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JP7148131B2 - 発光素子およびこれを含む発光素子パッケージ - Google Patents

発光素子およびこれを含む発光素子パッケージ Download PDF

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Description

実施例は発光素子に関するものである。
ＧａＮ、ＡｌＧａＮなどの３－５族化合物半導体は、広くて調整が容易なバンドギャップエネルギーを有するなどの多くの長所を有しているため、光電子工学分野（ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）と電子素子などに広く使用される。
特に、半導体の３－５族または２－６族化合物半導体物質を利用した発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオードのような発光素子は、薄膜成長技術および素子材料の開発によって赤色、緑色、青色および紫外線などの多様な色を具現することができ、蛍光物質を利用するか色を組み合わせることによって効率の良い白色光線の具現も可能であり、蛍光灯、白熱灯など既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、迅速な応答速度、安全性、環境親和性の長所を有する。
したがって、光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）を代替できる発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球を代替できる白色発光ダイオード照明装置、自動車ヘッドライトおよび信号灯にまで応用が拡大している。
発光素子は、第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含む発光構造物が形成され、第１導電型半導体層と第２導電型半導体層上にそれぞれ第１電極と第２電極とが配置される。発光素子は、第１導電型半導体層を介して注入される電子と第２導電型半導体層を介して注入される正孔とが互いに会って（再結合して）活性層をなす物質固有のエネルギーバンドによって決定されるエネルギーを有する光を放出する。活性層から放出される光は、活性層をなす物質の組成によって異なり得、青色光や紫外線（ＵＶ）またはディープ紫外線（Ｄｅｅｐ ＵＶ）等であり得る。
図１は、従来の発光素子を示した図面である。
図１に示された垂直型発光素子は、第２電極１６上に、第１導電型半導体層１２と活性層１４および第２導電型半導体層１６を含む発光構造物１０が配置され、前記第１導電型半導体層１２上に第１電極１３が配置される。
従来の発光素子は、大半は水平方向に光の抽出がなされるようになるが、この時、発光素子の活性層１４で発生した光が発光素子の外部に抽出される光経路が長くなると発光素子の内部で吸収が起き、光抽出効率が低下する問題があった。
また、電流拡散が脆弱な一定の部分でほとんど発光が発生し、発光した光はほとんど発光した部分で吸収されて光抽出効率が低下する問題があった。
実施例の発光素子は、より高い光抽出効率を有する発光素子を提供することを解決しようとする課題とする。
本発明の一実施例に係る発光素子は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間に配置される活性層を含み、前記第２導電型半導体層および前記活性層を貫通して前記第１導電型半導体層の一部の領域まで配置される第１リセスおよび第２リセスを含む発光構造物；前記第１リセスの内部に配置されて前記第１導電型半導体層と電気的に連結される連結電極；前記第２リセスの内部に配置される反射層；および前記反射層と前記発光構造物を電気的に絶縁する絶縁層を含む。
前記活性層は、紫外線波長帯の光を生成することができる。
前記反射層は、紫外線波長帯の光を反射することができる。
前記第１リセスは第１－１リセスと第１－２リセスとを含み、前記第２リセスは前記第１－１リセスと前記第１－２リセスとの間に配置され得る。
前記連結電極は複数個であり、前記複数個の連結電極と電気的に連結される第１導電層を含むことができる。
前記連結電極と前記第１導電型半導体層間に配置される第１電極を含むことができる。
前記第２リセスは、前記第１－１リセスを取り囲む第２－１リセスと前記第１－２リセスを取り囲む第２－２リセスとを含み、前記発光構造物は、前記第１－１リセスおよび前記第２－１リセスによって構成される第１発光領域と前記第１－２リセスおよび前記第２－２リセスによって構成される第２発光領域とを含むことができる。
前記第１発光領域および前記第２発光領域は、それぞれ前記第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および活性層を含み、前記第１発光領域と前記第２発光領域の前記第２導電型半導体層および活性層は前記第２リセスによって分離され得る。
前記第２－１リセスと前記第２－２リセスは、互いに連結され得る。
前記第２－１リセスと前記第２－２リセスは、互いに離隔され得る。
前記第１リセスは、平面上で多角形状または円形状であり得る。
前記第２リセスの突出高さは前記第１リセスの突出高さと同じであるかより高く、前記第１リセスおよび第２リセスの突出高さは前記活性層において前記第１リセスおよび第２リセスの上面までの距離であり得る。
前記複数個の第１リセスと第２リセスは第１方向に延び、前記第１方向は前記発光構造物の厚さ方向と垂直な方向であり得る。
前記第２リセスの第１方向の長さは、隣り合う第１リセスのうち少なくとも一つの第１方向の長さより長くてもよい。
前記絶縁層は第１絶縁層および第２絶縁層を含み、前記反射層は前記第１絶縁層と第２絶縁層との間に配置され得る。
前記第２導電型半導体層の下部に配置される第２導電層；および前記第２絶縁層を挟んで前記第２導電層の下部に配置される第１導電層を含むことができる。
前記第１導電型半導体層と電気的に連結される第１導電層を含み、前記第１導電層は前記第２リセスの内部に配置される第１導電突出部を含み、前記反射層は前記第１導電突出部上に配置され得る。
前記第１導電層は前記連結電極と連結され得る。
本発明の一実施例に係る発光素子パッケージは、少なくとも一つのパッドを含む本体；および前記本体上に配置され、前記パッドと電気的に連結される発光素子を含み、前記発光素子は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間に配置される活性層を含み、前記第２導電型半導体層および前記活性層を貫通して前記第１導電型半導体層の一部の領域まで配置される第１リセスおよび第２リセスを含む発光構造物；前記第１リセスの内部に配置されて前記第１導電型半導体層と電気的に連結される連結電極；前記第２リセスの内部に配置される反射層；および前記反射層と前記発光構造物を電気的に絶縁する絶縁層を含む。
実施例によると、光抽出効率を向上させることができる。
また、光出力を向上させることができる。
また、動作電圧を改善することができる。
本発明の多様かつ有益な長所と効果は前述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されるはずである。
従来の発光素子を示した図面。 発光素子の第１実施例を示した図面。 発光素子の第２実施例を示した図面。 発光素子の第３実施例を示した図面。 発光素子の第４実施例を示した図面。 発光素子パッケージの一実施例を示した図面。 本発明の第５実施例に係る発光素子の断面図。 反射層によって光が上向き反射する過程を示す概念図。 図７のＡ部分の拡大図。 第１リセスと第２リセスの高さの差を説明するための図面。 本発明の第７実施例に係る発光素子の平面図。 発光素子の電流密度の分布を示す図面。 図１１のＢ部分の拡大図。 図１３ａの第１変形例。 第１リセスを示す図面。 図１３の第２変形例。 本発明の第８実施例に係る発光素子の平面図。 図１６のＣ部分の拡大図。 電源が印加された発光構造物の写真。 本発明の第９実施例に係る発光素子の平面図。 本発明の第１０実施例に係る発光素子を示す図面。 本発明の第１０実施例に係る発光素子を示す図面。 本発明の第１１実施例に係る発光素子を示す図面。 本発明の第１２実施例に係る発光素子を示す図面。
本実施例は、他の形態に変形され得、複数の実施例が互いに組み合わせられ得、本発明の範囲は以下で説明するそれぞれの実施例に限定されるものではない。
特定の実施例で説明された事項が他の実施例で説明されていなくても、他の実施例でその事項と反対または矛盾する説明がない限り、他の実施例に関連した説明と理解され得る。
例えば、特定の実施例において構成Ａに対する特徴を説明し、他の実施例で構成Ｂに対する特徴を説明したのであれば、構成Ａと構成Ｂが結合された実施例が明示して記載されなくても、反対または矛盾する説明がない限り、本発明の技術的範囲に属するものと理解されるべきである。
本発明に係る実施例の説明において、各ｅｌｅｍｅｎｔの「上（うえ）または下（した）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものと記載される場合において、上（うえ）または下（した）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）は、二つのｅｌｅｍｅｎｔが互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触するか一つ以上の他のｅｌｅｍｅｎｔが前記二つのｅｌｅｍｅｎｔ間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されるものをすべて含む。また「上（うえ）または下（した）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」で表現される場合、一つのｅｌｅｍｅｎｔを基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含み得る。
