記アンドープド半導体層はドーピングしないＧａＮ系半導体で形成できる。
上記基板１０１の上には第１導電型半導体層１１０が形成され、上記第１導電型半導体層１１０の上には活性層１２０が形成され、上記活性層１２０の上には第２導電型半導体層１３０が形成される。
上記第１導電型半導体層１１０は、第１導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体で具現できる。例えば、上記３族−５族元素の化合物半導体は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択できる。上記第１導電型半導体層１１０がＮ型半導体である場合、上記第１導電型ドーパントは、例えば５族元素の中から選択できる。上記第１導電型半導体層１１０は、単層または多層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。
上記第１導電型半導体層１１０の上には活性層１２０が形成され、上記活性層１２０は単一量子井戸構造または多重量子井戸構造で形成できる。上記活性層１２０は、３族−５族元素の化合物半導体材料を用いて井戸層と障壁層の積層構造、例えばＩｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層、またはＩｎＧａＮ井戸層／ＡｌＧａＮ障壁層の積層構造で形成できる。
上記活性層１２０の上または／及び下には導電型クラッド層が形成できる。上記導電型クラッド層はＡｌＧａＮ系半導体で形成できる。
上記活性層１２０の上には上記第２導電型半導体層１３０が形成され、上記第２導電型半導体層１３０は第２導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体を含むことができる。例えば、上記３族−５族元素の化合物半導体は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択できる。上記第２導電型半導体層１３０がＰ型半導体である場合、上記第２導電型ドーパントは、例えば３族元素の中から選択できる。上記第２導電型半導体層１３０は単層または多層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。
上記第１導電型半導体層１１０、上記活性層１２０、及び上記第２導電型半導体層１３０は、発光構造物１３５に定義できる。また、上記第２導電型半導体層１３０の上には第３導電型半導体層、例えばＮ型半導体層が形成できる。これによって、上記発光構造物１３５は、Ｎ−Ｐ接合、Ｐ−Ｎ接合、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合構造のうち、少なくとも１つが形成できる。
個別チップ境界であるチャンネル領域１０５にはチャンネル層１４０が形成される。上記チャンネル層１４０はマスクパターンを用いて個別チップ領域の周りに形成され、リング形状、ループ形状、フレーム形状などのパターンで形成できる。上記チャンネル層１４０は、酸化物、窒化物、または絶縁物の材質の中から選択できる。例えば、上記チャンネル層１４０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）、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２等から選択された物質で形成できる。
上記チャンネル層１４０は、１つの例としてフォトリソグラフィ工程により形成できる。上記チャンネル層１４０は、上記の物質を使用してスパッタリング方法または蒸着方法などを用いて形成できる。上記チャンネル層１４０は、導電性酸化物である場合、電流拡散と電流注入層としても機能するようになる。
図４乃至図６を参照すれば、上記第２導電型半導体層１３０の上には電流ブロッキング層１４５が形成できる。上記電流ブロッキング層１４５はマスクパターンを用いて形成されることができ、上記チャンネル層１４０と同一な物質または異なる物質で形成できる。このような物質差によってその形成順序は変更できる。例えば、上記チャンネル層１４０と上記電流ブロッキング層１４５は同一物質である場合、１つの工程で形成できる。
上記電流ブロッキング層１４５は、半導体層より低い電気導電性を有する物質であるか、低い電気導電性を有するように形成できる。上記電流ブロッキング層１４５は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２の中から選択された少なくとも１つの物質で形成できる。上記電流ブロッキング層１４５は、マスクパターンを用いて希望する領域に形成できる。上記電流ブロッキング層１４５は、電極が形成される領域に対応する位置及び対応するパターンで形成できる。上記電流ブロッキング層１４５は電極パターンと同一な形状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。
上記電流ブロッキング層１４５は、パッド位置または／及び電極パターンに対応するように形成できる。上記電流ブロッキング層１４５は、反射層１５０の内側に配置されて、その周辺領域に比べて殆ど電流が流れないため、電流を拡散させて供給できる。このような電流ブロッキング層１４５は多角形または円形のようなパターンで形成されることがあり、形成しないこともある。
図５及び図７を参照すれば、上記第２導電型半導体層１３０の上に反射層１５０が形成できる。上記反射層１５０は、上記第２導電型半導体層１３０にオーミック接触される。上記反射層１５０は、上記第２導電型半導体層１３０と上記電流ブロッキング層１４５の上に形成されて、接触抵抗を低めることができる。
上記反射層１５０は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びこれらの組合から選択された少なくとも１つの物質を用いて、単層または多層で形成できる。また、上記反射層１５０は、上記金属物質とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの導電性酸化物質を用いて多層で形成できる。例えば、上記反射層１５０は、ＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどで形成できる。上記反射層１５０は、例えば、Ｅ−ｂｅａｍ（electron beam）方式またはスパッタリング方式により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。
