発光素子
【課題】安全性及び信頼性を高めた発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子は、基板１００と、基板のＲ面上に配置され、岩塩構造（Ｒｏｃｋ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する窒化物を含むバッファー層２１０と、バッファー層上に配置され、ａ面に成長した発光構造物１２０とを備える。バッファー層２１０は、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮまたはＳｍＮの少なくとも一つを含んで形成され、基板１００と発光構造物１２０との格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和する。
【解決手段】発光素子は、基板１００と、基板のＲ面上に配置され、岩塩構造（Ｒｏｃｋ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する窒化物を含むバッファー層２１０と、バッファー層上に配置され、ａ面に成長した発光構造物１２０とを備える。バッファー層２１０は、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮまたはＳｍＮの少なくとも一つを含んで形成され、基板１００と発光構造物１２０との格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード（Ｌｉｇｉｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオードのような発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発により赤色、緑色、青色及び紫外線などの様々な色を具現可能になった。また、このような発光素子は、蛍光物質を用いたり色を組み合わせたりして効率の良い白色光線も具現可能になり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて、低消費電力、半永久的な寿命、高速の応答速度、安全性、環境親和性といったメリットを有する。
【０００３】
したがって、かかる発光素子は、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蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）に代わる発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球に代わる白色発光ダイオード照明装置、自動車のヘッドライト及び信号灯などに至るまで、その応用が拡大されつつある。
【０００４】
一方、発光素子は、基板上に形成される窒化物半導体層を含むことができるが、基板と窒化物半導体層との格子不整合により結晶欠陥ができることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施例は、発光素子の安全性及び信頼性を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による発光素子は、基板と、前記基板のＲ面上に配置され、岩塩構造（Ｒｏｃｋ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する窒化物を含むバッファー層と、前記バッファー層上に配置され、ａ面に成長した発光構造物とを備える。
【０００７】
例えば、前記バッファー層の格子定数は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲または５．１１Å乃至５．１８Åの範囲を有することができる。また、前記バッファー層は、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮまたはＳｍＮの少なくとも一つを含むことができる。
【０００８】
また、発光素子は、前記バッファー層の上部に形成された非ドープの半導体層をさらに備えることができる。
【０００９】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、またはＧａ２Ｏ３の少なくとも一つでよい。
【００１０】
前記発光構造物は、前記バッファー層上に形成された第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型半導体層とを備えることができる。前記第１導電型半導体層は、Ｎ型半導体層でよい。前記第２導電型半導体層は、表面に凹凸構造を有することができる。
【００１１】
また、前記発光素子は、前記第１導電型半導体層上に形成された第１電極及び前記第２導電型半導体層上に形成された第２電極をさらに備えることができる。
【００１２】
前記発光構造物は、ａ面に成長したＧａＮを含むことができる。前記バッファー層の結晶面と前記発光構造物を形成するＧａＮのａ面とは垂直に重なることができる。または、前記基板はサファイア基板であり、前記サファイア基板のｒ面、前記バッファー層の結晶面及び前記発光構造物を形成するＧａＮのａ面は、垂直に重なってもよい。
【００１３】
前記バッファー層はｎ（ｎは２以上の整数）個の岩塩構造の窒化物の結晶面で形成され、前記発光構造物は、前記ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶面上に形成されたｎ個のａ面ＧａＮを含むことができる。前記バッファー層を形成する前記ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶面のサイズは、窒化物によって異なってもよい。前記ｎは３でよい。
【００１４】
前記基板はサファイア基板であり、前記サファイア基板の結晶セルのサイズは、α軸方向に１５．３４Å、β軸方向に４．７５Åでよく、ａ面ＧａＮの結晶セルのサイズは、ｍ軸方向に５．５２Åでよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施例によれば、発光素子における発光構造物とサファイア基板との間に、岩塩構造を有する窒化物で形成されたバッファー層を配置しているため、発光構造物とバッファー層との格子不整合を減少させ、発光素子の安全性及び信頼性を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
下記の図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。ただし、図面中、同一の構成要素には同一の参照符号を付する。
【図１】発光素子の一実施例の断面を示す図である。
【図２Ａ】岩塩構造の実施例を示す図である。
【図２Ｂ】岩塩構造の実施例を示す図である。
【図３】ＧａＮの結晶構造を説明するための図である。
【図４Ａ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図４Ｂ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図４Ｃ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図４Ｄ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図４Ｅ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図５】ｒ面サファイア基板上にａ面ＧａＮが形成されている一例を示す図である。
【図６】ｒ面サファイア基板とａ面ＧａＮで形成された発光構造物との間に岩塩構造のバッファー層が形成されている実施例を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係るバッファー層を形成する岩塩構造の窒化物の結晶面の長さを示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係るバッファー層を形成する岩塩構造の窒化物別の格子不整合数値を示す図である。
【図９】発光素子パッケージの一実施例の断面図である。
【図１０】本発明の一実施例による発光素子を含む表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を、添付の図面を参照しつつ説明する。
本実施例の説明において、ある構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）の「上（上部）」または「下（下部）」（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）に他の構成要素が形成されるという記載は、これらの両構成要素が相互直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触して形成される場合も、これら両構成要素の間に一つ以上のさらに他の構成要素が介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成される場合も含むことができる。また「上（上部）」または「下（下部）」（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）と表現される場合、一つの構成要素を基準に上方を指す場合もあり、下方を指す場合もある。
【００１８】
図面において、各構成要素の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために、誇張、省略または概略して示したもので、実際の大きさを全的に反映するものではない。
【００１９】
図１は、発光素子の一実施例の断面を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施例の発光素子は、バッファー層２１０、発光構造物１２０、第１及び第２電極２００及び１１０を備えることができる。ここで、バッファー層２１０は、基板１００上に形成され、発光構造物１２０は、バッファー層２１０上に形成される。発光構造物１２０は、バッファー層２１０上に形成された第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６を備える。
【００２１】
第１電極２００は、第１導電型半導体層１２２上に形成され、第２電極１１０は、第２導電型半導体層１２６上に形成される。
【００２２】
基板１００は、半導体物質、金属物質、化合物及びこれらの組み合わせで構成できる。基板１００は、伝導性基板または絶縁性基板で構成することができ、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、またはＧａ２Ｏ３の少なくとも一つを用いることができる。例えば、サファイア基板１００のうち、ｒ面を主面とするサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板を用いることができる。
【００２３】
本実施例の発光構造物１２０と基板１００との間には、バッファー層２１０を成長させることができる。これは、基板１００と発光構造物１２０との格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和するためである。
【００２４】
バッファー層２１０は、半導体物質、金属物質、化合物またはこれらの組み合わせで構成することができる。バッファー層２１０の材料は、３族−５族化合物半導体とすることができ、特に、本実施例のバッファー層２１０は、岩塩構造（Ｒｏｃｋ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する窒化物で形成することができる。
【００２５】
図２Ａ及び図２Ｂは、岩塩構造の実施例を示す図である。
【００２６】
セラミック構造は、同数の陽イオンと陰イオンを有し、このような材料をＡＸ型化合物という。ここで、Ａは陽イオン、Ｘは陰イオンを表す。
【００２７】
このようなＡＸ化合物は、種々の結晶構造を有する。それらの構造のうち、岩塩構造は、図２Ａに示すように、陰イオンＸがＦＣＣ（Ｆａｃｅ Ｃｅｎｔｅｒｅｄ Ｃｕｂｉｃ）構造を形成し、全ての８面体位置（ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ ｓｉｔｅ）に陽イオンＡが埋められる構造である。
【００２８】
また、図２Ｂに示すように、岩塩構造は、陽イオンＡからなる八面体が、八面体の縁をなす構造である。
【００２９】
ここで、陰イオンＸが形成するＦＣＣ構造において８面体位置の個数は陰イオンＸの個数であり、化学式はＡＸと定義される。
【００３０】
