JP2012204839A - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光度を改善させることができる発光素子、発光素子の製造方法、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】本発明は、発光素子、発光素子の製造方法、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。本発明の一実施例による発光素子は、第１導電型半導体層、上記第１導電型半導体層の上に井戸層及び障壁層を有する活性層、及び上記活性層の上に第２導電型半導体層を備え、上記井戸層は、上記第１導電型半導体層に最も隣接し、第１エネルギーバンドギャップを有する第１井戸層、上記第２導電型半導体層に最も隣接し、第３エネルギーバンドギャップを有する第３井戸層、及び上記第１井戸層と上記第３井戸層との間に位置し、第２エネルギーバンドギャップを有する第２井戸層を備え、上記第３井戸層の上記第３エネルギーバンドギャップは上記第２井戸層の上記第２エネルギーバンドギャップより大きくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子、発光素子の製造方法、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。
発光素子（Light Emitting Device：ＬＥＤ）は電気エネルギーを光エネルギーに変換する化合物半導体素子であって、化合物半導体の組成比を調節することによって、多様な色相具現が可能である。
例えば、窒化物半導体発光素子は、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の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。
また、窒化物半導体発光素子は、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、速い応答速度、安全性、環境親和性の長所を持っている。したがって、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）に代える発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球に代えることが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、及び信号灯にまで応用が拡大されている。
窒化物半導体発光素子の応用範囲の拡大は、根本的に発光素子の高効率化技術開発を要求する。
従来技術による発光素子は、順方向電圧印加時、ｎ−型ＧａＮ基盤の電子注入層から注入される電子とＰ−型ＧａＮ基盤の正孔注入層で注入される正孔（hole）とが結合して伝導帯（Conduction band）と価電帯（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に放出され、光の形態に発散されれば発光素子になるものである。
従来技術によれば、正孔（Hole）が電子（Electron）に比べて大きい有効質量を有することによって、正孔の移動度（mobility）が電子（Electron）の移動度に比べて格段に低い。
また、従来技術によれば、電子に比べて活性化される正孔の濃度が低い。
これによって、従来技術によれば、Ｐ−ＧａＮと隣接した井戸層に限定されて発光が起こることによって、発光効率が低くて光特性が低下する問題がある。
また、従来技術によれば、Ｐ−ＧａＮと隣接した活性層の井戸層の以外の他の井戸層では、キャリアの分散（distribution）が低くて正孔と電子との再結合による光も寄与率が低いという問題がある。
本発明の目的は、光度を向上させることができる発光素子、発光素子の製造方法、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。
また、本発明の他の目的は、発光する光の波長変化を最小化しながら光度を改善できる発光素子、発光素子の製造方法、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。
本発明に従う発光素子は、第１導電型半導体層、上記第１導電型半導体層の上に井戸層及び障壁層を含む活性層、及び上記活性層の上に第２導電型半導体層を含み、上記井戸層は、上記第１導電型半導体層に最も隣接し、第１エネルギーバンドギャップを有する第１井戸層、上記第２導電型半導体層に最も隣接し、第３エネルギーバンドギャップを有する第３井戸層、及び上記第１井戸層と上記第３井戸層との間に位置し、第２エネルギーバンドギャップを有する第２井戸層を含み、上記第３井戸層の第３エネルギーバンドギャップは、上記第２井戸層の第２エネルギーバンドギャップより大きいことができる。
また、本発明に従う発光素子の製造方法は、第１導電型半導体層を形成するステップ、上記第１導電型半導体層の上に活性層を形成するステップ、及び上記活性層の上に第２導電型半導体層を形成するステップを含み、上記活性層を形成するステップは、上記第１導電型半導体層に最も隣接し、第１エネルギーバンドギャップを有する第１井戸層を形成するステップ、上記第２導電型半導体層に最も隣接し、第３エネルギーバンドギャップを有する第３井戸層を形成するステップ、及び上記第１井戸層と上記第３井戸層との間に位置し、第２エネルギーバンドギャップを有する第２井戸層を形成するステップを含み、上記第２井戸層形成ステップは第３成長温度（Ｃ３）を有し、上記第３井戸層形成ステップは第４成長温度（Ｃ４）を有し、上記第４成長温度（Ｃ４）は上記第３成長温度（Ｃ３）より高いことができる。
また、本発明に従う発光素子パッケージは、パッケージ胴体部、上記パッケージ胴体部の上に少なくとも１つ以上の電極層、上記電極層と電気的に連結される上記発光素子、及び上記発光素子の上にモールディング部材を含む。
また、本発明に従う照明システムは、所定の基板と上記基板の上に配置される上記発光素子パッケージを具備する発光モジュール部を含むことができる。
本発明によれば、光度を向上させることができる発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムが得られる。
また、本発明によれば、発光する光の波長変化を最小化しながら光度を改善できる発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムが得られる。
