JP5816242B2 - 発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子及びこれを備えた照明装置に関するものである。

III−V族窒化物半導体（group III−V nitride emiconductor）は、物理的、化学的特性により発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子の核心素材として脚光を浴びている。III−V族窒化物半導体は、通常Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質からなっている。

発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）は、化合物半導体の特性を用いて電気を赤外線または光に変換させて信号をやり取りしたり、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あるいはＬＤは、光を得るための発光素子に多く使われており、携帯電話のキーパッド発光部、表示装置、電光板、照明装置など、各種の製品の光源に応用されている。

本発明の目的は、複数のピット（pit）に金属化合物を有する半導体層を含む発光素子を提供することにある。

本発明の他の目的は、基板の凸部に対応する複数の第１ピット、前記複数の第１ピットの間に第２ピット、前記第１及び第２ピットの内に金属化合物が配置された半導体層を含む発光素子を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、半導体層のピットに配置された金属化合物の上面が半導体層の上面と等しいか深く配置された発光素子を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、半導体層のピットに配置された金属化合物の周り面は傾斜した面を有する発光素子を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、半導体層の内の第１ピットの体積が第２ピットの体積より大きい発光素子を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、発光素子を有する照明装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に従う発光素子は、基板、前記基板の上面から突出した複数の凸部、前記基板の上面の上に配置された第１半導体層、前記第１半導体層の上面からリセスされ、前記各凸部の一部を開放する複数の第１ピット、前記第１半導体層の上面からリセスされ、前記複数の凸部の間の領域に配置された複数の第２ピット、前記第１ピットに配置され、前記凸部の上部に接触している第１金属化合物、前記第２ピットに配置された第２金属化合物、前記第１半導体層の上に配置された第２半導体層、及び前記第２半導体層の上に配置された発光構造物を含み、前記発光構造物は、前記第２半導体層の上に配置された第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の上に配置された活性層、及び前記活性層の上に配置された第２導電型半導体層を含み、前記第１及び第２金属化合物は前記第１及び第２半導体層の物質と異なる物質を含む。

本発明の一実施形態に従う発光素子は、透光性材質を含む基板、前記基板の上面から突出した複数の凸部、前記基板の上面の上に配置された第１半導体層、前記第１半導体層の上面からリセスされ、前記各凸部の一部を開放する複数の第１ピット、前記第１半導体層の上面からリセスされ、前記複数の凸部の間の領域に配置された複数の第２ピット、前記第１ピットに配置され、前記凸部の上部に接触している第１金属化合物、前記第２ピットに配置された第２金属化合物、前記第１半導体層の上に配置された第２半導体層、及び前記第２半導体層の上に配置された発光構造物を含み、前記発光構造物は、前記第２半導体層の上に配置された第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の上に配置された活性層、及び前記活性層の上に配置された第２導電型半導体層を含み、前記第１及び第２金属化合物は前記第１及び第２半導体層の物質と異なる物質を含み、前記各第１金属化合物は前記各第２金属化合物の体積より大きい体積を含む。

本発明の一実施形態に従う発光素子は、透光性材質を含む基板、前記基板の上面から突出した複数の凸部、前記基板の上面の上に配置された第１半導体層、前記第１半導体層の上面からリセスされ、前記各凸部の一部を開放する複数の第１ピット、前記第１半導体層の上面からリセスされ、前記複数の凸部の間の領域に配置された複数の第２ピット、前記第１ピットに配置され、前記凸部の上部に接触している第１金属化合物、前記第２ピットに配置された第２金属化合物、前記第１半導体層の上に配置された第２半導体層、及び前記第２半導体層の上に配置された発光構造物を含み、前記発光構造物は、前記第２半導体層の上に配置された第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の上に配置された活性層、及び前記活性層の上に配置された第２導電型半導体層を含み、前記第１及び第２金属化合物は前記第１及び第２半導体層の物質と異なる物質を含み、前記各第１金属化合物は前記各第２金属化合物の体積より大きい体積を有し、前記第１及び第２金属化合物は前記第１半導体層の上面と同一な水平面を有する上面と、互いに同一な傾斜面を有する側面を含む。

本発明の様々な実施形態によれば、活性層での欠陥を減らすことができる。

本発明の様々な実施形態によれば、静電圧放出（ＥＳＤ：elecrosatic discharge）に対する耐性の強い素子を提供することができる。

本発明の様々な実施形態によれば、半導体の内部で光吸収が最小化し、乱反射を発生させて光抽出効率を改善させることができる。

本発明の様々な実施形態によれば、基板の凸部の上に発生する転位を遮断する発光素子を提供して、電気的な信頼性を改善させることができる。

本発明の第１実施形態に従う発光素子の側断面図である。 図１の部分拡大図である。 図１の発光素子の平面図である。 実施形態に従う発光素子の製造過程において、基板の上に第１半導体層を形成した例を示す図である。 図４の第１半導体層の上に金属化合物層を形成した例を示す図である。 図５の金属化合物層のエッチング後の図である。 図６の第１半導体層及び金属化合物層の上に第２半導体層及び発光構造物を形成した例である。 本発明の第２実施形態に従う発光素子の側断面図である。 本発明の第３実施形態に従う発光素子の側断面図である。 図１の発光素子に電極を配置した例を示す図である。 図１の発光素子に電極及び光抽出構造を配置した図である。 図１の発光素子に電極を垂直に配置した他の図である。 図９の発光素子を有する発光素子パッケージを示す斜視図である。 図１３の発光素子パッケージの側断面図である。 図１５は、実施形態による発光素子を有する表示装置を示す斜視図である。 図１６は、実施形態による発光素子を有する表示装置を示す断面図である。 図１７は、実施形態による発光素子を有する照明装置の例を示す図である。

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／の上（on）”に、または“下／の下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上／の上（on）”と“下／の下（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／の上または下／の下に対する基準は、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ものではない。また同一な参照番号は図面の説明を通じて同一な要素を表す。

以下、添付した図面を参照して説明すれば、次の通りである。

図１は本発明の第１実施形態に従う発光素子を示す斜視図であり、図２は図１の基板の凸部領域の部分拡大図であり、図３は図１の発光素子の平面図である。

図１乃至図３を参照すると、発光素子１００は、複数の凸部１１３を有する基板１１１、ピット１３、１４を有する第１半導体層１２１、金属化合物１２３、１２４、第２半導体層１３１、第１導電型半導体層１３３、活性層１３５、及び第２導電型半導体層１３７を含む。

前記基板１１１は、透光性、絶縁性、または導電性基板を用いることができる。前記基板１１１は、例えば、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、Ｇａ_２Ｏ_３のうち、少なくとも１つを用いることができる。前記基板１１１の厚さ（Ｔ２）は１２０μm〜５００μm範囲を含み、その屈折率は２．４以下、例えば２以下に形成できる。ここで、前記基板１１１にサファイア基板が形成されることができ、前記サファイア基板は透光性材質であり、六角−ロンボ型（Hexa-Rhombo R3c）対称性を有する結晶体であって、ｃ軸方向の格子定数が１３．００１Å、ａ軸方向には４．７６５Åの格子間距離を有し、Ｃ（０００１）面、Ａ（１１２０）面、Ｒ（１１０２）面などを有する。前記サファイア基板のＣ面は比較的窒化物薄膜の成長が容易であり、高温で安定であるので、窒化物成長用基板に主に使われ、これに限定するものではない。

前記基板１１１は隣接した辺の長さが互いに同一または異なることができ、隣接した辺は長さが０．３ｍｍ×０．３ｍｍ以上であるか、大面積、例えば、１ｍｍ×１ｍｍまたはその以上の面積を有するサイズに提供できる。前記基板１１１は上面視して、四角形、六角形のような多角形形状に形成されることができ、他の例として、円形、または曲面を有する形状に形成できる。

前記基板１１１は、複数の凸部１１３を含む。前記複数の凸部１１３は、前記基板１１１の上部に配置され、前記活性層１３５の方向に突出し、３次元構造物で形成できる。

前記各凸部１１３の側断面形状は、半球形形状、凸なドーム型レンズ形状、または凸レンズ形状に形成されることができ、他の例として多角形形状を含むことができ、これに対して限定するものではない。前記各凸部１１３のトップビュー形状は円形状または多角形形状を有し、ドット形状またはストライプ形状に形成されることができ、これに対して限定するものではない。また、前記凸部１１３の周りは傾斜した面または曲面に形成されることによって、入射される光の臨界角を変化させることができる。

前記複数の凸部１１３は、図３のように、格子形態またはマトリックス形態に配列できる。前記複数の凸部１１３の間の間隔（Ｔ１）は一定の周期で形成されるか、不規則な間隔またはランダムな間隔で形成されることができ、これに対して限定するものではない。前記複数の凸部１１３は入射される光の臨界角を変換させて、光抽出効率を改善させることができる。