実施例に係る発光素子は垂直型発光素子であるものの、第１導電型半導体層に電流を供給する第１電極が発光構造物の下部に配置されて発光構造物の上部に放出される光の反射量を減らすことができ、第１電極は第２導電型半導体層と活性層を貫通して第１導電型半導体層に電気的に連結され得る。
図２は、発光素子の第１実施例を示した図面である。
実施例に係る発光素子１００ａは発光構造物１２０の下部に第２導電層２３６が配置され、第２電極の下部には絶縁層１３０と第１導電層２３２が配置され、第１導電層２３２から延びた連結電極２３３が発光構造物１２０内の第１導電型半導体層２２２と電気的に接触することができる。そして、第２導電層２３６の縁領域で第２電極パッド２３６ａ、２３６ｂが発光構造物１２０の縁と対応して配置され得る。
発光構造物１２０は、第１導電型半導体層１２２と活性層１２４および第２導電型半導体層１２６を含んでからなる。
第１導電型半導体層１２２は、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＩ－ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第１導電型ドーパントがドーピングされ得る。第１導電型半導体層１２２は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（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、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうちいずれか一つ以上で形成され得る。
第１導電型半導体層１２２がｎ型半導体層である場合、第１導電型ドーパントは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのようなｎ型ドーパントを含むことができる。第１導電型半導体層１２２は、単層または多層に形成され得、これに限定されはしない。
活性層１２４は第１導電型半導体層１２２と第２導電型半導体層１２６との間に配置され、単一井戸構造（Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つを含むことができる。
活性層１２４は、ＩＩＩ－Ｖ族元素の化合物半導体材料を利用して井戸層と障壁層、例えば、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうちいずれか一つ以上のペア構造で形成され得るが、これに限定されはしない。この時、井戸層は障壁層のエネルギーバンドギャップよりも小さいエネルギーバンドギャップを有する物質で形成され得る。
第２導電型半導体層１２６は半導体化合物で形成され得る。第２導電型半導体層１２６は、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＩ－ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第２導電型ドーパントがドーピングされ得る。第２導電型半導体層１２６は例えば、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、ＡｌＧａＮ、ＧａＮＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうちいずれか一つ以上で形成され得る。
第２導電型半導体層１２６がｐ型半導体層である場合、第２導電型ドーパントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントであり得る。第２導電型半導体層１２６は、単層または多層に形成され得、これに限定されはしない。
第２導電型半導体層１２６がＡｌＧａＮである場合、低い電気伝導度によって正孔の注入が円滑に行われない可能性がある。したがって、相対的に電気伝導度に優れているＧａＮを第２導電型半導体層１２６の下部面に配置させてもよい。
図示してはいないが、活性層１２４と第２導電型半導体層１２６との間には電子遮断層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ）が配置され得る。電子遮断層は、超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）構造からなり得るが、超格子は例えば、第２導電型ドーパントでドーピングされたＡｌＧａＮが配置され得、アルミニウムの組成比が異なるＧａＮが層（ｌａｙｅｒ）をなして複数個が交互に配置されてもよい。
第１導電型半導体層１２２の表面が、示されたように、凹凸をなして光抽出効率を向上させることができる。
第２導電型半導体層１２６の下部には第２導電層２３６が配置され得る。第２導電層２３６は、第２導電型半導体層１２６と面接触しながら配置されるものの、連結電極２３３が形成された領域ではそうでなくてもよい。そして、第２導電層２３６の縁は、第２導電型半導体層１２６の縁よりもさらに外郭に配置され得るが、第２電極パッド２３６ａ、２３６ｂが配置される領域を確保するためである。
第２導電層２３６は導電性物質からなり得、詳細には金属からなり得、より詳細には、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）のうち少なくとも一つを含んで単層または多層構造で形成され得る。第２導電層は、キャッピング層とｐオーミック電極を含む概念であり得る。
発光構造物１２０の周りにはパッシベーション層１８０が形成され得るが、パッシベーション層１８０は絶縁物質からなり得、絶縁物質は非伝導性である酸化物や窒化物からなり得る。一例として、パッシベーション層１８０はシリコン酸化物（ＳｉＯ２）層、酸化窒化物層、酸化アルミニウム層からなり得る。
パッシベーション層１８０は、発光構造物１２０の周りと、前述した第２導電型半導体層１２６の縁よりさらに外郭に配置された第２導電層２３６の縁上にも配置され得る。第２導電層２３６の縁上に配置されたパッシベーション層１８０は、第２電極パッド２３６ａ、２３６ｂが形成された領域ではオープン（ｏｐｅｎ）され得る。
第２導電層２３６の下部には絶縁層１３０を挟んで第１導電層（第１導電層２３２）が配置され得る。第１導電層２３２は導電性物質からなり得、詳細には金属からなり得、より詳細には、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）のうち少なくとも一つを含んで単層または多層構造で形成され得る。
第１導電層２３２から上部に延びて複数個の連結電極２３３が配置されるが、連結電極２３３は絶縁層１３０と第２導電層２３６と第２導電型半導体層１２６と活性層１２４を貫通し、第１導電型半導体層１２２の一部にまで延びて、連結電極２３３の上部面が第１導電型半導体層１２２と面接触することができる。発光構造物２２９は、複数個の連結電極２３３が配置される複数個のリセス１２８を含むことができる。
連結電極２３３は、リセス１２８内で第２導電型半導体層１２６の下面と同じ高さからリセス１２８の上面までの領域と定義することができ、定義されるリセス１２８の領域と定義される連結電極２３３の領域は同じであってもよい。また、連結電極２３３は、リセス１２８の下面で第１導電層２３２と電気的に連結され得る。
それぞれの連結電極２３３の断面は、円形または多角形であり得る。前述した絶縁層１３０は連結電極２３３の周りに延びて配置されて、連結電極２３３を第２導電層２３６、第２導電型半導体層１２６および活性層１２４と電気的に絶縁させることができる。
第１導電層２３２の下部にはオーミック層２４０が配置され得る。
オーミック層２４０は約２００オングストロームの厚さであり得る。オーミック層２４０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－ＧａＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ－ＧａＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、およびＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得、このような材料に限定されはしない。
オーミック層の下部には反射電極として作用できる反射板２５０が配置され得る。反射板２５０はタングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、あるいはＡｌやＡｇやＰｔやＲｈを含む合金を含む金属層からなり得る。アルミニウムや銀などは、活性層１２４で図２の下部方向に進行した光を効果的に反射して発光素子の光抽出効率を大幅に改善することができる。
反射板２５０の幅はオーミック層２４０の幅よりも狭くてもよく、反射板２５０の下部にはチャネル層２６０が配置され得る。チャネル層２６０の幅は反射板２５０の幅よりも大きいので反射板２５０を取り囲んで配置され得る。チャネル層２６０は導電性物質からなり得、例えば金（Ａｕ）や錫（Ｓｎ）からなり得る。
導電性支持基板（ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、２７０）は、金属または半導体物質などの導電性物質で形成され得る。電気伝導度乃至熱伝導度が優れた金属を使用することができ、発光素子の作動時に発生する熱を十分に発散させることができなければならないので、熱伝導度の高い物質（ｅｘ．金属など）で形成され得る。例えば、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）で構成される群から選択される物質またはこれらの合金からなり得、また、金（Ａｕ）、銅合金（Ｃｕ Ａｌｌｏｙ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅－タングステン（Ｃｕ－Ｗ）、キャリアウェハー（例：ＧａＮ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇａ２Ｏ３等）等を選択的に含むことができる。