上記反射層１５０は、例えば、第１接着層／反射層／第２接着層／シード層の積層構造で形成できる。上記第１及び第２接着層はＮｉを含み、反射層はＡｇを含み、シード層はＣｕを含むことができる。上記第１接着層は数ｎｍ以下の厚みで形成され、上記反射層は数白ｎｍ以下に形成され、上記第２接着層は数十ｎｍ以下に形成され、上記シード層は１μｍ以下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。
上記反射層１５０は、上記チャンネル層１４０の上まで覆う形態で形成できる。上記反射層１５０は反射金属を用いて具現されるので、電極役目を遂行することができる。また、上記反射層１５０とその上の金属物質が電極役目を遂行することができる。
図７及び図８を参照すれば、上記反射層１５０の上に上記接合層１６０が形成できる。上記接合層１６０は、バリヤー金属またはボンディング金属などを含み、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＴａの中から選択された少なくとも１つの物質で形成できる。
上記接合層１６０の上に導電性支持部材１７０が接合できる。上記導電性支持部材１７０はベース基板であって、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデニウム（Ｍｏ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリヤウエハ（例：Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ等）などで具現できる。上記導電性支持部材１７０は、上記接合層１６０にボンディングされるか、メッキ層で形成されるか、または導電性シート形態で付着できる。本実施形態において、上記接合層１６０は形成されないこともあり、この場合、上記反射層１５０の上に上記導電性支持部材１７０が形成できる。
図９及び図１０を参照すれば、上記導電性支持部材１７０をベースに位置させ、上記発光構造物１３５の上の上記基板１０１を除去するようになる。
上記基板１０１は１つの例としてレーザリフトオフ（ＬＬＯ：Laser Lift Off）方法により除去できる。上記レーザリフトオフ方法は、上記基板１０１に一定領域の波長を有するレーザを照射して分離させる方式である。ここで、上記基板１０１と第１導電型半導体層１１０との間に異なる半導体層（例：バッファ層）やエアーギャップがある場合、湿式エッチング液を用いて上記基板１０１を分離することもできる。
上記基板１０１が除去された上記第１導電型半導体層１１０の表面に対し、ＩＣＰ／ＲＩＥ（Inductively coupled Plasma／Reactive Ion Etching）方式により研磨する工程を遂行することができる。
図１０及び図１１を参照すれば、アイソレーションエッチングにより発光構造物１３５のチャンネル領域１０５を除去するようになる。即ち、チップとチップとの境界領域に対してアイソレーションエッチングを遂行するようになる。上記アイソレーションエッチングにより上記チャンネル領域１０５には上記チャンネル層１４０が露出されることができ、上記発光構造物１３５の側面は傾斜して形成できる。
上記チャンネル層１４０が透光性物質である場合、上記アイソレーションエッチングやレーザスクライビング工程で照射されるレーザが透過するようになることによって、その下の金属材料、例えば、反射層１５０、接合層１６０、導電性支持部材１７０の材料がレーザが照射される方向に突出するか、破片が発生することを抑制することができる。
ここで、上記チャンネル層１４０は上記レーザの光が透過されることによって、チャンネル領域１０５でレーザによる金属破片の発生を防止し、発光構造物１３５の各層の外壁を保護することができる。
そして、上記第１導電型半導体層１１０の上面に対してエッチングを遂行して、凹凸パターン１１２を形成する。上記凹凸パターン１１２は光抽出効率を向上させることができる。
図１２及び図１３を参照すれば、上記発光構造物１３５の周りに絶縁層１９０を形成する。上記絶縁層１９０はチップ周りに形成されるが、その下段は上記チャンネル層１４０の上に形成され、その上段１９４は上記第１導電型半導体層１１０の上面の周りに形成される。上記絶縁層１９０は、上記発光構造物１３５の周りに形成されて、層１１０、１２０、１３０の間のショートを防止できる。また、上記絶縁層１９０及び上記チャンネル層１４０はチップの内部に湿気が侵入することを防止できる。
上記第１導電型半導体層１１０の上には電極１１５が形成され、上記電極１１５は所定パターンで形成できる。上記絶縁層１９０及び上記電極１１５の形成過程はチップ分離前または後に遂行されることができ、これに対して限定するのではない。上記電極１１５は、上記電流ブロッキング層１４５の位置に対応するように形成され、その上面は凹凸パターンが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。
そして、チップ境界を基準にして個別チップ単位で分離するようになる。この際、チップ単位の分離方式はレーザまたは／及びブレーキング工程を利用できる。図１３のII-IIに従う断面図は、図２に図示した通りである。
図１４は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、図１の実施形態と重複する部分に対する説明は省略する。
図１４を参照すれば、半導体発光素子１００Ａは、第２導電型半導体層１３０の下にチャンネル層１４０、電流ブロッキング層１４５、及び反射層１５１が形成される。上記チャンネル層１４０、上記電流ブロッキング層１４５、上記反射層１５１は、互いに重ならないように形成される。
上記チャンネル層１４０、上記反射層１５１、及び上記電流ブロッキング層１４５の下には、接合層１６０または／及び導電性支持部材１７０が形成できる。
上記接合層１６０は、上記チャンネル層１４０、上記反射層１５１、及び上記電流ブロッキング層１４５の下に接触される。上記チャンネル層１４０は、上記発光構造物１３５の外側と上記接合層１６０との間の間隔を離隔させる。上記反射層１５１は、上記チャンネル層１４０の内側領域で上記第２導電型半導体層１３０とオーミック接触される。上記電流ブロッキング層１４５は、上記反射層１５１の内で上記電極１１５と対応するパターンで形成される。ここで、上記反射層１５１はオーミック接触領域のみに形成されているので、オーミック接触領域と反射領域が同一なサイズで形成できる。
