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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5751696
(24)【登録日】2015年5月29日
(45)【発行日】2015年7月22日
(54)【発明の名称】発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システム
(51)【国際特許分類】
H01L 33/32 20100101AFI20150702BHJP
【ＦＩ】
H01L33/00 186
【請求項の数】5
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2010-277127(P2010-277127)
(22)【出願日】2010年12月13日
(65)【公開番号】特開2011-129915(P2011-129915A)
(43)【公開日】2011年6月30日
【審査請求日】2013年12月13日
(31)【優先権主張番号】10-2009-0127189
(32)【優先日】2009年12月18日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】510039426
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134636
【弁理士】
【氏名又は名称】金高 寿裕
(73)【特許権者】
【識別番号】390005223
【氏名又は名称】株式会社タムラ製作所
(73)【特許権者】
【識別番号】000153236
【氏名又は名称】株式会社光波
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(72)【発明者】
【氏名】ムン，ヨンテ
【審査官】
吉岡 一也
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００７−０４２９２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−０５９３７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００９／００４６４５６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００８−２５８０４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２３４９０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０６０００５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化ガリウム基板の上にガリウムアルミニウムを含む酸化物と、
前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物の上にガリウムアルミニウムを含む窒化物と、
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物の上に発光構造物と、を含み、
前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物と前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物との間の界面結合力が前記酸化ガリウム基板と前記発光構造物との間の界面結合力より強く、
前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物は、１μｍ以下に形成し、
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物は、前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物と前記発光構造物との間に形成され、
前記発光構造物は、
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物の上に第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層の上に活性層と、
前記活性層の上に第１導電型半導体層と、を含み、
前記第１導電型半導体層はＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有することを特徴とする発光素子。
前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物の上にガリウムアルミニウムを含む窒化物と、
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物の上に発光構造物と、を含み、
前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物と前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物との間の界面結合力が前記酸化ガリウム基板と前記発光構造物との間の界面結合力より強く、
前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物は、１μｍ以下に形成し、
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物は、前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物と前記発光構造物との間に形成され、
前記発光構造物は、
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物の上に第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層の上に活性層と、
前記活性層の上に第１導電型半導体層と、を含み、
前記第１導電型半導体層はＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有することを特徴とする発光素子。
【請求項2】
前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物は、
ＧａｘＡｌｙＯｚ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ≦１）を含み、
前記発光構造物は、前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物の上に直接的に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。
ＧａｘＡｌｙＯｚ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ≦１）を含み、
前記発光構造物は、前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物の上に直接的に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3】
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物は、
ＧａｘＡｌｙＮｚ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ≦１）を含み、
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物は、前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物の上に直接的に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。
ＧａｘＡｌｙＮｚ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ≦１）を含み、
前記ガリウムアルミニウムを含む窒化物は、前記ガリウムアルミニウムを含む酸化物の上に直接的に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4】
パッケージ胴体と、
前記パッケージ胴体に設けられた第３電極層及び第４電極層と、