前記支持基板２７０は、全体の窒化物半導体に反りをもたらさずに、スクライビング（ｓｃｒｉｂｉｎｇ）工程およびブレーキング（ｂｒｅａｋｉｎｇ）工程を通じて別個のチップとしてよく分離させる程度の機械的強度を有するために、５０～２００マイクロメートルの厚さで形成され得る。
図示してはいないが、接合層２３６、チャネル層２６０と導電性支持基板２７０を結合するが、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）および銅（Ｃｕ）で構成される群から選択される物質またはこれらの合金で形成することができる。
実施例に係る発光素子１００ａにおいて、第１導電層２３６から連結電極２３３を通じて第１導電型半導体層１２２の全領域に均一に電流が供給され得る。また、第２導電層２３６と面接触する第２導電型半導体層１２６にも電流が均一に供給され得る。
また、電極パッド２３６ａ、２３６ｂが発光構造物１２０の周りで第２導電層２３６の上部に配置されて、第２導電層２３６の全領域に均一に電流が供給され得る。
したがって、第１導電型半導体層１２２を介して注入される電子と第２導電型半導体層１２６を介して注入される正孔が活性層１２４内で結合する頻度が増加して、活性層１２４から放出される光量が増加し得る。
図３は、発光素子の第２実施例を示した図面である。
図３を参照すると、実施例の発光素子は基本的に図２で説明した発光素子の構造と同じであるため重複する説明は省略する。
実施例の発光素子は連結電極２３３上に配置される反射層１３５を含むことができる。
より詳しくは、絶縁層１３０と第１導電層２３２の間に反射層１３５が備えられ得る。
反射層１３５は絶縁層１３０の下部に配置され得、絶縁層１３０の形状と同じ形状で備えられ得る。
実施例の発光素子２００は紫外線を放出する発光素子であり得るが、紫外線を放出する発光素子に使用される第１導電型半導体層１２２は電流拡散（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）が脆弱な特徴がある。
第１導電型半導体層１２２の電流拡散特性が脆弱であるため、電流を供給する第１導電層２３２の周辺でほとんど発光が発生する問題があった。
実施例の発光素子は、ほとんどの発光が発生する連結電極２３３の下部面、より詳しくは、連結電極２３３の上部に配置される絶縁層１３０と第１導電層２３２の間に反射層１３５を配置することができる。したがって、連結電極２３３の周辺で主に発光する光を反射させることによって、発光した光が第１導電層２３２で吸収されることを防止して光抽出効率を増加させる効果がある。
図４は、発光素子の第３実施例を示した図面である。
図４を参照すると、実施例の発光素子のうち図２～図３で説明した発光素子の構造と同じ部分は説明を省略する。
実施例の発光素子は連結電極２３３に反射層１３５をさらに含むことができる。
反射層１３５は絶縁層１３０の間に配置され得るが、絶縁層１３０は上部に配置される第１絶縁層１３１、第１絶縁層１３１の下部に配置される第２絶縁層１３２を含むことができ、反射層１３５は第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の間に配置され得る。
第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２を構成する物質は、同一に備えられ得る。
また、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２を構成する物質は、互いに異なる物質で備えられ得る。
図３に示された発光素子は、ほとんどの発光が発生する連結電極２３３の下部面に反射層１３５を配置することができる。より詳しくは、反射層１３５は連結電極２３３の上部に配置される絶縁層１３０と第１導電層２３２の間に配置されて、連結電極２３３の周辺で主に発光する光を反射させることができる。したがって、発光した光が第１導電層２３２で吸収されることを防止して光抽出効率を増加させることができる。
これに反して、実施例の発光素子は、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の間に配置されることによって、第２絶縁層１３２および第１導電層２３２で吸収される光を防止して光抽出効率を増加させる効果がある。
実施例によると、反射層１３５は連結電極２３３が配置される第１リセス１２８の内部に配置され得る。したがって、第１リセス１２８の個数が多くなるほど連結電極２３３と第１導電型半導体層１２２の接触面積が増加して、電流分散効率を向上させることができる。また、連結電極２３３の周辺から出射した光は反射層１３５により上向き反射して光抽出効率を向上させることができる。
図３に示された発光素子の絶縁層１３０の厚さは、少なくとも第１絶縁層１３１の厚さより大きいか同じであるように備えられ得る。
また、実施例の第２絶縁層１３２の厚さは、図３に示された絶縁層１３０の厚さより大きいか同じであるように備えられ得る。
ただし、反射層１３５を収容する空間を提供する第１絶縁層１３１および第２絶縁層１３２の厚さは実施例に示されたものに限定されず、使用者の必要に応じていくらでも変更が可能であり、本発明の技術的範囲を制限しない。
図５は、発光素子の第４実施例を示した図面である。
図５を参照すると、実施例の発光素子のうち図２で説明した発光素子の構造と同じ部分は説明を省略する。
図３および図４では、示された発光素子の活性層１２４で発光する光を反射させるための反射層１３５が連結電極２３３に配置される反面、実施例の発光素子は活性層１２４で発光する光を反射させるための反射層１３５を連結電極２３３で所定の間隔離隔するように含むことができる。すなわち、複数個の連結電極２３３は、複数個の第１リセス１２８の内部にそれぞれ配置され、反射層１３５は第２リセス１２７の内部に配置されてもよい。第２リセス１２７は複数個の第１リセス１２８の間に配置され得る。
実施例の発光素子は紫外線を放出する発光素子であり得るが、紫外線を放出するための発光素子は、ほとんどが水平方向に光を抽出するのが一般的である。
しかし、発光素子で発光した光が発光素子の外部に抽出されるために、水平方向に移動しながら発光素子の内部で大半が吸収されてしまい、光抽出効率が低下する問題があった。
これを解決するために実施例の発光素子は、水平方向に移動する光が反射層１３５に反射して上部に抽出され得る発光素子を提供することができる。
実施例の反射層１３５は、絶縁層１３０から所定の高さ以上突出するように備えられ得る。
活性層１２４は絶縁層１３０の上部に位置している。したがって、反射層１３５は、少なくとも活性層１２４と同じであるかそれ以上の高さに配置されないと活性層１２４で水平方向に進行する光を上部に反射することができない。
したがって、連結電極２３３が配置される第１リセス１２８および反射層１３５が配置される第２リセス１２７はいずれも活性層２２６と同じであるかそれ以上の高さに配置され得る。
以下、詳細に説明する。
実施例の発光素子は、連結電極２３３から所定の間隔離隔した位置に配置される複数個の第１導電突出部２３２Ａ、第１導電突出部２３２Ａ上に配置されて第１導電突出部２３２Ａを絶縁させる絶縁層１３０、および第１導電突出部２３２Ａと絶縁層１３０の間に配置されて光を反射させる反射層１３５を含むことができる。
第１導電突出部２３２Ａは、活性層１２４で発光して水平方向に進行する光を反射させるために少なくとも活性層１２４よりも高く突出するように備えられ得る。
また、第１導電突出部２３２Ａは、図面に示された通り、連結電極２３３が突出した高さと同じ高さを有するように突出するように備えられてもよい。
ただし、これは一実施例を図示したものであって、第１導電突出部２３２Ａは、反射層２３２Ａが活性層１２４で発光した光を反射させて光抽出効率を増加させるように備えられればよく、使用者の必要に応じて形状、突出高さおよび幅が異なるように備えられる得、これは本発明の技術的範囲を制限しない。
反射層１３５は図３および図４に示された通り、絶縁層１３０の下部に配置されてもよく、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の間に配置されてもよい。図５の実施例において、反射層１３５は第１導電層２３２と電気的に連結され得る。また、反射層１３５は第２絶縁層１３２によって第１導電層２３２と電気的に絶縁されてもよい。
反射層１３５が配置される位置および形状も使用者の必要に応じて可変することができ、本発明の技術的範囲を制限しない。
図６は、発光素子パッケージの一実施例を示した図面である。
実施例に係る発光素子パッケージは、導電性基板３００に溝が形成され、前述した溝に前述した実施例に係る発光素子２００ｂが配置され得る。発光素子２００ｂの側面のうち少なくとも一部と底面は導電性基板３００に結合され得るが、ソルダー（ｓｏｌｄｅｒ）３１０等で結合され得る。
本体を構成する導電性基板３００の上部面には誘電層３２０が配置され、誘電層３２０の上部にはボンディングのためのパッド３３０が配置されて、発光素子２００ｂの一つの電極とワイヤー３４０でボンディングされ得る。そして、発光素子２００ｂの他の電極は導電性基板３００と結合され、電気的に連結され得る。
発光素子２００ｂの周りにはモールディング部３５０が形成されるが、モールディング部３５０は発光素子２００ｂを保護し、発光素子３５０から放出する光の経路を変更することができる。
前述した発光素子パッケージには発光素子が一つまたは複数個搭載され得、これに限定されはしない。
実施例に係る発光素子パッケージは複数個が基板上にアレイされ得、発光素子パッケージの光経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどが配置され得る。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、バックライトユニットとして機能することができる。