前記凸部１１３の下部幅（Ｄ１）は最大幅であり、前記各凸部１１３の高さ（Ｈ１）と異なるように形成されることができ、例えば、前記高さ（Ｈ１）より広く形成できる。前記凸部１１３の下部幅（Ｄ１）は隣接した凸部１１３の間の凹領域１１２の距離（Ｇ１）と異なるように形成されることができ、前記距離（Ｇ１）より広いか小さく形成できる。

前記凸部１１３の下部幅（Ｄ１）は、前記凹領域１１２の距離（Ｇ１）の０．２５倍乃至４倍の割合で形成できる。前記凸部１１３の下部幅（Ｄ１）が前記比率から外れる場合、光抽出効率が改善できなくなる。また、前記凹領域１１２の距離（Ｇ１）が小さ過ぎる場合、前記凹領域１１２の内に半導体層が形成されなかったり、前記各凸部１１３の形成に困難性があることがある。また、前記凹領域１１２の距離（Ｇ１）が長過ぎる場合、光抽出効率の改善効果が小さいことがある。

前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）は、前記凹領域１１２の距離（Ｇ１）の０．３倍乃至８倍の割合で形成されることができ、前記割合によって光抽出効率が変わることができる。前記前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）が上記の割合から外れる場合、光抽出効率の改善効果が小さいことがある。

前記凸部１１３の下部幅（Ｄ１）は１μm〜４μm範囲を含み、前記凹領域１１２の距離（Ｇ１）は１μm〜４μm範囲を含み、前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）は０．５μm〜３．５μm範囲で形成できる。このような凸部１１３の下部幅（Ｄ１）、高さ（Ｈ１）、及び前記凹領域１１２の距離（Ｇ１）は、前記凹領域１１２の構造的な未成形を防止し、光抽出効率を極大化するための数値範囲である。

前記複数の凸部１１３は前記基板１１１の材質と同一な材質であることがあり、例えばサファイア材質で形成できる。他の例として、前記複数の凸部１１３は前記基板１１１の材質と異なる材質であることがあり、これに対して限定するものではない。前記基板１１１の厚さ（Ｔ２）は、前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）より厚く形成されることができ、これに対して限定するものではない。

前記基板１１１の上には第１半導体層１２１が形成され、前記第１半導体層１２１はII族乃至VI族化合物半導体を選択的に用いて形成できる。前記第１半導体層１２１は、II族乃至VI族化合物半導体を用いて少なくとも一層または複数の層に形成できる。前記第１半導体層１２１は、例えば、III族−V族化合物半導体を用いた半導体層、例えば、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である）を有する化合物半導体で形成されることができ、代表的に、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうち、少なくとも１つを含むことができる。

前記第１半導体層１２１は不純物がドーピングされない半導体層（undoped semiconductor layer）で形成されることができ、このようなアンドープド半導体層はｎ型半導体層より電気伝導性の低い伝導性を有する低伝導層で形成できる。前記第１半導体層１２１は、ｎ型不純物を含むことができる。

また、前記第１半導体層１２１は第１層と第２層とが交互に配置された超格子構造で形成されることができ、前記第１層は第２層の屈折率と異なる屈折率を有するか、前記第２層の厚さと異なる厚さで形成できる。

また、前記凸部１１３の周りは傾斜した面または曲面に形成されるので、前記第１半導体層１２１が正常に成長できなくなる。これによって、前記第１半導体層１２１は一定以上の厚さに成長されれば、前記凸部１１３の周りに積層されながら成長される。前記第１半導体層１２１の厚さは、前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）より厚く形成されることができ、例えば０．７μm−５．３μm範囲で形成できる。前記第１半導体層１２１の厚さが前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）と等しいか小さい場合、金属酸化物の形成に困難性がある。前記第１半導体層１２１の厚さが前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）と等しいか小さい場合、凸部１１３の頂点に金属酸化物が形成されないことがあり、前記凸部１１３の頂点から新たな転位が発生できる問題がある。したがって、前記第１半導体層１２１は前記凸部１１３の頂点から０．２μm−３．５μm範囲の厚さでさらに形成できる。

前記第１半導体層１２１の内には転位１１、１２が形成される。前記転位１１、１２は前記基板１１１の表面と前記第１半導体層１２１の格子定数の差により発生されることができ、前記発生された転位１１、１２は半導体層の成長方向、例えば、垂直方向に延びるか、前記転位１１、１２のうちの一部は垂直方向に形成された後、水平方向に延びることができる。前記転位１１、１２の経路は変更されることができ、前記転位１１、１２のうち、垂直方向に延びることを垂直転位とし、一部が垂直方向から水平方向に進行することを水平転位とすることができる。前記転位は貫通転位（threading dislocation）または欠陥（dislocation）と定義することができる。

前記転位１１、１２が活性層１３５の上面まで伝えられた場合、前記転位１１、１２によりＥＳＤの特性が低下することがあり、発光素子の信頼性を低下させる要因となる。実施形態は、転位１１、１２が活性層１３５に伝えられることを遮断して、ＥＳＤ（electrostatic discharge）の特性を改善させ、発光素子の電気的な信頼性を改善させようとする。

前記第１半導体層１２１は、互いに異なる体積を有するピット１３、１４を含み、前記ピット１３、１４は前記第１半導体層１２１の上面から凹にリセスされた領域である。前記ピット１３、１４は前記転位１１、１２が延びる領域に形成される。

前記ピット１３、１４のうち、第１ピット１３は各凸部１１３の上に配置され、第２ピット１４は前記凸部１１３の間の凹領域１１２に延びる第１転位１１に連結される。前記第１ピット１３は、前記各凸部１１３の一部を開放させる。前記第１ピット１３は、前記第２ピット１４の体積より大きい体積で形成されることができ、前記第２ピット１４の深さより深く形成できる。例えば、前記第１ピット１３は前記第２ピット１４より０．２μm以上深く形成されるか、１．５倍以上深く形成できる。

前記第１ピット１３の各々は各凸部１１３の上に形成されることができ、前記各凸部１１３の高点位置より深い深さを有することができる。前記第２ピット１４の下部は、前記各凸部１１３の高点または頂点の位置より上に配置できる。ここで、前記各凸部１１３の上部には第１ピット１３が配置されることによって、前記凸部１１３の表面から如何なる転位も発生しなくなる。

前記第１ピット１３のトップビュー形状は図３のように六角形に形成され、側断面はＶ字形状またはＵ字形状を有する。前記第２ピット１４は多角形形状を有し、側断面がＶ字形状またはＵ字形状を有する。前記第１半導体層１２１の厚さによって前記第１ピット１３及び第２ピット１４の体積や深さが変わることができる。

前記第１ピット１３は、前記凸部１１３の一部が露出する深さに形成できる。前記第１ピット１３は、前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）の１／３以上の領域が露出する深さに形成されることができ、前記第１半導体層１２１は前記第１ピット１３の深さより厚い厚さに形成できる。前記第１ピット１３の深さが深過ぎる場合、前記第２半導体層１３１の形成に困難性が発生できる。また、前記第１ピット１３の深さが小さ過ぎる場合、前記凸部１１３の頂点で異なる転位が発生できる。したがって、前記第１ピット１３は前記凸部１１３の頂点より深い深さであり、前記凸部１１３の高さ（Ｈ１）の１／３〜２／３位置までの深さに形成できる。

前記第１半導体層１２１に第１ピット１３が形成されない場合、前記各凸部１１３は前記第１半導体層１２１により封入される。この際、前記第１半導体層１２１の内の第２転位１２は、前記凸部１１３の上でまた転位集合に形成され、前記転位集合は他の層に伝えられる。言い換えると、前記第１半導体層１２１と各凸部１１３の頂点との界面で新たな転位が発生し、前記新たな転位は他の転位とグループを成して他の層に伝播される。このように生成された転位は他の転位よりＥＳＤ特性を低下させる原因となる。

前記第２ピット１４は前記第１半導体層１２１の上面から所定の深さを有して凹にリセスできる。前記第２ピット１４は、前記第１ピット１３の深さより小さい深さに形成され、前記凸部１１３の頂点または高点が露出しない程度の深さを有し、前記各凸部１１３の領域と垂直方向にオーバーラップしない領域に形成できる。また、前記第２ピット１４は複数個が互いに異なる深さに形成できる。