岩塩構造を有する化合物には、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＦ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＰｂＯ、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮ、ＳｍＮなどが含まれる。本実施例では、岩塩構造を有する化合物のうち、窒化物でバッファー層２１０を形成できる。
【００３１】
例えば、バッファー層２１０を、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮ、ＳｍＮの少なくとも一つにより形成できる。
【００３２】
ここで、バッファー層２１０は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００３３】
特に、バッファー層２１０は、５．１１Å乃至５．１８Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００３４】
本実施例によれば、サファイア基板１００のｒ面上にバッファー層２１０が成長され、バッファー層２１０の上にａ面においてＧａＮを成長することにより発光構造物１２０を形成することができる。
【００３５】
この場合、バッファー層２１０の結晶セル（または、結晶面）及び発光構造物１２０を形成するＧａＮのａ面は垂直に重なることが可能である。
【００３６】
バッファー層２１０上には、非ドープの（ｕｎｄｏｐｅｄ）半導体層が形成されてもよいが、これに限定されることはない。
【００３７】
バッファー層２１０上には発光構造物１２０を形成でき、発光構造物１２０は、例えば、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、これに限定しない。特に、発光構造物１２０は、ａ面に成長したＧａＮで形成されるとよい。
【００３８】
図３は、ＧａＮの結晶構造を説明するための図である。
【００３９】
図３を参照すると、ＧａＮの結晶構造において非極性面は、ｃ軸に平行なｍ面（Ｍ−ｐｌａｎｅ）とａ面４０１がある。ＧａＮのａ面４０１は、ｍ軸１−１００と平行な辺４０２ｍと、ｃ軸０００１と平行な辺４０３（ｃ）と、で構成できる。
【００４０】
本実施例の発光構造物１２０は、図３のａ面４０１に成長させたＧａＮで形成できる。
【００４１】
第１導電型半導体層１２２は、バッファー層２１０上に形成され、半導体化合物で構成することができ、第１導電型ドーパントのドープされた３族−５族、２族−６族化合物半導体で形成可能である。例えば、第１導電型半導体層１２２は、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−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、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのいずれか一つ以上で形成できる。第１導電型半導体層１２２がＮ型半導体層であれば、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が、これに限定されない。第１導電型半導体層１２２は、単層または多層とすることができ、これに限定しない。
【００４２】
そして、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との間に形成され、第１導電型半導体層１２２と第２導電型半導体層１２６から注入されるキャリア（Ｃａｒｒｉｅｒ）が互いに出会い、活性層（発光層）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層である。
【００４３】
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（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｉｒｅ）構造、または量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造の少なくとも一つを含むことができる。活性層１２４は、３族−５族元素の化合物半導体材料を用いて井戸層と障壁層、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ／、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＡｓＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造とすることができるが、これに限定されない。ここで、井戸層は、障壁層のバンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する物質で形成できる。
【００４４】
そして、第２導電型半導体層１２６は、半導体化合物で形成できる。第２導電型半導体層１２６は、３族−５族、２族−６族などの化合物半導体で形成すればよく、第２導電型ドーパントがドープされてもよい。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またはＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのいずれか一つ以上で形成できる。第２導電型半導体層１２６がＰ型半導体層であれば、第２導電型ドーパントはＰ型ドーパントであり、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントでよい。第２導電型半導体層１２６は、単層または多層にすることができ、これに限定されない。
【００４５】
そして、第２導電型半導体層１２６上に第２電極１１０を形成することができる。第２電極１１０は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）及びイリジウム（Ｉｒ）から選ばれるいずれか一つの金属またはこれら金属の合金で構成することができる。第２電極１１０は、第２導電型半導体層１２６の一部上にマスクを用いて形成できる。
【００４６】
そして、第１電極２００は、第１導電型半導体層１２２の表面におけるメサエッチングされて露出された領域に形成することができる。第１電極２００の材料は、上記の第２電極１１０と同一にする。
【００４７】
以下、図１に示す発光素子の製造方法の実施例を、図４Ａ乃至図４Ｅを参照して詳細に説明する。
【００４８】
図４Ａ乃至図４Ｅは、発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【００４９】
まず、図４Ａに示すように、基板１００を用意する。基板１００は、半導体物質、金属物質、化合物またはこれらの組み合わせからなることができる。基板１００は、伝導性基板または絶縁性基板で構成することができ、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、及びＧａ２Ｏ３の少なくとも一つを用いることができる。
【００５０】
基板１００上には凹凸構造が形成されてもよいが、これに限定されない。基板１００を湿式洗浄して表面の不純物を除去できる。例えば、サファイア基板１００のうち、ｒ面を主面とするサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板を用いることができる。
【００５１】
そして、バッファー層２１０を挟んで、基板１００上に、第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６を有する発光構造物１２０を形成することができる。
【００５２】
このように、発光構造物１２０と基板１００との間にはバッファー層２１０を成長させることができ、これは、基板１００と発光構造物１２０との格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和するためである。
【００５３】
バッファー層２１０は、半導体物質、金属物質、化合物またはこれらの組み合わせで構成することができる。バッファー層２１０は、３族−５族化合物半導体で形成でき、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮの少なくとも一つで形成できる。バッファー層２１０上には非ドープの半導体層が形成されてもよいが、これに限定されない。
【００５４】
特に、本実施例のバッファー層２１０は、岩塩構造（Ｒｏｃｋ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する窒化物で形成できる。例えば、バッファー層２１０は、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮまたはＳｍＮの少なくとも一つを含んで形成されるとよい。
【００５５】
ここで、バッファー層２１０は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００５６】
特に、バッファー層２１０は、５．１１Å乃至５．１８Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００５７】
本実施例に係る発光素子において、サファイア基板１００のｒ面上にバッファー層２１０を成長し、バッファー層２１０上に、ａ面に成長したＧａＮで形成された発光構造物１２０を形成することができる。
【００５８】
この場合、バッファー層２１０の結晶セル及び発光構造物１２０を形成するＧａＮのａ面は垂直に重なることが可能である。
【００５９】
バッファー層２１０上には発光構造物１２０を形成することができ、発光構造物１２０は、例えば、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、これに限定しない。特に、発光構造物１２０は、ａ面に成長したＧａＮで形成されるとよい。
【００６０】
第１導電型半導体層１２２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型不純物を含むシランガス（ＳｉＨ４）を注入することにより形成することができる。
【００６１】
活性層１２４は、単一量子井戸構造、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、量子線構造、または量子点構造の少なくとも一つで形成することができる。例えば、活性層１２４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）が注入されることで多重量子井戸構造が形成されてもよいが、これに限定されない。
【００６２】
活性層１２４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ／、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造としてもよいが、これに限定されない。ここで、井戸層は、障壁層のバンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する物質で形成されるとよい。
【００６３】
活性層１２４の上または／及び下には、導電型クラッド層（図示せず）を形成できる。導電型クラッド層は、ＡｌＧａＮ系半導体で形成でき、活性層１２４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。
【００６４】
第２導電型半導体層１２６は、第２導電型ドーパントのドープされた３族−５族化合物半導体、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で形成できる。第２導電型半導体層１２６がＰ型半導体層であれば、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。
【００６５】
第２導電型半導体層１２６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型不純物を含むビセチルシ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層が形成されるが、これに限定されるものではない。
【００６６】
本実施例で、第１導電型半導体層１２２はＰ型半導体層とし、第２導電型半導体層１２６はＮ型半導体層とすることができる。また、第２導電型半導体層１２６上には、第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えば、第２導電型半導体層がＰ型半導体層の場合に、Ｎ型半導体層（図示せず）を形成してもよい。そのため、発光構造物１２０は、Ｎ−Ｐ接合構造、Ｐ−Ｎ接合構造、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合構造、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合構造のいずれか一構造とすることができる。
