(57)【要約】【課題】発光効率が向上した発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供すること。【解決手段】本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層と、上記第１導電型半導体層の上に積層され、第１及び第２量子井戸層と上記第１及び第２量子井戸層の間に障壁層を含む活性層と、上記活性層の上に第２導電型半導体層を含み、上記第１量子井戸層は複数の第１サブ障壁層と複数の第１サブ量子井戸層とを含み、上記第２量子井戸層は複数の第２サブ障壁層と複数の第２サブ量子井戸層とを含み、上記複数の第１サブ障壁層のバンドギャップは上記複数の第２サブ障壁層のバンドギャップと相異するように形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層の上に積層され、第１及び第２量子井戸層と前記第１及び第２量子井戸層の間に障壁層を含む活性層と、
前記活性層の上の第２導電型半導体層と、を含み、
前記第１量子井戸層は、複数の第１サブ障壁層と複数の第１サブ量子井戸層とを含み、前記第２量子井戸層は、複数の第２サブ障壁層と複数の第２サブ量子井戸層とを含み、
前記複数の第１サブ障壁層のバンドギャップは、前記複数の第２サブ障壁層のバンドギャップと異なることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記複数の第１サブ障壁層のバンドギャップは、前記複数の第２サブ障壁層のバンドギャップより大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記障壁層の厚さは８０Å乃至１２０Åであり、前記第１量子井戸層の厚さは２０Å乃至４０Åであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記サブ障壁層はＩｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜０．１）の組成式で形成され、前記サブ量子井戸層はＩｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（０．１≦ｘ２＜１）の組成式で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記サブ障壁層の厚さは１Å乃至４Åであり、前記のサブ量子井戸層の厚さは０．５Å乃至３Åであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記活性層はＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
基板と、
前記第１導電型半導体層と接する第１電極と、
前記第２導電型半導体層と接する第２電極と、を含み、
前記第１導電型半導体層は前記基板と接することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第１量子井戸層のサブ障壁層に含まれるインジウムの量は、前記第２量子井戸層のサブ障壁層に含まれるインジウムの量と異なることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記サブ量子井戸層は、インジウムの量が増加する第１領域と、インジウムの量が減少する第２領域と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記複数の第１サブ障壁層は、前記第１サブ障壁層から順次に積層される１からｎ番目のサブ障壁層に分けられ、前記複数のサブ量子井戸層は、前記第１サブ量子井戸層から順次に積層される１からｎ番目のサブ量子井戸層に分けられ、
前記サブ量子井戸層は、前記サブ障壁層より低いバンドギャップを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記サブ量子井戸層は、前記サブ量子井戸層の積層順序に従って前記サブ量子井戸層に注入されるインジウムの量が増加する領域を含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
請求項１に記載の発光素子と、
胴体と、
前記胴体の上に配置される第１電極及び第２電極と、を含み、
前記発光素子は、前記胴体の上に配置される前記第１電極及び第２電極と電気的に連結されることを特徴とする発光素子パッケージ。
【請求項１３】
前記発光素子を覆いかぶせるモールディング部材を含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１４】
照明システムであって、
前記照明システムは、
請求項１に記載の発光素子及び基板を含む発光モジュールを含み、前記発光素子は前記基板の上に配置されることを特徴とする照明システム。
【請求項１５】
第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層と接して光を放出し、第１量子井戸層、第２量子井戸層、及び障壁層を含む活性層と、
前記活性層と接する第２導電型半導体層と、を含み、
前記障壁層は、複数の第１サブ障壁層と複数の第１サブ量子井戸層とを含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１６】