実施形態は、前記第１半導体層１２１の内に第１ピット１３及び第２ピット１４を形成し、前記第１及び第２ピット１３、１４に金属化合物１２３、１２４を配置して、前記第１及び第２ピット１３、１４を通じて新しい転位が発生されるか、転位が伝播されることを抑制することができる。前記金属化合物１２３、１２４は、絶縁材質、金属窒化物、または金属酸化物のうち、少なくとも１つで形成できる。前記金属化合物１２３、１２４は、シリコン窒化物またはシリコン酸化物であることがあり、前記シリコン窒化物はＳｉ_ｘＮ_ｙ、例えば、ＳｉＮまたはＳｉ_３Ｎ_４を含み、前記シリコン酸化物は、ＳｉＯ_ｘ例えば、ＳｉＯ_２を含む。前記金属化合物１２３、１２４を配置することによって、第２半導体層１３１は結晶欠陥を減らすために側面成長法（Epitaxial Lateral Overgrowth；ＥＬＯ）により成長できる。前記金属化合物１２３、１２４の材質は窒化物半導体層との格子定数（lattice constant）の差が少ない物質、例えば、ＺｎＯで形成できる。

前記金属化合物１２３、１２４は、前記第１及び第２半導体層１２１、１３１の物質と異なる物質で形成されることができ、絶縁性の透過材質を含む。

前記第１ピット１３には第１金属化合物１２３が配置され、前記第１金属化合物１２３は前記凸部１１３の表面及び前記第１半導体層１２１の内部に接触している。前記第１金属化合物１２３は、前記第１半導体層１２１と接触している複数の傾斜した側面と、前記凸部１１３と接触している凹な下面を含む。

前記第１金属化合物１２３の下面は前記凸部１１３の曲面に対応し、前記活性層１３５の方向に凹な曲面に形成され、側面は前記第１ピット１３の傾斜した面と同一な角度（θ１）で傾斜することができる。前記角度（θ１）は前記第１半導体層１２１の上面から傾斜した角度であって、１０度乃至８０度範囲で形成できる。前記第１金属化合物１２４は第１ピット１３に配置された転位１２と接触できる。

ここで、前記第１ピット１３の下部幅（Ｄ３）は前記凸部１１３が露出した領域の直線距離であり、例えば０．５μm−１μm範囲で形成できる。前記第１金属化合物１２３の幅を見ると、前記第１ピット１３の下部幅（Ｄ３）より狭いか同一な幅で形成されることができ、前記第１ピット１３の上部幅（Ｄ２）と等しいか狭い幅で形成できる。前記第１金属化合物１２３は前記第１ピット１３の内に詰められ、その下面は凹な面で形成できる。

図３のように、前記第１金属化合物１２３の各々は前記凸部１１３の各々に垂直方向にオーバーラップされ、例えば前記凸部１１３の領域の内に配置されるか、少なくとも一部が外れることができる。前記各第１金属化合物１２３の中心は前記凸部１１３の中心と同一線上に配置できる。

前記第２ピット１４には第２金属化合物１２４が配置される。前記第２金属化合物１２４は前記第１半導体層１２１に接触し、前記第２ピット１４に配置された第１転位１１と接触できる。前記第２金属化合物１２４は、前記凸部１１３及び前記第１金属化合物１２３から離隔できる。前記第２ピット１４の傾斜した面は前記第１ピット１３の傾斜した面の角度と同一な角度で形成されることができ、前記第２金属化合物１２４の傾斜した側面の角度は前記第１金属化合物１２３の側面角度と同一な角度で形成できる。

前記第１及び第２金属化合物１２３、１２４の上面は前記第１半導体層１２１の上面より深い位置、例えば、前記第１半導体層１２１の上面と同一な水平面に形成されるか、より深い位置に形成できる。

前記第１金属化合物１２３は凸部１１３の頂点と第２転位１２が集合される第１ピット１３の側面をカバーすることによって、半導体層の成長によって転位が他の層に伝播されることを防止し、窒化物半導体の結晶性を改善させ、電気的な信頼性と内部量子効率を改善させることができる。前記第１金属化合物１２３の厚さを見ると、前記凸部１１３の頂点に対応する中心領域が薄い厚さで形成され、前記凸部１１３の頂点から遠ざかるほど厚さが厚くなることができる。また、前記第２金属酸化物１２４は第１転位１１の上に形成され、前記第２ピット１４が伝播されることを防止することができる。また、前記第１金属化合物１２３は第１ピット１３に伝播される複数の第２転位１２を遮断することができ、前記第２金属化合物１２４は第２ピット１４に伝播される１つまたは複数の第１転位１１を遮断することができる。

前記第１及び第２金属化合物１２３、１２４は、前記基板１１１の屈折率と窒化物半導体の屈折率と異なる屈折率を有しているので、外部量子効率は改善できる。前記第１金属化合物１２３と前記凸部１１３との間の領域には孔隙がさらに形成されることができ、このような孔隙は空気のような媒質で詰められることができる。また、前記第１金属化合物１２３の下に孔隙が形成されることができ、これに対して限定するものではない。

ここで、前記第１半導体層１２１の転位の密度は減少する。前記第１半導体層１２１の上面の転位密度は前記第１半導体層１２１の下面の転位密度より減少し、例えば７０％以上減少するようになる。また、前記第１半導体層１２１の上面の転位密度は前記第１半導体層１２１の内部の転位密度より減少する。したがって、前記第１半導体層１２１から活性層１３５に伝えられる転位を減少させることができるので、内部量子効率は改善できる。また、前記第１半導体層１２１の内の全てのピット１３、１４に金属化合物１２３、１２４が形成されるので、前記ピット１３、１４を通じて転位が伝えられることを遮断することができるので、第２半導体層１３１の表面結晶を改善させることができる。

また、前記第１金属化合物１２３は前記基板１１１の凸部１１３と接触することによって、第１半導体層１２１と第２半導体層１３１との間の領域で転位を遮断する構造物よりは転位の遮断効果が大きい。例えば、前記第１及び第２半導体層１２１、１３１の間の領域で転位を遮断する場合、前記凸部１１３から伝播される全ての転位を抑制することができず、また前記第１半導体層１２１の平坦化過程を経るため、発光素子の厚さが増加し、電気的な抵抗が増加する問題が発生できる。

実施形態は、第２半導体層１３１と基板１１１との間の領域に配置された第１ピット１３及び第１金属化合物１２３により前記基板１１１で発生した転位が前記凸部１１３を通じて前記第２半導体層１３１に伝播されることを遮断することができる。実質的に、前記凸部１１３と対応する領域での転位がほとんど１００％遮断される効果を与えることができる。即ち、前記第１金属化合物１２３の上には転位が存在しないようにすることができる。

前記第１半導体層１２１及び前記第１金属化合物１２３の上には第２半導体層１３１が形成される。前記第２半導体層１３１の下面は前記第１ピット１３の屈曲部分により凹凸構造で形成されることができ、その上面は平坦な面で形成できる。前記第２半導体層１３１には前記第１半導体層１２１の内に存在する第１及び第２ピット１３、１４が延びることを遮断することができ、前記第１半導体層１２１の内に存在する転位１１、１２が延びることを抑制または遮断することができる。これによって、前記第２半導体層１３１の上面での欠陥密度（defect density）は前記第１半導体層１２１の内部の欠陥密度より減少するようになり、例えば１×１０^６〜１×１０^８ｃｍ^−２に減少する。前記第２半導体層１３１及び発光構造物１３０の結晶品質（crystal quality）は改善されることができ、発光素子の光出力（optical power）及び電気的な信頼性は改善できる。

前記第２半導体層１３１は第１導電型の不純物を添加して形成された層、または導電型の不純物がアンドープされた半導体層でありうる。前記第２半導体層１３１は、第１導電型半導体層、例えば、ｎ型半導体層で形成されることができ、これに対して限定するものではない。前記第２半導体層１３１は、例えば、III族−V族化合物半導体を用いた半導体層、例えば、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である）を有する化合物半導体で形成されることができ、代表的に、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうち、少なくとも１つを含むことができる。

前記第２半導体層１３１は互いに異なる第１層と第２層とが交互に配置された超格子構造で形成されることができ、このような超格子構造は前記ピット及び転位の遮断に効果的である。

前記第２半導体層１３１の上には発光構造物１３０が形成できる。前記発光構造物１３０は、III族−V族化合物半導体を含み、例えばＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体を有し、紫外線帯域から可視光線帯域の波長範囲の内で所定のピーク波長を発光することができる。

前記発光構造物１３０は、第１導電型半導体層１３３、第２導電型半導体層１３７、前記第１導電型半導体層１３３と前記第２導電型半導体層１３７との間に形成された活性層１３５を含む。