本発明の実施形態に従う発光素子の断面図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の部分断面図である。 本発明の第１実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。 本発明の第１実施形態に従う発光素子の成長温度を時間によって示す図である。 本発明の第１実施形態に従う発光素子の出力変化を示す図である。 本発明の第１実施形態に従う発光素子の動作電圧の変化を示す図である。 本発明の第１実施形態に従う発光素子の逆方向電圧の変化を示す図である。 本発明の第１実施形態に従う発光素子の内部発光効率の変化を示す図である。 本発明の第２実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。 本発明の第２実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラムを示す他の図である。 本発明の第２実施形態に従う発光素子の成長温度を時間によって示す図である。 本発明の第２実施形態に従う発光素子の出力変化を示す図である。 本発明の第３実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。 本発明の第３実施形態に従う発光素子の光学特性に対する例示図である。 本発明の第３実施形態に従う発光素子の光学特性に対する他の例示図である。 本発明の第４実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。 本発明の第５実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラムを示す図である。 本発明の他の実施形態に従う発光素子の断面図である。 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。 本発明の実施形態に従う照明ユニットの斜視図である。 本発明の実施形態に従うバックライトユニットの斜視図である。
以下、本発明に従う発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを添付した図面を参照して説明する。
本発明を説明するに当たって、各基板、膜、電極、溝、または層などが、各基板、電極、膜、溝、または層などの“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“他の構成要素を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各構成要素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。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際に適用されるサイズを意味するものではない。
（実施形態）
従来、多重井戸層構造（Multi-Quantum well structure）基盤の窒化物半導体発光素子の製造技術は、注入電流が増加するにつれて、内部量子効率が低下する効率ドループ（Efficiency Droop）現象が発生する。
井戸層の内のグラウンド状態（ground state）量子化エネルギー準位に各々位置した電子と正孔は量子力学的結合条件が満たすと、互いに結合して光を放出する。
ところで、１つの井戸層の内でエネルギー状態が最も低いグラウンド状態（ground state）（quantum number、ｎ＝１）の量子化エネルギー準位は量子力学的に一定量の電子あるいは正孔のみを保有することができる。また、より高い量子化エネルギー準位（higher quantum number of quantized energy level）は保有できる電子または正孔のエネルギー状態（Energy state）がグラウンド状態対比高い。
したがって、注入される電子あるいは正孔の数量が十分に多い場合、１つの井戸層の内で高い量子化エネルギー準位に位置しているキャリア（電子及び正孔）を隣り合う他の井戸層の内のグラウンド状態に移動して発光に参加するようになる。
ところで、従来の多重井戸層構造活性層（発光層）を具備する窒化物半導体発光素子では、活性層の内の全ての井戸層が注入されたキャリアを均一に分散して収容できず、正孔注入層であるＰ−ＧａＮに隣接した少数の井戸層のみが主に発光に寄与する問題点がある。したがって、注入電流量が十分に多い場合、活性層の内に効果的に束縛されない剰余の電子あるいは正孔が発生するようになる。
このような剰余の電子あるいは正孔は、光を発生させることに参加せず、活性層の内で非発光プロセス（nonradiative recombination process）により自体消滅するか、あるいは活性層の外部に漏洩される。
従来の窒化物半導体発光素子は、物質本然の極性（polar property）に起因して本質的に活性層の内部に非常に大きい内部フィールド（internal field）が存在し、また、活性層に注入される電子がホットキャリア性質（hot carrier property）を持っているので、深刻なキャリアオーバーフロー（carrier overflow）の問題点を有する。
結局、注入される電流が増加すると、電子と正孔の非発光損失が増加するようになって、活性層の発光効率、例えば内部量子効率（internal quantum efficiency）が深刻に減少するようになる。
従来の多重井戸層構造活性層基盤の窒化物半導体発光素子において、前述したような、高電流印加時に発生する発光効率減少の問題は、高出力照明用発光素子の具現において重要な技術的な問題の１つである。
一方、従来技術によれば、正孔（Hole）の移動度（mobility）が電子（Electron）の移動度に比べて格段に低いことによって、Ｐ−ＧａＮと隣接した活性層の井戸層に限定されて発光が起こることによって、発光効率が低くて光特性が低下する問題がある。
これによって、実施形態は光度を向上させることができる発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供しようとする。
また、実施形態は、発光する光の波長変化を最小化しながら光度を改善できる発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供しようとする。
図１は本発明の実施形態に従う発光素子１００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部分（Ａ）の拡大断面図である。
図１を参照すると、実施形態に従う発光素子１００は、支持部材１１０、支持部材１１０の上に配置される発光構造物１６０を含むことができ、発光構造物１６０は、第１導電型半導体層１２０、活性層１３０、中間層１４０、及び第２導電型半導体層１５０を含むことができる。
上記支持部材１１０は、半導体物質、金属物質、混合物、またはそれらの化合物からなることができる。また、単層または多層からなることができる。上記支持部材１１０は伝導性基板または絶縁性基板を含み、例えば上記支持部材１１０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、及びＧａ２Ｏ３のうち、少なくとも１つを使用することができる。上記支持部材１１０の屈折率は、光抽出効率のために第１導電型半導体層１２０の屈折率より小さいことがある。
一方、上記支持部材１１０の上側面には光抽出効率を上げるために、ＰＳＳ（Patterned SubStrate）構造を具備できるが、これに限定されるものではない。