また、実施例に係る発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明装置として具現され得る。
ここで、表示装置はボトムカバーと、ボトムカバー上に配置される反射板と、光を放出する発光モジュールと、反射板の前方に配置され、発光モジュールから発散する光を前方に案内する導光板と、導光板の前方に配置されるプリズムシートを含む光学シートと、光学シートの前方に配置されるディスプレイパネルと、ディスプレイパネルと連結され、ディスプレイパネルに画像信号を供給する画像信号出力回路と、ディスプレイパネルの前方に配置されるカラーフィルターを含むことができる。ここでボトムカバー、反射板、発光モジュール、導光板、および光学シートはバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）を構成し得る。
また、照明装置は基板と実施例に係る発光素子パッケージを含む光源モジュール、光源モジュールの熱を発散させる放熱体、および外部から提供された電気的信号を処理または変換して光源モジュールに提供する電源提供部を含むことができる。例えば、照明装置は、ランプ、ヘッドランプ、または街路灯を含むことができる。
ヘッドランプは、基板上に配置される発光素子パッケージを含む発光モジュール、発光モジュールから照射される光を一定の方向、例えば、前方に反射させるリフレクター（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、リフレクターによって反射する光を前方に屈折させるレンズ、およびリフレクターによって反射してレンズへ向かう光の一部分を遮断または反射して設計者が所望する配光パターンを形成するようにするシェイド（ｓｈａｄｅ）を含むことができる。
図７は本発明の第５実施例に係る発光素子の断面図であり、図８は反射層によって光が上向き反射する過程を示す概念図であり、図９は図７のＡ部分の拡大図であり、図１０は第１リセスと第２リセスの高さの差を説明するための図面である。
図７を参照すると、実施例に係る発光素子は、第１導電型半導体層１２２、第２導電型半導体層１２６、活性層１２４を含む発光構造物１２０と、第１導電型半導体層１２２と電気的に連結される第１電極１４２、第２導電型半導体層１２６と電気的に連結される第２電極１４６、および第２リセス１２７の内部に配置される反射層１３５を含む。
実施例に係る発光構造物１２０は紫外線波長帯の光を出力することができる。例示的に発光構造物１２０は、近紫外線波長帯の光（ＵＶ－Ａ）を出力することもでき、遠紫外線波長帯の光（ＵＶ－Ｂ）を出力することもでき、ディープ紫外線波長帯の光（ＵＶ－Ｃ）を放出することもできる。紫外線波長帯は発光構造物１２０のＡｌの組成比によって決定され得る。
例示的に、近紫外線波長帯の光（ＵＶ－Ａ）は３２０ｎｍ～４２０ｎｍ範囲の波長を有することができ、遠紫外線波長帯の光（ＵＶ－Ｂ）は２８０ｎｍ～３２０ｎｍ範囲の波長を有することができ、ディープ紫外線波長帯の光（ＵＶ－Ｃ）は１００ｎｍ～２８０ｎｍ範囲の波長を有することができる。
発光構造物１２０は、第２導電型半導体層１２６および活性層１２４を貫通して第１導電型半導体層１２２の一部の領域まで形成される複数個の第１リセス１２８、および複数個の第１リセス１２８の間に配置される少なくとも一つの第２リセス１２７を含む。
第１絶縁層１３１は、第１リセス１２８および第２リセス１２７上に形成され得る。第１絶縁層１３１は、反射層１３５を活性層１２４および第１導電型半導体層１２２と電気的に絶縁させることができる。第１絶縁層１３１は、第１リセス１２８および第２リセス１２７で第２導電型半導体層１２６上に延長され得る。
第１電極１４２と第２電極１４６はオーミック電極であり得る。第１電極１４２と第２電極１４６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、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが、このような材料に限定されはしない。
反射層１３５は第２リセス１２７の内部に配置され得る。具体的には、反射層１３５は第２リセス１２７内で第１絶縁層１３１上に配置され得る。
反射層１３５は紫外線波長帯で反射率が高い物質が選択され得る。反射層１３５は導電性物質を含むことができる。例示的に反射層１３５は、Ａｌ（アルミニウム）を含むことができる。アルミニウム反射層１３５の厚さが約３０ｎｍ～１００ｎｍである場合、紫外線波長帯の光を８０％以上反射することができる。したがって、活性層１２４から出射した光が半導体層内部で吸収されることを防止することができる。
図８を参照すると、発光構造物１２０のＡｌ組成が高くなると、発光構造物１２０内で電流拡散特性が低下され得る。また、活性層１２４はＧａＮ基盤の青色発光素子に比べて側面に放出する光量が増加するようになる（ＴＭモード）。このようなＴＭモードは、紫外線領域帯の波長を放出する発光素子で発生し得る。
実施例によると、電流密度が弱い領域の部分をエッチングして反射層１３５を形成することによって、反射層１３５により光（Ｌ１）が上向き反射され得る。したがって、発光構造物１２０内での光の吸収を減らし、光抽出効率を向上させることができる。また、発光素子の指向角を調節することもできる。
第１導電型半導体層１２２はＩＩＩ－Ｖ族、ＩＩ－ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第１導電型半導体層１２２に第１ドーパントがドーピングされ得る。第１導電型半導体層１２２は、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１－ｘ１－ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）の組成式を有する半導体材料、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどから選択され得る。そして、第１ドーパントは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅのようなｎ型ドーパントであり得る。第１ドーパントがｎ型ドーパントである場合、第１ドーパントがドーピングされた第１導電型半導体層１２２はｎ型半導体層であり得る。
第１導電型半導体層１２２は、Ａｌの濃度が相対的に低い低濃度層１２２ａとＡｌの濃度が相対的に高い高濃度層１２２ｂを有することができる。高濃度層１２２ｂはＡｌの濃度が６０％～７０％であり得、低濃度層１２２ａはＡｌの濃度が４０％～５０％であり得る。低濃度層１２２ａは活性層１２４と隣接して配置される。
第１電極１４２は比較的円滑な電流注入特性を確保するために、低濃度層上に配置され得る。すなわち、第１リセス１２８は低濃度層１２２ａの領域まで形成されることが好ましい。高濃度層１２２ｂはＡｌの濃度が高いため電流拡散特性が相対的に低いためである。
活性層１２４は第１導電型半導体層１２２を介して注入される電子（または正孔）と第２導電型半導体層１２６を介して注入される正孔（または電子）が会う層である。活性層１２４は電子と正孔が再結合することによって低いエネルギー準位に遷移し、それに相応する波長を有する光を生成することができる。
活性層１２４は、単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ；ＭＱＷ）構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つの構造を有することができ、活性層１２４の構造はこれに限定しない。活性層はＡｌを含むことができる。
第２導電型半導体層１２６は活性層１２４上に形成され、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＩ－ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第２導電型半導体層１２６に第２ドーパントがドーピングされ得る。第２導電型半導体層１２６は、Ｉｎｘ５Ａｌｙ２Ｇａ１－ｘ５－ｙ２Ｎ（０≦ｘ５≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｘ５＋ｙ２≦１）の組成式を有する半導体物質またはＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち選択された物質で形成され得る。第２ドーパントがＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントである場合、第２ドーパントがドーピングされた第２導電型半導体層１２６はｐ型半導体層であり得る。
第２導電型半導体層１２６がＡｌＧａＮである場合、低い電気伝導度によって正孔の注入が円滑に行われない可能性がある。したがって、相対的に電気伝導度に優れている物質、例えばＧａＮ基盤の物質を第２導電型半導体層１２６の底面に配置してもよい。
第１電極１４２の厚さｄ２は第１絶縁層１３１の厚さｄ３より薄くてもよく、第１絶縁層１３１と０μｍ～４μｍの離隔距離ｄ４を有することができる。第１電極１４２の厚さｄ２は第１絶縁層１３１の厚さｄ３の４０％～８０％であり得る。
第１電極１４２の厚さｄ２が第１絶縁層１３１の厚さｄ３の４０％～８０％である場合、第２絶縁層１３２、第１導電層１６５を配置する時に発生するステップカバレッジ特性の低下による剥離およびクラックなどの問題点を解決することができる。また、第１絶縁層１３１は第１電極１４２と、より好ましくは、１μｍ～３μｍの離隔距離ｄ４を有することができ、好ましい離隔距離を有することによって第２絶縁層１３２のギャップフィル（Ｇａｐ－ｆｉｌ）特性を向上させることができる。