前記第１導電型半導体層１３３は、前記第２半導体層１３１上に形成できる。前記第１導電型半導体層１３３は、第１導電型ドーパントがドーピングされたIII族−V族化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのような化合物半導体のうち、いずれか１つからなる。前記第１導電型半導体層１３３は、例えばＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体を有するＮ型半導体層で形成されることができ、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。

前記第１導電型半導体層１３３と前記第２半導体層１３１との間には互いに異なる半導体層が交互に積層された超格子構造が形成されることができ、このような超格子構造は格子欠陥を減少させることができる。前記超格子構造の各層は１００Å以下の厚さ、または３Å以上の厚さで積層できる。

前記第１導電型半導体層１３３と前記活性層１３５との間にはクラッド層（図示せず）が形成できる。前記クラッド層はＧａＮ系半導体で形成されることができ、そのバンドギャップは前記活性層１３５のバンドギャップより高く形成できる。このようなクラッド層（図示せず）はＮ型半導体層で形成されることができ、キャリアを拘束させる役割をする。

前記第１導電型半導体層１３３の上には活性層１３５が形成される。前記活性層１３５は、単一量子井戸、多重量子井戸（ＭＱＷ）、量子線（quantum wire）構造、または量子点（quantum dot）構造を選択的に含む。前記活性層１３５は井戸層と障壁層の周期を含む。前記井戸層は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を含み、前記障壁層はＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を含むことができる。前記井戸層／障壁層の周期は、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮの積層構造を用いて１周期以上に形成できる。前記障壁層は、前記井戸層のバンドギャップより高いバンドギャップを有する半導体物質で形成できる。

前記活性層１３５と第２導電型半導体層１３７との間には電子遮断層（図示せず）が形成されることができ、前記電子遮断層はＡｌＧａＮ系半導体層で形成できる。前記電子遮断層のバンドギャップは、前記障壁層のバンドギャップより高いバンドギャップで形成できる。前記電子遮断層は、単層または多層の構造で形成できる。前記多層構造は超格子構造を含むことができる。

前記活性層１３５の上には第２導電型半導体層１３７が形成される。前記第２導電型半導体層１３７は、第２導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのような化合物半導体のうち、いずれか１つからなる。前記第２導電型半導体層１３７は、例えばＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体を有するｐ型半導体層で形成されることができ、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を含むことができる。

前記第２導電型半導体層１３７は超格子構造を含むことができ、前記超格子構造はＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子構造、またはＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子構造を含むことができる。前記第２導電型半導体層１３７の超格子構造は異常に電圧に含まれた電流を拡散させて、活性層１３５を保護することができる。

また、前記第１導電型半導体層１３３はｐ型半導体層、前記第２導電型半導体層１３７はｎ型半導体層で具現できる。前記第２導電型半導体層１３７の上には前記第２導電型と反対の極性を有する第３導電型半導体層が形成されることもできる。

前記発光素子１００は、前記第１導電型半導体層１３３、活性層１３５、及び前記第２導電型半導体層１３７を発光構造物１３０と定義されることができ、前記発光構造物１３０はｎ−ｐ接合構造、ｐ−ｎ接合構造、ｎ−ｐ−ｎ接合構造、ｐ−ｎ−ｐ接合構造のうち、いずれか１つの構造で具現することができる。ここで、前記ｐはｐ型半導体層であり、前記ｎはｎ型半導体層であり、前記−はｐ型半導体層とＮ型半導体層とが直接接触するか、間接接触した構造を含む。以下、説明の便宜のために、発光構造物１３０の最上層は第２導電型半導体層１３７として説明することにする。

また、前記第１導電型半導体層１３３及び前記第２導電型半導体層１３７に電極を電気的に連結して、電源を供給させることができる。

実施形態は、活性層での欠陥を減らすことができる。実施形態は、静電圧放出（ＥＳＤ：elecrosatic discharge）に対する耐性の強い素子を提供することができる。実施形態は、半導体の内部で光吸収が最小化し、乱反射を発生させて光抽出効率を改善させることができる。実施形態は、基板の凸部の上に発生する転位を遮断する発光素子を提供して、電気的な信頼性を改善させることができる。

図４乃至図７は、図１の発光素子の製造過程を示す図である。以下の製造過程は説明の容易性のために個別素子として図示されたが、個別素子は後述する処理工程を通じて製造されることと説明できる。また、個別素子の後述する製造工程に限定するものでなく、各工程の特定工程に追加的な工程またはより少ない工程により製造できる。

図４を参照すると、基板１１１は成長装備にローディングされ、その上にII族乃至VI族元素の化合物半導体を選択的に用いて層またはパターン形態に形成できる。前記基板１１１は成長基板に使われる。

前記基板１１１の上には複数の化合物半導体層が成長されることができ、前記複数の化合物半導体層の成長装備は、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）などにより形成することができ、このような装備に限定するものではない。

ここで、前記基板１１１は、透光性基板、絶縁基板、または伝導性基板からなることができ、例えば、サファイア基板（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇａ_２Ｏ_３、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１１１の上部には複数の凸部１１３が形成され、前記複数の凸部１１３は前記基板１１１の上部に対して予め設定されたマスクパターンを配置してエッチングして複数の凸部１１３を形成することができる。

前記基板１１１の上には第１半導体層１２１が成長される。前記基板１１１と前記第１半導体層１２１との間の界面は格子定数の差によってストレーンが発生する。前記ストレーンは、前記第１半導体層１２１の成長時、転位１１、１２として発生し、前記転位１１、１２は前記第１半導体層１２１の成長方向に延びる。この際、前記第１半導体層１２１は前記基板１１１の平坦な面（０００１）から成長がなされて、前記凸部１１３の表面を通じて成長される。前記第１半導体層１２１の成長温度を調節して前記凸部１１３の上の第１ピット１３を形成させ、前記第１ピット１３の体積またはサイズを調節するようになる。前記第１ピット１３には第２転位１２が延びて露出できる。

前記転位１１、１２のうち、第１転位１１の上には第２ピット１４が形成できる。前記第２ピット１４は、前記第１ピット１３の体積より小さい体積で形成できる。

前記第１半導体層１２１を前記凸部１１３の高さより厚く形成した後、前記第１ピット１３の内に前記凸部１１３の上部をオープンさせる。

図５を参照すると、前記第１半導体層１２１の上に金属化合物層１２３Ａを形成するようになり、前記金属化合物層１２３Ａは前記第１半導体層１２１の上面から所定の厚さで形成できる。前記金属化合物層１２３Ａは、シリコン窒化物またはシリコン酸化物であることがあり、前記シリコン窒化物はＳｉ_ｘＮ_ｙ、例えば、ＳｉＮまたはＳｉ_３Ｎ_４を含み、前記シリコン酸化物はＳｉＯ_ｘ、例えば、ＳｉＯ_２を含む。この際、前記金属化合物層１２３Ａは前記第１ピット１３と第２ピット１４に詰められる。

前記金属化合物層１２３Ａは同一チャンバーの内で遂行できる。前記金属化合物層１２３Ａの形成温度は９００乃至１１００度範囲にし、アンモニア（ＮＨ_３）雰囲気でシリコン（Ｓｉ）前駆体を供給する。前記シリコン（Ｓｉ）前駆体は、ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６、またはＤＴＢＳｉ（ditertiarybutyl silane）を使用することができる。前記金属化合物層１２３Ａはピット１２３、１２４に詰められることができる。以後、シリコン（Ｓｉ）前駆体の供給を中断する。金属化合物層１２３Ａはピット１３、１４の内に形成される過程で孔隙を含むことができる。前記孔隙は、半導体の内部で発生する光吸収を最小化させ、乱反射を発生させて光出力を向上させる。

図５及び図６を参照すると、前記金属化合物層１２３Ａに対してエッチングを遂行する。前記エッチングは前記第１半導体層１２１の上面まで遂行され、乾式及び湿式エッチングのうち、少なくとも１つを用いるようになる。前記乾式エッチングは、エキシマー（Ｃｌ_２＋ＡｒＦ）、Ｔｉ：sapphire、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーを用いてエッチングするか、湿式エッチングは王水処理によるエッチング、ＫＯＨ、ＨＮＯ_３、ＨＣＬ、ＣＨ_３ＣＯＯＨ、Ｈ_３ＰＯ_４、Ｈ_２ＳＯ_４、ＫＯＨ ｉｎ Ｈ_２O、ＫＯＨ in ethlylene glycol（Ｃｈ_２ＯＨ_２ＯＨ）、ＮａＯＨ ｉｎ Ｈ_２O、ＮａＯＨ in ethylene glycolを用いて遂行することができる。前記エッチング温度はエッチング方式によって相異するが、１〜２００度範囲に設定することができる。