【００６７】
次に、図４Ｂに示すように、第２導電型半導体層１２６から第１導電型半導体層１２２の一部分までＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）方式でメサ（Ｍｅｓａ）エッチングして、第１導電型半導体層１２２を露出させる。
【００６８】
例えば、サファイア基板のように絶縁性基板を用いる場合は、基板の下部に電極を形成できず、第２導電型半導体層１２６から第１導電型半導体層１２２の一部分までメサエッチングすることで、電極を形成できる空間を確保すればよい。
【００６９】
そして、図４Ｃに示すように、第２導電型半導体層１２６上に凹凸構造１２６Ａを形成する。このとき、凹凸構造は、ＰＥＣ（Ｐｈｏｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）方法や、マスクを形成した後にエッチングする方法で形成できる
【００７０】
ＰＥＣ方法において、エッチング液（たとえば、ＫＯＨ）の量とＧａＮ結晶性によるエッチング速度差などを調節することによって、微小大きさの凹凸の形状を調節できる。凹凸構造は、周期的または非周期的に形成すればよい。
【００７１】
本実施例によれば、第２導電型半導体層１２６上には、第２電極１１０との電気的接触のためにオーミック層（図示せず）が形成されてもよいが、これに限定しない。オーミック層をなす物質には、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）を用いることができる。なお、オーミック層は、例えば、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＷＴｉ、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、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＨｆで構成することができ、これに限定されない。
【００７２】
図４Ｃに示す凹凸構造１２６Ａは形成されなくてもよく、これに限定されない。
【００７３】
そして、図４Ｄに示すように、第２導電型半導体層１２６の表面に第２電極１１０を形成することができる。第２電極１１０は、例えば、モリブデン、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）及びイリジウム（Ｉｒ）から選ばれるいずれか一つの金属またはこれら金属の合金で形成することができる。第２電極１１０は、第２導電型半導体層１２６の一部上にマスクを用いて形成できる。
【００７４】
そして、図４Ｅに示すように、第１導電型半導体層１２２の表面がエッチングされて露出された領域に、第１電極２００を形成することができる。第１電極２００の材料は、上述した第２電極１１０と同一にする。
【００７５】
図５は、ｒ面サファイア基板上にａ面ＧａＮが形成されている一例を示す図である。
【００７６】
図５を参照すると、ｒ面を主面とするサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１上に、バッファー層２１０を介在せずにａ面ＧａＮ ４０１を形成する場合に、３個のａ面ＧａＮ４０１が一つのｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１上に形成されることがある。
【００７７】
サファイア基板５０１のｒ面は、α軸と平行な横辺５０３（α）及びβ軸と平行な縦辺５０２（β）からなる。ここで、横辺は縦辺よりも長い。
【００７８】
ここで、ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１の結晶セルのサイズ（ｃｅｌｌ ｓｉｚｅ）は、α軸方向に１５．３４Å、β軸方向に４．７５Åとなり、３個のａ面ＧａＮ４０１の結晶セルのサイズは、ｍ軸方向に５．５２Å、ｃ軸方向に１５．５４Åとなるため、ｃ軸方向には１．３％の格子不整合が発生し、ｍ軸方向には１６．２％の格子不整合が発生する。
【００７９】
ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１の結晶セルのサイズは、β軸方向に４．７５Åであり、ＧａＮのａ面ＧａＮ４０１のｍ軸方向の長さは５．５２Åであるため、バッファー層２１０は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００８０】
特に、ａ面ＧａＮ４０１のｃ軸方向の長さは５．１８Åであり、ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１の結晶セルのサイズは、α軸方向に１５．３４Å（１５．３４Å／３＝５．１１Å）であるから、バッファー層２１０の格子定数は、５．１１Å乃至５．１８Åの範囲を有するとよい。
【００８１】
図６は、ｒ面サファイア基板５０１とａ面ＧａＮで形成された発光構造物４０１との間に、岩塩構造のバッファー層が形成されている実施例を示す図である。
【００８２】
図６を参照すると、ｒ面サファイア基板５０１とａ面ＧａＮで形成された発光構造物４０１との間に、岩塩構造のバッファー層が形成される。
ここで、ｒ面を主面とするサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１上に、バッファー層を形成するｎ（ｎは、２以上の整数）個の岩塩構造の窒化物の結晶セル３０１を垂直に配置し、ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶セル３０１上に、ｎケのａ面ＧａＮ ４０１を形成することができる。例えば、図６に示すように、ｎは３でよい。
【００８３】
この場合、ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１の結晶セルのサイズは、α軸方向に１５．３４Å、β軸方向に４．７５Åとなり、ａ面ＧａＮ ４０１のｍ軸方向の長さは５．５２Åでよい。
【００８４】
バッファー層を形成する３個の岩塩構造の窒化物の結晶セル３０１のサイズ（または、格子定数）は、各窒化物によって異なることがある。
【００８５】
図７は、本発明の一実施例に係るバッファー層２１０を形成する岩塩構造の窒化物の結晶セルのサイズを示す図である。
【００８６】
図７を参照すると、バッファー層２１０を形成する岩塩構造の窒化物７０１の結晶セルのサイズはそれぞれ、図面符号７０２のとおりでよい。
【００８７】
図８は、本発明の一実施例に係るバッファー層２１０を形成する岩塩構造の窒化物別格子不整合数値を示す図である。
【００８８】
図８を参照すると、バッファー層２１０を形成する各岩塩構造の窒化物８０１別結晶セルのサイズは、図面符号８０２のとおりでよい。ここで、結晶セルのサイズは、横または縦の長さであり、両者は同一でよい。
【００８９】
参照符号８０３及び８０４は、各窒化物がバッファー層２１０として形成されたときに、バッファー層２１０とａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率を示すものである。
【００９０】
バッファー層２１０は、発光構造物１２０のａ面とＣ軸方向に格子不整合率が３％以下、Ｍ軸方向に格子不整合比率が１０％以下であり、基板１００のＲ面とα軸方向に格子不整合率が１２％以下、β軸方向に格子不整合率が４％以下でよい。
【００９１】
例えば、図８を参照すると、ＬａＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に−２．２８％となり、ｍ軸方向に４．１３％となる。
【００９２】
また、ＬａＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率はα軸方向に１１．６％となり、β軸方向に３．６７％となる。
【００９３】
また、ＴｈＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に−０．３８％となり、ｍ軸方向に６．１５％となる。
【００９４】
また、ＴｈＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率は、α軸方向に９．７４％となり、β軸方向に１．６９％となる。
【００９５】
また、ＰｒＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に０．４８％となり、ｍ軸方向に７．０８％となる。
【００９６】
また、ＰｒＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率は、α軸方向に８．５３％となり、β軸方向に０．０８％となる。
【００９７】
また、ＮｄＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に０．５６％となり、ｍ軸方向に７．１６％となる。
【００９８】
また、ＮｄＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率は、α軸方向に８．４４％となり、β軸方向に０．７４％となる。
【００９９】
また、ＳｍＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に２．６１％となり、ｍ軸方向に９．３５％となる。
【０１００】
また、ＳｍＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率は、α軸方向に６．２８％となり、β軸方向に−１．２８％となる。
【０１０１】
ここで、格子不整合率がマイナスの場合は、ａ面ＧａＮが引っ張り歪み（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒａｉｎ）を受けることがあり、格子不整合率がプラスの場合は、圧縮歪み（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ）を受けることがある。
【０１０２】
本発明の実施例のように、各窒化物で形成されたバッファー層２１０を、ｒ面サファイア基板１００，５０１とａ面発光構造物１２０との間に形成させた場合における格子不整合は、バッファー層２１０の形成されていない場合（図５参照）に比べて減少する。したがって、本発明の実施例では、バッファー層２１０を用いて、基板１００と発光構造物１２０との格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和し、発光素子の安全性及び信頼性を高めることができる。
【０１０３】
例えば、バッファー層２１０が形成されていない場合に、ａ面ＧａＮのｃ軸方向には１．３％の格子不整合が発生し、ｍ軸方向には１６．２％の格子不整合が発生する。これに対し、バッファー層２１０を形成している場合は、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に−２．２８％となり、ｍ軸方向に４．１３％となるため、格子不整合を減少させ、発光素子の安全性及び信頼性を向上させることができる。
【０１０４】
図９は、発光素子パッケージの一実施例を示す断面図である。
【０１０５】
図示のように、上記の各実施例に係る発光素子パッケージは、パッケージボディー７２０、第１電極層７１１及び第２電極層７１２と、発光素子７００と、モールディング部７４０と、を含む。ここで、発光素子７００は、パッケージボディー７２０に装着されて、第１電極層７１１及び第２電極層７１２と電気的に接続するもので、図１で上述した発光素子でよい。
【０１０６】
図９で、第１電極層７１１及び第２電極層７１２はパッケージボディー７２０に設けられ、モールディング部７４０は発光素子７００を包囲する。
【０１０７】
パッケージボディー７２０は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んでなることができ、発光素子７００の周囲に傾斜面が形成されることで、光取り出し効率を向上させることができる。
【０１０８】
第１電極層７１１及び第２電極層７１２は互いに電気的に分離され、発光素子７００に電源を提供する。また、第１電極層７１１及び第２電極層７１２は、発光素子７００から発生した光を反射させることで光効率を増加させることができ、発光素子７００から発生した熱を外部に排出させる役割を担うこともできる。
【０１０９】