前記第１量子井戸層は、複数の第２サブ障壁層及び複数の第２サブ量子井戸層を含むことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１７】
前記複数の第１サブ障壁層と前記複数の第１サブ量子井戸層のバンドギャップは、前記複数の第２サブ障壁層と前記複数の第２サブ量子井戸層のバンドギャップより大きいことを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記複数の第１サブ障壁層は前記第１サブ障壁層から順次に積層される１からｎ番目のサブ障壁層に分けられ、前記複数のサブ量子井戸層は前記第１サブ量子井戸層から順次に積層される１からｎ番目のサブ量子井戸層に分けられ、
前記サブ量子井戸層は前記サブ障壁層より低いバンドギャップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記サブ量子井戸層は、前記サブ量子井戸層の積層順序に従って前記サブ量子井戸層に注入されるインジウムの量が増加する領域を含むことを特徴とする請求項１８に記載の発光素子。
【請求項２０】
前記障壁層の厚さは８０Å乃至１２０Åであり、前記量子井戸層の厚さは２０Å乃至４０Åであることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項２１】
請求項１５に記載の発光素子と、
胴体と、
前記胴体の上に配置される第１電極及び第２電極と、を含み、
前記発光素子は、前記胴体の上に配置される前記第１電極及び第２電極と電気的に連結されることを特徴とする発光素子パッケージ。
【請求項２２】
前記発光素子を覆うモールディング部材を含むことを特徴とする請求項２１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項２３】
照明システムであって、
前記照明システムは、
請求項１５の記載の発光素子及び基板を含む発光モジュールを含み、前記発光素子は前記基板の上に配置されることを特徴とする照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、発光素子パッケージ及び発光素子製造方法及び照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）は電流を光に変換させる半導体発光素子である。最近、発光ダイオードは、輝度が徐々に増加するようになって、ディスプレイ用光源、自動車用光源、及び照明用光源への使用が増加しており、蛍光物質を利用するか、多様な色の発光ダイオードを組合せることで、効率の優れる白色光を発光する発光ダイオードも具現可能である。
【０００３】
発光ダイオードの輝度及び性能をより向上させるために、光抽出構造を改善する方法、活性層の構造を改善する方法、電流の広がりを向上する方法、電極の構造を改善する方法、発光ダイオードパッケージの構造を改善する方法など、多様な方法が試みられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、新たな構造を有する発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、発光効率が向上した発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することにある。
【０００６】
本発明の更に他の目的は、漏洩電流が減少した発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層と、上記第１導電型半導体層の上に積層され、第１及び第２量子井戸層と上記第１及び第２量子井戸層との間に障壁層を含む活性層と上記活性層の上の第２導電型半導体層とを含み、上記第１量子井戸層は、複数の第１サブ障壁層と複数の第１サブ量子井戸層とを含み、上記第２量子井戸層は、複数の第２サブ障壁層と複数の第２サブ量子井戸層とを含み、上記複数の第１サブ障壁層のバンドギャップは上記複数の第２サブ障壁層のバンドギャップと異なるように形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に従う発光素子の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に従う発光素子の活性層の断面図である。
【図３】図２のＡ領域の拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に従う発光素子の活性層のバンドダイアグラムを示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に従う発光素子の活性層のバンドダイアグラムを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に従う発光素子を用いた水平型電極構造の発光素子の断面図である。
【図７】本発明の実施形態に従う発光素子を用いた垂直型構造の発光素子の断面図である。
【図８】本発明の実施形態に従う発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