このようなエッチング過程により前記第１ピット１３には第１金属化合物１２３及び第２ピット１４には第２金属化合物１２４が存在する。前記金属化合物層１２３Ａのエッチングにより前記第１半導体層１２１の上面を露出させることによって、前記第１及び第２金属化合物１２３、１２４の上面は前記第１半導体層１２１の上面と同一平面上に配置されるか、より深く配置できる。

図７を参照すると、前記第１半導体層１２１及び前記第１金属化合物１２３の上には第２半導体層１３１が形成され、前記第２半導体層１３１は前記第１半導体層１２１と同一な化合物半導体、または異なる化合物半導体で形成できる。前記第２半導体層１３１は垂直成長速度及び水平成長速度を調節して前記第１ピット１３及び第２ピット１４の上を埋めながら成長させることができる。前記成長速度は、前駆体の流量、圧力、及び成長温度によって調節されることができ、その成長温度は１０００度以上になることができる。

前記第２半導体層１３１の上には、第１導電型半導体層１３３、活性層１３５、及び第２導電型半導体層１３７を含む発光構造物１３０が形成される。前記発光構造物１３０は３層以上の半導体層で形成されることができ、これに対して限定するものではない。また、前記第１及び第２導電型半導体層１３３、１３７のうち、少なくとも一層またはこれに隣接した層はＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ層またはＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ層のうち、少なくとも１つを有する超格子構造を含むことができ、これに対して限定するものではない。

上記のように第１金属化合物１２３が基板１１１の凸部１１３に形成された第１半導体層１２１の第１ピット１３に形成されることによって、前記基板１１１の凸部１１３の領域を通じて他の層に伝播される転位を効果的に遮断することができる。

図８は、本発明の第２実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第２実施形態を説明するに当たって、第１実施形態と同一な構成は第１実施形態の説明を参照する。

図８を参照すると、発光素子は、第１半導体層１２１と基板１１１との間にバッファ層１２０が配置され、前記バッファ層１２０は前記基板１１１と前記第１半導体層１２１との間の格子定数差を減らすようになる。これによって、前記第１半導体層１２１に伝播される転位を減らすことができる。前記バッファ層１２０の厚さは数ｎｍ以下に形成されることができ、その材質は、例えばＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する材質を含むことができ、これに対して限定するものではない。ここで、上記のバッファ層１２０は前記凸部１１３が半球形形状の場合、曲面部分には成長が正常になされないことがある。

前記第１半導体層１２１と前記第１導電型半導体層１３３との間に配置された第２半導体層１３２は複数の層を有する超格子構造で形成できる。前記第２半導体層１３２の複数の層は屈折率が互いに異なる層、または材質と厚さが互いに異なる層で形成できる。前記第２半導体層１３２は少なくとも２層のペアが交互に繰り返される。前記第２半導体層１３２の超格子構造により前記第１導電型半導体層１３３に伝播される転位を遮断することができる。発光素子の内部量子効率を改善させることができる。前記第１層及び第２層のうち、いずれか１つはＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する化合物半導体で形成され、他の層は前記ｘ、ｙ値が異なる組成を有することができる。例えば、前記第１層／第２層はＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＮ、ＡｌＮ／ＡｌＧａＮまたはＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮのうち、少なくとも１つを含むことができる。また、第２半導体層１３２の第１層／第２層のペアのうち、前記第１半導体層１２１に隣接したペアは前記第１及び第２金属化合物１２３、１２４によりラフな表面に形成できる。また、前記第２半導体層１３２の第１層／第２層のペアのうち、第１導電型半導体層１３３に隣接したペアは平坦な表面に形成できる。

図９は、本発明の第３実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第３実施形態を説明するに当たって、第１及び第２実施形態と同一な構成は第１及び第２実施形態の説明を参照する。

図９を参照すると、発光素子は基板１１１の上にバッファ層１２０及び第１半導体層１２１が形成される。

前記バッファ層１２０は前記基板１１１と前記第１半導体層１２１との間の格子定数差を減らすために半導体材質で形成される。これによって、前記第１半導体層１２１に伝播される転位を減らすことができる。前記バッファ層１２０の厚さは数ｎｍ以下に形成されることができ、その材質は、例えばＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する材質を含むことができ、これに対して限定するものではない。ここで、上記のバッファ層１２０は前記凸部１１３が半球形形状の場合、曲面部分には成長が正常になされないことがある。

前記基板１１１の凸部１１３の上には前記バッファ層１２０の一部２１が形成され、前記バッファ層１２０の一部２１は前記凸部１１３の頂点領域に形成され、前記バッファ層１２０の厚さより薄い厚さで形成できる。前記バッファ層１２０の一部２１は前記バッファ層１２０の上面より上に配置され、前記凸部１１３の頂点より上に配置できる。

前記バッファ層１２０の一部２１は前記第１ピット１３の内で第１金属化合物１２３と接触する。前記バッファ層１２０の一部２１は、前記第１金属化合物１２３の内にエンベッディドされた形態に結合できる。前記第１金属化合物１２３は、前記凸部１１３、前記バッファ層１２０の一部２１、及び前記第１ピット１３の側面に接触し、前記凸部１１３を通じて伝達できる転位を効果的に遮断することができる。前記第１金属化合物１２３は、前記バッファ層１２０の一部２１の周りに接触する。前記第１金属化合物１２３の下部周りは前記バッファ層１２０の一部２１と前記第１半導体層１２１との間の領域に配置できる。また、前記第１金属化合物１２３の下部周りは前記バッファ層１２０の一部２１より低い位置に配置できる。これによって、前記凸部１１３の表面の上で第１半導体層１２１、バッファ層１２０、及び第１金属化合物１２３が接触することによって、光抽出効率は改善できる。

前記第１金属化合物１２３と各凸部１１３との間には孔隙がさらに形成されることができ、前記孔隙は前記バッファ層１２０の一部２１と接触または離隔できる。

図１０は、図１の発光素子に電極を配置した例を示す図である。図１の発光素子に電極を配置した例を説明し、図１の構成に対する説明は省略する。また、図１０を説明するに当たって、図８及び図９の発光素子に電極を配置した例は省略する。

図１０を参照すると、発光素子１０１は、基板１１１、第１及び第２半導体層１２１、１３１、金属化合物１２３、発光構造物１３０、前記発光構造物１３０の上に電流拡散層１４１、第１導電型半導体層１３３の上に第１電極１４２、前記電極層１４１の上に第２電極１４３を含む。

前記電極層１４１は第２導電型半導体層１３７の上面に透明な電流拡散層で形成されることができ、その物質は、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）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯなどのうちから選択され、少なくとも１つの層に形成できる。前記電極層１４１は反射電極層で形成されることができ、その物質は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｉｒ、及びこれらのうち、２つ以上の合金のうちから選択的に形成できる。

前記第２電極１４３は、前記第２導電型半導体層１３７及び／または前記電極層１４１の上に形成されることができ、電極パッドを含むことができる。前記第２電極１４３はアーム（arm）構造またはフィンガー（finger）構造の電流拡散パターンがさらに形成できる。前記第２電極１４３は、オーミック接触、接着層、ボンディング層の特性を有する金属であって、不透光性からなることができ、これに対して限定するものではない。

上記の第２電極１５１は、前記第２導電型半導体層１３７の上面面積の４０％以下、例えば、２０％以下に形成されることができ、これに対して限定するものではない。

前記第１導電型半導体層１３３には、第１電極１４２が形成される。前記第１電極１４２と前記第２電極１４３は、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｇ、及びＡｕとこれらの選択的な合金のうちから選択できる。前記発光構造物１３０の内の転位やピットが存在することを抑制することによって、ＥＳＤ特性を減少させることができる。

前記発光構造物１３０の表面に絶縁層がさらに形成されることができ、前記絶縁層は発光構造物１３０の層間ショート（short）を防止し、湿気の侵入を防止することができる。

図１１は、第１の発光素子の他の電極配置例を示す図である。図１１の一部の構成要素の説明は図１０の説明を参照する。また、図１１を説明するに当たって、図８及び図９の発光素子に電極を配置した例は省略する。

図１１を参照すると、発光素子１０２は発光構造物１３０の下に電極層１４１が配置される。前記電極層１４１は金属を用いて反射電極層で形成できる。第１電極１４２及び前記第２電極１４３は下方に突出して、バンプのような連結部材により連結されて、基板の上に搭載できる。

基板１１１の厚さ（Ｔ３）は３０μm−７０μm範囲で形成されることができ、これに対して限定するものではない。前記基板１１１は下部及び上部に複数の凸部１１３及び複数の突起１１４を含む。前記下部に配置された凸部１１３と前記上部に配置された突起１１４とは互いに同一な中心上に対応するか、２つの中心が互いに行き違うように配置できる。前記突起１１４は半球形形状、または多角形形状を含むことができ、このような構造は光抽出方向に配置されて光抽出効率を増加させることができる。