発光素子７００は、パッケージボディー７２０上に装着されてもよく、第１電極層７１１または第２電極層７１２上に装着されてもよい。
【０１１０】
発光素子７００は、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いずれか一方式により第１電極層７１１及び第２電極層７１２と電気的に接続することができる。
【０１１１】
発光素子パッケージは、以上開示された実施例による少なくとも一つの発光素子を１個または複数個搭載することができ、これに限定はない。
【０１１２】
本発明の一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、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ているとよい。これらの発光素子パッケージ、基板、光学部材は、ライトユニットとして機能することができる。他の実施例は、上記の各実施例に記載された半導体発光素子または発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムとすることができ、例えば、照明システムには、ランプ、街灯を含むことができる。
【０１１３】
図１０は、本発明の一実施例に係る発光素子を有する表示装置を示す図である。
【０１１４】
図示のように、本実施例に係る表示装置８００は、ボトムカバー８１０、光源モジュール８３０，８３５、反射板８２０、導光板８４０、第１プリズムシート８５０、第２プリズムシート８６０、パネル８７０及びカラーフィルタ８８０をを備える。ここで、導光板８４０は、反射板８２０の前方に配置され、光源モジュールから放出される光を表示装置の前方に導く。第１プリズムシート８５０及び第２プリズムシート８６０は、導光板８４０の前方に配置されている。パネル８７０は第２プリズムシート８６０の前方に配置され、カラーフィルタ８８０はパネル８７０の前方に配置されている。
【０１１５】
光源モジュールは、基板８３０上の発光素子パッケージ８３５を有する。ボトムカバー８１０は、表示装置８００の構成要素を収納することができる。反射板８２０は、同図のように別個の構成要素としてもよく、導光板８４０の背面やボトムカバー８１０の前面に、反射度の高い物質でコーティングされる形態としてもよい。
【０１１６】
ここで、反射板８２０は、反射率が高いとともに超薄型に形成可能な素材を用いるとよく、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ；ＰＥＴ）を用いることができる。
【０１１７】
導光板８４０は、発光素子パッケージモジュールから放出される光を散乱させて、液晶表示装置の画面全領域にわたって光が均一に分布するようにする。したがって、導光板８４０は、屈折率及び透過率に優れた材料とすればよく、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、またはポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）などで形成可能である。
【０１１８】
そして、導光板８４０を省き、反射板８２０と第１プリズムシート８５０との空間で光が伝達されるエアーガイド（Ａｉｒ Ｇｕｉｄｅ）方式で構成されてもよい。
【０１１９】
第１プリズムシート８５０は、支持フィルムの一面に、投光性及び弾性を有する重合体材料で形成され、この重合体は、複数個の立体構造が反復的に形成されているプリズム層を有することができる。ここで、複数個のパターンは、同図に示すように、山と谷が反復する縞状にしてもよい。
【０１２０】
第２プリズムシート８６０において、支持フィルムの一面における山８６２と谷８６４の方向は、第１プリズムシート８５０中の支持フィルムの一面における山８５２と谷８５４の方向と垂直でよい。これは、光源モジュール及び反射シートから伝達された光をパネル８７０の全面に均一に分散させるためである。
【０１２１】
図示してはいないが、各プリズムシート上には保護シートを設けることができる。支持フィルムの両面に、光拡散性粒子及びバインダーを含む保護層を設けてもよい。
【０１２２】
また、プリズム層は、ポリウレタン、スチレンブタジエン共重合体、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレートエラストマー、ポリイソプレン、ポリシリコンで構成される群から選ばれる重合体材料で形成できる。
【０１２３】
図示してはいないが、導光板８４０と第１プリズムシート８５０との間に拡散シートが配置されてもよい。拡散シートは、ポリエステル及びポリカーボネート系の材料で形成するとよく、バックライトユニットから入射している光を屈折及び散乱させて光投射角を最大化させる役割を担うことができる。
【０１２４】
この拡散シートは、光拡散剤を含む支持層と、光出射面（第１プリズムシート方向）と光入射面（反射シート方向）に形成され、光拡散剤を含まない第１レイヤー及び第２レイヤーとを有することができる。
【０１２５】
ここで、支持層は、メタクリル酸−スチレン共重合体とメタクリル酸メチル−スチレン共重合体とが混合されている樹脂１００重量部に対して、１〜１０μｍの平均粒径を持つシロキサン系光拡散剤０．１〜１０重量部、１〜１０μｍの平均粒径を持つアクリル系光拡散剤０．１〜１０重量部が含まれるものでよい。
【０１２６】
第１レイヤー及び第２レイヤーは、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂１００重量部に対して、紫外線吸収剤０．０１〜１重量部、帯電防止剤０．００１〜１０重量部が含まれるものでよい。
【０１２７】
拡散シートにおいて、支持層の厚さは１００〜１００００μｍでよく、それぞれのレイヤーの厚さは１０〜１０００μｍでよい。
【０１２８】
本実施例において、拡散シート、第１プリズムシート８５０及び第２プリズムシート８６０が光学シートを構成する。光学シートは、他の組み合わせにしてもよく、例えば、マイクロレンズアレイで構成してもよく、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、または一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイとの組み合わせなどで構成してもよい。
【０１２９】
パネル８７０は、液晶表示（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）パネルとすることができ、液晶表示パネル８７０に限定されず、光源を必要とする他の種類のディスプレイ装置としてもよい。
【０１３０】
パネル８７０は、ガラスボディーの間に液晶が挟持され、光の偏光性を用いるために偏光板が両ガラスボディーに載せてある構成となっている。ここで、液晶は、液体及び固体の中間的な特性を有するもので、液体のように流動性を有する有機分子である液晶が結晶のように規則的に配列されている状態を有し、その分子配列が外部電界によって変化する性質を用いて画像を表示する。
【０１３１】
表示装置に用いられる液晶表示パネルは、アクティブマトリクス（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）方式のもので、各画素に供給される電圧を調節するスイッチとしてトランジスタを用いる。
【０１３２】
パネル８７０の前面にはカラーフィルタ８８０が設けられ、パネル８７０から投射した光を、それぞれの画素ごとに赤色、緑色または青色のいずれかの光のみを透過することで画像を表現できる。
【０１３３】
以上では実施例を中心に説明してきたが、それら実施例は単なる例示で、本発明を限定するためのものではない。したがって、本発明の属する分野における通常の知識を有する者には、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で、以上に例示していない種々の変形及び応用が可能であるということが理解されるであろう。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素を変形して実施することができる。なお、それらの変形及び応用も、添付の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して解釈すべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード（Ｌｉｇｉｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオードのような発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発により赤色、緑色、青色及び紫外線などの様々な色を具現可能になった。また、このような発光素子は、蛍光物質を用いたり色を組み合わせたりして効率の良い白色光線も具現可能になり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて、低消費電力、半永久的な寿命、高速の応答速度、安全性、環境親和性といったメリットを有する。
【０００３】
したがって、かかる発光素子は、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蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）に代わる発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球に代わる白色発光ダイオード照明装置、自動車のヘッドライト及び信号灯などに至るまで、その応用が拡大されつつある。
【０００４】
一方、発光素子は、基板上に形成される窒化物半導体層を含むことができるが、基板と窒化物半導体層との格子不整合により結晶欠陥ができることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施例は、発光素子の安全性及び信頼性を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による発光素子は、基板と、前記基板のＲ面上に配置され、岩塩構造（Ｒｏｃｋ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する窒化物を含むバッファー層と、前記バッファー層上に配置され、ａ面に成長した発光構造物とを備える。
【０００７】
例えば、前記バッファー層の格子定数は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲または５．１１Å乃至５．１８Åの範囲を有することができる。また、前記バッファー層は、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮまたはＳｍＮの少なくとも一つを含むことができる。
【０００８】
また、発光素子は、前記バッファー層の上部に形成された非ドープの半導体層をさらに備えることができる。
【０００９】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、またはＧａ２Ｏ３の少なくとも一つでよい。
【００１０】
前記発光構造物は、前記バッファー層上に形成された第１導電型半導体層と、前記第１導電型半導体層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型半導体層とを備えることができる。前記第１導電型半導体層は、Ｎ型半導体層でよい。前記第２導電型半導体層は、表面に凹凸構造を有することができる。
【００１１】
また、前記発光素子は、前記第１導電型半導体層上に形成された第１電極及び前記第２導電型半導体層上に形成された第２電極をさらに備えることができる。
【００１２】
前記発光構造物は、ａ面に成長したＧａＮを含むことができる。前記バッファー層の結晶面と前記発光構造物を形成するＧａＮのａ面とは垂直に重なることができる。または、前記基板はサファイア基板であり、前記サファイア基板のｒ面、前記バッファー層の結晶面及び前記発光構造物を形成するＧａＮのａ面は、垂直に重なってもよい。
【００１３】
前記バッファー層はｎ（ｎは２以上の整数）個の岩塩構造の窒化物の結晶面で形成され、前記発光構造物は、前記ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶面上に形成されたｎ個のａ面ＧａＮを含むことができる。前記バッファー層を形成する前記ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶面のサイズは、窒化物によって異なってもよい。前記ｎは３でよい。
【００１４】