本発明は、支持部材１１０の上に支持部材１１０と第１導電型半導体層１２０との間の格子不整合を緩和し、半導体層が容易に成長できるようにするバッファ層（図示せず）が位置する。 上記バッファ層（図示せず）は、半導体物質、金属物質、混合物、またはそれらの化合物からなることができる。また、単層または多層からなることができる。上記バッファ層（図示せず）は低温雰囲気で形成することができ、半導体層と支持部材との格子定数差を緩和させる物質からなることができる。例えば、上記バッファ層は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、及びＩｎＡｌＧａＮのような材質のうちから選択することができ、これに限定されない。
上記バッファ層（図示せず）は、支持部材１１０の上に単結晶に成長することができ、単結晶に成長したバッファ層はバッファ層の上に成長する第１導電型半導体層１２０の結晶性を向上させることができる。
上記バッファ層の上には、第１導電型半導体層１２０、活性層１３０、及び第２導電型半導体層１５０を含んだ発光構造物１６０が形成される。
上記バッファ層の上には第１導電型半導体層１２０が位置する。上記第１導電型半導体層１２０は半導体化合物で形成できる。３族−５族、２族−６族などの化合物半導体で具現されることができ、第１導電型ドーパントがドーピングできる。また、上記第１導電型半導体層１２０は、単層または多層に形成できる。上記第１導電型半導体層１２０はｎ型半導体層で具現されることができ、活性層１３０にキャリア、例えば電子を提供することができる。上記第１導電型半導体層１２０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、例えばＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ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が、これに限定されるものではない。
また、上記第１導電型半導体層１２０の下にアンドープド半導体層（図示せず）をさらに含むことができるが、これに対して限定しない。上記アンドープド半導体層は、第１導電型半導体層１２０の結晶性の向上のために形成される層であって、ｎ型ドーパントがドーピングされず、第１導電型半導体層１２０に比べて低い電気伝導性を有することを除いては、第１導電型半導体層１２０と同一である。
上記第１導電型半導体層１２０の上には活性層１３０が形成される。上記活性層１３０は、３族−５族元素の化合物半導体材料を用いて単一または多重量子井戸構造、量子線（Quantum-Wire）構造、または量子点（Quantum Dot）構造などで形成できる。
上記活性層１３０が井戸層構造で形成された場合、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｘ＋ｙ＜１）の組成式を有する井戸層と、ＩｎａＡｌｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１、０＜ａ＝ｂ＜１）の組成式を有する障壁層を有する単一または多重井戸層構造を有することができる。上記井戸層は、上記障壁層のエネルギーバンドギャップより小さなエネルギーバンドギャップを有する物質で形成される。
また、上記活性層１３０が多重井戸層構造を有する場合、それぞれの井戸層は互いに相異するＩｎ含有量及び互いに相異するエネルギーバンドギャップを有することができ、これに対しては図２乃至図３を参照して後述する。
上記活性層１３０の上又は／及び下には導電性クラッド層（図示せず）が形成される。 上記導電性クラッド層は、活性層の障壁層のバンドギャップより広いバンドギャップを有する半導体で形成される。例えば、導電性クラッド層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、または超格子構造などを含むことができる。また、単層または多層に形成できる。また、導電性クラッド層はｎ型またはｐ型にドーピングできる。
上記第２導電型半導体層１５０は半導体化合物で形成される。３族−５族、２族−６族などの化合物半導体で具現されることができ、第２導電型ドーパントがドーピングできる。上記第２導電型半導体層１５０は、活性層１３０に正孔を注入するようにｐ型半導体層で具現できる。上記第２導電型半導体層１５０は、単層または多層に形成できる。上記第２導電型半導体層１５０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、例えばＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどから選択されることができ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂｒなどのｐ型ドーパントがドーピングできるが、これに限定されるものではない。
一方、上記活性層１３０と上記第２導電型半導体層１５０との間に中間層１４０が形成され、上記中間層１４０は高電流印加時、上記第１導電型半導体層１２０から上記活性層１３０に注入されるキャリア、例えば電子が上記活性層１３０で再結合されず、 上記第２導電型半導体層１５０に流れる現象を防止する電子遮断（Electron blocking）機能をすることができる。
上記中間層１４０は、上記活性層１３０より相対的に大きいエネルギーバンドギャップを有することによって、上記第１導電型半導体層１３０から注入された電子が上記活性層１３０で再結合されず、上記第２導電型半導体層１５０に注入される現象を防止することができる。これによって、上記中間層１４０は上記活性層１３０で電子と正孔との再結合確率を高めて、漏洩電流を防止することができる。
一方、前述した上記中間層１４０は、上記活性層１３０に含まれた障壁層のエネルギーバンドギャップより大きいエネルギーバンドギャップを有することができ、例えば、ＡｌＧａＮのようなＡｌを含んだ半導体層で形成できるが、これに限定しない。
前述した上記第１導電型半導体層１２０、上記活性層１３０、上記中間層１４０、及び上記第２導電型半導体層１５０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）、スパッタリング（Sputtering）などの方法を用いて形成できるが、これに対して限定しない。
また、上記第１導電型半導体層１２０及び上記第２導電型半導体層１５０の内の導電型ドーパントのドーピング濃度は、均一または不均一に形成できる。即ち、複数の半導体層は多様なドーピング濃度分布を有するように形成され、これに対して限定しない。
一方、前述したことは異なり、上記第１導電型半導体層１２０がｐ型半導体層で具現され、上記第２導電型半導体層１５０がｎ型半導体層で具現されることができ、上記第２導電型半導体層１５０の上にはｎ型またはｐ型半導体層を含む第３半導体層（図示せず）が形成されることもできる。これによって、発光素子１００はｎｐ、ｐｎ、ｎｐｎ、ｐｎｐ接合構造のうち、少なくともいずれか１つを有することができる。
一方、上記活性層１３０と上記第２導電型半導体層１５０は、一部が除去されて上記第１導電型半導体層１２０の一部が露出され、露出された第１導電型半導体層１２０の上には第１電極１７４が形成される。即ち、上記第１導電型半導体層１２０は、上記活性層１３０に向ける上面と上記支持部材１１０に向ける下面とを含み、上面は少なくとも一領域が露出された領域を含み、上記第１電極１７４は上面の露出された領域の上に配置される。