前記第３電極層及び第４電極層に電気的に連結された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光素子と、
を含むことを特徴とする発光素子パッケージ。
前記パッケージ胴体に設けられた第３電極層及び第４電極層と、
前記第３電極層及び第４電極層に電気的に連結された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光素子と、
を含むことを特徴とする発光素子パッケージ。
【請求項5】
基板と、前記基板の上に設けられた発光素子パッケージを含む発光モジュールを含み、
前記発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、前記パッケージ胴体に設けられた第３電極層及び第４電極層と、前記第３電極層及び第４電極層に電気的に連結された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光素子と、を含むことを特徴とする照明システム。
前記発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、前記パッケージ胴体に設けられた第３電極層及び第４電極層と、前記第３電極層及び第４電極層に電気的に連結された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光素子と、を含む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、及び照明システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
発光素子は、電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ−ｎ接合ダイオードを周期律表の上でIII族とV族の元素が化合して生成できる。発光素子は化合物半導体の組成比を調節することによって多様なカラー具現が可能である。
【0003】
発光素子は、順方向電圧印加時、ｎ層の電子とｐ層の正孔（hole）とが結合して伝導帯（Conduction band）と価電子帯（Valance band）のエネルギーギャップに該当するだけのエネルギーを発散するが、このエネルギーは主に熱や光の形態で放出され、光の形態で発散されれば発光素子になるものである。
【0004】
例えば、窒化物半導体は高い熱的安定性と幅広いバンドギャップエネルギーにより光素子及び高出力電子素子開発分野で大いなる関心を受けている。特に、窒化物半導体を用いた青色（Blue）発光素子、緑色（Green）発光素子、紫外線（ＵＶ）発光素子などは商用化されて広く使われている。
【0005】
一方、窒化物半導体発光素子は、電極層の位置によって水平型（Lateral Type）発光素子と垂直型（Vertical type）発光素子とに分けられる。
【0006】
ところが、垂直型発光素子はサファイア基板のような非伝導性基板の上に窒化物半導体を形成後、非伝導性基板を分離しなければならない工程上の面倒な問題がある。ここに、垂直型発光素子の製造時、伝導性基板を使用することによって、基板を分離する必要のない窒化物半導体発光素子に対する研究がたくさん進行されている。
【0007】
例えば、従来技術によれば、酸化ガリウム基板の上に窒化物半導体層を形成できる。
【0008】
ところが、従来技術によれば、酸化ガリウム基板と窒化物半導体層とが剥離される問題がある。
【0009】
例えば、酸化ガリウムは高温で水素ガス雰囲気で容易にエッチングされる属性があるが、窒化物半導体層は高温でアンモニアと水素混合雰囲気で成長される。これによって、窒化物半導体層の成長時、酸化ガリウム基板と窒化物半導体層との間の界面が高温で水素ガスにより一部不均一にエッチングされる。このような不均一な界面のエッチングは界面の接着力を落として窒化物半導体層と酸化ガリウム基板との間に剥離の問題点を引き起こす。
【0010】
また、酸化ガリウム基板と窒化物半導体層とは熱膨張係数が異なる。したがって、窒化物半導体層の成長後、冷却中あるいは発光素子製造のための熱処理工程ステップで、熱膨張係数差により生じる応力により酸化ガリウム基板と窒化物半導体層界面の剥離が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、高品質の窒化物半導体層を酸化ガリウム基板の上に具現して上述した剥離の問題を解決した高性能の窒化物半導体発光素子、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。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明に従う発光素子は、酸化ガリウム基板の上にガリウムアルミニウムを含む酸化物、上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物の上にガリウムアルミニウムを含む窒化物、及び上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物の上に発光構造物を含む。
【0013】
また、本発明に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体、上記パッケージ胴体に設けられた第３電極層及び第４電極層、及び上記第３電極層及び第４電極層に電気的に連結された上記発光素子を含む。
【0014】
また、本発明に従う照明システムは、基板と、上記基板の上に設けられた発光素子パッケージを含む発光モジュールとを含み、上記発光素子パッケージは、パッケージ胴体と、上記パッケージ胴体に設けられた第３電極層及び第４電極層と、上記第３電極層及び第４電極層に電気的に連結された上記発光素子とを含む。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【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製造方法の工程断面図である。
【図3】本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図4】本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図5】本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図6】本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程断面図である。
【図7】本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
【図8】本発明の実施形態に従う照明ユニットの斜視図である。
【図9】本発明の実施形態に従うバックライトユニットの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態に従う発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムを添付の図面を参照しつつ説明する。
【0017】
図１は、本発明の実施形態に従う発光素子の断面図である。
【0018】
本発明の実施形態に従う発光素子１００は、酸化ガリウム基板１０５の上にガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０、上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０の上に形成されたガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０、及び上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０の上に形成された発光構造物１３０を含むことができる。
【0019】
上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０は、ＧａｘＡｌｙＯｚ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ≦１）を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0020】