前記基板はサファイア基板であり、前記サファイア基板の結晶セルのサイズは、α軸方向に１５．３４Å、β軸方向に４．７５Åでよく、ａ面ＧａＮの結晶セルのサイズは、ｍ軸方向に５．５２Åでよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施例によれば、発光素子における発光構造物とサファイア基板との間に、岩塩構造を有する窒化物で形成されたバッファー層を配置しているため、発光構造物とバッファー層との格子不整合を減少させ、発光素子の安全性及び信頼性を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
下記の図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。ただし、図面中、同一の構成要素には同一の参照符号を付する。
【図１】発光素子の一実施例の断面を示す図である。
【図２Ａ】岩塩構造の実施例を示す図である。
【図２Ｂ】岩塩構造の実施例を示す図である。
【図３】ＧａＮの結晶構造を説明するための図である。
【図４Ａ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図４Ｂ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図４Ｃ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図４Ｄ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図４Ｅ】発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【図５】ｒ面サファイア基板上にａ面ＧａＮが形成されている一例を示す図である。
【図６】ｒ面サファイア基板とａ面ＧａＮで形成された発光構造物との間に岩塩構造のバッファー層が形成されている実施例を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係るバッファー層を形成する岩塩構造の窒化物の結晶面の長さを示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係るバッファー層を形成する岩塩構造の窒化物別の格子不整合数値を示す図である。
【図９】発光素子パッケージの一実施例の断面図である。
【図１０】本発明の一実施例による発光素子を含む表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を、添付の図面を参照しつつ説明する。
本実施例の説明において、ある構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）の「上（上部）」または「下（下部）」（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）に他の構成要素が形成されるという記載は、これらの両構成要素が相互直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触して形成される場合も、これら両構成要素の間に一つ以上のさらに他の構成要素が介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成される場合も含むことができる。また「上（上部）」または「下（下部）」（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）と表現される場合、一つの構成要素を基準に上方を指す場合もあり、下方を指す場合もある。
【００１８】
図面において、各構成要素の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために、誇張、省略または概略して示したもので、実際の大きさを全的に反映するものではない。
【００１９】
図１は、発光素子の一実施例の断面を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施例の発光素子は、バッファー層２１０、発光構造物１２０、第１及び第２電極２００及び１１０を備えることができる。ここで、バッファー層２１０は、基板１００上に形成され、発光構造物１２０は、バッファー層２１０上に形成される。発光構造物１２０は、バッファー層２１０上に形成された第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６を備える。
【００２１】
第１電極２００は、第１導電型半導体層１２２上に形成され、第２電極１１０は、第２導電型半導体層１２６上に形成される。
【００２２】
基板１００は、半導体物質、金属物質、化合物及びこれらの組み合わせで構成できる。基板１００は、伝導性基板または絶縁性基板で構成することができ、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、またはＧａ２Ｏ３の少なくとも一つを用いることができる。例えば、サファイア基板１００のうち、ｒ面を主面とするサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板を用いることができる。
【００２３】
本実施例の発光構造物１２０と基板１００との間には、バッファー層２１０を成長させることができる。これは、基板１００と発光構造物１２０との格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和するためである。
【００２４】
バッファー層２１０は、半導体物質、金属物質、化合物またはこれらの組み合わせで構成することができる。バッファー層２１０の材料は、３族−５族化合物半導体とすることができ、特に、本実施例のバッファー層２１０は、岩塩構造（Ｒｏｃｋ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する窒化物で形成することができる。
【００２５】
図２Ａ及び図２Ｂは、岩塩構造の実施例を示す図である。
【００２６】
セラミック構造は、同数の陽イオンと陰イオンを有し、このような材料をＡＸ型化合物という。ここで、Ａは陽イオン、Ｘは陰イオンを表す。
【００２７】
このようなＡＸ化合物は、種々の結晶構造を有する。それらの構造のうち、岩塩構造は、図２Ａに示すように、陰イオンＸがＦＣＣ（Ｆａｃｅ Ｃｅｎｔｅｒｅｄ Ｃｕｂｉｃ）構造を形成し、全ての８面体位置（ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ ｓｉｔｅ）に陽イオンＡが埋められる構造である。
【００２８】
また、図２Ｂに示すように、岩塩構造は、陽イオンＡからなる八面体が、八面体の縁をなす構造である。
【００２９】
ここで、陰イオンＸが形成するＦＣＣ構造において８面体位置の個数は陰イオンＸの個数であり、化学式はＡＸと定義される。
【００３０】
岩塩構造を有する化合物には、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＦ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＰｂＯ、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮ、ＳｍＮなどが含まれる。本実施例では、岩塩構造を有する化合物のうち、窒化物でバッファー層２１０を形成できる。
【００３１】
例えば、バッファー層２１０を、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮ、ＳｍＮの少なくとも一つにより形成できる。
【００３２】
ここで、バッファー層２１０は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００３３】
特に、バッファー層２１０は、５．１１Å乃至５．１８Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００３４】
本実施例によれば、サファイア基板１００のｒ面上にバッファー層２１０が成長され、バッファー層２１０の上にａ面においてＧａＮを成長することにより発光構造物１２０を形成することができる。
【００３５】
この場合、バッファー層２１０の結晶セル（または、結晶面）及び発光構造物１２０を形成するＧａＮのａ面は垂直に重なることが可能である。
【００３６】
バッファー層２１０上には、非ドープの（ｕｎｄｏｐｅｄ）半導体層が形成されてもよいが、これに限定されることはない。
【００３７】
バッファー層２１０上には発光構造物１２０を形成でき、発光構造物１２０は、例えば、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、これに限定しない。特に、発光構造物１２０は、ａ面に成長したＧａＮで形成されるとよい。
【００３８】
図３は、ＧａＮの結晶構造を説明するための図である。
【００３９】
図３を参照すると、ＧａＮの結晶構造において非極性面は、ｃ軸に平行なｍ面（Ｍ−ｐｌａｎｅ）とａ面４０１がある。ＧａＮのａ面４０１は、ｍ軸１−１００と平行な辺４０２ｍと、ｃ軸０００１と平行な辺４０３（ｃ）と、で構成できる。
【００４０】
本実施例の発光構造物１２０は、図３のａ面４０１に成長させたＧａＮで形成できる。
【００４１】
第１導電型半導体層１２２は、バッファー層２１０上に形成され、半導体化合物で構成することができ、第１導電型ドーパントのドープされた３族−５族、２族−６族化合物半導体で形成可能である。例えば、第１導電型半導体層１２２は、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−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、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのいずれか一つ以上で形成できる。第１導電型半導体層１２２がＮ型半導体層であれば、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が、これに限定されない。第１導電型半導体層１２２は、単層または多層とすることができ、これに限定しない。
【００４２】
そして、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との間に形成され、第１導電型半導体層１２２と第２導電型半導体層１２６から注入されるキャリア（Ｃａｒｒｉｅｒ）が互いに出会い、活性層（発光層）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層である。
【００４３】
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（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｉｒｅ）構造、または量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造の少なくとも一つを含むことができる。活性層１２４は、３族−５族元素の化合物半導体材料を用いて井戸層と障壁層、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ／、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＡｓＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造とすることができるが、これに限定されない。ここで、井戸層は、障壁層のバンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する物質で形成できる。
【００４４】
そして、第２導電型半導体層１２６は、半導体化合物で形成できる。第２導電型半導体層１２６は、３族−５族、２族−６族などの化合物半導体で形成すればよく、第２導電型ドーパントがドープされてもよい。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またはＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのいずれか一つ以上で形成できる。第２導電型半導体層１２６がＰ型半導体層であれば、第２導電型ドーパントはＰ型ドーパントであり、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントでよい。第２導電型半導体層１２６は、単層または多層にすることができ、これに限定されない。
【００４５】