【図９】本発明の実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージを含むバックライトユニットを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に従う発光素子または発光素子パッケージを含む照明ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明に従う発光素子パッケージ、発光素子の製造方法、及び照明システムについて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に従う発光素子の断面図であり、図２は本発明の実施形態に従う発光素子の活性層１４０の断面図である。
【００１３】
図１及び図２を参照すると、上記発光素子は、基板１１０、上記基板１１０の上に第１導電型半導体層１３０、上記第１導電型半導体層１３０の上に活性層１４０、及び上記活性層１４０の上に第２導電型半導体層１５０を含む。
【００１４】
上記第１導電型半導体層１３０、活性層１４０、及び第２導電型半導体層１５０は、光を生成する最小限の発光構造物をなす。
【００１５】
上記基板１１０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち、少なくとも１つ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。
【００１６】
上記基板１１０の上には上記第１導電型半導体層１３０、活性層１４０、及び第２導電型半導体層１５０が順次に形成できる。これらは有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）、分子線成長法（ＭＢＥ；Molecular Beam Epitaxy）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Hydride Vapor Phase Epitaxy）などの方法を用いて形成できるが、これに対して限定するのではない。
【００１７】
上記第１導電型半導体層１３０は、例えば、ｎ型半導体層を含むことができるが、上記ｎ型半導体層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料、例えばＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなどから選択されることができ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどのｎ型ドーパントがドーピングできる。
【００１８】
例えば、上記有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）を使用する場合、上記第１導電型半導体層１３０は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）、トリメチルアルミニウムガス（ＴＭＡｌ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）のうち、少なくとも１つのガス、及びシリコン（Ｓｉ）のようなｎ型ドーパントを含むシランガス（ＳｉＨ４）が注入されて形成できる。但し、これに対して限定するのではない。
【００１９】
一方、上記第１導電型半導体層１３０及び上記基板１１０の間には両層間の格子定数差を緩和するためのバッファ層（図示せず）及びアンドープド半導体層（図示せず）が形成できる。
【００２０】
上記バッファ層（図示せず）は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮのうち、いずれか１つで形成できる。
【００２１】
上記アンドープド半導体層（図示せず）は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で形成されることができ、例えば、アンドープド（Undoped）ＧａＮ層でありうるが、これに対して限定するのではない。
【００２２】
上記第１導電型半導体層１３０の上には上記活性層１４０が形成できる。
【００２３】
上記活性層１４０は、上記第１導電型半導体層１３０を通じて提供される電子（または、正孔）と上記第２導電型半導体層１５０を通じて提供される正孔（または、電子）を再結合（recombination）させることによって発生するエネルギーにより光を生成することができる。
【００２４】
上記活性層１４０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材料を含んで形成することができ、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ；Multi Quantum Well）、量子点（Quantum Dot）構造などを有することができるが、本発明では上記活性層１４０が多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有することを中心として説明する。
【００２５】
上記活性層１４０が上記多重量子井戸構造（ＭＱＷ）または単一量子井戸構造を有する場合、図２に示すように、上記活性層１４０は、少なくとも１つの障壁層１４１と上記少なくとも１つの障壁層１４１の間に少なくとも１つの量子井戸層１４２を含むことができる。即ち、上記少なくとも１つの障壁層１４１及び少なくとも１つの量子井戸層１４２は交互に積層される。