一方、上記第１導電型半導体層１２０の一部が露出されるようにする方法は、所定のエッチング方法を使用することができ、これに限定しない。また、エッチング方法は、湿式エッチング、乾式エッチング方法を使用することができる。
また、上記第２導電型半導体層１５０の上には第２電極１７２が形成される。
一方、上記第１電極１７４及び２電極１７２は、伝導性物質、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、及びＷＴｉのうちから選択された金属を含むことができ、または、これらの合金を含むことができ、単層または多層に形成することができ、これに限定しない。
図２は、図１のＡ領域を拡大図示した拡大断面図である。
図２を参照すると、発光素子１００の活性層１３０は多重井戸層構造を有することができ、したがって、上記活性層１３０は井戸層Ｑ及び障壁層Ｂを含むことができ（図３参照）、上記井戸層Ｑは、第１井戸層Ｑ１、第２井戸層Ｑ２、及び第３井戸層Ｑ３を含むことができ、上記障壁層Ｂは、第１障壁層Ｂ１、第２障壁層Ｂ２、及び第３障壁層Ｂ３を含むことができるが、これに限定されるものではない。
また、第１井戸層乃至第３井戸層Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、及び第１障壁層乃至第３障壁層Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、図２に示すように、互いに交互に積層される構造を有することができる。
一方、図２では各々第１井戸層乃至第３井戸層Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、及び第１障壁層乃至第３障壁層Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が形成され、第１障壁層乃至第３障壁層Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と第１井戸層乃至第３井戸層Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３とが交互に積層されて形成されるように図示されたが、これに限定せず、井戸層Ｑ及び障壁層Ｂは任意の数を有するように形成されることができ、配置も任意の配置を有することができる。併せて、前述したように、それぞれの井戸層Ｑ及びそれぞれの障壁層Ｂを形成する材質の組成比、及びエネルギーバンドギャップ及び厚さは互いに相異することができ、図２に図示されたように限定しない。
（第１実施形態）
図３は、本発明の第１実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラム１０１を示す図である。
図３を参照すると、第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップは、第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップより大きく形成される。
上記活性層１３０にキャリア、例えば正孔を提供する第２導電型半導体層１５０に隣接した第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップが第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップに比べて大きく形成されるにつれて、正孔の移動が容易になる。これによって、第２導電型半導体層１５０または中間層１４０を越えてきた正孔が第３井戸層Ｑ３に一層容易に注入されることができ、したがって、正孔の注入効率がより増大し、併せて、第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２に正孔が注入される効率も増大できる。
併せて、上記第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップは、第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップより大きく、障壁層Ｂのエネルギーバンドギャップより小さいので、エネルギーバンドギャップの大きい障壁層Ｂ及び第２導電型半導体層１５０とエネルギーバンドギャップの小さい井戸層Ｑとの間のエネルギーバンドギャップの差による層間応力発生を緩和することによって、発光素子１００の信頼性をより向上させることができる。
実施形態において、前述した第３井戸層Ｑ３は、上記第１導電型半導体層１２０を基準に最も遠く形成された井戸層を称することができ、第２導電型半導体層１５０の基準時、最も近く形成された井戸層でありうる。また、上記第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２は、エネルギーバンドギャップが同一であり、第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップより小さいエネルギーバンドギャップを有することができる。
例えば、上記活性層１３０で発光する光がブルー（Blue）光の場合、第３井戸層Ｑ３の第３エネルギーバンドギャップは約２．８ｅＶ乃至３．０８ｅＶであるが、これに限定されるものではない。
また、第３井戸層Ｑ３の第３エネルギーバンドギャップのエネルギーギャップ差（energy gap difference）は約０．１ｅＶ以内であるが、これに限定されるものではない。例えば、上記第３井戸層Ｑ３の第３エネルギーバンドギャップと上記第２井戸層Ｑ２の第２エネルギーバンドギャップ、または上記第１井戸層Ｑ１の第１エネルギーバンドギャップとのエネルギーギャップ差（energy gap difference）は０．１ｅＶ以内でありうる。
また、実施形態において、第３井戸層Ｑ３は第２井戸層Ｑ２に比べてエネルギーバンドギャップが約２．５％以上大きいことがある。例えば、上記第３井戸層Ｑ３で発光する光の波長は第２井戸層Ｑ２で発光する光の波長より約２０ｎｍ以内と短いことがある。
実施形態において、上記第３井戸層Ｑ３で発光する光の波長は第２井戸層Ｑ２で発光する光の波長より約２ｎｍ乃至２０ｎｍ以内と短いことがある。
上記第３井戸層Ｑ３で発光する光の波長が第２井戸層Ｑ２で発光する光の波長より２ｎｍ未満と短い場合、キャリア注入増大効果が大きくなくなり、２０ｎｍ超過して短い場合、他の色の光の発生により演色性低下などの問題が発生する。
一方、前述したように、井戸層ＱはＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｘ＋ｙ＜１）の組成式を有することができる。上記井戸層ＱのＩｎ含有量が高いほどエネルギーバンドギャップは小さくなり、反対に、井戸層ＱのＩｎ含有量が小さいほどエネルギーバンドギャップは大きくなる。
上記第３井戸層Ｑ３のＩｎ含有量は、第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２のＩｎ含有量の９０％乃至９９％でありうる。上記割合はエネルギーバンドギャップと格子定数に従う発光素子１００の安定性及び信頼性に影響を与えず、結晶性及び正孔注入効率を上げることができる範囲でありうる。一方、上記割合は、モル比、体積比、質量比のうちのいずれか１つであり、これに限定しない。