そして、第２導電型半導体層１２６上に第２電極１１０を形成することができる。第２電極１１０は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）及びイリジウム（Ｉｒ）から選ばれるいずれか一つの金属またはこれら金属の合金で構成することができる。第２電極１１０は、第２導電型半導体層１２６の一部上にマスクを用いて形成できる。
【００４６】
そして、第１電極２００は、第１導電型半導体層１２２の表面におけるメサエッチングされて露出された領域に形成することができる。第１電極２００の材料は、上記の第２電極１１０と同一にする。
【００４７】
以下、図１に示す発光素子の製造方法の実施例を、図４Ａ乃至図４Ｅを参照して詳細に説明する。
【００４８】
図４Ａ乃至図４Ｅは、発光素子の一実施例の製造工程を示す図である。
【００４９】
まず、図４Ａに示すように、基板１００を用意する。基板１００は、半導体物質、金属物質、化合物またはこれらの組み合わせからなることができる。基板１００は、伝導性基板または絶縁性基板で構成することができ、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、及びＧａ２Ｏ３の少なくとも一つを用いることができる。
【００５０】
基板１００上には凹凸構造が形成されてもよいが、これに限定されない。基板１００を湿式洗浄して表面の不純物を除去できる。例えば、サファイア基板１００のうち、ｒ面を主面とするサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板を用いることができる。
【００５１】
そして、バッファー層２１０を挟んで、基板１００上に、第１導電型半導体層１２２、活性層１２４及び第２導電型半導体層１２６を有する発光構造物１２０を形成することができる。
【００５２】
このように、発光構造物１２０と基板１００との間にはバッファー層２１０を成長させることができ、これは、基板１００と発光構造物１２０との格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和するためである。
【００５３】
バッファー層２１０は、半導体物質、金属物質、化合物またはこれらの組み合わせで構成することができる。バッファー層２１０は、３族−５族化合物半導体で形成でき、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮの少なくとも一つで形成できる。バッファー層２１０上には非ドープの半導体層が形成されてもよいが、これに限定されない。
【００５４】
特に、本実施例のバッファー層２１０は、岩塩構造（Ｒｏｃｋ Ｓａｌｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する窒化物で形成できる。例えば、バッファー層２１０は、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮまたはＳｍＮの少なくとも一つを含んで形成されるとよい。
【００５５】
ここで、バッファー層２１０は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００５６】
特に、バッファー層２１０は、５．１１Å乃至５．１８Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００５７】
本実施例に係る発光素子において、サファイア基板１００のｒ面上にバッファー層２１０を成長し、バッファー層２１０上に、ａ面に成長したＧａＮで形成された発光構造物１２０を形成することができる。
【００５８】
この場合、バッファー層２１０の結晶セル及び発光構造物１２０を形成するＧａＮのａ面は垂直に重なることが可能である。
【００５９】
バッファー層２１０上には発光構造物１２０を形成することができ、発光構造物１２０は、例えば、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、これに限定しない。特に、発光構造物１２０は、ａ面に成長したＧａＮで形成されるとよい。
【００６０】
第１導電型半導体層１２２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型不純物を含むシランガス（ＳｉＨ４）を注入することにより形成することができる。
【００６１】
活性層１２４は、単一量子井戸構造、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、量子線構造、または量子点構造の少なくとも一つで形成することができる。例えば、活性層１２４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）が注入されることで多重量子井戸構造が形成されてもよいが、これに限定されない。
【００６２】
活性層１２４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ／、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造としてもよいが、これに限定されない。ここで、井戸層は、障壁層のバンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する物質で形成されるとよい。
【００６３】
活性層１２４の上または／及び下には、導電型クラッド層（図示せず）を形成できる。導電型クラッド層は、ＡｌＧａＮ系半導体で形成でき、活性層１２４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。
【００６４】
第２導電型半導体層１２６は、第２導電型ドーパントのドープされた３族−５族化合物半導体、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で形成できる。第２導電型半導体層１２６がＰ型半導体層であれば、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。
【００６５】
第２導電型半導体層１２６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型不純物を含むビセチルシ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層が形成されるが、これに限定されるものではない。
【００６６】
本実施例で、第１導電型半導体層１２２はＰ型半導体層とし、第２導電型半導体層１２６はＮ型半導体層とすることができる。また、第２導電型半導体層１２６上には、第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えば、第２導電型半導体層がＰ型半導体層の場合に、Ｎ型半導体層（図示せず）を形成してもよい。そのため、発光構造物１２０は、Ｎ−Ｐ接合構造、Ｐ−Ｎ接合構造、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合構造、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合構造のいずれか一構造とすることができる。
【００６７】
次に、図４Ｂに示すように、第２導電型半導体層１２６から第１導電型半導体層１２２の一部分までＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）方式でメサ（Ｍｅｓａ）エッチングして、第１導電型半導体層１２２を露出させる。
【００６８】
例えば、サファイア基板のように絶縁性基板を用いる場合は、基板の下部に電極を形成できず、第２導電型半導体層１２６から第１導電型半導体層１２２の一部分までメサエッチングすることで、電極を形成できる空間を確保すればよい。
【００６９】
そして、図４Ｃに示すように、第２導電型半導体層１２６上に凹凸構造１２６Ａを形成する。このとき、凹凸構造は、ＰＥＣ（Ｐｈｏｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）方法や、マスクを形成した後にエッチングする方法で形成できる
【００７０】
ＰＥＣ方法において、エッチング液（たとえば、ＫＯＨ）の量とＧａＮ結晶性によるエッチング速度差などを調節することによって、微小大きさの凹凸の形状を調節できる。凹凸構造は、周期的または非周期的に形成すればよい。
【００７１】
本実施例によれば、第２導電型半導体層１２６上には、第２電極１１０との電気的接触のためにオーミック層（図示せず）が形成されてもよいが、これに限定しない。オーミック層をなす物質には、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）を用いることができる。なお、オーミック層は、例えば、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＷＴｉ、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、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＨｆで構成することができ、これに限定されない。
【００７２】
図４Ｃに示す凹凸構造１２６Ａは形成されなくてもよく、これに限定されない。
【００７３】
そして、図４Ｄに示すように、第２導電型半導体層１２６の表面に第２電極１１０を形成することができる。第２電極１１０は、例えば、モリブデン、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、ロジウム（Ｒｈ）及びイリジウム（Ｉｒ）から選ばれるいずれか一つの金属またはこれら金属の合金で形成することができる。第２電極１１０は、第２導電型半導体層１２６の一部上にマスクを用いて形成できる。
【００７４】
そして、図４Ｅに示すように、第１導電型半導体層１２２の表面がエッチングされて露出された領域に、第１電極２００を形成することができる。第１電極２００の材料は、上述した第２電極１１０と同一にする。
【００７５】
図５は、ｒ面サファイア基板上にａ面ＧａＮが形成されている一例を示す図である。
【００７６】
図５を参照すると、ｒ面を主面とするサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１上に、バッファー層２１０を介在せずにａ面ＧａＮ ４０１を形成する場合に、３個のａ面ＧａＮ４０１が一つのｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１上に形成されることがある。
【００７７】
サファイア基板５０１のｒ面は、α軸と平行な横辺５０３（α）及びβ軸と平行な縦辺５０２（β）からなる。ここで、横辺は縦辺よりも長い。
【００７８】
ここで、ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１の結晶セルのサイズ（ｃｅｌｌ ｓｉｚｅ）は、α軸方向に１５．３４Å、β軸方向に４．７５Åとなり、３個のａ面ＧａＮ４０１の結晶セルのサイズは、ｍ軸方向に５．５２Å、ｃ軸方向に１５．５４Åとなるため、ｃ軸方向には１．３％の格子不整合が発生し、ｍ軸方向には１６．２％の格子不整合が発生する。
【００７９】
ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１の結晶セルのサイズは、β軸方向に４．７５Åであり、ＧａＮのａ面ＧａＮ４０１のｍ軸方向の長さは５．５２Åであるため、バッファー層２１０は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲の格子定数を有することができる。
【００８０】
特に、ａ面ＧａＮ４０１のｃ軸方向の長さは５．１８Åであり、ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１の結晶セルのサイズは、α軸方向に１５．３４Å（１５．３４Å／３＝５．１１Å）であるから、バッファー層２１０の格子定数は、５．１１Å乃至５．１８Åの範囲を有するとよい。
【００８１】
図６は、ｒ面サファイア基板５０１とａ面ＧａＮで形成された発光構造物４０１との間に、岩塩構造のバッファー層が形成されている実施例を示す図である。
【００８２】
図６を参照すると、ｒ面サファイア基板５０１とａ面ＧａＮで形成された発光構造物４０１との間に、岩塩構造のバッファー層が形成される。
ここで、ｒ面を主面とするサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１上に、バッファー層を形成するｎ（ｎは、２以上の整数）個の岩塩構造の窒化物の結晶セル３０１を垂直に配置し、ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶セル３０１上に、ｎケのａ面ＧａＮ ４０１を形成することができる。例えば、図６に示すように、ｎは３でよい。