図９を参照すると、反射層１３５は第２電極１４６の一側面と上面の一部を覆うことができる。このような構成によって、第１絶縁層１３１と第２電極１４６の間に流入する光を上部に反射させることができる。しかし、アルミニウムのような反射層１３５はステップカバレッジが相対的に悪く、マイグレーション（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）特性により漏洩電流が発生する可能性があるため、これにより信頼性が低下され得る。したがって、反射層１３５が第２電極１４６を完全に覆うことは好ましくないこともある。
第２電極１４６は発光構造物の下部面１２１に配置され得る。第２電極１４６の厚さは第１絶縁層１３１の厚さの８０％以下であり得る。これによって反射層１３５およびキャッピング層１５０が配置される時、ステップカバレッジの低下による反射層１３５あるいはキャッピング層１５０のクラックや剥離などの問題を解決することができる。
複数個の第２電極の間の距離Ｓ１は３μｍ～６０μｍであり得る。複数個の第２電極の間の距離Ｓ１が３μｍよりも小さい場合には、第２リセス１２７の幅が小さくなって内部に反射層１３５を形成し難い。また、距離が６０μｍを超過する場合、第２電極１４６の面積が小さくなって動作電圧が上昇され得、有効発光領域を除去する問題によって光出力が低下され得る。
反射層の幅Ｓ２は３μｍ～３０μｍであり得る。反射層の幅Ｓ２が３μｍよりも小さいと、第２リセス１２７内に反射層を形成することが難しく、３０μｍを超過すると、第２電極１４６の面積が小さくなって動作電圧が上昇する問題がある。
反射層１３５の幅Ｓ２は第２リセス１２７の幅と同じであり得る。第１リセスの幅と第２リセス１２７の幅は、発光構造物の下部面１２１に形成された最大幅であり得る。
反射層１３５は、第２リセス１２７において第２電極１４６に向かって延びた延長部１３５ａを含むことができる。延長部１３５ａは第２リセス１２７によって分離した第２電極１４６を互いに電気的に連結することができる。
延長部１３５ａの幅Ｓ５は０μｍ～２０μｍであり得る。延長部の幅Ｓ５が０μｍの場合は、第２電極１４６が第２リセス１２７の下面まで延びて反射層１３５と電気的に連結され得、幅Ｓ５が２０μｍ以上である場合、第２電極１４６と延長部１３５ａが垂直に重なる面積が過度に広いため熱膨張係数の差などによる剥離現象が発生する可能性がある。また、延長部１３５ａを含んだ反射層の幅Ｓ４は２０μｍ～６０μｍであり得る。
第２電極１４６は、第１絶縁層１３１と０μｍ～４μｍの第１離隔距離Ｓ３を有することができる。４μｍよりも離隔距離が長い場合、第２電極１４６が配置される面積が狭くなって動作電圧が上昇し得る。第１絶縁層１３１と第２電極１４６は、より好ましくは、１μｍ～４μｍの離隔距離Ｓ３を有することができる。反射層１３５は好ましい離隔距離Ｓ３内に配置される時、ギャップフィル（Ｇａｐ－ｆｉｌ）特性を満足して充分に配置され得る。
反射層１３５は第２電極１４６と第１絶縁層１３１の間の第１離隔距離Ｓ３に配置され得、第１離隔距離Ｓ３内で反射層１３５が第１絶縁層１３１の側面と上面および第２電極１４６の側面と上面に接することができる。また、第１離隔距離Ｓ３内で反射層１３５が第２導電型半導体層１２６とショットキー接合が形成される領域が配置され得、ショットキー接合を形成することによって電流分散が容易となり得る。
反射層１３５の傾斜部と第２導電型半導体層１２６の下部面とがなす角θ４は９０度～１４５度であり得る。傾斜角θ４が９０度よりも小さい場合、第２導電型半導体層１２６のエッチングが難しく、１４５度よりも大きい場合、エッチングされる活性層の面積が大きくなって発光効率が低下する問題がある。
キャッピング層１５０は反射層１３５と第２電極１４６を覆うことができる。したがって、第２電極パッド１６６と、キャッピング層１５０、反射層１３５、および第２電極１４６は、一つの電気的チャネルを形成することができる。
キャッピング層１５０は反射層１３５と第２電極１４６を完全に取り囲んで第１絶縁層１３１の側面と上面に接することができる。したがって、キャッピング層１５０と第２電極１４６は第２導電層として機能することができる。キャッピング層１５０は第１絶縁層１３１との接着力の良い物質からなり、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどの物質で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金からなり得、単一層あるいは複数の層からなり得る。
キャッピング層１５０が第１絶縁層１３１の側面と上面と接する場合、反射層１３５と第２電極１４６の熱的、電気的信頼性を向上させることができる。また、第１絶縁層１３１の一部の領域を透過して基板１７０の方向に放出する光と、第１絶縁層１３１と第２電極１４６の間に放出されて基板１７０の方向に放出される光とを上部に反射する反射機能を有することができる。
キャッピング層１５０は第１絶縁層１３１と第２電極１４６の間の第２離隔距離Ｓ６に配置され得る。キャッピング層１５０は、第２離隔距離Ｓ６で第２電極１４６の側面と上面および第１絶縁層１３１の側面と上面に接することができる。また、第２離隔距離内でキャッピング層１５０と第２伝導性半導体層１２６が接してショットキー接合が形成される領域が配置され得、ショットキー接合を形成することによって電流の分散が容易となり得る。
再び図７を参照すると、発光構造物１２０の下部面と第１リセス１２８と第２リセス１２７の形状に沿って第１導電層１６５と接合層１６０が配置され得る。第１導電層１６５は反射率に優れている物質からなり得る。例示的に、第１導電層１６５はアルミニウムや銀（Ａｇ）を含むことができる。第１導電層１６５がアルミニウムや銀（Ａｇ）を含む場合、活性層１２４で基板１７０方向に放出される光を上部に反射する役割をして光抽出効率を向上させることができる。
第２絶縁層１３２は、反射層１３５、第２電極１４６、キャッピング層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させる。第１導電層１６５は第２絶縁層１３２を貫通して第１電極１４２と電気的に連結され得る。
第１電極１４２と第１導電層１６５が連結される部分において、第１導電層１６５の幅は第１電極１４２の下面の幅よりも狭くてもよい。第１電極１４２と第１導電層１６５が連結される部分において、第１導電層１６５の幅が第１電極１４２の下面の幅より広い場合、除去されるべき第２絶縁層１３２の幅が第１電極１４２の下面の幅よりも広くならなければならないので、第１導電型半導体層１２２の上面が損傷され得る。第１導電型半導体層１２２の上面が損傷する場合、信頼性が低下され得る。
第１絶縁層１３１の厚さは第２絶縁層１３２の厚さの４０％～８０％であり得る。４０％～８０％を満足する場合、第１絶縁層１３１の厚さが薄くなり、反射層１３５の上面が第１導電型半導体層１２２に近くなって光抽出効率を向上させることができる。
例示的に、第１絶縁層１３１の厚さは３０００オームストロング～７０００オームストロングであり得る。３０００オームストロングより薄い場合、電気的信頼性が悪くなり得、７０００オームストロングより厚いと反射層１３５およびキャッピング層１５０が第１絶縁層１３１の上部と側面に配置される時、反射層１３５やキャッピング層１５０のステップカバレッジ特性が悪いため剥離やクラックを誘発し得る。剥離やクラックを誘発する場合、電気的信頼性が悪化したり光抽出効率が低下する問題点を引き起こし得る。
第２絶縁層１３２の厚さは４０００オームストロング～１００００オームストロングであり得る。４０００オームストロングより薄い場合、素子の動作時に電気的信頼性が悪くなり得、１００００オームストロングより厚い場合、工程時に素子に加えられる圧力や熱的ストレスによって信頼性が低下され得、工程時間が長くなって素子の単価が高くなる問題を引き起こし得る。第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の厚さはこれに限定されない。
接合層１６０は導電性材料を含むことができる。例示的に接合層１６０は、金、錫、インジウム、アルミニウム、シリコン、銀は、ニッケル、および銅で構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
基板１７０は導電性物質からなり得る。例示的に基板１７０は、金属または半導体物質を含むことができる。基板１７０は電気伝導度および／または熱伝導度に優れている金属であり得る。この場合、発光素子動作時に発生する熱を迅速に外部に放出することができる。
基板１７０は、シリコン、モリブデン、シリコン、タングステン、銅およびアルミニウムで構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
第２電極パッド１６６は導電性物質からなり得る。第２電極パッド１６６は単層または多層構造を有することができ、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）および金（Ａｕ）を含むことができる。例示的に第２電極パッド１６６は、Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕの構造を有することができる。
第２電極パッド１６６は、中央の部分が陥没して上面が少なくとも一つ以上の凹部と少なくとも一つ以上の凸部を有することができる。上面の凹部にはワイヤー（図示されず）がボンディングされ得る。したがって、接着面積が広くなって第２電極パッド１６６とワイヤーがさらに堅固にボンディングされ得る。
第２電極パッド１６６は光を反射する作用ができるため、第２電極パッド１６６は発光構造物１２０と近いほど光抽出効率を向上させることができる。
第２電極パッド１６６と発光構造物１２０の間の距離は５μｍ～３０μｍであり得る。５μｍよりも小さいと工程マージンを確保することが難しく、３０μｍよりも大きいと全体の素子において第２電極パッド１６６が配置される面積が広くなるため、発光層２４の面積が減少し、光量が減少し得る。
第２電極パッド１６６の凸部の上面の高さは、活性層１２４より高くてもよい。したがって、第２電極パッド１６６は活性層１２４で素子の水平方向に放出される光を上部に反射して光抽出効率を向上させ、指向角を制御することができる。