【００２６】
この際、上記少なくとも１つの障壁層１４１及び少なくとも１つの量子井戸層１４２は５周期乃至１０周期、好ましくは７周期を有するように繰り返して積層されてよい。
【００２７】
また、上記少なくとも１つの障壁層１４１は、８０Å乃至１２０Å、好ましくは１００Åの厚さを有することができ、上記少なくとも１つの量子井戸層１４２は２０Å乃至４０Å、好ましくは２５Åの厚さを有することができる。したがって、上記活性層１４０の総厚さは略８００Å乃至１５００Åでありうる。
【００２８】
上記活性層１４０は、上記有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）を使用する場合、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）などを注入して、上記少なくとも１つの障壁層１４１及び少なくとも１つの量子井戸層１４２がＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造を有する多重量子井戸構造（ＭＱＷ）で形成できるが、これに限定されるのではない。
【００２９】
上記少なくとも１つの障壁層１４１及び上記少なくとも１つの量子井戸層１４２を形成することによって、単一の量子井戸層を形成する場合に比べて電子と正孔とが再結合（Recombination）される確率が高まるので、発光素子の発光効率が向上できる。
【００３０】
一方、本実施形態では、上記少なくとも１つの量子井戸層１４２が多層構造を有するように形成できる。以下、上記量子井戸層１４２の多層構造及びその製造方法について詳細に説明する。
【００３１】
図３は図２のＡ領域の拡大図であって、上記量子井戸層１４２の多層構造を詳細に示す図である。
【００３２】
図３を参照すると、上記量子井戸層１４２は、複数のサブ障壁層１４２ａと、上記複数のサブ障壁層１４２ａの間に複数のサブ量子井戸層１４２ｂとを含むことができる。即ち、上記複数のサブ障壁層１４２ａ及び複数のサブ量子井戸層１４２ｂは交互に積層できる。
【００３３】
上記複数のサブ障壁層１４２ａは、例えば、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜０．１）の組成式を有する半導体材料で形成されることができ、上記複数のサブ量子井戸層１４２ｂは、例えば、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（０．１≦ｘ２＜１）の組成式を有する半導体材料で形成できる。
【００３４】
上記サブ障壁層１４２ａの厚さは、例えば、１Å乃至４Å、好ましくは１Å乃至２Å、より好ましくは１．５Åであることができ、上記サブ量子井戸層１４２ｂの厚さは、例えば、０．５Å乃至３Å、好ましくは０．５Å乃至１．５Å、より好ましくは１Åでありうる。
【００３５】
また、上記サブ障壁層１４２ａ及びサブ量子井戸層１４２ｂは、同一な量子井戸層１４２の内で５乃至１５周期、好ましくは１０周期を有するように繰り返して積層できる。
【００３６】
上記複数のサブ障壁層１４２ａ及び複数のサブ量子井戸層１４２ｂがこのような厚さと周期を有することによって、上記活性層１４０は従来の発光素子に含まれる活性層と似ている厚さを有することができる。
【００３７】
但し、上記発光素子で放出しようとする光の強さ、波長などによって、上記サブ障壁層１４２ａ及びサブ量子井戸層１４２ｂの厚さ、周期、及び材質は変わることができ、これに対して限定するのではない。
【００３８】
一般に、活性層に含まれる量子井戸層はインジウム（Ｉｎ）を含むが、含まれたインジウム（Ｉｎ）の量が多いほど、インジウム（Ｉｎ）により多くの数のピット（pit）が発生して量子井戸層の表面が粗く形成される。このような粗い表面の量子井戸層は、漏洩電流（leakage current）が発生する原因となり、その上に形成される半導体層の結晶性を低下させることができる。
【００３９】
したがって、本実施形態に従う発光素子では、上記量子井戸層１４２が上記複数のサブ障壁層１４２ａ及び複数のサブ量子井戸層１４２ｂを含むように形成することによって、量子井戸層の表面の粗さに起因する漏洩電流発生を最小化した。
【００４０】
具体的に説明すれば、上記量子井戸層１４２は、上記サブ量子井戸層１４２ｂを形成した後、上記サブ量子井戸層１４２ｂの上に、インジウム（Ｉｎ）含有量が少なくて表面が比較的滑らかな上記サブ障壁層１４２ａを積層して上記サブ量子井戸層１４２ｂの表面の粗さを緩和した後、その上にまた上記サブ量子井戸層１４２ｂを積層する過程を繰り返して形成されることによって、上記量子井戸層１４２の表面の粗さに起因する漏洩電流の発生を最小化できる。
【００４１】
また、上記量子井戸層１４２の表面の粗さが緩和されるので、結果的に、上記活性層１４０の上に上記第２導電型半導体層１５０などが良好な結晶性を有するように形成できる。
【００４２】