例えば、上記井戸層Ｑの組成式がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｘ＋ｙ＜１）の場合、上記第３井戸層Ｑ３のＩｎの組成（ｘ３）が上記第２井戸層Ｑ２のＩｎの組成（ｘ２）対比０．０２以内の範囲で小さいことがあるが、これに限定されるものではない。
一方、半導体層には半導体層の間の格子定数差及び配向性による応力が発生して生じる圧電分極（piezoelectric polariziton）が発生する。発光素子を形成する半導体材料は大きい値の圧電計数を有するので、小さな変形（strain）にも非常に大きい分極をもたらすことができる。
２つの分極により誘発された静電気場（electric field）は井戸層構造のエネルギーバンド構造を変化させて、これに従う電子と正孔の分布を歪曲させるようになる。このような効果をＱＣＳＥ（quantum confined stark effect）というが、これは電子と正孔との再結合により光を発生させる発光素子において、低い内部量子効率を誘発し、発光スペクトルの赤色偏移（red shift）等、発光素子の電気的、光学的特性に悪影響を及ぼすことができる。
前述したように、井戸層Ｑは、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｘ＋ｙ＜１）の組成式を有し、障壁層ＢはＩｎａＡｌｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１、０＜ａ＝ｂ＜１）の組成式を有することができる。
ＩｎＮの格子定数がＧａＮより大きく、井戸層Ｑに含まれたＩｎ含有量が大きくなるほど、井戸層Ｑの格子定数が大きくなって、障壁層Ｂと井戸層Ｑとの間の格子定数差が増加し、したがって、層間のストレイン（strain）がより大きく発生するようになる。
このようなストレインによって、前述したような分極効果がより増大して内部電気場が強化され、これによって、エネルギーバンドが電気場によって撓んで尖っている形態の三角ポテンシャル（triangle potential）井戸が形成され、このような三角ポテンシャル（triangle potential）井戸に電子や正孔が集中する現象が発生する。したがって、電子と正孔との再結合率が低下する。
実施形態に従って、第３井戸層Ｑ３のＩｎ含有量が減少して格子定数が小さくなるにつれて、障壁層Ｂと第３井戸層Ｑ３との間の格子定数差が小さくなる。したがって、前述した三角ポテンシャル（triangle potential）井戸の発生が減少し、したがって、電子と正孔との再結合率が増加し、発光素子１００の発光効率が改善できる。
併せて、第２導電型半導体層１５０に隣接した第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップが大きく形成され、高い電位障壁を有することによって、第２導電型半導体層１５０で提供されるキャリア（例えば、正孔）に対して抵抗性を有することによって、正孔の経路拡散をもたらすことができる。
また、第３井戸層Ｑ３のウェルの深さが小さくなって、相対的に他の井戸層への正孔注入量が増大する。正孔の経路拡散を通じて活性層１３０の全体面積に亘ってより広い範囲で電子と正孔との再結合が発生して、電子と正孔との結合率を向上させることができ、したがって、発光素子１００の発光効率が向上することができる。
一方、実施形態において、支持部材１１０と支持部材１１０の上に形成される発光構造物１６０との間の格子定数差に起因する結晶欠陥は、成長方向によって増加する傾向があるので、支持部材１１０から最も離隔した位置に形成された第２導電型半導体層１５０が最も大きい結晶欠陥を有することができる。
正孔移動度（hole mobility）が電子移動度（electron ｍobility）より低いという事実を勘案すれば、第２導電型半導体層１５０の結晶性の低下による正孔注入効率の低下は、発光素子１００の発光効率を低下させる。
ところで、実施形態のように、活性層１３０の第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップが大きく形成されることによって、結晶欠陥の電波が遮断できるので、第２導電型半導体層１５０の結晶欠陥が改善され、発光素子１００の発光効率が改善できる。
また、実施形態において、上記活性層１３０では実質的に同じ色の光が発光する。例えば、上記活性層１３０は、第１井戸層Ｑ１、第２井戸層Ｑ２、及び第３井戸層Ｑ３を含み、各エネルギーバンドギャップが互いに異なることがあるので、同じ波長の光が発光されなくても実質的に同じ色の光を発光することができる。
実施形態において、井戸層Ｑはドーピングされない（undoped）ことがある。井戸層にドーピングされる場合、非発光の問題が発生する。
実施形態は、活性層に注入されるキャリアの総量を増大させて光度を向上させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は、活性層に注入されたキャリアの分散（distribution）を増加させて光度を増加させる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
図４は、本発明の第１実施形態に従う発光素子の成長過程を成長時間（time）及び成長温度（Temp）によって示す図である。
まず、成長時間ｔ１の間、第１成長温度（Ｃ１）に第１導電型半導体層１２０を成長させた後、成長温度を低めて成長時間ｔ２の間、第２成長温度（Ｃ２）に第１導電型半導体層１２０と活性層１３０との間に形成される下部補助層（図示せず）を成長させることができる。次に、成長温度をより低めて、成長時間ｔ３の間、第３成長温度（Ｃ３）に活性層１３０の成長がなされる。以後、活性層１３０の成長段階のうち、第３井戸層Ｑ３が成長される前に、第４成長温度（Ｃ４）に到達する時まで成長温度を高めて、第４成長温度（Ｃ４）でｔ４の間、第３井戸層Ｑ３が成長できる。
実施形態において、第４成長温度（Ｃ４は）は第３成長温度（Ｃ３）に比べて約１００．４％乃至１０３％の値を有することができるが、これに限定されるものではない。上記割合はＩｎの組成を調整して、発光素子の安定性及び信頼性に影響を与えず、結晶性及び正孔注入効率を上げることができる条件でありうる。
第３井戸層Ｑ３の第４成長温度（Ｃ４）が第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２の第３成長温度（Ｃ３）より高い温度を有することによって、第３井戸層Ｑ３のＩｎ含有量が減少する。したがって、前述したように、第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップが大きくなることができ、第３井戸層Ｑ３、及び第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２に注入される正孔の注入効率が増大して発光素子の発光効率が改善できる。
また、第３井戸層Ｑ３の第４成長温度（Ｃ４）が増加するにつれて、活性層１３０より高温で成長される第１導電型半導体層１２０及び第２導電型半導体層１５０の成長温度と活性層１３０の成長温度との間の差が減少する。したがって、薄膜特性が改善されて発光素子１００の信頼性が向上できる。