発光構造物の上部面には凹凸が形成され得る。このような凹凸は、発光構造物１２０から出射する光の抽出効率を向上させることができる。凹凸は紫外線波長によって平均高さが異なり得、ＵＶ－Ｃの場合、３００ｎｍ～８００ｎｍ程度の高さを有し、平均５００ｎｍ～６００ｎｍ程度の高さを有する時に光抽出効率を向上させることができる。
発光構造物１２０の上部面と側面にはパッシベーション層１８０が配置され得る。パッシベーション層１８０の厚さは２０００オームストロング～５０００オームストロングであり得る。２０００オームストロングより小さい場合、素子を外部の水分や異物から保護することが充分でないので、素子の電気的、光学的信頼性を悪化させ得、５０００オームストロングより厚い場合、素子に加えられるストレスが大きくなって光学的信頼性を低下させたり工程時間が長くなることによって素子の単価が高くなる問題点を引き起こし得る。
図１０を参照すると、第２リセス１２７の突出高さＨ１は第１リセス１２８の突出高さＨ２より大きくてもよい。ここで突出高さは活性層１２４で第１リセス１２８および第２リセス１２７の上面までの垂直距離と定義され得る。
具体的には、第２リセス１２７の突出高さＨ１は下記の関係式１を満足することができる。
［関係式１］
Ｈ１＝Ｗ４×ｔａｎ（θ１）
ここで、Ｗ４は互いに隣り合う第１リセス１２８と第２リセス１２７の間の中間地点Ｃ１から第２リセスの上面Ｃ２までの距離であり、θ１は中間地点Ｃ１から反射層１３５の上面まで延長した仮想の最短距離の直線と活性層１２４の水平面とがなす角度であり、０．５度以上５．０度以下である。
θ１が０．５度未満の場合には、反射層の高さが相対的に低くなって効果的な反射機能を遂行できない可能性がある。また、５．０度を超過する場合には反射層の高さが過度に高くなるので、それに比例して活性層の面積が過度に減少する問題がある。また、リセス工程と絶縁層の工程がさらに精密に管理されなければならない問題がある。
例示的に第１リセス１２８の下面と第２リセス１２７の下面の最短距離の中間地点Ｃ１から第２リセスの上面Ｃ２までの距離は２０μｍ～４０μｍであり得る。第２リセス１２７の突出高さは約３００ｎｍ～８００ｎｍであり得る。この場合、活性層１２４でＴＭモードで放出される光を効果的に上向き反射させることができる。
第２リセス１２７は第１リセス１２８より高く形成され得る。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１リセス１２８の高さと第２リセス１２７の高さは同じであってもよい。
第１リセス１２８の傾斜角度θ２は４０度～７０度、または６０度～７０度であり、第２リセス１２７の傾斜角度θ３は４０度～７０度、または６０度～７０度であり得る。
図１１は本発明の第７実施例に係る発光素子の平面図であり、図１２は発光素子の電流密度の分布を示す図面であり、図１３ａは図１１のＢ部分の拡大図であり、図１３ｂは図１３ａの第１変形例であり、図１４は第１リセスを示す図面であり、図１５は図１３の第２変形例である。
図１１を参照すると、発光素子１００は平面上の反射層１３５により区画される複数個の発光領域１３６を含むことができる。発光領域１３６は反射層１３５により区画された独立空間であり得る。発光領域１３６は多様な形状を有し得る。例示的に発光領域１３６は、多角形の形状でもよく、円形の形状でもよい。
複数個の第１電極１４２と第１リセス１２８は発光領域１３６にそれぞれ配置され得る。このような構造によると、電流が分散する第１電極１４２を反射層１３５が包囲するようになる。したがって、第１電極１４２の周辺で発光する光は発光領域１３６を取り囲んだ反射層１３５により上向き反射することができる。
反射層１３５は第１電極１４２の電流密度１００％を基準として、電流密度が４０％以下である領域を連結した領域に配置され得る。例えば、第１リセスの中心と水平線上に配置される第２リセスの中心の距離は３０μｍ～４０μｍであり得る。
距離が３０μｍよりも狭い場合、電流拡散の良い領域の活性層をエッチングするようになって発光効率が低下する問題があり得、４０μｍより広い場合、電流拡散特性の悪い領域が残るようになり光抽出効率が低下され得る。電流密度が３０％未満である領域に反射層を形成する場合、孤立領域の面積が過度に広くなって効率が低下され得る。また、側面に出射した光の相当部分が発光構造物内で吸収される可能性が高い。
反射層１３５は第１導電型半導体層１２２の枠と隣接した複数個の終端部１３５ａを含み、終端部１３５ａと第１導電型半導体層１２２の枠との間隔ｄ１は１．０μｍ～１０μｍであり得る。１．０μｍより小さい場合、工程マージンの確保が難しく、１０μｍより大きい場合、電流拡散特性が悪い領域が活用されないため光抽出効率が低下され得る。しかし、必ずしもこれに限定されず、反射層１３５の終端部１３５ａも密閉されて孤立領域を形成することもできる。
図１２を参照すると、Ａｌの組成が高くなると電流の分散効果が弱くなり得る。したがって、それぞれの第１電極１４２に近い地点にのみ電流が分散し、距離が遠い地点では電流密度が急激に低くなり得る。したがって、有効発光領域Ｐ２が狭い。有効発光領域Ｐ２は電流密度が最も高い第１電極付近の地点Ｐ１を基準として電流密度が４０％以下である境界地点と定義することができる。
例えば、第１リセスの中心と水平線上に配置される第２リセスの中心の距離は３０μｍ～４０μｍであり得る。３０μｍよりも狭い場合、電流拡散の良い領域の活性層をエッチングするようになって発光効率が低下する問題があり得、４０μｍより広い場合、電流拡散特性が悪い領域が残っているようになって光抽出効率が低下され得る。
特に、隣り合う第１電極１４２の間の中間地点は電流密度が低いため、発光に寄与する効率が非常に低い可能性がある。したがって、実施例は電流密度が低い領域に反射層を形成して光抽出効率を向上させることができる。
図１３ａを参照すると、反射層１３５は傾斜部１３５ｄと上面部１３５ｃを含むことができる。活性層１２４から出射した光は、ほとんど傾斜部１３５ｄにより上向き反射され得る。反射層１３５の上面部１３５ｃは平たく配置され得、平たく配置される場合、発光構造物１２０内で内部反射する光を上部に反射して光抽出効率を向上させることができる。
反射層１３５によって定義される発光領域１３６は、第１電極１４２の２．０～５．０倍の面積を有することができる。この場合、第１電極１４２を基準として電流密度が４０％以下である領域に反射層１３５を形成することができる。例えば、第１リセス１２８の中心と水平線上に配置される第２リセス１２７の中心の距離は３０μｍ～４０μｍであり得る。また、反射層１３５によって定義される発光領域１３６は第１リセス１２８の２．０～５．０倍の面積を有してもよい。発光領域１３６の面積は発光構造物１２０のＡｌ濃度によって調節されてもよい。
反射層１３５は電流密度が４０％以下に低くなる領域、例えば第１リセス１２８の中心から３０μｍ～４０μｍ離隔した距離に反射層１３５の中心が配置され得、反射層１３５の幅は２μｍ～５μｍであり得る。
反射層１３５の幅が２μｍよりも小さいと反射層１３５を構成する物質がステップカバレッジ特性が低下してクラックや剥離を誘発し得、５μｍより広い場合、有効な活性層がエッチングされて発光効率が低下する問題点を引き起こし得る。
反射層１３５は電流密度が４０％以下に低くなる境界領域に接する直線からなる複数個の反射壁１３８を有することができる。例えば、境界領域が円形であれば反射壁１３８は直線からなる多角形の形態を有することができる。
複数個の反射壁１３８は図１３ａのように、互いに連結されて複数個の発光領域１３６を形成することができるが、必ずしもこれに限定されない。例示的に図１３ｂのように複数個の反射壁１３８は互いに離隔して配置され得る。
図１３ｂを参照すると、第１リセス１２８は互いに隣り合う第１－１リセス１２８ａ、および第１－２リセス１２８ｂを含むことができる。また、第２リセスは互いに隣り合う第２－１リセス１２７ａおよび第２－２リセス１２７ｂを含むことができる。
第２リセス１２７は第１－１リセス１２８ａと第１－２リセス１２８ｂの間に配置され、第１リセス１２８は第２－１リセス１２７ａと第２－２リセス１２７ｂの間に配置され得る。第２－１リセス１２７ａと第２－２リセス１２７ｂは、六角状の構造であり得るが、必ずしもこれに限定されない。
この時、第１発光領域１３６ａは第１－１リセス１２８ａが第２－１リセス１２７ａによって取り囲まれて構成され、第２発光領域１３６ｂは第１－２リセス１２８ｂが第２－２リセス１２７ｂに取り囲まれて構成され得る。したがって、第１、第２発光領域１３６ａ、１３６ｂは第２導電型半導体層と活性層が互いに分離された構造であり得る。
第２－１リセス１２７ａと第２－２リセス１２７ｂは、図１３ａのように、互いに連結されてもよく、図１３ｂのように互いに離隔してもよい。
図１４を参照すると、第１リセス１２８が形成された領域は、活性層１２４が除去されて発光に参与しない。実際に発光に参与しない面積は活性層１２４が除去された第１面積Ｗ２である。第１リセス１２８の幅は傾斜面の幅Ｗ５に応じて可変され得る。したがって、傾斜面の傾斜角度を大きく製作することが好ましい。例示的に、傾斜面の角度は４０度～７０度、または６０度～７０度であり得る。
図１５を参照すると、反射層１３５の形状は、四角状のマトリックスが連続配置されてもよい。このように、反射層１３５により形成された発光領域１３６の形状は多様に変形され得る。例示的に発光領域１３６の形状は、六角形、八角形、三角形、または円形の形状であり得る。
図１６は本発明の第８実施例に係る発光素子の平面図であり、図１７は図１６のＣ部分の拡大図であり、図１８は電源が印加された発光構造物の写真である。
図１６および図１７を参照すると、第１リセス１２８は第１方向（Ｘ方向）に延び、第２方向（Ｚ方向）に離隔して配置され得る。ここで第１方向は、発光構造物１２０の厚さ方向（Ｙ方向）と垂直な方向であり得る。以下において、第１リセス１２８と第２リセス１２７の幅（面積）は発光構造物１２０の下部に形成された領域と定義する。