上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０は、ＧａｘＡｌｙＮｚ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ≦１）を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0021】
上記発光構造物１３０は、上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０の上に形成された第２導電型半導体層１３２、上記第２導電型半導体層１３２の上に形成された活性層１３４、及び上記活性層１３４の上に形成された第１導電型半導体層１３６を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0022】
本発明によれば、ガリウム（Ｇａ）と酸素（Ｏ）との間の結合力よりアルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）との間の結合力が一層強く、ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ）との間の結合力よりアルミニウム（Ａｌ）と窒素（Ｎ）との結合力が一層強い。
【0023】
これによって、ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０とガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０との間の界面結合力が酸化ガリウム基板１０５／窒化物半導体層の発光構造物１３０の界面結合力より一層強くて酸化ガリウム基板と発光構造物との間の剥離問題を解決できる。また、ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０とガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０との間の界面結合力がガリウム酸化窒化物と窒化物半導体層界面の結合力より強くて剥離問題を解決できる。
【0024】
本発明の実施形態に従う発光素子及びその製造方法によれば、ガリウム酸化物基板と界面結合力強化に従う高品位窒化物半導体層を具現することによって、信頼性及び性能に優れる発光素子が具現できる。
【0026】
まず、図２のように、酸化ガリウム基板１０５を用意する。上記酸化ガリウム基板１０５は伝導性基板でありうる。上記酸化ガリウム基板１０５は、Ｇａ２Ｏ３基板を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0027】
上記酸化ガリウム基板１０５は、ドーパントをドーピングすることにより優れる電気伝導性を有することができる。
【0028】
上記酸化ガリウム基板１０５に対して湿式洗浄を行って酸化ガリウム基板１０５の上の有機物及び無機物を除去できる。
【0029】
次に、図３のように、上記酸化ガリウム基板１０５の上にガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０を形成する。上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０は、ＧａｘＡｌｙＯｚ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ≦１）を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0030】
上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０は、原子間の結合力が強くてエネルギーギャップが大きい。したがって、電気伝導性がガリウム酸化物基板より小さいことがあるので、厚さを１μｍ以下に形成できるが、これに限定されるのではない。
【0031】
上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０を形成するステップは、上記ガリウム酸化物基板１０５の上に薄膜蒸着装備により蒸着して形成できる。例えば、液相エピタキシ（エピタキシャル成長）、気相エピタキシ、分子線エピタキシ、スパッタリング等で形成できるが、これに限定されるのではない。
【0032】
または、上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０を形成するステップは、上記酸化ガリウム基板１０５の上にアルミニウム層（図示せず）を形成する。以後、酸素雰囲気下で熱処理してアルミニウム層のＡｌ原子が上記酸化ガリウム基板１０５に拡散するようにして、ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０を形成できる。
【0033】
例えば、上記酸化ガリウム基板１０５の上にＡｌ薄膜層を形成した後、チャンバーに酸素ガスまたは酸素ガスを主なガスとして含む混合ガスを注入し、約５００−１２００℃温度で上記酸化ガリウム基板１０５に対する熱処理を遂行することによって、ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０を形成できるが、これに限定されるのではない。
【0034】
次に、図４のように、上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０の上にガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０を形成する。
【0035】
上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０は、ＧａｘＡｌｙＮｚ（但し、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ≦１）を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0036】
上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０は、上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０の上に薄膜蒸着装備により蒸着できる。例えば、液相エピタキシ、気相エピタキシ、分子線エピタキシなどで形成できるが、これに限定されるのではない。
【0037】
または、上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０を形成するステップは、上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０の一部を窒化処理して形成できる。
【0038】
例えば、上記酸化ガリウム基板１０５の上にアルミニウム層（図示せず）を形成する。以後、酸素雰囲気下で熱処理してアルミニウム層のＡｌ原子が上記酸化ガリウム基板１０５に拡散するようにして、ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０を形成する。以後、上記ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０の一部をアンモニア雰囲気で高温の窒化処理してガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０を形成できる。
【0039】
上記高温窒化処理は、チャンバーにアンモニアガス、またはアンモニアガスと酸素ガスとの混合ガス、またはアンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスを注入して行われる。
【0040】
この際、上記チャンバーに注入されるガスにドーパントガスを注入することによって、上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０の電気伝導性を向上させることもできる。
【0041】
本発明によれば、ガリウム（Ｇａ）と酸素（Ｏ）との間の結合力よりアルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）との間の結合力が一層強く、ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ）との間の結合力よりアルミニウム（Ａｌ）と窒素（Ｎ）との結合力が一層強い。
【0042】
これによって、ガリウムアルミニウムを含む酸化物１１０とガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０との間の界面結合力が酸化ガリウム基板１０５／窒化物半導体層の発光構造物１３０の界面結合力より一層強くて、酸化ガリウム基板と発光構造物との間の剥離問題を解決できる。