実施形態において、第１井戸層Ｑ１または第２井戸層Ｑ２の形成時間ｔ３は、第３井戸層Ｑ３の形成時間であるｔ４と実質的に同一であるので、第１井戸層Ｑ１または第２井戸層Ｑ２の厚さと第３井戸層Ｑ３の厚さは実質的に同一であることができるが、これに限定されるものではない。
図５ａは本発明の第１実施形態に従う発光素子の出力変化を示す図であり、図５ｂは本発明の第１実施形態に従う発光素子の動作電圧の変化を示す図であり、図５ｃは本発明の第１実施形態に従う発光素子の逆方向電圧（reverse voltage）を示す図であり、図５ｄは本発明の第１実施形態に従う発光素子の内部発光効率の変化を示す図である。
図５ａを参照すると、第１実施形態によりｐ型半導体層に隣接した井戸層のエネルギーバンドギャップを大きく形成した発光素子（ｗｄＴ）の出力が比較例（ｗｏｄＴ）に比べて向上したことを確認することができる。
図５ｂを参照すると、第１実施形態によりｐ型半導体層に隣接した井戸層のエネルギーバンドギャップを大きく形成した発光素子（ｗｄＴ）の動作電圧が比較例（ｗｏｄＴ）と実質的に同一であることを確認することができる。したがって、発光素子の出力が向上したことにもかかわらず、動作電圧の上昇が伴わないで、結果的に同じ出力を有しながら動作電圧が減少する効果を達成することができ、同じ動作電圧を有しながらより向上した発光効率が達成できることを確認することができる。
また、図５ｃを参照すると、第１実施形態によりｐ型半導体層に隣接した井戸層のエネルギーバンドギャップを大きく形成した発光素子（ｗｄＴ）の逆方向電圧が比較例（ｗｏｄＴ）に比べて向上したことを確認することができる。
また、図５ｄを参照すると、第１実施形態によりｐ型半導体層に隣接した井戸層のエネルギーバンドギャップを大きく形成した発光素子（Ｅ１）の内部量子効率（ＩＱＥ）が比較例（Ｒ１）に比べて向上することを確認することができる。これによって、実施形態によれば、注入電流が増加するにつれて、内部量子効率が低下するドループ（Droop）現象が格段に改善できる。
実施形態は、活性層に注入されるキャリアの総量を増大させて光度を向上させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は活性層に注入されたキャリアの分散（distribution）を増加させて光度を増加させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラム１０２を示す図であり、図７は本発明の第２実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラム１０２ａを示す他の図である。
第２実施形態は、上記第１実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
これによって、第２実施形態での活性層１３０は多重井戸層構造を有することができ、したがって、活性層１３０は第１井戸層乃至第３井戸層Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ａ、及び第１障壁層乃至第３障壁層Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を含むことができる。
第２実施形態において、上記第３井戸層Ｑ３ａの厚さ（ｄ１）は、上記第２井戸層Ｑ２の厚さ（ｄ２）より厚いことがある。また、第２実施形態において、上記第３井戸層Ｑ３ａの厚さ（ｄ１）は、上記第１井戸層Ｑ１の厚さより厚いことがある。
例えば、第２導電型半導体層１５０に隣接するように形成された第３井戸層Ｑ３ａは厚さ（ｄ１）を有し、第２井戸層Ｑ２は厚さ（ｄ２）を有することができ、ｄ１はｄ２より大きい値を有することができる。例えば、ｄ１はｄ２対比約１１０％乃至１３０％の厚さを有することができるが、これに限定されるものではない。また、上記第３井戸層Ｑ３ａの厚さ（ｄ１）は、上記第１井戸層Ｑ１の厚さ対比約１１０％乃至１３０％の厚さを有することができるが、これに限定されるものではない。
例えば、上記活性層１３０で発光する光がブルー（Blue）光の場合、上記第３井戸層Ｑ３ａの厚さは約３．９ｎｍであるが、これに限定されるものではない。
第２実施形態において、第３井戸層Ｑ３ａのエネルギーバンドギャップは、第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップより大きく形成される。
上記活性層１３０に正孔を提供する第２導電型半導体層１５０に隣接した第３井戸層Ｑ３ａのエネルギーバンドギャップが第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップに比べて大きく形成されるにつれて、正孔の移動が容易になる。これによって、第２導電型半導体層１５０または中間層１４０を越えてきた正孔が第３井戸層Ｑ３ａに一層容易に注入されることができ、したがって、正孔の注入効率がより増大し、併せて、第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２に正孔が注入される効率も増大できる。
一方、第３井戸層Ｑ３ａのＩｎ含有量は、第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２のＩｎ含有量の９０％乃至９９％でありうる。
実施形態において、第３井戸層Ｑ３ａが第２井戸層Ｑ２より大きいエネルギーバンドギャップを有する場合、井戸層の間のエネルギーバンドギャップが相異することによって、各井戸層で発生する光のエネルギーも相異になる。これは、各井戸層で生成される光の波長も相異になることを意味する。したがって、第３井戸層Ｑ３ａは第２井戸層Ｑ２よりエネルギーバンドギャップが大きいので、より大きいエネルギーを有する光を生成するようになり、これによって、より短い波長の光を発生させる。
したがって、図９のように、発光素子の発光スペクトルの拡張（broadening）が短波長方向に広くなることができ（点線）、発光素子１００の光ルミネセンス（photo luminescence）スペクトルでショルダー（shoulder）（Ｐ）が形成される。
前述したように、第２導電型半導体層１５０に隣接するように形成された第３井戸層Ｑ３ａは厚さ（ｄ１）を有し、第２井戸層Ｑ２は厚さ（ｄ２）を有することができ、ｄ１はｄ２より大きい値を有することができる。
実施形態において、井戸層Ｑの内で発生する光のエネルギー準位公式は、下記の＜数式１＞の通りである。
Figure 2012204839
この際、Ｌは井戸層の厚さ（ｄ１、ｄ２）に対応する。したがって、井戸層Ｑの厚さが厚くなるほど、井戸層Ｑで発生する光のエネルギー準位は低くなる。第３井戸層Ｑ３ａが第２井戸層Ｑ２より大きいエネルギーバンドギャップを有する場合、井戸層の間のエネルギー準位が相異になることができる。したがって、発光素子の発光スペクトルの拡張（broadening）が大きくなることができ、発光素子１００の光ルミネセンス（photo luminescence）スペクトルでショルダー（shoulder）（Ｐ）が形成される。