前記複数の突起１１４は、前記複数の凸部１１３と同一な形状、または異なる形状でありうる。また、前記複数の突起１１４はラフな構造で形成されることができ、これに対して限定するものではない。

図１２は、図１の発光素子に垂直型電極を配置した側断面図である。

図１１を参照すると、発光素子１０３は発光構造物１３０の上部に第１電極１５１及び下部に第２電極１５０を含む。前記発光構造物１３０と前記第１電極１５１の上には第２半導体層１３１が配置されることができ、前記第２半導体層１３１の上に第１電極１５１が配置される。

前記第２半導体層１３１の上に配置された図１の基板１１１及び第１半導体層１２１は物理的化学的方法により除去するようになる。前記第２半導体層１３１は導電型半導体層、例えば、ｎ型半導体層を含む。

ここで、前記図１の基板は除去するようになる。前記成長基板の除去方法は物理的方法（例：Laser Lift Off）または／及び化学的方法（湿式エッチング等）により除去することができ、他の第１半導体層も除去して前記第２半導体層１３１を露出させる。前記基板が除去された方向を通じてアイソレーションエッチングを遂行して、前記第２半導体層１３１の上に第１電極１５１を形成するようになる。これによって、発光構造物１３０の上に第１電極１５１及び下に第２電極１５０を有する垂直型電極構造を有する発光素子が製造できる。

前記第１電極１５１は互いに異なる領域に配置されることができ、アーム（arm）パターンまたはブリッジパターンを有して形成されることができ、これに対して限定するものではない。前記第１電極１５１の一部領域はパッドとして使用できる。

前記第２半導体層１３１の上に複数の第１金属化合物１２３が互いに離隔して配置される。前記第１金属化合物１２３は前記第２半導体層１３１を通じて入射される光の抽出効率を改善させることができる。前記第１金属化合物１２３は、前記第２半導体層１３１の上面より上に突出し、下部幅が広くて上部幅が狭い形状に形成できる。また、前記第１金属化合物１２３の側面は傾斜した側面に形成されることができ、上面は凹な曲面に形成できる。これによって、前記第１金属化合物１２３は傾斜した側面と凹な上面に形成されるので、入射される光の抽出効率を改善させることができる。

また、前記複数の第１金属化合物１２３は互いに一定間隔を置いて配置されることによって、光抽出構造として機能することができる。また、複数の第１金属化合物１２３の間の領域に第１電極１５１のパターンを連結することができる。

また、前記第１電極１５１の一部は前記複数の第１金属化合物１２３のうち、少なくとも１つの上面及び側面に接触できる。前記第１電極１５１の一部の下に透光性の第１金属化合物１２３が配置されることによって、光の抽出効率は改善できる。

前記発光構造物１３０の下、即ち、前記第２導電型半導体層１３７の下に第２電極１５０が配置される。前記第２電極１５０は複数の伝導層を含むことができ、例えば接触層１５３、反射層１５５、ボンディング層１５７、及び伝導性支持部材１５９を含む。

前記接触層１５３は透過性伝導物質または金属物質として、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯのような低伝導性物質、またはＮｉ、Ａｇの金属を用いることができる。前記接触層１５３の下に反射層１５５が形成され、前記反射層１５５は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びその組合により構成されたグループから選択された物質からなる少なくとも１つの層を含む構造で形成できる。前記反射層１５５は、前記第２導電型半導体層１３７の下に接触されることができ、金属でオーミック接触するか、ＩＴＯのような低伝導物質でオーミック接触することができ、これに対して限定するものではない。

前記反射層１５５の下にはボンディング層１５７が形成され、前記ボンディング層１５７はバリア金属またはボンディング金属に使われることができ、その物質は、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＴａと選択的な合金のうち、少なくとも１つを含むことができる。

前記ボンディング層１５７の下には伝導性支持部材１５９が形成され、前記伝導性支持部材１５９は金属またはキャリア基板であることがあり、例えば銅（Cu-copper）、金（Au-gold）、ニッケル（Ni-nickel）、モリブデン（Ｍｏ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、ドーパントを有するキャリアウェハー（例：Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＣ等）のような伝導性物質で形成できる。前記支持部材１５９は他の例として、伝導性シートで具現できる。

前記第２半導体層１３１の上面にはラフニスのような光抽出構造が形成できる。前記光抽出構造は前記第１金属化合物１２３の材質と同一な材質、または異なる材質で形成できる。前記半導体層１３１−１３５の表面には絶縁層が形成されることができ、前記絶縁層の表面にはラフニスのような光抽出構造が形成できる。

図１３は上記の発光素子を有する発光素子パッケージの斜視図を示し、図１４は図１３の発光素子の側断面図である。

図１３及び図１４を参照すると、発光素子パッケージ６００は、凹部６６０を有する胴体６１０、第１リードフレーム６２１、第２リードフレーム６３１、連結フレーム６４６、発光素子６７１、６７２、連結部材６０３乃至６０６、モールディング部材６５１、及びペースト部材６８１、６８２を含む。前記凹部６６０は第１キャビティ６２５及び第２キャビティ６３５の領域を含むことができる。

前記胴体６１０は、絶縁性、電束性、または金属性材質のうち、少なくとも１つを含むことができる。前記胴体６１０は、ポリフタルアミド（ＰＰＡ：Polyphthalamide）のような樹脂材質、シリコン（Ｓｉ）、金属材質、ＰＳＧ（photo sensitive glass）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、印刷回路基板（ＰＣＢ）のうち、少なくとも１つで形成できる。例えば、前記胴体６１０はポリフタルアミド（ＰＰＡ：Polyphthalamide）のような樹脂材質からなる。

前記胴体６１０は、複数の側面部６１１〜６１４を含む。前記第１側面部６１１または第２側面部６１２の長さは前記第３側面部６１３及び第４側面部６１４の間の間隔であることがあり、上記の長手方向は第１及び第２キャビティ６２５、６３５の中心を過ぎる方向でありうる。

前記第１リードフレーム６２１及び第２リードフレーム６３１は、前記胴体６１０の下面に配置されて回路基板の上に搭載できる。前記第１リードフレーム６２１及び第２リードフレーム６３１の厚さは０．２ｍｍ±０．０５ｍｍに形成できる。上記の第１及び第２リードフレーム６２１、６３１は電源を供給するリードとして機能するようになる。

前記胴体６１０は凹部６６０を含み、前記凹部６６０は上部が開放され、側面６１６Ａと底部６１６とからなる。前記凹部６６０の側面６１６Ａは前記底部６１６に傾斜するように形成されることができ、入射される光を出射方向に反射させることができる。

前記第１リードフレーム６２１は前記凹部６６０の第１領域の下に配置され、その中心部に前記凹部６６０の底部６１６より深い深さを有する凹な第１キャビティ６２５が配置される。前記第１キャビティ６２５の側面及び底部６２２は前記第１リードフレーム６２１により形成される。前記第２リードフレーム６３１は、前記凹部６６０の第１領域と離隔する第２領域に配置され、その中心部には前記凹部６６０の底部６１６より深い深さを有するように凹な第２キャビティ６３５が形成される。前記第２キャビティ６３５の底部６３２及び側面は前記第２リードフレーム６３１により形成される。

前記第１リードフレーム６２１及び前記第２リードフレーム６３１の中心部の各々は前記胴体６１０の下部に露出し、前記胴体６１０の下面と同一平面または異なる平面の上に配置できる。

前記第１リードフレーム６２１は第１リード部６２３を含み、前記第１リード部６２３は前記胴体６１０の第３側面部６１３に突出できる。前記第２リードフレーム６３１は第２リード部６３３を含み、前記第２リード部６３３は前記胴体６１０の第３側面部６１３の反対側の第４側面部６１４に突出できる。前記第１リードフレーム６２１、第２リードフレーム６３１、及び連結フレーム６４６は、金属材質、例えば、チタニウム（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、タンタリウム（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、主席（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、イン（Ｐ）のうち、少なくとも１つを含むことができ、単層または多層に形成できる。前記凹部６６０の底部６１６には連結フレーム６４６が配置され、前記連結フレーム６４６は前記第１リードフレーム６２１と第２リードフレーム６３１との間に配置されて、中間連結端子に使われる。

前記第１リードフレーム６２１の第１キャビティ６２５の内には第１発光素子６７１が配置され、前記第２リードフレーム６３１の第２キャビティ６３５の内には第２発光素子６７２が配置できる。