また、実施形態のように、上記サブ量子井戸層１４２ｂ及びサブ障壁層１４２ａを交互に積層する場合、上記サブ量子井戸層１４２ｂに含まれたインジウム（Ｉｎ）が上記サブ障壁層１４２ａに侵入する現象が発生できる。このようなインジウム（Ｉｎ）の浸透現象により、結果的には上記量子井戸層１４２にインジウム（Ｉｎ）が比較的均等に分布されることができ、上記量子井戸層１４２に過多な量のインジウム（Ｉｎ）が含まれることを防止できるので、上記発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００４３】
図４は、本発明の実施形態に従う発光素子の活性層１４０のバンドダイアグラムを示す図である。
【００４４】
図４を参照すると、上記活性層１４０の内で上記少なくとも１つの障壁層１４１に該当する領域のバンドギャップは、上記少なくとも１つの量子井戸層１４２に該当する領域のバンドギャップより大きくなる。
【００４５】
また、同一な量子井戸層１４２の内でも上記複数のサブ障壁層１４２ａに含まれたインジウム（Ｉｎ）の量ｘ１が上記複数のサブ量子井戸層１４２ｂに含まれたインジウム（Ｉｎ）の量ｘ２より少ないので、上記複数のサブ障壁層１４２ａに該当する領域のバンドギャップが上記複数のサブ量子井戸層１４２ｂに該当する領域のバンドギャップより大きくなる。
【００４６】
このように、本発明に従う発光素子をバンドダイアグラムの見地から見ると、同一な量子井戸層１４２の内でもバンドギャップが繰り返して変わることによって、上記量子井戸層１４２を通過する電子及び正孔が互いに再結合される確率が増えることができ、これによって、上記発光素子の発光効率が向上できる。
【００４７】
本実施形態に従う上記量子井戸層１４２は、他の半導体層と同様に、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ；Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、化学蒸着法（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ；Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）、分子線成長法（ＭＢＥ；Molecular Beam Epitaxy）、水素化物気相成長法（ＨＶＰＥ；Hydride Vapor Phase Epitaxy）などの方法を用いて形成できる。
【００４８】
例えば、上記量子井戸層１４２を有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）により形成する場合、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）などを注入して形成できる。上記量子井戸層１４２の成長温度は、例えば、６８０℃乃至８００℃、好ましくは７５０℃乃至７７０℃でありうる。
【００４９】
この際、チャンバーに注入される上記トリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）の流量は各々の上記サブ量子井戸層１４２ｂの積層順序に応じて異なるようにすることができる。説明の便宜のために、上記サブ量子井戸層１４２ｂを１０周期積層し、上記サブ量子井戸層１４２ｂを積層順序に従って第１サブ量子井戸層乃至第１０サブ量子井戸層とする場合を仮定する。
【００５０】
例えば、上記第１サブ量子井戸層の成長時、上記トリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）を５００ｃｃ注入し、その上に積層されるサブ量子井戸層は積層順序に従って１０ｃｃずつ少ない量のトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）を注入して形成できる。即ち、第１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０サブ量子井戸層は、各々５００ｃｃ、４９０ｃｃ、４８０ｃｃ、４７０ｃｃ、４６０ｃｃ、４５０ｃｃ、４４０ｃｃ、４３０ｃｃ、４２０ｃｃ、４１０ｃｃのトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）を注入して形成できる。
【００５１】
このように、チャンバーに注入される上記トリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）の流量をサブ量子井戸層１４２ｂの積層順序に従って徐々に減少させる理由は、インジウム（Ｉｎ）を含むサブ量子井戸層１４２ｂは粗い表面上で成長が容易な特性を有するためである。
【００５２】
言い換えると、後に積層されるサブ量子井戸層１４２ｂは、前述したように、インジウム（Ｉｎ）によるピット（pit）が形成されて粗さを有する表面に成長されるため、既に積層されたサブ量子井戸層１４２ｂに比べて容易に成長できる。
【００５３】