第２実施形態によって、第３井戸層Ｑ３ａの厚さが第２井戸層Ｑ２の厚さより厚く形成されることによって、井戸層Ｑの間のエネルギーバンドギャップが相異するにも各井戸層Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ａで発生する光のエネルギー準位が均一になり、したがって、発光素子１００の発光スペクトルの拡張（broadening）が減ることができ、光ルミネセンススペクトルのショルダー（Ｐ）の発生が減ることができる。したがって、良質の井戸構造が形成され、発光素子１００の発光効率が改善され、短波長へのシフト（shift）も起こらないことがある。
実施形態において、ｄ１がｄ２対比１１０％以上大きくなければ、第３井戸層Ｑ３ａで発生する光のエネルギーの減少が小さくて、相変らず短波長シフト（Shift）現象が存在し、１３０％以上大きくなると、第３井戸層Ｑ３ａで発生する光のエネルギーがあまり小さくなって、むしろ長波長シフト（Shift）を行うようになる可能性がある。
一方、図７に示すように、第１井戸層乃至第３井戸層Ｑ１、Ｑ２ａ、Ｑ３ａのエネルギーバンドギャップは順次に大きく形成され、順次に厚い厚さを有するように形成される。
即ち、第１井戸層乃至第３井戸層Ｑ１、Ｑ２ａ、Ｑ３ａに含まれたＩｎの含有量は第１井戸層Ｑ１から第３井戸層Ｑ３ａに行くほど順次に少なく形成され、順次に厚い厚さを有するようになる。
例えば、第３井戸層Ｑ３の厚さ（ｄ１）が第２井戸層Ｑ２の厚さ（ｄ２）より厚く、上記第２井戸層Ｑ２の厚さ（ｄ２）が上記第１井戸層Ｑ１の厚さ（ｄ３）より厚いことがあるが、これに限定されるものではない。
正孔を注入する第２導電型半導体層１５０に隣接するほど井戸層Ｑがより大きいエネルギーバンドギャップを有するように形成されるにつれて、第１井戸層乃至第３井戸層Ｑ１、Ｑ２ａ、Ｑ３ａの正孔注入効率が向上することができ、したがって、発光素子１００の発光効率が改善できる。
また、第１井戸層Ｑ１から第３井戸層Ｑ３ａに順次にエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、井戸層Ｑと障壁層Ｂ及び第１導電型半導体層１２０、第２導電型半導体層１５０の間の格子定数差が緩和されて、三角ポテンシャル（triangle potential）井戸の発生が減少し、したがって、電子と正孔との再結合率が増加し、発光素子１００の発光効率が改善できる。
また、前述したように、井戸層Ｑが大きいエネルギーバンドギャップを有するほど厚い厚さを有するように形成されて、井戸層Ｑの間のエネルギー準位が均一なることによって、井戸層Ｑの間のエネルギーバンドギャップが相異するにも発光素子１００の発光スペクトルの拡張（broadening）が減ることができ、光ルミネセンススペクトルのショルダー発生が減ることができる。したがって、良質の井戸構造が形成され、発光素子１００の発光効率が改善できる。
図８は、本発明の第２実施形態に従う発光素子の成長温度を時間によって示す図である。
第２実施形態の成長条件は上記第１実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
例えば、活性層１３０の成長段階のうち、第３井戸層Ｑ３ａが成長される前に、第４成長温度（Ｃ４）に到達する時まで成長温度を高めて、第４成長温度（Ｃ４）で第３井戸層Ｑ３ａを成長することができる。
例えば、第４成長温度（Ｃ４）は、第３成長温度（Ｃ３）に比べて約１００．４％乃至１０３％の値を有することができる。
第２実施形態において、第３井戸層Ｑ３ａの成長時間（ｔ４ａ）を第１井戸層Ｑ１または第２井戸層Ｑ２の成長時間より長くして、第３井戸層Ｑ３ａが第１井戸層Ｑ１及び第２井戸層Ｑ２より厚く形成されるようにすることで、井戸層Ｑの間のエネルギーバンドギャップが相異するにも井戸層Ｑの間のエネルギー準位が均一になり、発光素子１００の発光スペクトルの拡張（broadening）が減ることができ、光ルミネセンススペクトルのショルダー発生が減ることができる。したがって、良質の井戸構造が形成され、発光素子１００の発光効率が改善できる。
図９は、本発明の第２実施形態に従う発光素子の出力変化を示す図である。
図９を参照すると、第２実施形態によりｐ型半導体層に隣接した第３井戸層Ｑ３ａの厚さを厚く形成した発光素子の光ルミネセンススペクトルは実線で表示され、各井戸層の厚さの均一な発光素子の光ルミネセンススペクトルは点線で表示される。
図９において、各井戸層のエネルギーバンドギャップが相異しながら各井戸層の厚さが均一に形成された発光素子の光ルミネセンススペクトルの場合、ショルダー（Ｐ）が形成されたが、第２実施形態によりｐ型半導体層に隣接した第３井戸層Ｑ３ａの厚さを厚く形成した発光素子の光ルミネセンススペクトルはショルダー（Ｐ）の発生が減り、スペクトルの拡張（broadening）が減少したことを確認することができる。
実施形態は、活性層に注入されるキャリアの総量を増大させて光度を向上させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は、活性層に注入されたキャリアの分散（distribution）を増加させて光度を増加させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は、発光する光の波長変化を最小化しながら光度を改善できる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は、Ｐ型半導体層またはＮ型半導体層に最も隣接した井戸層の成長温度が高く形成されることによって、キャリア（正孔と電子）の再結合率が向上し、薄膜特性が改善された発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラム１０３を示す図である。
第３実施形態は、第１実施形態乃至第２実施形態の技術的な特徴を採用することができる。例えば、第３実施形態において、上記第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップは上記第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップより大きいことがある。
一方、第３実施形態において、第１井戸層Ｑ１ａの第１エネルギーバンドギャップは第２井戸層Ｑ２の第２エネルギーバンドギャップより大きいことがある。
また、上記第１井戸層Ｑ１ａの第１エネルギーバンドギャップと上記第３井戸層Ｑ３の第３エネルギーバンドギャップとは互いに等しいことがあるが、これに限定されるものではない。
実施形態によれば、第１導電型半導体層１２０と最も近接した第１井戸層Ｑ１ａのエネルギーバンドギャップ（Bandgap）を大きくして、電子（Electron）がより容易にその次の井戸層に注入されるようにして、電子キャリア（Electron carrier）の注入効率を上げることができる。
また、実施形態によれば、第１導電型半導体層１２０の上に最初に形成される第１井戸層Ｑ１ａのエネルギーバンドギャップが大きくなることで、結晶品質（crystal quality）が改善されるため、その上に形成される以後の井戸層の結晶品質（crystal quality）がより良くなる。これは光学的特性だけでなく、信頼性改善の効果がある。