図１５は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、図１の実施形態と重複する部分に対する説明は省略する。
図１５を参照すれば、半導体発光素子１００Ｂは発光構造物１３５の下のチャンネル層１４０と反射層１５２の接合構造を変更した形態である。上記反射層１５２の外側端部１５２Ａは上記チャンネル層１４０Ａの内側端部１４０Ａに一部距離（即ち、幅）（Ｄ３）だけオーバーラップされるように形成される。また、上記反射層１５２の外側端部１５２Ａはチップ外壁から所定距離（Ｄ２）を置いて離隔されるので、チップ外壁に露出されないので、チップ外壁での剥離問題が解決できる。
ここで、上記反射層１５２が上記チャンネル層１４０の下にオーバーラップされる距離（Ｄ３）は、上記チャンネル層１４０の下面幅（Ｄ２＋Ｄ３）の８０％以内に形成できる。このような反射層１５２のオーバーラップされる距離（Ｄ３）を減らすことによって、反射層１５２の材質による接着力弱化問題を改善させることができる。例えば、上記チャンネル層１４０の幅（Ｄ２＋Ｄ３）が７５μｍ程度の場合、上記Ｄ３は６μｍ以下に形成できる。
図１６は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、図１の実施形態と重複する部分に対する説明は省略する。
図１６を参照すれば、半導体発光素子１００Ｃは、チャンネル領域１０５にチャンネル層１４１とキャッピング層１５５を積層した構造である。上記チャンネル層１４１は内側が上記第２導電型半導体層１３０の下に接触され、外側に露出された構造であり、その材料は第１実施形態で酸化物系列を含む。例えば、上記チャンネル層１４１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＧＺＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの酸化物系列の中から選択された物質で形成できる。
上記キャッピング層（Capping layer）１５５は酸化物と接着力が優れる金属、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈなどの物質の中から選択された少なくとも１つの物質で形成できる。即ち、上記キャッピング層１５５は上記物質を用いた単層または多層構造の接着層であって、金属と酸化物との間の接着力を改善させて、チップ外壁での剥離問題を改善させることができる。上記キャッピング層１５５は、数百ｎｍ以下に形成できる。上記キャッピング層１５５は電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）蒸着法やスパッタリング方法により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。
上記キャッピング層１５５は、上記チャンネル層１４１の下面と上記反射層１５０との間に形成されて、上記反射層１５０の接着力を改善させて、チップ外壁での層間剥離問題を解決できる。
図１７は本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図であり、図１８は図１７のXVIII−XVIIIに従う断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図１７及び図１８を参照すれば、半導体発光素子１００Ｄはチャンネル層１４１の下の周りにキャッピング層１５５が囲む形態である。
上記発光構造物１３０の下面の外側にはチャンネル層１４１が形成され、上記チャンネル層１４１の下にキャッピング層１５５が積層される。上記チャンネル層１４１はチップ周りに沿って所定幅を有するリング形状、台形状、環形状で形成できる。上記キャッピング層１５５は、上記チャンネル層１４１の下面及び内側面に形成される。上記キャッピング層１５５の内側端部１５５Ａは、図１８に示すように、上記反射層１５０と上記チャンネル層１４１との間に沿って、台形状、環形状、リング形状で形成できる。図１８でＥ１は半導体領域となる。
上記第２導電型半導体層１３０は、上記反射層１５０、上記チャンネル層１４０、電流ブロッキング層１４５、上記キャッピング層１５５に接触されるので、チップの外側では上記チャンネル層１４０により保護を受けることができ、チップの内側では上記反射層１５０と上記キャッピング層１５５を通じて電流の供給を受けるようになる。
図１９は図１８の変形例である。図１７及び図１９を参照すれば、上記キャッピング層１５５の端部１５５Ｂは単一パターンでない複数のパターンからなることができる。即ち、キャッピング層１５５の端部１５５Ｂは一定の間隔または不規則な間隔で離隔されて、上記第２導電型半導体層１３０の下面に凹凸構造で接触できる。このような接合構造は、上記チャンネル層１４１に対する上記キャッピング層１５５と上記反射層１５０との接着力を改善させることができる。ここで、上記キャッピング層１５５は一部が複数個でパタニングされるか、全層が複数個にパタニングできる。
図２０は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子の断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２０を参照すれば、半導体発光素子１００Ｅはチャンネル領域１０５に存在するチャンネル層１４１、キャッピング層１５５、及び反射層１５０の接合構造を変更したものである。
上記反射層１５０は、図１６に開示された反射層の幅より短く形成される。上記反射層１５０の外側端部１５２は、上記キャッピング層１５５の内側端部１４３の下に所定距離（即ち、幅）（Ｄ５）だけオーバーラップされる。ここで、上記Ｄ５はキャッピング層１５５の幅（Ｄ４＋Ｄ５）の８０％以下に形成されることができ、上記反射層１５０の外側端は上記チップの外壁からＤ４だけ離隔される。
ここで、上記キャッピング層１５５は上記チャンネル層１４１の下に同一な幅（Ｄ４＋Ｄ５）で形成されるか、上記キャッピング層１５５の幅が更に短く形成できる。
図２１は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子の断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２１を参照すれば、半導体発光素子１００Ｆは発光構造物１３５の下の周りにチャンネル層１４１、キャッピング層１５５、及び反射層１５０が形成された構造を含む。