一方、上記複数のサブ量子井戸層１４２ｂの成長時に注入される上記トリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）の流量は必ず減少する方向に変わることに限定するのではないし、例えば、流量が順次に増加するように形成することもできる。上記サブ量子井戸層１４２ｂにインジウムの含有量を同一に供給すれば、理論上には同一なエネルギーバンドギャップが形成されるが、実際には一番目のサブ量子井戸層でインジウム含有量が最も多くなり、後に行くほどサブ量子井戸層に含まれるインジウム含有量は徐々に減少することができ、これによって、エネルギーバンドギャップが徐々に空くようになって、各々のサブ量子井戸層で若干ずつ相異する波長が発生することができ、これによって色純度が低下できる。したがって、上記複数のサブ量子井戸層１４２ｂの成長時に注入されるインジウムの含有量を増加させれば、全てのサブ量子井戸層１４２ｂが同一なインジウム含有量を有するようになって色純度を向上させることができる。図５は、本発明の他の実施形態に従う発光素子の活性層１４０のバンドダイアグラムを示す図である。
【００５４】
図５を参照すると、上記第１導電型半導体層１３０と最も隣接した量子井戸層１４２の内で上記複数のサブ障壁層１４２ａがインジウムを含まず、上記複数のサブ量子井戸層１４２ｂがインジウムを含むことができる。上記複数のサブ障壁層１４２ａがインジウムを含まない場合、図示したように、上記複数のサブ障壁層１４２ａのバンドギャップの高さは上記障壁層１４１と同一になる。
【００５５】
上記第１導電型半導体層１３０と最も隣接した量子井戸層１４２の内で上記複数のサブ障壁層１４２ａがガリウムより格子定数の大きいインジウムを含まないので、障壁層そのものの結晶性を改善して活性層で発生する漏洩電流を最小化し、信頼性を向上させることができる。
【００５６】
図６は、本発明の実施形態に従う発光素子を用いた水平型（Lateral）構造の発光素子の断面図である。
【００５７】
図６を参照すると、上記水平型構造の発光素子は、基板１１０、上記基板１１０の上に第１導電型半導体層１３０、上記第１導電型半導体層１３０の上に活性層１４０、上記活性層１４０の上に第２導電型半導体層１５０、上記第２導電型半導体層１５０の上に電極層１５１、上記電極層１５１の上に第２電極１５２、及び上記第１導電型半導体層１３０の上に第１電極１３１を含むことができる。
【００５８】
即ち、上記水平型構造の発光素子は、本実施形態に従う発光素子に上記第１導電型半導体層１３０が露出されるようにメサエッチング（Mesa Etching）を行った後、上記第１導電型半導体層１３０の上に上記第１電極１３１を形成し、上記第２導電型半導体層１５０の上に上記電極層１５１及び第２電極１５２を形成することによって提供できる。
【００５９】
上記第１及び第２電極１３１、１５２は外部電源と連結されて、上記水平型電極構造の発光素子に電源を提供できる。上記第１及び第２電極１３１、１５２は、各々上記第１導電型半導体層１３０及び上記第２導電型半導体層１５０の上側方向または下側方向に配置され、本実施形態では上側方向に配置されたものが例示されている。
【００６０】
上記電極層１５１は、透明電極層または反射電極層でありうる。
【００６１】
上記透明電極層は、ＩＴＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ ＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、ＺｎＯなどで形成できるが、これに対して限定するのではない。
【００６２】
上記反射電極層は、反射効率の高い銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）のうち、少なくとも１つを含む金属または合金で形成できるが、これに対して限定するのではない。
【００６３】
図７は、本発明の実施形態に従う発光素子を用いた垂直型（Vertical）電極構造の発光素子の断面図である。
【００６４】
図７を参照すると、上記垂直型構造の発光素子は、第１導電型半導体層１３０、上記第１導電型半導体層１３０の上に活性層１４０、上記活性層１４０の上に第２導電型半導体層１５０、上記第２導電型半導体層１５０の上に反射電極層１５５、上記反射電極層１５５の上に伝導性支持部材１６０、及び上記第１導電型半導体層１３０の下に第３電極１７０を含むことができる。
【００６５】
即ち、上記垂直型構造の発光素子は、本発明に従う発光素子に上記反射電極層１５５及び伝導性支持部材１６０を形成した後、基板（図示せず）を除去し、上記第３電極１７０を形成することによって提供できる。
【００６６】
上記伝導性支持部材１６０及び上記第３電極１７０は、上記垂直型構造の発光素子に電源を提供できる。
【００６７】
上記伝導性支持部材１６０は、チタン（Ｔｉ)、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、またはドーパントが注入された半導体基板のうち、少なくともいずれか１つで形成できる。
【００６８】
上記反射電極層１５５は、反射効率の高い銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）のうち、少なくとも１つを含む金属または合金で形成できる。
【００６９】
上記基板（図示せず）は、レーザリフトオフ（Laser Lift Off）工程または／及びエッチング工程により除去されることができ、上記基板（図示せず）を除去した後、上記第１導電型半導体層１３０の表面を研磨するエッチング工程が行われることもある。上記基板（図示せず）は、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち、少なくとも１つ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。