前記第１発光素子６７１は、連結部材６０３、６０４により前記第１連結フレーム６２１と前記連結フレーム６４６と連結される。前記第２発光素子６７２は、連結部材６０５、６０６により前記第２連結フレーム６３１と前記連結フレーム６４６と連結される。上記の連結部材６０３−６０６はワイヤーで具現できる。保護素子は、前記第１リードフレーム６２１または前記第２リードフレーム６３１の一部の上に配置できる。

前記凹部６６０、第１キャビティ６２５、及び前記第２キャビティ６３５にはモールディング部材６５１が形成できる。前記モールディング部材６５１はシリコンまたはエポキシのような透光性樹脂材質を含み、単層または多層に形成できる。

第１ペースト部材６８１は前記第１発光素子６７１と前記第１キャビティ６２５の底部６２２との間に配置されて、互いを接着させて電気的に連結させる。第２ペースト部材６８２は、前記第２発光素子６７２と前記第２キャビティ６３５の底部６３２との間に配置されて、互いを接着させて電気的に連結させる。前記第１及び第２ペースト部材６８１、６８２は絶縁性接着剤を含み、例えばエポキシを含む。また、前記のエポキシにフィラーを含むことができ、これに対して限定するものではない。

前記モールディング部材６５１は、前記発光素子６７１、６７２の上に放出される光の波長を変換するための蛍光体を含むことができ、前記蛍光体は前記第１キャビティ６２５及び前記第２キャビティ６３５のうちの１つまたは全ての領域に形成されたモールディング部材６５１に添加されることができ、これに対して限定するものではない。前記蛍光体は、発光素子６７１、６７２から放出される光の一部を励起させて他の波長の光で放出するようになる。前記蛍光体は、ＹＡＧ、ＴＡＧ、シリケート（Silicate）、ナイトライド（Nitride）、オキシ−ナイトライド（Oxy-nitride）系物質のうちから選択的に形成できる。前記蛍光体は、赤色蛍光体、黄色蛍光体、緑色蛍光体のうち、少なくとも１つを含むことができ、これに対して限定するものではない。前記モールディング部材６５１の表面はフラットな形状、凹な形状、凸な形状などに形成されることができ、例えば、前記モールディング部材６５１の表面は凹な曲面に形成されることができ、前記凹な曲面は光出射面になることができる。

実施形態のパッケージは、トップビュー形態に図示し、説明したが、サイドビュー方式により具現して前記のような放熱特性、伝導性、及び反射特性の改善効果があり、このようなトップビューまたはサイドビュー方式の発光素子は上記のように樹脂層でパッケージングした後、レンズを前記樹脂層の上に形成または接着することができ、これに対して限定するものではない。

＜照明システム＞
実施形態による発光素子又は発光素子は、照明システムに適用される。前記照明システムは、複数の発光素子がアレイされた構造を含み、図１５及び図１６に示されている表示装置、図１７に示されている照明装置とを含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれる。

図１５は、実施形態による発光素子を有する表示装置の分解斜視図である。

図１５を参照すると、実施形態による表示装置１０００は、導光板１０４１と、前記導光板１０４１に光を提供する光源モジュール１０３１と、前記導光板１０４１の下に反射部材１０２２と、前記導光板１０４１上に光学シート１０５１と、前記光学シート１０５１ 上に表示パネル１０６１と、前記導光板１０４１、光源モジュール１０３１、及び反射部材１０２２を収納するボトムカバー１０１１とを含むが、ここに限定されない。

前記ボトムカバー１０１１と、反射シート１０２２と、導光板１０４１と、光学シート１０５１とは、ライトユニット１０５０として定義される。

前記導光板１０４１は、光を拡散して、面光源化する役目を果たす。前記導光板１０４１は、透明な材質からなり、例えば、PMMA(polymethylmetaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthlate)、PC(poly carbonate)、COC(cycloolefin copolymer)、及びPEN(polyethylene naphthalate)樹脂の１つを含むことができる。

前記光源モジュール１０３１は、前記導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供し、 窮極的には、表示装置の光源として作用するようになる。

前記光源モジュール１０３１は、少なくとも１つを含み、前記導光板１０４１の一側面で直接又は間接的に光を提供することができる。前記光源モジュール１０３１は、基板１０３３と前記に開示された実施形態による発光素子又は発光素子１０３５を含み、前記発光素子又は発光素子１０３５は、前記基板１０３３上に所定間隔でアレイされる。

前記基板１０３３は、回路パターン(図示せず)を含む印刷回路基板(PCB、Printed Circuit Board)である。但し、前記基板１０３３は、一般のPCBのみならず、メタルコア PCB(MCPCB、Metal Core PCB)、軟性PCB(FPCB、Flexible PCB)などを含み、これに対して限定しない。前記発光素子１０３５は、前記ボトムカバー１０１１の側面又は放熱プレート上に搭載される場合、前記基板１０３３は、除去され得る。ここで、 前記放熱プレートの一部は、前記ボトムカバー１０１１の上面に接触される。

そして、前記複数の発光素子１０３５は、前記基板１０３３上に光が放出される出射面が、前記導光板１０４１と所定の距離離隔して搭載され、これに対して限定しない。前記発光素子１０３５は、前記導光板１０４１の一側面である入光部に光を直接又は間接的に提供することができ、これに対して限定しない。

前記導光板１０４１の下には、前記反射部材１０２２が配置される。前記反射部材１０２２は、前記導光板１０４１の下面に入射した光を反射させて、上に向かわせることで、前記ライトユニット１０５０の輝度を向上することができる。前記反射部材１０２２は、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定しない。前記反射部材１０２２は、前記ボトムカバー１０１１の上面であり、これに対して限定しない。

前記ボトムカバー１０１１は、前記導光板１０４１、光源モジュール１０３１、及び反射部材１０２２などを輸納することができる。このため、前記ボトムカバー１０１１は、上面が開口したボックス(box)形状を有する収納部１０１２が備えられ、これに対して限定しない。前記ボトムカバー１０１１は、トップカバーと結合され、これに対して限定しない。

前記ボトムカバー１０１１は、金属材質又は樹脂材質で形成され、プレス成形又は押出成形などの工程を用いて製造されることができる。また、前記ボトムカバー１０１１は、熱伝導性の良い金属又は非金属材料を含み、これに対して限定しない。

前記表示パネル１０６１は、例えば、LCDパネルとして、互いに対向する透明な材質の第１及び第２の基板、そして、第１及び第２の基板の間に介在した液晶層を含む。前記表示パネル１０６１の少なくとも一面には、偏光版が取り付けられ、このような偏光版の取付構造に限定しない。前記表示パネル１０６１は、光学シート１０５１を通過した光により情報を表示することになる。このような表示装置１０００は、各鐘の携帯端末機、ノートＰＣのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビなどに適用されることができる。

前記光学シート１０５１は、前記表示パネル１０６１と前記導光板１０４１との間に配置され、少なくとも一枚の透光性シートを含む。前記光学シート１０５１は、例えば、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどのようなシートから少なくとも１つを含む。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平又は/及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。また、前記表示パネル１０６１上には、保護シートが配置され、これに対して限定しない。

ここで、前記光源モジュール１０３１の光経路上には、光学部材として、前記導光板１０４１、及び光学シート１０５１を含み、これに対して限定しない。

図１６は、実施形態による発光素子を有する表示装置を示す図である。

図１６を参照すると、表示装置１１００は、ボトムカバー１１５２と、前記の発光素子１１２４がアレイされた基板１１２０と、光学部材１１５４と、表示パネル１１５５とを含む。

前記基板１１２０と前記発光素子１１２４とは、光源モジュール１１６０と定義される。 前記ボトムカバー１１５２と、少なくとも１つの光源モジュール１１６０と、 光学部材１１５４とは、ライトユニット１１５０と定義される。前記ボトムカバー１１５２には、収納部１１５３を具備することができ、これに対して限定しない。前記の光源モジュール１１６０は、基板１１２０、及び前記基板１１２０上に配列した複数の発光素子又は発光素子１１２４を含む。

ここで、前記光学部材１１５４は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどから少なくとも１つを含む。前記導光板は、ＰＣ材質又はＰＷＭА(polymethyl methacrylate)材質からなり、このような導光板は除去されることができる。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。

前記光学部材１１５４は、前記光源モジュール１１６０上に配置され、前記光源モジュール１１６０から放出された光を面光源するか、拡散、集光などを行うようになる。

図１７は、実施形態による発光素子を有する照明装置の分解斜視図である。

図１７を参照すると、実施形態による照明装置は、カバー２１００と、光源モジュール２２００と、放熱体２４００と、電源提供部２６００と、内部ケース２７００と、ソケット２８００とを含む。また、実施形態による照明装置は、部材２３００とホルダー２５００ のいずれか１以上を更に含むことができる。前記光源モジュール２２００は、実施形態による発光素子、又は発光素子パッケージを含むことができる。