上記チャンネル層１４１の内側の上面は上記第２導電型半導体層１３０の下面に接触され、上記チャンネル層１４１の下面及び内側面には上記キャッピング層１５５が覆っている。上記キャッピング層１５５の内側端部１５５Ａは上記第２導電型半導体層１３０の下面に接触されて、電流を供給するようになる。上記反射層１５０の外側は上記キャッピング層１５５と接触され、上記チャンネル層１４１とは接触されない形態であって、上記反射層１５０の外側に対する接着力を改善させることができる。
また、上記反射層１５２の端部１５２は上記キャッピング層１５５の下に所定距離（Ｄ６）だけオーバーラップされるように配置され、そのオーバーラップされた距離（Ｄ６）は上記チャンネル層１４０の幅の８０％以下に形成できる。上記反射層１５２の端部１５２を上記キャッピング層１５５の下にオーバーラップされるように配置することで、上記反射層１５２の端部１５２に対する接着力を改善させることができる。
図２２は、本発明の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２２を参照すれば、半導体発光素子２００は、発光構造物１３５、チャンネル層２４０、電流ブロッキング層２４５、反射層２５０、接合層２６０、導電性支持部材１７０、及びオーミック層２８０を含む。
上記第２導電型半導体層１３０の下の周りにはチャンネル層２４０が配置され、内側にはオーミック層２８０と電流ブロッキング層２４５が配置される。上記チャンネル層２４０は第１実施形態のチャンネル層を参照することにする。
上記電流ブロッキング層２４５は、上記第２導電型半導体層１３０と上記オーミック層２８０との間に形成されて、電流を拡散させることができる。
上記オーミック層２８０は、発光構造物１３５の第２導電型半導体層１３０と上記反射層２５０との間に形成され、その材質はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＧＺＯなどの導電性酸化物系列の中から選択できる。即ち、上記オーミック層２８０は上記第２導電型半導体層１３０の下面にオーミック接触される。上記オーミック層２８０は、スパッタリング方法（例：radio-freqeucny-magnetron sputtering）や蒸着方法を使用することができ、これに対して限定するのではない。上記オーミック層２８０は、数十ｎｍ以下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。
上記オーミック層２８０は、上記チャンネル層２４０、上記第２導電型半導体層１３０、上記電流ブロッキング層２４５の下に接触され、上記接合層２６０を通じて印加される電流を上記第２導電型半導体層１３０に供給する。
上記反射層２５０は、例えば、第１接着層／反射層／第２接着層／シード層の積層構造で形成できる。上記第１及び第２接着層はＮｉを含み、反射層はＡｇを含み、シード層はＣｕを含むことができる。上記第１接着層は数ｎｍ以下の厚みで形成され、上記反射層は数白ｎｍ以下に形成され、上記第２接着層は数十ｎｍ以下に形成されることができ、上記シード層は１μｍ以下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。
図２３は、図２２のXXIII−XXIIIに従う断面図である。図２３を参照すれば、半導体領域（Ａ１）の外側には上記チャンネル層２４０の内側領域２４０Ａが配置され、内側にはオーミック層２８０のオーミック領域（Ａ４）と電流ブロッキング層２４５の領域が形成される。上記半導体領域（Ａ１）の幅（Ｄ１２）は上記オーミック層２８０の幅（Ｄ１１）よりは大きく形成できる。
上記チャンネル層２４０の外側領域と内側領域の距離（Ｄ１４、Ｄ１３）は互いに同一または相異することがあり、これに対して限定するのではない。
図２４は、本発明の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２４を参照すれば、半導体発光素子２０１は反射層２５０を変形した構造である。上記反射層２５０は、上記オーミック層２８０のチャンネル領域１０５以外の領域、例えば、オーミック領域のみに配置されて、入射される光を反射させる。上記反射層２５０の外側端部２５１は上記チップの外側に露出されない構造である。
図２５は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２５を参照すれば、半導体発光素子２０１Ａは発光構造物１３５の下にオーミック接触された導電性酸化物系列のオーミック層２８０が形成され、外側に透光性系列のチャンネル層２４０が形成される。
上記反射層２５０の端部２５１がチャンネル領域１０５に一定の距離（Ｄ１６）にオーバーラップされるように形成される。上記反射層２５０の端部２５１がオーバーラップされる距離（即ち、幅）（Ｄ１６）は、上記チャンネル層２４０の下面幅（Ｄ１５＋Ｄ１６）に比べて８０％以下に形成できる。即ち、上記反射層２５０は図２４及び図２５に示すように、上記チャンネル層２４０の領域の下に全体または一部のみオーミック層２８０と接触できる。
図２６は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２６を参照すれば、半導体発光素子２０２は発光構造物１３５の下にオーミック接触された導電性酸化物系列のオーミック層２８０が形成され、外側に透光性系列のチャンネル層２４０が形成される。上記オーミック層２８０の下に反射層２５０が形成され、上記オーミック層２８０と上記反射層２５０との間にキャッピング層２５５が形成される。
上記キャッピング層２５５は、酸化物と接着力が優れる金属、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈなどの物質のうち、いずれか１つまたは複数の混合金属からなることができる。即ち、上記キャッピング層２５５は上記物質を用いた単層または多層構造の接着層であって、金属と酸化物との間の接着力を改善させて、チップ外壁での剥離問題を改善させることができる。
上記キャッピング層２５５は、上記オーミック層２４０の外側の下面と上記反射層２５０の外側の上面との間に形成されて、上記反射層２５０の外側に対する接着力を改善させて、チップ外壁での層間剥離問題を解決できる。