【００７０】
＜発光素子パッケージ＞
図８は、本発明に従う発光素子を含む発光素子パッケージの断面図である。
【００７１】
図８を参照すると、本発明に従う発光素子パッケージは、胴体部２０と、上記胴体部２０に設置された第１電極層３１及び第２電極層３２と、上記胴体部２０に設置されて上記第１電極層３１及び第２電極層３２と電気的に連結される本実施形態に従う発光素子１００と、上記発光素子１００を覆いかぶせるモールディング部材４０と、を含む。
【００７２】
上記胴体部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、上記発光素子１００の周囲に斜面が形成できる。
【００７３】
上記第１電極層３１及び第２電極層３２は互いに電気的に分離され、上記発光素子１００に電源を提供する。また、上記第１電極層３１及び第２電極層３２は、上記発光素子１００で発生した光を反射させて光効率を増加させることができ、上記発光素子１００で発生した熱を外部に排出させる役目をすることもできる。
【００７４】
上記発光素子１００は、上記胴体部２０の上に設置されるか、上記第１電極層３１または第２電極層３２の上に設置できる。
【００７５】
上記発光素子１００は、ワイヤーを介して上記第１電極層３１及び第２電極層３２と電気的に連結されるワイヤー方式により図示されたが、これに対して限定するのではないし、例えば、上記発光素子１００は、上記第１電極層３１及び第２電極層３２とフリップチップ方式またはダイボンディング方式により電気的に連結できる。
【００７６】
上記モールディング部材４０は、上記発光素子１００を覆いかぶせて上記発光素子１００を保護することができる。また、上記モールディング部材４０には蛍光体が含まれて上記発光素子１００で放出した光の波長を変化させることができる。
【００７７】
図９は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージを使用したバックライトユニットを示す図である。但し、図９のバックライトユニット１１００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
【００７８】
図９を参照すると、上記バックライトユニット１１００は、ボトムフレーム１１４０と、上記ボトムフレーム１１４０の内に配置された光ガイド部材１１２０と、上記光ガイド部材１１２０の少なくとも一側面または下面に配置された発光モジュール１１１０を含むことができる。また、上記光ガイド部材１１２０の下には反射シート１１３０が配置できる。
【００７９】
上記ボトムフレーム１１４０は、上記光ガイド部材１１２０、上記発光モジュール１１１０、及び上記反射シート１１３０が収納できるように上面が開口されたボックス（box）形態で形成されることができ、金属材質または樹脂材質で形成できるが、これに対して限定するのではない。
【００８０】
上記発光モジュール１１１０は、基板と、上記基板に載置された複数個の実施形態に従う発光素子パッケージを含むことができる。上記複数個の発光素子パッケージは、上記光ガイド部材１１２０に光を提供できる。
【００８１】
図示したように、上記発光モジュール１１１０は、上記ボトムフレーム１１４０の内側面のうちの少なくともいずれか１つに配置されることができ、これによって上記光ガイド部材１１２０の少なくとも１つの側面に向かって光を提供できる。
【００８２】
但し、上記発光モジュール１１１０は、上記ボトムフレーム１１４０の下に配置されて、上記光ガイド部材１１２０の下面に向かって光を提供することもでき、これは上記バックライトユニット１１００の設計に従って多様に変形可能であるので、これに対して限定するのではない。
【００８３】
上記光ガイド部材１１２０は、上記ボトムフレーム１１４０の内に配置できる。上記光ガイド部材１１２０は、上記発光モジュール１１１０から提供を受けた光を面光源化して、表示パネル（図示せず）にガイドできる。
【００８４】
上記光ガイド部材１１２０は、例えば、導光板（ＬＧＰ；Light Guide Panel）でありうる。上記導光板は、例えばＰＭＭＡ（polymethyl metaacrylate）のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ（polyethylene terephthlate）、ＰＣ（poly carbonate）、ＣＯＣ、及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうちの１つで形成できる。
【００８５】
上記光ガイド部材１１２０の上側には光学シート１１５０が配置されることもできる。
上記光学シート１１５０は、例えば拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうち、少なくとも１つを含むことができる。例えば、上記光学シート１１５０は、上記拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートが積層されて形成できる。この場合、上記拡散シート１１５０は、上記発光モジュール１１１０から出射された光を均等に拡散させてあげて、上記拡散された光は上記集光シートにより表示パネル（図示せず）に集光できる。この際、上記集光シートから出射される光はランダムに偏光された光であるが、上記輝度上昇シートは上記集光シートから出射された光の偏光度を増加させることができる。上記集光シートは、例えば、水平または／及び垂直プリズムシートでありうる。また、上記輝度上昇シートは、例えば、照度強化フィルム（Dual Brightness Enhancement film）でありうる。また、上記蛍光シートは蛍光体が含まれた透光性プレートまたはフィルムとなることもできる。