【0043】
本発明の実施形態に従う発光素子及びその製造方法によれば、酸化ガリウム基板との界面結合力の強化に従う高品位窒化物半導体層を具現することによって、信頼性及び性能に優れる発光素子が具現できる。
【0045】
上記発光構造物１３０は、上記ガリウムアルミニウムを含む窒化物１２０の上に形成された第２導電型半導体層１３２、上記第２導電型半導体層１３２の上に形成された活性層１３４、及び上記活性層１３４の上に形成された第１導電型半導体層１３６を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0046】
上記第１導電型半導体層１３６は、第１導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族化合物半導体で具現されることができ、上記第１導電型半導体層１３６がＮ型半導体層の場合、上記第１導電型ドーパントはＮ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅを含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0047】
上記第１導電型半導体層１３６は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。
【0048】
上記第１導電型半導体層１３６は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのうち、いずれか１つ以上で形成できる。
【0049】
上記第１導電型半導体層１３６は、化学蒸着方法（ＣＶＤ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、スパッタリング、あるいは水酸化物蒸気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）などの方法を使用してＮ型Ｇａｎ層を形成できる。また、上記第１導電型半導体層１３６は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、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。
【0050】
上記活性層１３４は、第１導電型半導体層１３６を通じて注入される電子と、以後に形成される第２導電型半導体層１３２を通じて注入される正孔とが合って活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドにより決まるエネルギーを有する光を放出する層である。
【0051】
上記活性層１３４は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi Quantum Ｗell）、量子線（Quantum-Ｗire）構造、または量子点（Quantum Dot）構造のうち、少なくともいずれか１つで形成できる。例えば、上記活性層１３４は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されて多重量子井戸構造が形成できるが、これに限定されるのではない。
【0052】
上記活性層１３４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうち、いずれか１つ以上のペア構造で形成できるが、これに限定されるのではない。上記井戸層は、上記障壁層のバンドギャップより低いバンドギャップを有する物質で形成できる。
【0053】
上記活性層１３４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系半導体で形成されることができ、上記活性層１３４のバンドギャップよりは高いバンドギャップを有することができる。
【0054】
上記第２導電型半導体層１３２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、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を含むことができる。上記第２導電型半導体層１３２は、例えば、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１３２がＰ型半導体層の場合、上記第２導電型ドーパントはＰ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。上記第２導電型半導体層１３２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。
【0055】
上記第２導電型半導体層１３２は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びマグネシウム（Ｍｇ）のようなＰ型ドーパントを含むビセチルサイクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）｛Ｍｇ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）２｝が注入されてＰ型ＧａＮ層が形成できるが、これに限定されるのではない。
【0056】
本実施形態において、上記第１導電型半導体層１３６はＮ型半導体層、上記第２導電型半導体層１３２はＰ型半導体層で具現することができ、その逆も可能である。
【0057】
また、上記第２導電型半導体層１３２の上には上記第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えばＮ型半導体層（図示せず）を形成できる。これによって、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つの構造で具現できる。
【0058】
以後、上記酸化ガリウム基板１０５の下側に第２電極（図示せず）を形成し、上記第１導電型半導体層１３６の上に第１電極（図示せず）を形成できる。
【0059】
上記第２電極は、オーミック層（図示せず）、反射層（図示せず）、伝導性支持基板（図示せず）などを含むことができる。
【0060】
例えば、上記第２電極はオーミック層を含むことができ、正孔注入を効率的にすることができるように単一金属あるいは金属合金、金属酸化物などを多重に積層して形成することができる。
【0061】
例えば、上記オーミック層は、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）、ＩＺＯＮ（IZO Nitride）、AＧＺＯ（Al-Ga ZnO）、ＩＧＺＯ（In-Ga ZnO）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つを含んで形成されることができ、このような材料に限定されるのではない。
【0062】
また、上記反射層は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ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。また、上記反射層は、上記金属または合金とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの透光性の伝導性物質を用いて多層で形成することができ、例えば、ＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどで積層することができる。
【0063】
また、上記伝導性支持基板は、銅（Ｃｕ）、銅合金（Ｃｕ Ａｌｌｏｙ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリヤウエハ（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ等）のうち、少なくとも１つを含むことができる。
【0064】
本実施形態に従う発光素子によれば、酸化ガリウム基板との界面結合力強化に従う高品位窒化物半導体層を具現することによって、信頼性及び性能に優れる発光素子が具現できる。
【0065】
図７は、本発明の実施形態に従う発光素子が設けられた発光素子パッケージを示す図である。
【0066】