上記反射層２５０の外側は上記キャッピング層２５５の下面に沿ってチップの外側まで形成できる。
図２７は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２７を参照すれば、半導体発光素子２０３はチャンネル領域１０５でチャンネル層２４０の下にオーミック層２８０、上記オーミック層２８０の下にキャッピング層２５５、及び上記キャッピング層２５５の下に反射層２５０が形成された構造である。
上記キャッピング層２５５は上記オーミック層２８０の外側の周りに形成され、上記反射層２５０との接触面積を減らすことができる。上記オーミック層２８０は導電性酸化物系列であり、上記オーミック層２８０と上記反射層２５０との間の外側チャンネル領域１０５にはキャッピング層２５５が形成され、上記キャッピング層２５５は上記酸化物との接着性の良い金属物質で形成できる。
上記キャッピング層２５５の内側端部２５５Ａは上記オーミック層２８０のオーミック接触領域の一部まで延びて形成できる。ここで、上記オーミック層２８０の外側は上記チャンネル層２４０の周りをカバーし、上記キャッピング２５５は上記オーミック層２８０が上記チャンネル層２４０をカバーした領域まで延びることができる。
図２８は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２８を参照すれば、半導体発光素子２０４はチャンネル領域１０５でのチャンネル層２４０と、上記チャンネル層２４０の下に位置したオーミック層２８０の外側端部２８１と、キャッピング層２５５とが積層された構造である。
上記オーミック層２８０の外側端部２８１は、上記チャンネル層２４０の下面の内側まで形成されて、チップの外側に露出されないように形成される。上記キャッピング層２５５は、上記チャンネル層２４０の下面の外側と上記オーミック層２８０の外側端部２８１の下に形成される。上記キャッピング層２５５は、上記チャンネル層２４０と上記オーミック層２８０の外側の下に接触されることで、上記反射層２５０の接着力を改善させることができる。
図２９は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、上記に開示された実施形態と同一な部分は上記の実施形態を参照することにし、重複説明は省略する。
図２９を参照すれば、半導体発光素子２０４Ａは図２８と比較して、上記チャンネル領域１０５のキャッピング層２５５を変更した構造である。
上記キャッピング層２５５は、上記チャンネル層２４０の下面の外側と上記オーミック層２８０の外側端部２８１の下に形成され、その内側端部２５５Ａが上記オーミック層２８０のオーミック接触領域の一部まで延びて形成される。ここで、上記オーミック層２８０のオーミック接触領域は、上記第２導電型半導体層１３０との接触された領域であって、上記キャッピング層２５５の端部２５５Ａと上記第２導電型半導体層１３０との間に上記オーミック層２８０が配置される。
上記反射層２５０は上記キャッピング層２５５の下に接触されて、チップの外壁に露出される。上記キャッピング層２５５は、上記チャンネル層２４０と上記オーミック層２８０の外側の下に接触されることで、上記反射層２５０の接着力を改善させることができる。
図３０は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、図２９の実施形態と重複する部分に対する説明は省略する。
図３０を参照すれば、半導体発光素子２０５はチャンネル層２４０の下面にオーミック層２８０を形成し、上記オーミック層２８０の外側の下にキャッピング層２５５を形成し、上記キャッピング層２５５の下の一部に上記反射層２５０が形成される。上記反射層２５０はその端部２５０Ａが上記キャッピング層２５５の下面の内側まで延びた構造であって、チップの外側に露出されない構造である。これによって、上記反射層２５０の端部２５０Ａでの接着力の低下を防止できる。
図３１は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子の側断面図である。本実施形態を説明するに当たって、図３０の実施形態と重複する部分に対する説明は省略する。
図３１を参照すれば、半導体発光素子２０５Ａはチャンネル層２４０の下面にオーミック層２８０を形成し、上記オーミック層２８０の外側の下にキャッピング層２５５を形成し、上記キャッピング層２５５の下面の内側に反射層２５０が延びる。
上記反射層２５０は上記オーミック層２８０の下に形成され、その端部２５０Ａが上記キャッピング層２５５の下面の内側まで延びた構造であって、チップの外側に露出されない構造である。これによって、上記反射層２５０の端部２５０Ａでの接着力の低下を防止できる。
上記キャッピング層２５５の内側端部２５５Ａは上記オーミック層２８０のオーミック接触領域まで延びて形成されて、上記オーミック層２８０と上記反射層２０５との接触面積が増加する。上記反射層２５０の端部２５０Ａは上記チャンネル層２４０の下にオーバーラップされるように配置されるが、上記チャンネル層２４０の幅に比べて８０％以下に形成できる。
図３２は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、図３１の実施形態と重複する部分に対する説明は省略する。
図３２を参照すれば、半導体発光素子２０６は発光構造物１３５の外側の下にチャンネル層２４０が形成され、上記チャンネル層２４０の内側と上記第２導電型半導体層１３０の下にオーミック層２８０が形成され、上記オーミック層２８０の外側と上記チャンネル層２４０の外側の下にキャッピング層２５５が形成される。上記キャッピング層２５５の内側の下及び上記オーミック層２８０の下に反射層２５０が形成される。
上記反射層２５０は上記キャッピング層２５５の内側の下に延びて、その延びた端部２５０Ａは上記チャンネル層２４０とオーバーラップされる領域が存在し、その領域の幅は上記チャンネル層２４０の下面幅の８０％以下に形成できる。
上記キャッピング層２５５は、その下に上記反射層２５０の外側と上記接合層２６０が接触されることで、上記反射層２５０と上記接合層２６０との接着力を改善させることができる。
図３３は、本発明の他の実施形態に従う半導体発光素子を示す断面図である。本実施形態を説明するに当たって、図３２の実施形態と重複する部分に対する説明は省略する。