【００８６】
上記光ガイド部材１１２０の下には上記反射シート１１３０が配置できる。上記反射シート１１３０は、上記光ガイド部材１１２０の下面を通じて放出される光を上記光ガイド部材１１２０の出射面に向かって反射できる。
【００８７】
上記反射シート１１３０は、反射率の良い樹脂材質、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成できるが、これに対して限定するのではない。
【００８８】
図１０は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージを使用した照明ユニットの斜視図である。但し、図１０の照明ユニット１２００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
【００８９】
図１０を参照すると、上記照明ユニット１２００は、ケース胴体１２１０と、上記ケース胴体１２１０に設置された発光モジュール１２３０と、上記ケース胴体１２１０に設置されて外部電源から電源の提供を受ける連結端子１２２０と、を含むことができる。
【００９０】
上記ケース胴体１２１０は、放熱特性が良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成できる。
【００９１】
上記発光モジュール１２３０は、基板３００と、上記基板３００に載置される少なくとも１つの実施形態に従う発光素子パッケージ２００を含むことができる。
【００９２】
上記基板３００は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることができ、例えば、一般の印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）、メタルコア（Metal Core）ＰＣＢ、軟性（Flexible）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むことができる。
【００９３】
また、上記基板３００は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面が光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、銀色などで形成できる。
【００９４】
上記基板３００の上には上記少なくとも１つの実施形態に従う発光素子パッケージ２００が載置できる。上記発光素子パッケージ２００は、各々少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を含むことができる。上記発光ダイオードは、赤色、緑色、青色、または白色の有色光を各々発光する有色発光ダイオード、及び紫外線（ＵＶ；UltraViolet）を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
【００９５】
上記発光モジュール１２３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光ダイオードの組合せを有するように配置できる。例えば、高演色性（ＣＲＩ）を確保するために白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組み合せて配置できる。また、上記発光モジュール１２３０から放出される光の進行経路の上には蛍光シートがさらに配置されることができ、上記蛍光シートは上記発光モジュール１２３０から放出される光の波長を変化させる。例えば、上記発光モジュール１２３０から放出される光が青色波長帯を有する場合、上記蛍光シートには黄色蛍光体が含まれることができ、上記発光モジュール１２３０から放出された光は上記蛍光シートを経て最終的に白色光と見えるようになる。
【００９６】
上記連結端子１２２０は、上記発光モジュール１２３０と電気的に連結されて電源を供給できる。図１０の図示によれば、上記連結端子１２２０はソケット方式により外部電源に螺合して結合されるが、これに対して限定するのではない。例えば、上記連結端子１２２０はピン（pin）形態で形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に連結されることもできる。
【００９７】
前述したような照明システムは、上記発光モジュールから放出される光の進行経路の上に、光ガイド部材、拡散シート、集光シート、輝度上昇シート、及び蛍光シートのうちの少なくともいずれか１つが配置されて、希望する光学的効果が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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