図７を参照すると、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージ２００は、パッケージ胴体部２０５と、上記パッケージ胴体部２０５に設けられた第３電極層２１３及び第４電極層２１４と、上記パッケージ胴体部２０５に設けられて上記第３電極層２１３及び第４電極層２１４と電気的に連結される発光素子１００と、上記発光素子１００を囲むモールディング部材２４０とが含まれる。
【0067】
上記パッケージ胴体部２０５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の周囲に傾斜面が形成できる。
【0068】
上記第３電極層２１３及び第４電極層２１４は互いに電気的に分離され、上記発光素子１００に電源を提供する役割をする。また、上記第３電極層２１３及び第４電極層２１４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役割をすることができ、上記発光素子１００で発生した熱を外部に排出させる役割をすることもできる。
【0069】
上記発光素子１００は、図１に例示された垂直型タイプの発光素子が適用できるが、これに限定されるのではない。
【0070】
上記発光素子１００は、上記パッケージ胴体部２０５の上に設置されるか、上記第３電極層２１３または第４電極層２１４の上に設置できる。
【0071】
上記発光素子１００は、上記第３電極層２１３及び／または第４電極層２１４とワイヤー方式、フリップチップ方式、またはダイボンディング方式のうち、いずれか１つにより電気的に連結されることもできる。本実施形態では、上記発光素子１００が上記第３電極層２１３とワイヤー２３０を介して電気的に連結され、上記第４電極層２１４と直接接触して電気的に連結されたものが例示されている。
【0072】
上記モールディング部材２４０は、上記発光素子１００を囲んで上記発光素子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２４０には蛍光体が含まれて上記発光素子１００から放出された光の波長を変化させることができる。
【0073】
本実施形態に従う発光素子パッケージは複数個が基板の上にアレイされ、上記発光素子パッケージから放出される光の経路上に、光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シート、蛍光シートなどが配置できる。このような発光素子パッケージ、基板、及び光学部材は、バックライトユニットとして機能するか、照明ユニットとして機能することができ、例えば、照明システムは、バックライトユニット、照明ユニット、指示装置、ランプ、及び街灯を含むことができる。
【0075】
図８を参照すると、上記照明ユニット１１００は、ケース胴体１１１０と、上記ケース胴体１１１０に設けられた発光モジュール部１１３０と、上記ケース胴体１１１０に設けられて外部電源から電源の提供を受ける連結端子１１２０と、を含むことができる。
【0076】
上記ケース胴体１１１０は、放熱特性のよい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。
【0077】
上記発光モジュール部１１３０は、基板１１３２と、上記基板１１３２に載置される少なくとも１つの発光素子パッケージ２００と、を含むことができる。
【0078】
上記基板１１３２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。
【0079】
また、上記基板１１３２は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面は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。
【0080】
上記基板１１３２の上には上記少なくとも１つの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の各々は少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）１００を含むことができる。上記発光ダイオード１００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。
【0081】
上記発光モジュール部１１３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子パッケージ２００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合せて配置できる。
【0082】
上記連結端子１１２０は、上記発光モジュール部１１３０と電気的に連結されて電源を供給できる。図８の図示によると、上記連結端子１１２０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１１２０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。
【0084】
本発明の実施形態に従うバックライトユニット１２００は、導光板１２１０と、上記導光板１２１０に光を提供する発光モジュール部１２４０と、上記導光板１２１０の下に反射部材１２２０と、上記導光板１２１０、発光モジュール部１２４０、及び反射部材１２２０を収納するボトムカバー１２３０と、を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0085】
上記導光板１２１０は光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板１２１０は透明な材質からなり、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（cycloolefin copolymer）、及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうち、１つを含むことができる。
【0086】
上記発光モジュール部１２４０は、上記導光板１２１０の少なくとも一側面に光を提供し、窮極的には上記バックライトユニットが設けられるディスプレイ装置の光源として作用するようになる。
【0087】
上記発光モジュール部１２４０は上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。具体的には、上記発光モジュール部１２４０は、基板１２４２と、上記基板１２４２に載置された多数の発光素子パッケージ２００とを含むが、上記基板１２４２が上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。
【0088】
上記基板１２４２は回路パターン（図示せず）を含む印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）でありうる。但し、上記基板１２４２は一般のＰＣＢだけでなく、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ：Metal Core PCB）、軟性ＰＣＢ（ＦＰＣＢ：Flexible PCB）などを含むこともでき、これに対して限定するのではない。
【0089】
そして、上記多数の発光素子パッケージ２００は、上記基板１２４２の上に光が放出される発光面が上記導光板１２１０と所定距離離隔するように載置できる。
【0090】
上記導光板１２１０の下には上記反射部材１２２０が形成できる。上記反射部材１２２０は、上記導光板１２１０の下面に入射された光を反射させて上方に向かうようにすることによって、上記バックライトユニットの輝度を向上させることができる。上記反射部材１２２０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジン（樹脂）などで形成できるが、これに対して限定するのではない。
【0091】
上記ボトムカバー１２３０は、上記導光板１２１０、発光モジュール部１２４０、及び反射部材１２２０などを収納できる。このために、上記ボトムカバー１２３０は、上面が開口されたボックス（box）形状で形成できるが、これに対して限定するのではない。
【0092】
上記ボトムカバー１２３０は金属材質または樹脂材質で形成されることができ、プレス成形または押出成形などの工程を用いて製造できる。
【0093】
本実施形態に従う発光素子、発光素子パッケージ、及び照明システムによれば、酸化ガリウム基板との界面結合力強化に従う高品位窒化物半導体層を具現することによって、信頼性及び性能に優れる発光素子が具現できる。