例えば、前記カバー２１００は、バルブ(bulb)又は半球の形状を有し、中空であり、一部分が開口した形状で提供される。前記カバー２１００は、前記光源モジュール２２００と光学的に結合され、前記放熱体２４００と結合されることができる。前記カバー２１００は、前記放熱体２４００と結合する凹部を有することができる。

前記カバー２１００の内面には、拡散嶺を有する乳白色塗料がコートされる。このような乳白色材料を用いて、前記光源モジュール２２００からの光を散乱及び拡散して、外部に放出させることができる。

前記カバー２１００の材質は、ガラス、プラスチック、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)などである。ここで、ポリカーボネートは、耐光性、耐熱性、強度が優れている。前記カバー２１００は、外部から前記光源モジュール２２００が見えるように透明であるか、不透明である。前記カバー２１００は、ブロー(blow)成形により、形成されることができる。

前記光源モジュール２２００は、前記放熱体２４００の一面に配置される。したがって、 前記光源モジュール２２００からの熱は、前記放熱体２４００に伝導される。前記光源モジュール２２００は、発光素子２２１０と、連結プレート２２３０と、コネクター２２５０とを含む。

前記部材２３００は、前記放熱体２４００の上面上に配置され、複数の照明素子２２１０と、コネクター２２５０が挿入されるガイド溝２３１０とを有する。前記ガイド溝２３１０は、前記照明素子２２１０の基板、及びコネクター２２５０と対応される。

前記部材２３００の表面は、白色の塗料で塗布又はコートされる。このような前記部材２３００は、前記カバー２１００の内面に反射して、前記光源モジュール２２００側方向に戻って来る光を、再度前記カバー２１００方向に反射する。したがって、実施形態による照明装置の光効率を向上させる。

前記部材２３００は、例として、絶縁物質からなる。前記光源モジュール２２００の連結プレート２２３０は、電気伝導性の物質を含む。したがって、前記放熱体２４００と前記連結プレート２２３０との間に電気的な接触が行える。前記部材２３００は、絶縁物質で構成され、前記連結プレート２２３０と前記放熱体２４００との電気的短絡を遮断することができる。前記放熱体２４００は、前記光源モジュール２２００からの熱と、前記電源提供部２６００からの熱を伝達されて、放熱する。

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。前記ガイド突出部２５１０は、前記電源提供部２６００の突出部２６１０が貫通するホールを具備することができる。

前記電源提供部２６００は、外部から提供された電気的信号を処理又は変換して、前記光源モジュール２２００に提供する。前記電源提供部２６００は、前記内部ケース２７００の収納溝２７１９に収納され、前記ホルダー２５００により、前記内部ケース２７００の内部に密閉される。

前記電源提供部２６００は、突出部２６１０と、ガイド部２６３０と、ベース２６５０と、延在部２６７０とを含む。

前記ガイド部２６３０は、前記ベース２６５０の一側から外部に突出した形状を有する。 前記ガイド部２６３０は、前記ホルダー２５００に挿入される。前記ベース２６５０の一面の上に多数の部品が配置される。多数の部品は、例えば、直流変換装置、前記光源モジュール２２００の駆動を制御する駆動チップ、前記光源モジュール２２００を保護するためのＥＳＤ(ElectroStatic discharge)保護素子などを含むが、これに対して限定しない。

前記延在部２６７０は、前記ベース２６５０の他の一側から外部に突出した形状を有する。前記延在部２６７０は、前記内部ケース２７００の連結部２７５０内に挿入され、外部からの電気的信号を提供される。例えば、前記延在部２６７０は、前記内部ケース２７００の連結部２７５０の幅と同一であるか、小さく提供される。前記延在部２６７０は、電線を通じて、ソケット２８００に電気的に連結される。

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部を含むことができる。モールド部は、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内に固定できるようにする。

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合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。

１００ 発光素子
１１３ 凸部
１１１ 基板
１３、１４ ピット
１２１ 第１半導体層
１２３、１２４ 金属化合物
１３１ 第２半導体層
１３３ 第１導電型半導体層
１３５ 活性層
１３７ 第２導電型半導体層
６００ 発光素子パッケージ
６６０ 凹部
６１０ 胴体
６２１ 第１リードフレーム
６３１ 第２リードフレーム
６４６ 連結フレーム
６７１、６７２ 発光素子
６０３〜６０６ 連結部材
６５１ モールディング部材
６８１、６８２ ペースト部材
６２５ 第１キャビティ
６３５ 第２キャビティ

Claims (17)

1. 基板と、
   前記基板の上面から突出した複数の凸部と、
   前記基板の上面の上に配置された第１半導体層と、
   前記第１半導体層の上面からリセスされ、前記複数の凸部のそれぞれの一部を開放する複数の第１ピットと、
   前記第１半導体層の上面からリセスされ、前記複数の第１ピットの間の領域に配置された複数の第２ピットと、
   前記複数の第１ピットに配置され、前記複数の凸部の前記一部に接触している第１金属化合物と、
   前記複数の第２ピットに配置された第２金属化合物と、
   前記第１半導体層の上に配置された第２半導体層と、
   前記第２半導体層の上に配置された発光構造物と、を含み、
   前記発光構造物は前記第２半導体層の上に配置された第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の上に配置された活性層、及び前記活性層の上に配置された第２導電型半導体層を含み、
   前記第１及び第２金属化合物は前記第１及び第２半導体層の物質と異なる物質を含み、
   前記複数の凸部のそれぞれの周りは、曲面を有し、
   前記第１半導体層は、前記複数の凸部のそれぞれの周りに接触し、
   前記第１金属化合物は、前記複数の第１ピット内で前記基板の前記複数の凸部及び前記第１半導体層に接触し、
   前記第１ピット及び前記第２ピットは、互いに体積が異なることを特徴とする、発光素子。
2. 前記第１半導体層は前記第１ピット及び第２ピットの各々に連結された複数の転位を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１ピットに連結された転位は垂直方向から水平方向に進行することを特徴とする、請求項２に記載の発光素子。
4. 前記第１及び第２金属化合物は絶縁性材質を含み、
   前記基板は透光性材質を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
5. 前記第１及び第２金属化合物はシリコンを含む窒化物または酸化物を含むことを特徴とする、請求項４に記載の発光素子。
6. 前記第１金属化合物の下部は凹な曲面を含むことを特徴とする、請求項４または５に記載の発光素子。
7. 前記第１金属化合物の側面は前記第２金属化合物の側面と同一な角度に傾斜したことを特徴とする、請求項１乃至６のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
8. 前記第１金属化合物の下部幅は前記各凸部の下部幅より小さいことを特徴とする、請求項１乃至７のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
9. 前記複数の凸部のそれぞれは半球形形状を含み、前記複数の凸部のそれぞれの下部幅は前記複数の凸部のそれぞれの高さより広いことを特徴とする、請求項８に記載の発光素子。
10. 前記第１及び第２半導体層のうちの少なくとも１つはｎ型ドーパントを含み、多層構造を有することを特徴とする、請求項１乃至９のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
11. 前記第２ピットは前記第１ピットより小さい深さを有し、前記凸部の位置より高く位置し、
    前記第１半導体層は前記複数の凸部のそれぞれの高さより厚い厚さを含み、
    前記第１ピットの体積は、前記第２ピットの体積よりも大きいことを特徴とする、請求項１乃至１０のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
12. 前記第１金属化合物の上面と前記第２金属化合物の上面は前記第１半導体層の上面と同一水平面に配置されることを特徴とする、請求項１乃至１１のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
13. 前記基板と前記第１半導体層との間にバッファ層を含み、
    前記バッファ層の一部は前記第１金属化合物と前記凸部との間に配置され、
    前記第１金属化合物は前記バッファ層の一部に接触することを特徴とする、請求項１２に記載の発光素子。
14. 前記複数の凸部のうちのいずれか１つと前記第１金属化合物との間に孔隙を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の発光素子。
15. 前記第２半導体層の上面の転位密度は前記第１半導体層の内の転位密度より低く、１×１０^６〜１×１０^８ｃｍ^−２範囲を有することを特徴とする、請求項１２乃至１４のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
16. 前記基板の下面に前記複数の凸部に対応する複数の突起を含むことを特徴とする、請求項１２乃至１５のうち、いずれか１項に記載の発光素子。
17. 前記第１金属化合物は前記第１半導体層と接触し、傾斜した複数の側面と、前記凸部の表面に接触した凹な下面を含むことを特徴とする、請求項１２乃至１６のうち、いずれか１項に記載の発光素子。

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