図３３を参照すれば、半導体発光素子２０６Ａは発光構造物１３５の外側の下にチャンネル層２４０が形成され、上記チャンネル層２４０の内側と上記第２導電型半導体層１３０の下にオーミック層２８０が形成され、上記オーミック層２８０の外側２８１と上記チャンネル層２４０の外側の下にキャッピング層２５５が形成される。上記キャッピング層２５５の内側の下及び上記オーミック層２８０の下に反射層２５０が形成される。
上記反射層２５０は上記キャッピング層２５５の内側の下に延びて、その延びた端部２０５Ａは上記チャンネル層２４０と空間的にオーバーラップされる領域が存在し、その領域は上記チャンネル層２４０の下面幅の８０％以下に形成できる。
上記キャッピング層２５５は、その下に上記反射層２５０の外側と上記接合層２６０が接触されることで、上記反射層２５０と上記接合層２６０との接着力を改善させることができる。
上記キャッピング層２５５の端部２５５Ａは、上記オーミック層２８０のオーミック接触領域まで延びて、上記反射層２５０と上記オーミック層２８０との接触面積を減らすようになる。これによって、上記キャッピング層２５５は、上記反射層２５０、上記オーミック層２８０、及び上記接合層２６０との接着力を改善させることができる。
図３４乃至図４２は、本発明の追加的な実施形態に従う半導体発光素子を示す図である。
図３４の他の実施形態を説明するに当たって、図１の実施形態と同一な部分に対しては図１の説明を参照し、重複説明は省略する。
図３４を参照すれば、半導体発光素子１００Ｇは、チャンネル層１４０の上面及び下面に所定パターンの凹凸（Ｐ１、Ｐ２）を形成させることによって、接触面積の増加に従う接着力を増加させることができる。上記チャンネル層１４０の上面凹凸（Ｐ１）は上記第２導電型半導体層１３０に接触され、下面凹凸（Ｐ２）は反射層１５０の上面に接触される。これによって、上記第２導電型半導体層１３０及び上記反射層１５０との接触面積及び接着力を改善させることができる。上記チャンネル層１４０の上面及び下面凹凸（Ｐ１、Ｐ２）は表面を通じて入射または放出される光のしきい角を変化させることができる。
上記凹凸（Ｐ１、Ｐ２）の形状は、プリズム形状、ストライプ形状、矩形断面形状、三角断面形状などに配列されることができ、このような形状は実施形態の技術的範囲内で変更できる。上記上面凹凸（Ｐ１）は上記第２導電型半導体層１３０の下面を上記パターン形状でエッチングして形成できる。上記下面凹凸（Ｐ２）は上記チャンネル層１４０の下面をエッチングして形成できる。
図３５の他の実施形態を説明するに当たって、図１及び図３４の実施形態と同一な部分に対しては図１及び図３４の説明を参照し、重複説明は省略する。
図３５を参照すれば、半導体発光素子１００Ｈは、チャンネル層１４０の下面に所定パターンの凹凸（Ｐ２）を形成させることによって、上記反射層１５０との接触面積の増加に従う接着力を増加させることができる。上記チャンネル層１４０の凹凸（Ｐ２）は表面を通じて入射または放出される光のしきい角を変化させることができる。
図３６の他の実施形態を説明するに当たって、図１及び図３４の実施形態と同一な部分に対しては図１及び図３４の説明を参照し、重複説明は省略する。
図３６を参照すれば、半導体発光素子１００Ｉは反射層１５０の外側上面または／及び下面に所定パターンの凹凸（Ｐ２）を形成させることによって、上記反射層１５０の外側が隣接したチャンネル層１４０と接合層１６０との接触面積の増加に従う接着力を増加させることができる。上記チャンネル層１４０の上面凹凸（Ｐ２）は、表面を通じて入射または放出される光のしきい角を変化させることができ、下面凹凸（Ｐ３）は接合層１６０との接合力を改善させることができる。
図３７の他の実施形態を説明するに当たって、図１及び図３４の実施形態と同一な部分に対しては図１及び図３４の説明を参照し、重複説明は省略する。
図３７を参照すれば、半導体発光素子１００Ｊはチャンネル層１４０Ａの下部をエッチングして鋸波構造の凹凸を形成し、上記チャンネル層１４０の下面に沿って上記反射層１５０の外側１５０Ａが鋸波構造の凹凸構造からなる。ここで、上記エッチング深さは上記チャンネル層１４０Ａの厚み程度にすることができ、そのエッチング角度は傾斜または垂直にすることができる。
図３８の他の実施形態を説明するに当たって、図１及び図３４の実施形態と同一な部分に対しては図１及び図３４の説明を参照し、重複説明は省略する。
図３８を参照すれば、半導体発光素子１００Ｍはチャンネル層１４０の下部をエッチングして鋸波形状または矩形波形状の凹凸（Ｐ５）を形成し、上記チャンネル層１４０の下面に沿って上記反射層１５０の外側が鋸波形状または矩形波形状の凹凸（Ｐ６）からなる。ここで、上記エッチング深さは上記チャンネル層１４０Ａの厚み未満にエッチングすることができ、そのエッチング形状は、多角形形状、半球形形状などで形成できる。
図３９の他の実施形態を説明するに当たって、図１及び図３４の実施形態と同一な部分に対しては図１及び図３４の説明を参照し、重複説明は省略する。
図３９を参照すれば、半導体発光素子１００Ｎはチャンネル層１４０Ｂの下部をエッチングして凹凸形状または矩形波形状の凹凸を形成し、上記反射層１５０の外側１５０Ｂは上記チャンネル層１４０Ｂの下面に沿って凹凸構造または矩形波形状の凹凸からなる。これによって、上記チャンネル層１４０Ｂは複数の領域に分割されることができ、これに対して限定するのではない。ここで、上記エッチング深さは上記チャンネル層１４０Ｂの厚み以下にエッチングすることができ、そのエッチング形状は、多角形形状、半球形形状などで形成されることができ、上記凹間隔または／及び凸間隔は同一または相異することがある。
図４０の他の実施形態を説明するに当たって、図２の実施形態と同一な部分に対しては図２２の説明を参照し、重複説明は省略する。
図４０を参照すれば、半導体発光素子２０７はチャンネル層２４０の下部をエッチングして凹凸（Ｐ８）を形成し、オーミック層２８０の外側は上記凹凸（Ｐ８）に沿って凹凸形状からなることができる。上記凹凸（Ｐ８）は隣接した２層の接触面積を増加させて接着力が改善されるようにする。
図４１の他の実施形態を説明するに当たって、図２２の実施形態と同一な部分に対しては図２２の説明を参照し、重複説明は省略する。
図４１を参照すれば、半導体発光素子２０７Ａはチャンネル層２４０Ａの下部をエッチングして鋸波構造の凹凸を形成し、オーミック層２８０の外側２８０Ａは上記チャンネル層２４０の下面に沿って上記凹凸形状からなる。ここで、上記エッチング深さは上記チャンネル層１４０Ａの厚み以下にすることができ、そのエッチング角度は傾斜または垂直にすることができる。