【００８３】
この場合、ｒ面サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板５０１の結晶セルのサイズは、α軸方向に１５．３４Å、β軸方向に４．７５Åとなり、ａ面ＧａＮ ４０１のｍ軸方向の長さは５．５２Åでよい。
【００８４】
バッファー層を形成する３個の岩塩構造の窒化物の結晶セル３０１のサイズ（または、格子定数）は、各窒化物によって異なることがある。
【００８５】
図７は、本発明の一実施例に係るバッファー層２１０を形成する岩塩構造の窒化物の結晶セルのサイズを示す図である。
【００８６】
図７を参照すると、バッファー層２１０を形成する岩塩構造の窒化物７０１の結晶セルのサイズはそれぞれ、図面符号７０２のとおりでよい。
【００８７】
図８は、本発明の一実施例に係るバッファー層２１０を形成する岩塩構造の窒化物別格子不整合数値を示す図である。
【００８８】
図８を参照すると、バッファー層２１０を形成する各岩塩構造の窒化物８０１別結晶セルのサイズは、図面符号８０２のとおりでよい。ここで、結晶セルのサイズは、横または縦の長さであり、両者は同一でよい。
【００８９】
参照符号８０３及び８０４は、各窒化物がバッファー層２１０として形成されたときに、バッファー層２１０とａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率を示すものである。
【００９０】
バッファー層２１０は、発光構造物１２０のａ面とＣ軸方向に格子不整合率が３％以下、Ｍ軸方向に格子不整合比率が１０％以下であり、基板１００のＲ面とα軸方向に格子不整合率が１２％以下、β軸方向に格子不整合率が４％以下でよい。
【００９１】
例えば、図８を参照すると、ＬａＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に−２．２８％となり、ｍ軸方向に４．１３％となる。
【００９２】
また、ＬａＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率はα軸方向に１１．６％となり、β軸方向に３．６７％となる。
【００９３】
また、ＴｈＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に−０．３８％となり、ｍ軸方向に６．１５％となる。
【００９４】
また、ＴｈＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率は、α軸方向に９．７４％となり、β軸方向に１．６９％となる。
【００９５】
また、ＰｒＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に０．４８％となり、ｍ軸方向に７．０８％となる。
【００９６】
また、ＰｒＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率は、α軸方向に８．５３％となり、β軸方向に０．０８％となる。
【００９７】
また、ＮｄＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に０．５６％となり、ｍ軸方向に７．１６％となる。
【００９８】
また、ＮｄＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率は、α軸方向に８．４４％となり、β軸方向に０．７４％となる。
【００９９】
また、ＳｍＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に２．６１％となり、ｍ軸方向に９．３５％となる。
【０１００】
また、ＳｍＮで形成されたバッファー層２１０の場合に、ｒ面サファイア基板１００との格子不整合率は、α軸方向に６．２８％となり、β軸方向に−１．２８％となる。
【０１０１】
ここで、格子不整合率がマイナスの場合は、ａ面ＧａＮが引っ張り歪み（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒａｉｎ）を受けることがあり、格子不整合率がプラスの場合は、圧縮歪み（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ）を受けることがある。
【０１０２】
本発明の実施例のように、各窒化物で形成されたバッファー層２１０を、ｒ面サファイア基板１００，５０１とａ面発光構造物１２０との間に形成させた場合における格子不整合は、バッファー層２１０の形成されていない場合（図５参照）に比べて減少する。したがって、本発明の実施例では、バッファー層２１０を用いて、基板１００と発光構造物１２０との格子不整合及び熱膨張係数の差を緩和し、発光素子の安全性及び信頼性を高めることができる。
【０１０３】
例えば、バッファー層２１０が形成されていない場合に、ａ面ＧａＮのｃ軸方向には１．３％の格子不整合が発生し、ｍ軸方向には１６．２％の格子不整合が発生する。これに対し、バッファー層２１０を形成している場合は、ａ面ＧａＮで形成される発光構造物１２０との格子不整合率は、ｃ軸方向に−２．２８％となり、ｍ軸方向に４．１３％となるため、格子不整合を減少させ、発光素子の安全性及び信頼性を向上させることができる。
【０１０４】
図９は、発光素子パッケージの一実施例を示す断面図である。
【０１０５】
図示のように、上記の各実施例に係る発光素子パッケージは、パッケージボディー７２０、第１電極層７１１及び第２電極層７１２と、発光素子７００と、モールディング部７４０と、を含む。ここで、発光素子７００は、パッケージボディー７２０に装着されて、第１電極層７１１及び第２電極層７１２と電気的に接続するもので、図１で上述した発光素子でよい。
【０１０６】
図９で、第１電極層７１１及び第２電極層７１２はパッケージボディー７２０に設けられ、モールディング部７４０は発光素子７００を包囲する。
【０１０７】
パッケージボディー７２０は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んでなることができ、発光素子７００の周囲に傾斜面が形成されることで、光取り出し効率を向上させることができる。
【０１０８】
第１電極層７１１及び第２電極層７１２は互いに電気的に分離され、発光素子７００に電源を提供する。また、第１電極層７１１及び第２電極層７１２は、発光素子７００から発生した光を反射させることで光効率を増加させることができ、発光素子７００から発生した熱を外部に排出させる役割を担うこともできる。
【０１０９】
発光素子７００は、パッケージボディー７２０上に装着されてもよく、第１電極層７１１または第２電極層７１２上に装着されてもよい。
【０１１０】
発光素子７００は、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いずれか一方式により第１電極層７１１及び第２電極層７１２と電気的に接続することができる。
【０１１１】
発光素子パッケージは、以上開示された実施例による少なくとも一つの発光素子を１個または複数個搭載することができ、これに限定はない。
【０１１２】
本発明の一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、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ているとよい。これらの発光素子パッケージ、基板、光学部材は、ライトユニットとして機能することができる。他の実施例は、上記の各実施例に記載された半導体発光素子または発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムとすることができ、例えば、照明システムには、ランプ、街灯を含むことができる。
【０１１３】
図１０は、本発明の一実施例に係る発光素子を有する表示装置を示す図である。
【０１１４】
図示のように、本実施例に係る表示装置８００は、ボトムカバー８１０、光源モジュール８３０，８３５、反射板８２０、導光板８４０、第１プリズムシート８５０、第２プリズムシート８６０、パネル８７０及びカラーフィルタ８８０をを備える。ここで、導光板８４０は、反射板８２０の前方に配置され、光源モジュールから放出される光を表示装置の前方に導く。第１プリズムシート８５０及び第２プリズムシート８６０は、導光板８４０の前方に配置されている。パネル８７０は第２プリズムシート８６０の前方に配置され、カラーフィルタ８８０はパネル８７０の前方に配置されている。
【０１１５】
光源モジュールは、基板８３０上の発光素子パッケージ８３５を有する。ボトムカバー８１０は、表示装置８００の構成要素を収納することができる。反射板８２０は、同図のように別個の構成要素としてもよく、導光板８４０の背面やボトムカバー８１０の前面に、反射度の高い物質でコーティングされる形態としてもよい。
【０１１６】
ここで、反射板８２０は、反射率が高いとともに超薄型に形成可能な素材を用いるとよく、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ；ＰＥＴ）を用いることができる。
【０１１７】
導光板８４０は、発光素子パッケージモジュールから放出される光を散乱させて、液晶表示装置の画面全領域にわたって光が均一に分布するようにする。したがって、導光板８４０は、屈折率及び透過率に優れた材料とすればよく、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、またはポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）などで形成可能である。
【０１１８】
そして、導光板８４０を省き、反射板８２０と第１プリズムシート８５０との空間で光が伝達されるエアーガイド（Ａｉｒ Ｇｕｉｄｅ）方式で構成されてもよい。
【０１１９】
第１プリズムシート８５０は、支持フィルムの一面に、投光性及び弾性を有する重合体材料で形成され、この重合体は、複数個の立体構造が反復的に形成されているプリズム層を有することができる。ここで、複数個のパターンは、同図に示すように、山と谷が反復する縞状にしてもよい。
【０１２０】
第２プリズムシート８６０において、支持フィルムの一面における山８６２と谷８６４の方向は、第１プリズムシート８５０中の支持フィルムの一面における山８５２と谷８５４の方向と垂直でよい。これは、光源モジュール及び反射シートから伝達された光をパネル８７０の全面に均一に分散させるためである。
【０１２１】
図示してはいないが、各プリズムシート上には保護シートを設けることができる。支持フィルムの両面に、光拡散性粒子及びバインダーを含む保護層を設けてもよい。
【０１２２】
また、プリズム層は、ポリウレタン、スチレンブタジエン共重合体、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレートエラストマー、ポリイソプレン、ポリシリコンで構成される群から選ばれる重合体材料で形成できる。
【０１２３】
図示してはいないが、導光板８４０と第１プリズムシート８５０との間に拡散シートが配置されてもよい。拡散シートは、ポリエステル及びポリカーボネート系の材料で形成するとよく、バックライトユニットから入射している光を屈折及び散乱させて光投射角を最大化させる役割を担うことができる。
【０１２４】
この拡散シートは、光拡散剤を含む支持層と、光出射面（第１プリズムシート方向）と光入射面（反射シート方向）に形成され、光拡散剤を含まない第１レイヤー及び第２レイヤーとを有することができる。
【０１２５】
ここで、支持層は、メタクリル酸−スチレン共重合体とメタクリル酸メチル−スチレン共重合体とが混合されている樹脂１００重量部に対して、１〜１０μｍの平均粒径を持つシロキサン系光拡散剤０．１〜１０重量部、１〜１０μｍの平均粒径を持つアクリル系光拡散剤０．１〜１０重量部が含まれるものでよい。
【０１２６】
第１レイヤー及び第２レイヤーは、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂１００重量部に対して、紫外線吸収剤０．０１〜１重量部、帯電防止剤０．００１〜１０重量部が含まれるものでよい。
【０１２７】
拡散シートにおいて、支持層の厚さは１００〜１００００μｍでよく、それぞれのレイヤーの厚さは１０〜１０００μｍでよい。
【０１２８】
本実施例において、拡散シート、第１プリズムシート８５０及び第２プリズムシート８６０が光学シートを構成する。光学シートは、他の組み合わせにしてもよく、例えば、マイクロレンズアレイで構成してもよく、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、または一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイとの組み合わせなどで構成してもよい。