第１リセス１２８の内部には第１電極１４２が配置され得る。第１リセス１２８の個数を調節したり第１方向に延びる長さを調節して、第１電極１４２の面積を制御することができる。
アルミニウムの濃度が高い紫外線発光構造物では、相対的に電流の分散が難しいため、第１電極の面積を青色光を放出するＧａＮ発光構造物に比べて広げる必要がある。実施例においては、複数個の第１電極１４２が第１方向に第１導電型半導体層と接触するので電流の注入面積を広げることができる。
この時、第１電極１４２の面積を増加させるために第１リセス１２８を過度に形成する場合、活性層１２４および第２電極１４６の面積が減少するため、適正な面積比率を維持することが重要である。
第１リセス１２８の幅Ｗ１は３０μｍ以上６０μｍ以下であり得る。第１リセス１２８の幅Ｗ１が３０μｍより小さい場合、内部に第１電極１４２が配置される面積が狭くて電子の注入が円滑に行われない可能性があるため動作電圧が上昇し得、６０μｍより大きい場合には活性層が過度に減少して光出力が低くなり得る。
第１リセス１２８の間の距離ｄ６は２０μｍ～６０μｍであり得る。距離ｄ６が２０μｍより小さい場合には活性層が過度に減少して光出力が低くなり得、距離が６０μｍより大きい場合には第１リセス１２８の個数が少なくなって第１電極１４２の面積を十分に確保し難い。
複数個の第１電極１４２の面積は、発光構造物１２０の第１方向の最大面積１００％を基準として１９％～２９％であり得る。第１電極１４２の面積が１９％より小さい場合、十分な電流の注入および拡散が難しくなり得、第１電極１４２の面積が２９％より大きい場合には活性層１２４と第２電極１４６が配置され得る面積が減少して光出力が低くなって動作電圧が上昇する問題がある。
複数個の第１リセス１２８の面積は、発光構造物１２０の第１方向の最大面積１００％を基準として３０％～４５％であり得る。第１リセス１２８の面積が３０％より小さい場合、第１電極１４２の面積が小さくなる問題があり、第１リセス１２８の面積が４５％より大きい場合には活性層１２４と第２電極１４６が配置され得る面積が減少して光出力が低くなって動作電圧が上昇する問題がある。
複数個の第２リセス１２７は第１方向（Ｘ方向）に延び、第２方向（Ｚ方向）に離隔して配置され得る。第２リセス１２７は複数個の第１リセス１２８の間に配置され得る。
反射層１３５は第２リセス１２７の内部に配置され得る。したがって、反射層１３５は複数個の第１電極１４２の両側面に配置されて、第１電極１４２の周辺で発光する光を上向き反射することができる。反射層１３５の幅Ｓ２は第２リセス１２７の幅と同じであるかさらに広くてもよい。
アルミニウムの組成が高くなると電流の分散効果が弱くなり得る。したがって、それぞれの第１電極１４２付近の地点にのみ電流が分散し、距離が遠い地点では電流密度が急激に低くなり得る。したがって、有効発光領域Ｐ２が狭くなる。
有効発光領域Ｐ２は、電流密度が１００％である第１電極１４２の中心を基準として電流密度が３０％～４０％以下である警戒地点と定義することができる。例えば、第１リセス１２８の中心から第２方向に５μｍ～４０μｍ離れた距離を警戒地点と定義することができる。しかし、注入電流のレベル、Ａｌの濃度によって可変され得る。
反射層１３５は、電流密度が３０％～４０％以下である警戒地点に配置され得る。すなわち、実施例は電流密度が低い領域に反射層１３５を形成して光抽出効率を向上させることができる。
第２リセス１２７の第１方向の長さは、隣り合う第１リセス１２８の第１方向の長さよりも長く形成され得る。もし、第２リセス１２７の長さが隣り合う第１リセス１２８の長さと同じであるかより短いのであれば、第１リセス１２８の終端地点で発光する光を制御することはできない。
ここで、第２リセス１２７と隣り合う第１リセス１２８は、第２方向（Ｚ方向）に第２リセス１２７に最も近接して配置された２個の第１リセス１２８であり得る。すなわち、第２リセス１２７は左右に隣接して配置された２個の第１リセス１２８のうち少なくとも１つよりは長く形成され得る。
第２リセス１２７の一終端は第１リセス１２８の一終端よりも長く配置され得る（ｄ５）。第２リセス１２７の第１方向の長さは隣接して配置された第１リセス１２８の第１方向の長さの１０４％以上であり得る。この場合、第１電極１４２の両終端の周辺から出射する光を効果的に上向き反射させることができる。
第２リセス１２７と発光構造物１２０の側面の離隔距離ｄ１は１．０μｍ～１０μｍであり得る。離隔距離ｄ１が１．０μｍより小さい場合には工程マージンの確保が難しく、キャッピング層１５０が反射層１３５を取り囲んで配置され難いため信頼性が低下され得る。また、離隔距離ｄ１が１０μｍよりも大きい場合には発光に参与する面積が減少して光抽出効率が低下され得る。しかし、必ずしもこれに限定されず、第２リセス１２７および反射層１３５は発光構造物１２０の側面まで形成されてもよい。
複数個の第２リセス１２７の面積は発光構造物１２０の第１方向の最大面積１００％を基準として４％～１０％であり得る。第２リセス１２７の面積が４％より小さい場合には第２リセス１２７の内部に反射層１３５を形成し難い。また、第２リセス１２７の面積が１０％より大きい場合には活性層の面積が減少して光出力が弱くなり得る。
反射層１３５の面積は発光構造物１２０の第１方向の最大面積１００％を基準として４６％～７０％であり得る。実際の光を反射する反射層１３５の領域は第２リセス１２７の面積と同じであるかより小さくてもよい。ここで反射層１３５の面積は、発光構造物１２０の下部面に延びて第２電極１４６を覆う延長部を含む面積である。
第２電極１４６の面積は発光構造物１２０の第１方向の最大面積１００％を基準として５７％～８６％であり得る。第２電極１４６の面積が５７％より小さい場合には動作電圧が上昇し得、面積が８６％より大きい場合には第１電極１４２の面積が減少して電流の注入および分散効率が低くなり得る。
第２電極１４６の面積は発光構造物１２０において第１リセス１２８と第２リセス１２７の面積を除いた残りの面積であり得る。したがって、第２電極１４６は全体的に連結した一つの電極であり得る。
図１９は本発明の第９実施例に係る発光素子の平面図であり、図２０ａおよび図２０ｂは本発明の第１０実施例に係る発光素子を示す図面であり、図２１は本発明の第１１実施例に係る発光素子を示す図面であり、図２２は本発明の第１２実施例に係る発光素子を示す図面である。
図１９を参照すると、複数個の反射層１３５の両終端と連結される側面反射部１３５ｂを含むことができる。すなわち、発光構造物１２０の縁に第３リセス１２９を形成し、第３リセス１２９の内部に側面反射部１３５ｂを形成することができる。反射層１３５と側面反射部１３５ｂは同じ反射物質を含むことができる。例示的に反射層１３５と側面反射部１３５ｂはアルミニウムを含むことができる。
複数個の反射層１３５と側面反射部１３５ｂは電気的に連結されてもよく、互いに離隔して配置されてもよい。
複数個の反射層１３５と側面反射部１３５ｂが互いに連結された場合、複数個の第１領域１３６を形成することができる。複数個の第１領域１３６は複数個の反射層１３５によって離隔した空間であり得る。
複数個の第１領域１３６にはそれぞれ第１リセス１２８と第１電極１４２が配置され得る。このような構成によると、第１電極１４２の両終端の周辺で発光した光を有効に上向き反射させることができる。
第２電極は第２リセス１２７および第３リセスによって複数個に分離され得る。分割された複数個の第２電極１４６は反射層１３５の延長部によって電気的に連結され得る。
図２０ａを参照すると、発光素子の縁には反射層１３５が配置されなくてもよい。すなわち、工程マージンなどの多様な理由によって、縁には第１リセス１２８が配置されてもよく、第２リセス１２７が配置されてもよい。
図２０ｂを参照すると、発光素子の縁部分Ｚ１にはキャッピング層１５０、第１導電層１６５、および基板７０が突出して活性層１２４から放出した光Ｌ２を上向き反射することができる。すなわち、発光素子の縁部分Ｚ１には、側面反射部が形成され得る。したがって、別途の反射層を形成せずとも最外郭から放出される光を上向き反射することができる。
キャッピング層１５０が第２導電型半導体層１２６の下部面となす角は、９０度～１４５度であり得る。角度が９０度よりも小さいか１４５度よりも大きい場合には、側面に向かって移動する光を上側に反射する効率が低下され得る
このような構成によると、複数個の第１リセス１２８の間から放出される光は反射層１３５が上向き反射させ、発光構造物１２０の縁から放出される光はキャッピング層１５０が上向き反射させることができる。
図２１を参照すると、複数個の反射層１３５は、第２方向（Ｚ方向）に延び、第１方向（Ｘ方向）に離隔して配置されてもよい。第１リセス１２８および第２リセス１２７の配列は電極パッドの位置などにより適切に変形され得る。
図２２を参照すると、第１リセス１２８と第１電極１４２は第１方向と第２方向にそれぞれ延長され得る。したがって、第１リセス１２８は互いに交差する領域に複数個の第２領域１３７を形成することができる。
複数個の反射層１３５は第２領域１３７にそれぞれ配置されて光を上側に反射することができる。発光構造物１２０の縁には側面反射部１３５ｂが配置され得る。複数個の反射層１３５と側面反射部１３５ｂは第２電極を通じて電気的に連結され得る。しかし、必ずしもこれに限定されず、複数個の反射層１３５と側面反射部１３５ｂは電気的に絶縁されてもよい。
発光素子はパッケージで構成されて、樹脂（ｒｅｓｉｎ）やレジスト（ｒｅｓｉｓｔ）やＳＯＤまたはＳＯＧの硬化用として使用され得る。または発光素子は治療用や医療用として使用されたり空気清浄器や浄水器などの光源として使用されてもよい。
また、発光素子は照明システムの光源として使用されたり、映像表示装置の光源や照明装置の光源として使用され得る。すなわち、発光素子はケースに配置されて光を提供する多様な電子デバイスに適用され得る。例示的に、発光素子とＲＧＢ蛍光体を混合して使用する場合、演色性（ＣＲＩ）に優れている白色光を具現することができる。