図４２の他の実施形態を説明するに当たって、図２２の実施形態と同一な部分に対しては図２２の説明を参照し、重複説明は省略する。
図４２を参照すれば、半導体発光素子２０７Ｂはチャンネル層２４０の上面及び下面に所定パターンの凹凸（Ｐ１１、Ｐ１２）を形成させることができる。上記チャンネル層２４０の上面凹凸（Ｐ１１）は上記第２導電型半導体層１３０の下面外側に接触され、下面凹凸（Ｐ１２）はオーミック層２８０の上面に接触される。これによって、上記第２導電型半導体層１３０及び上記オーミック層２８０との接触面積及び接着力を改善させることができる。
上記凹凸（Ｐ１１、Ｐ１２）の形状は、プリズム形状、ストライプ形状、矩形断面形状、鋸波（例：三角断面）形状などを用いて配列することができ、このような形状は実施形態の技術的範囲内で変更できる。上記チャンネル層２４０の上面凹凸（Ｐ１１）は上記第２導電型半導体層１３０の下面を上記パターン形状でエッチングして形成することができ、上記チャンネル層２４０の下面凹凸（Ｐ１２）は上記チャンネル層２４０の下面をエッチングして形成できる。上記反射層２５０の外側の上面は上記オーミック層２８０により凹凸（Ｐ１３）が形成できるので、入射または放出される光のしきい角を変化させることができる。
上記チャンネル層２４０及び上記反射層２５０の凹凸（Ｐ１２、Ｐ１３）は各層の全表面に形成されるか、一部の表面に形成できる。
図４３は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージを示す断面図である。
図４３を参照すれば、発光素子パッケージは、胴部２０と、上記胴部２０に配置された第１リード電極３１及び第２リード電極３２と、上記胴部２０に配置されて上記第１リード電極３１及び第２リード電極３２と電気的に連結される半導体発光素子１００と、上記半導体発光素子１００をモールディングするモールディング部４０と、を含む。
上記胴部２０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、上記半導体発光素子１００の周囲に斜面が形成できる。
上記第１リード電極３１及び第２リード電極３２は互いに電気的に分離され、上記半導体発光素子１００に電源を提供する。また、上記第１リード電極３１及び第２リード電極３２は、上記半導体発光素子１００で発生した光を反射させて光効率を増加させることができ、上記半導体発光素子１００で発生した熱を外部に導出させる役目をすることもできる。
上記半導体発光素子１００は、上記胴部２０の上に配置されるか、上記第１リード電極３１または第２リード電極３２の上に配置できる。
上記半導体発光素子１００はワイヤーを介して上記第１リード電極３１と電気的に連結され、第２リード電極３２とはダイボンディング形態で連結できる。
上記モールディング部４０は、上記半導体発光素子１００をモールディングして上記半導体発光素子１００を保護することができる。また、上記モールディング部４０には蛍光体が含まれて、上記半導体発光素子１００から放出された光の波長を変化させることができる。
上記各実施形態は、各実施形態に限定されず、上記に開示された他の実施形態に選択的に適用されることができ、各実施形態の特徴に限定するのではない。また、上記の実施形態に従う半導体発光素子は、樹脂材質やシリコンのような半導体基板、絶縁基板、セラミック基板などにパッケージングされ、指示装置、照明装置、表示装置などの光源として使用できる。
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。
本発明は、光を提供する発光装置に適用できる。
１００ 半導体発光素子
１１０ 第１導電型半導体層
１２０ 活性層
１３０ 第２導電型半導体層
１３５ 発光構造物
１４０ チャンネル層
１４５ 電流ブロッキング層
１５０ 反射層
１６０ 接合層
１７０ 導電性支持部材
２０１ 半導体発光素子
２５０ 反射層
２８０ オーミック層

Claims (36)

  1. 導電性支持部材と、
    前記導電性支持部材の上に配置された反射層と、
    前記反射層の上に配置されて接触され、第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層の上に配置された活性層と、前記活性層の上に配置された第２導電型半導体層とを含む発光構造物と、
    前記発光構造物の上に配置された電極と、
    前記発光構造物の下面の周りに配置されたチャンネル層と、
    を含むことを特徴とする半導体発光素子。
  2. 前記反射層は前記発光構造物の下部面とオーミック接触され、反射金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  3. 前記チャンネル層の内側端部が前記反射層の外側端部に接触されることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  4. 前記反射層は前記チャンネル層の下部面の一部の下に延びることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  5. 前記反射層は、前記チャンネル層の下部面の一部に前記チャンネル層の幅の８０％以下に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
  6. 前記チャンネル層の下部面に接触されるキャッピング層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  7. 前記反射層は、前記キャッピング層の下部面の一部の下に延びることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
  8. 前記反射層は、前記キャッピング層の下部面の全体の下に延びることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
  9. 前記キャッピング層の内側端部が前記チャンネル層の内側端部に対応して形成されたことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
  10. 前記キャッピング層の内側端部が前記発光構造物の下部面に接触されることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