【０１２９】
パネル８７０は、液晶表示（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）パネルとすることができ、液晶表示パネル８７０に限定されず、光源を必要とする他の種類のディスプレイ装置としてもよい。
【０１３０】
パネル８７０は、ガラスボディーの間に液晶が挟持され、光の偏光性を用いるために偏光板が両ガラスボディーに載せてある構成となっている。ここで、液晶は、液体及び固体の中間的な特性を有するもので、液体のように流動性を有する有機分子である液晶が結晶のように規則的に配列されている状態を有し、その分子配列が外部電界によって変化する性質を用いて画像を表示する。
【０１３１】
表示装置に用いられる液晶表示パネルは、アクティブマトリクス（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）方式のもので、各画素に供給される電圧を調節するスイッチとしてトランジスタを用いる。
【０１３２】
パネル８７０の前面にはカラーフィルタ８８０が設けられ、パネル８７０から投射した光を、それぞれの画素ごとに赤色、緑色または青色のいずれかの光のみを透過することで画像を表現できる。
【０１３３】
以上では実施例を中心に説明してきたが、それら実施例は単なる例示で、本発明を限定するためのものではない。したがって、本発明の属する分野における通常の知識を有する者には、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で、以上に例示していない種々の変形及び応用が可能であるということが理解されるであろう。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素を変形して実施することができる。なお、それらの変形及び応用も、添付の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して解釈すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板のＲ面上に配置され、岩塩構造を有する窒化物を含むバッファー層と、
前記バッファー層上に配置され、ａ面に成長した発光構造物と
を備える、発光素子。
【請求項２】
前記バッファー層は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲の格子定数を有する、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記バッファー層は、５．１１Å乃至５．１８Åの範囲の格子定数を有する、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記バッファー層は、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮ及びＳｍＮの少なくとも一つを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光構造物はａ面に成長したＧａＮを含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記バッファー層の結晶面と前記発光構造物を形成するＧａＮのａ面とが垂直に重なる、請求項１乃至５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
前記基板は、サファイア基板であり、
前記サファイア基板のｒ面、前記バッファー層の結晶面及び前記発光構造物を形成するＧａＮのａ面は垂直に重なる、請求項１乃至６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項８】
前記バッファー層は、ｎ(ｎは、２以上の整数)個の岩塩構造の窒化物の結晶面で形成され、
前記発光構造物は、前記ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶面上に形成されたｎ個のａ面ＧａＮを含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項９】
前記バッファー層を形成する前記ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶面のサイズは窒化物によって異なる、請求項１乃至８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１０】
前記ｎが３である、請求項１乃至９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１１】
前記基板は、サファイア基板であり、
前記サファイア基板の結晶セルのサイズはα軸方向に１５．３４Åである、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１２】
前記サファイア基板の結晶セルのサイズはβ軸方向に４．７５Åである、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１３】
前記ａ面ＧａＮの結晶セルのサイズはｍ軸方向に５．５２Åである、請求項１乃至１２のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１４】
前記バッファー層の上部に形成された非ドープの半導体層をさらに備える、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１５】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ及びＧａ２Ｏ３の少なくとも一つである、請求項１乃至１４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１６】
前記発光構造物は、
前記バッファー層上に形成された第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第２導電型半導体層と
を備える、請求項１乃至１５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１７】
前記第1導電型半導体層はＮ型半導体層である、請求項１乃至１６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１８】
前記第２導電型半導体層は表面に凹凸構造を有する、請求項１乃至１７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１９】
前記第１導電型半導体層上に形成された第１電極をさらに備える、請求項１乃至１８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２０】
前記第２導電型半導体層上に形成された第２電極をさらに備える、請求項１乃至１９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１】
基板と、
前記基板のＲ面上に配置され、岩塩構造を有する窒化物を含むバッファー層と、
前記バッファー層上に配置され、ａ面に成長した発光構造物と
を備える、発光素子。
【請求項２】
前記バッファー層は、４．７５Å乃至５．５２Åの範囲の格子定数を有する、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記バッファー層は、５．１１Å乃至５．１８Åの範囲の格子定数を有する、請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記バッファー層は、ＬａＮ、ＴｈＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮ及びＳｍＮの少なくとも一つを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光構造物はａ面に成長したＧａＮを含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記バッファー層の結晶面と前記発光構造物を形成するＧａＮのａ面とが垂直に重なる、請求項１乃至５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項７】
前記基板は、サファイア基板であり、
前記サファイア基板のｒ面、前記バッファー層の結晶面及び前記発光構造物を形成するＧａＮのａ面は垂直に重なる、請求項１乃至６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項８】
前記バッファー層は、ｎ(ｎは、２以上の整数)個の岩塩構造の窒化物の結晶面で形成され、
前記発光構造物は、前記ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶面上に形成されたｎ個のａ面ＧａＮを含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項９】
前記バッファー層を形成する前記ｎ個の岩塩構造の窒化物の結晶面のサイズは窒化物によって異なる、請求項１乃至８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１０】
前記ｎが３である、請求項１乃至９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１１】
前記基板は、サファイア基板であり、
前記サファイア基板の結晶セルのサイズはα軸方向に１５．３４Åである、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１２】
前記サファイア基板の結晶セルのサイズはβ軸方向に４．７５Åである、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１３】
前記ａ面ＧａＮの結晶セルのサイズはｍ軸方向に５．５２Åである、請求項１乃至１２のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１４】
前記バッファー層の上部に形成された非ドープの半導体層をさらに備える、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１５】
前記基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ及びＧａ２Ｏ３の少なくとも一つである、請求項１乃至１４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１６】
前記発光構造物は、
前記バッファー層上に形成された第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第２導電型半導体層と
を備える、請求項１乃至１５のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１７】
前記第1導電型半導体層はＮ型半導体層である、請求項１乃至１６のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１８】
前記第２導電型半導体層は表面に凹凸構造を有する、請求項１乃至１７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１９】
前記第１導電型半導体層上に形成された第１電極をさらに備える、請求項１乃至１８のいずれかに記載の発光素子。
【請求項２０】
前記第２導電型半導体層上に形成された第２電極をさらに備える、請求項１乃至１９のいずれかに記載の発光素子。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５５３１９（Ｐ２０１３−５５３１９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５７７３６（Ｐ２０１２−５７７３６）
【出願日】平成２４年３月１４日（２０１２．３．１４）
【出願人】（５１００３９４２６）エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１４日（２０１２．３．１４）
【出願人】（５１００３９４２６）エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Ｆターム（参考）】
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