前述した発光素子は発光素子パッケージで構成され、照明システムの光源として使用され得るが、例えば映像表示装置の光源や照明装置などの光源として使用され得る。
映像表示装置のバックライトユニットとして使用される時にエッジタイプのバックライトユニットとして使用されたり直下タイプのバックライトユニットとして使用され得、照明装置の光源として使用される時に照明器具やバルブタイプで使用されてもよく、また、移動端末の光源として使用されてもよい。
発光素子は前述した発光ダイオードの他にレーザーダイオードがある。
レーザーダイオードは、発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができる。そして、ｐ－型の第１導電型半導体とｎ－型の第２導電型半導体を接合させた後、電流を流した時に光が放出されるｅｌｅｃｔｒｏ－ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（電界発光）現象を利用するか、放出される光の方向性と位相において差がある。すなわち、レーザーダイオードは、励起放出（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）という現象と補強干渉現象などを利用して、一つの特定の波長（単色光、ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｂｅａｍ）を有する光が同じ位相を有して同じ方向に放出され得、このような特性によって光通信や医療用装備および半導体工程装備などに使用され得る。
受光素子としては、光を検出してその強度を電気信号に変換する一種のトランスデューサーである光検出器（ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）を例に挙げることができる。このような光検出器として、光電池（シリコン、セレン）、光導電素子（硫化カドミウム、セレン化カドミウム）、フォトダイオード（例えば、ｖｉｓｉｂｌｅ ｂｌｉｎｄ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｇｉｏｎやｔｒｕｅ ｂｌｉｎｄ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｇｉｏｎでピーク波長を有するＰＤ）、フォトトランジスタ、光電子増倍管、光電管（真空、ガス封入 ）、ＩＲ（Ｉｎｆｒａ－Ｒｅｄ）検出器などがあるが、実施例はこれに限定されない。
また、光検出器のような発光素子は、一般的に光変換効率に優れている直接遷移半導体（ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄｇａｐ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を利用して製作され得る。または光検出器は構造が多様であって、最も一般的な構造としてはｐ－ｎ接合を利用するｐｉｎ型光検出器と、ショットキー接合（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を利用するショートキー型光検出器と、ＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）型光検出器などがある。
フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）は発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができ、ｐｎ接合またはｐｉｎ構造からなる。フォトダイオードは、逆バイアスあるいはゼロバイアスを加えて動作するようになり、光がフォトダイオードに入射すると電子と正孔が生成されて電流が流れる。この時、電流の大きさはフォトダイオードに入射する光の強度に略比例し得る。
光電池または太陽電池（ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）はフォトダイオードの一種であって、光を電流に変換することができる。太陽電池は、発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができる。
また、ｐ－ｎ接合を利用した一般的なダイオードの整流特性を通じて、電子回路の整流器として利用してもよく、超高周波回路に適用されて発振回路などに適用され得る。
また、前述した発光素子は必ずしも半導体でのみ具現されず、場合によって金属物質をさらに含んでもよい。例えば、受光素子のような発光素子は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｐ、またはＡｓのうち少なくとも一つを利用して具現され得、ｐ型やｎ型ドーパントによってドーピングされた半導体物質や真性半導体物質を利用して具現されてもよい。
以上、実施例を中心に説明したがこれは単に例示に過ぎないものであって、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で上記で例示されていない多様な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施できるものである。そして、このような変形と応用に関係した差異点は、添付された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。

Claims (19)

  1. 第１導電型半導体層、前記第１導電型半導体層の下部に位置する第２導電型半導体層、前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層との間に配置される活性層を含み、
    前記第２導電型半導体層および前記活性層を貫通して前記第１導電型半導体層の一部の領域まで配置される第１リセスおよび第２リセスを含む発光構造物；
    前記第１リセスの内部に配置されて前記第１導電型半導体層と電気的に連結される連結電極；
    前記第１リセスから所定の間隔離隔した前記第２リセスの内部に配置される第１導電突出部；
    前記第１導電突出部の周囲に配置されて前記第１導電突出部を前記発光構造物から絶縁させる第１絶縁層；および
    前記第１導電突出部と前記第１絶縁層との間に配置されて、前記第２導電型半導体層側から前記第１導電型半導体層側まで延伸し、前記活性層で発光して水平方向に進行する光を前記第１導電型半導体層側に反射する反射層を含み、
    前記発光構造物における各半導体層に垂直する方向から観察する場合、前記第２リセスは、前記第１リセスを取り囲む閉ループを含む、
    発光素子。
  2. 前記活性層は紫外線波長帯の光を生成する、請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記反射層は紫外線波長帯の光を反射する、請求項１に記載の発光素子。
  4. 前記第１リセスは第１－１リセスと第１－２リセスとを含み、
    前記第２リセスは前記第１－１リセスと前記第１－２リセスとの間に配置される、請求項１に記載の発光素子。
  5. 前記連結電極は複数個であり、
    前記複数個の連結電極と電気的に連結される第１導電層を含む、請求項１に記載の発光素子。
  6. 前記連結電極と前記第１導電型半導体層間に配置される第１電極を含む、請求項１に記載の発光素子。
  7. 前記第２リセスは、前記第１－１リセスを取り囲む第２－１リセスと前記第１－２リセスを取り囲む第２－２リセスとを含み、
    前記発光構造物は、前記第１－１リセスおよび前記第２－１リセスによって構成される第１発光領域と前記第１－２リセスおよび前記第２－２リセスによって構成される第２発光領域とを含む、請求項４に記載の発光素子。
  8. 前記第１発光領域および前記第２発光領域はそれぞれ前記第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および活性層を含み、
    前記第１発光領域と前記第２発光領域の前記第２導電型半導体層および活性層は前記第２リセスによって分離された、請求項７に記載の発光素子。
  9. 前記第２－１リセスと前記第２－２リセスは互いに連結された、請求項７に記載の発光素子。
  10. 前記第２－１リセスと前記第２－２リセスは互いに離隔した、請求項７に記載の発光素子。
  11. 前記第１リセスは平面上で多角形状または円形状である、請求項１に記載の発光素子。
  12. 前記第２リセスの突出高さは前記第１リセスの突出高さと同じであるかより高く、前記第１リセスおよび第２リセスの突出高さは前記活性層で前記第１リセスおよび第２リセスの上面までの距離である、請求項１に記載の発光素子。
  13. 前記第１リセスと第２リセスは第１方向に延び、
    前記第１方向は前記発光構造物の厚さ方向と垂直な方向である、請求項１に記載の発光素子。
  14. 前記第２リセスの第１方向の長さは隣り合う第１リセスのうち少なくとも一つの第１方向の長さより長い、請求項１３に記載の発光素子。
  15. 前記反射層と前記第１導電突出部の間に設けられる第２絶縁層を含む、請求項１に記載の発光素子。
  16. 前記第２導電型半導体層の下部に配置される第２導電層；および
    前記第２導電層の下部に配置される第１導電層を含み、
    前記第２絶縁層は、前記第１導電層と前記第２導電層の間に延伸する延伸部を有する、
    請求項１５に記載の発光素子。
  17. 前記第１導電型半導体層と電気的に連結される第１導電層を含み、
    前記第１導電層は前記第２リセスの内部に配置される前記第１導電突出部を含む、請求項１に記載の発光素子。
  18. 前記第１導電層は前記連結電極と連結される、請求項１７に記載の発光素子。
  19. 少なくとも一つのパッドを含む本体；および
    前記本体上に配置される、請求項1～１５中のいずれか1項に記載の発光素子を含む、発光素子パッケージ。
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