  11. 前記キャッピング層は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈを含むグループの中から選択された少なくとも１つの物質から形成されたことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
  12. 前記電極に対応する電流ブロッキング層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  13. 前記電流ブロッキング層は、前記反射層または前記導電性支持部材の上に形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子。
  14. 前記電流ブロッキング層は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２を含むグループの中から選択された少なくとも１つの物質で形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子。
  15. 前記反射層と前記導電性支持部材との間に接合層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  16. 前記チャンネル層は、透明窒化物、透明酸化物、透明絶縁物のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  17. 前記チャンネル層は、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）、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２を含むグループの中から選択された少なくとも１つの物質で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  18. 前記発光構造物の周りに配置された絶縁層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  19. 前記発光構造物の上に形成された凹凸パターンを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  20. 前記チャンネル層の上部面と下部面のうち、少なくとも１つに形成された凹凸パターンを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  21. 前記チャンネル層の下部面に凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンは前記チャンネル層の厚みと等しいか小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  22. 前記チャンネル層の上部面に凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンの内側が前記発光構造物の外側の下部に接触されることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  23. 前記チャンネル層と前記反射層のうち、少なくとも１つの表面に凹凸パターンが形成され、前記凹凸パターンは、鋸波形状、矩形波形状、プリズム形状、及びストライプ形状のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  24. 前記発光構造物は、３族−５族化合物半導体を用いたＰ−Ｎ接合、Ｎ−Ｐ接合、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
  25. 導電性支持部材と、
    前記導電性支持部材の上に配置された反射層と、
    前記反射層の上に配置されたオーミック層と、
    前記オーミック層の上に配置されて接触され、第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層の上に配置された活性層と、前記活性層の上に配置された第２導電型半導体層を含む発光構造物と、
    前記発光構造物の上に配置された電極と、
    前記発光構造物の下部周りに配置されたチャンネル層と、
    を含むことを特徴とする半導体発光素子。
  26. 前記オーミック層は、前記チャンネル層の下部面の一部の下に延びることを特徴とする請求項２５に記載の半導体発光素子。
  27. 前記オーミック層は、前記チャンネル層の下部面の全体の下に延びることを特徴とする請求項２５に記載の半導体発光素子。
  28. 前記反射層は、前記オーミック層の下部面の一部の下に延びることを特徴とする請求項２７に記載の半導体発光素子。
  29. 前記反射層は、前記オーミック層の下部面の全体の下に延びることを特徴とする請求項２７に記載の半導体発光素子。
  30. 前記チャンネル層の下に配置されたキャッピング層を更に含み、前記キャッピング層は前記オーミック層と前記反射層との間に形成されたことを特徴とする請求項２５に記載の半導体発光素子。
  31. 前記キャッピング層の内側端部が前記発光構造物側に上に延びていることを特徴とする請求項３０に記載の半導体発光素子。
  32. 前記キャッピング層の一部が前記チャンネル層の下部面と接触され、前記キャッピング層の一部が前記オーミック層と接触されることを特徴とする請求項３０に記載の半導体発光素子。
  33. 前記反射層は、前記キャッピング層の下部面の一部の下に延びることを特徴とする請求項３０に記載の半導体発光素子。
  34. 前記反射層は、前記キャッピング層の下部面の全体の下に延びることを特徴とする請求項３０に記載の半導体発光素子。
  35. 前記オーミック層は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯとその組合を含むグループの中から選択された導電性酸化物で形成されたことを特徴とする請求項２５に記載の半導体発光素子。
  36. 前記オーミック層に形成された凹凸パターンを更に含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体発光素子。
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