図１１ａは本発明の第３実施形態に従う発光素子の光学特性に対する例示図であり、図１１ｂは本発明の第３実施形態に従う発光素子の光学特性に対する他の例示図である。
実施形態に従う発光素子の発光特性は、第２導電型半導体層１５０に隣接した第３井戸層Ｑ３で発光する光（ｅ１）とその他の井戸層で発光する光（ｅ２）とに分けられる。
図１１ａのように、実施形態によれば、第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、ホールキャリア濃度（hole carrier density）が高まり、第１井戸層Ｑ１ａのエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、電子キャリアの濃度（Electron carrier concentration）も高まって、図１１ｂのように、実施形態の全体的な発光効率（Ｅ２）が従来技術の発光効率（Ｒ２）に比べて格段に改善できる。
実施形態によれば、第３井戸層Ｑ３のエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、ホールキャリア濃度が高まった状態で、第１井戸層Ｑ１ａのエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、電子キャリアの濃度も高まって実際の電子キャリア（electron carrier）注入の改善は発光特性向上に効果がより大きくなる。
実施形態において、上記第１井戸層Ｑ１ａと上記他の井戸層とのエネルギーバンドギャップの差は約２．５％以上でありうる。エネルギーバンドギャップの差が約２．５％未満の場合、キャリア注入増大効果が大きくないことがある。
実施形態において、井戸層Ｑのエネルギーバンドギャップは、井戸層の内のＩｎの量または井戸層の厚さを制御して、エネルギーバンドギャップを制御することができる。
（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラム１０４を示す図である。
第４実施形態は、第１実施形態乃至第３実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
例えば、第４実施形態は、上記第３井戸層Ｑ３ａのエネルギーバンドギャップは上記第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップより大きいことがある。これによって、上記活性層１３０にキャリア、例えば正孔を提供する第２導電型半導体層１５０に隣接した第３井戸層Ｑ３ａのエネルギーバンドギャップが第１井戸層Ｑ１ａ及び第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップに比べて大きく形成されることによって、正孔の移動が容易になる。
したがって、第２導電型半導体層１５０または中間層１４０を越えてきた正孔が第３井戸層Ｑ３ａに一層容易に注入され、したがって、正孔の注入効率がより増大し、併せて、第１井戸層Ｑ１ａ及び第２井戸層Ｑ２に正孔が注入される効率も増大できる。
また、第４実施形態において、上記第３井戸層Ｑ３ａの厚さは上記第２井戸層Ｑ２の厚さより厚いことがある。第３井戸層Ｑ３ａの厚さが第２井戸層Ｑ２の厚さより厚く形成されることによって、井戸層Ｑの間のエネルギーバンドギャップが相異するにも各井戸層Ｑ１ａ、Ｑ２、Ｑ３ａで発生する光のエネルギー準位が均一になり、したがって、発光素子１００の発光スペクトルの拡張（broadening）が減ることができ、光ルミネセンススペクトルのショルダー（Ｐ）の発生が減ることができる。したがって、良質の井戸構造が形成され、発光素子１００の発光効率が改善され、短波長へのシフト（shift）も起こらない。
また、第４実施形態において、第１井戸層Ｑａ１の第１エネルギーバンドギャップは、第２井戸層Ｑ２の第２エネルギーバンドギャップより大きいことがある。これによって、第４実施形態によれば、第１導電型半導体層１２０と最も近接した第１井戸層Ｑ１ａのエネルギーバンドギャップ（Bandgap）を大きくして、電子（Electron）がより容易にその次の井戸層に注入されるようにして、電子キャリア（Electron carrier）の注入効率を上げることができる。
また、第４実施形態によれば、第３井戸層Ｑ３ａのエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、ホールキャリア濃度が高まった状態で、第１井戸層Ｑ１ａのエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、電子キャリアの濃度も高まって実際の電子キャリア（Electron carrier）注入の改善は発光特性向上に効果がより大きくなる。
（第５実施形態）
図１３は、本発明の第５実施形態に従う発光素子のエネルギーバンドダイヤグラム１０５を示す図である。
第５実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
例えば、第５実施形態は、上記第３井戸層Ｑ３ａのエネルギーバンドギャップは、上記第２井戸層Ｑ２のエネルギーバンドギャップより大きいことがある。また、第５実施形態において、上記第３井戸層Ｑ３ａの厚さ（ｄ１）は、上記第２井戸層Ｑ２の厚さ（ｄ２）より厚いことがある。
また、第５実施形態において、第１井戸層Ｑ１ｂの第１エネルギーバンドギャップは、第２井戸層Ｑ２の第２エネルギーバンドギャップより大きいことがある。また、第５実施形態によれば、第３井戸層Ｑ３ａのエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、ホールキャリア濃度が高まった状態で、第１井戸層Ｑ１ｂのエネルギーバンドギャップが大きくなるにつれて、電子キャリアの濃度も高まって、実際の電子キャリア（Electron carrier）注入の改善は発光特性向上に効果がより大きくなる。
第５実施形態によれば、上記第１井戸層Ｑ１ｂの厚さ（ｄ３）は、上記第２井戸層Ｑ２の厚さ（ｄ２）より厚いことがある。第１井戸層Ｑ１ｂの厚さ（ｄ３）が第２井戸層Ｑ２の厚さ（ｄ２）より厚く形成されることによって、井戸層Ｑの間のエネルギーバンドギャップが相異するにも各井戸層Ｑ１ｂ、Ｑ２、Ｑ３ａで発生する光のエネルギー準位が均一になり、したがって、発光素子１００の発光スペクトルの拡張（broadening）が減ることができ、光ルミネセンススペクトルのショルダー（Ｐ）の発生が減ることができる。したがって、良質の井戸構造が形成され、発光素子１００の発光効率が改善され、短波長へのシフト（shift）も起こらない。
実施形態は、活性層に注入されるキャリアの総量を増大させて光度を向上させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は活性層に注入されたキャリアの分散（distribution）を増加させて光度を増加させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は、発光する光の波長変化を最小化しながら光度を改善できる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態はＰ型半導体層またはＮ型半導体層に最も隣接した井戸層の成長温度が高く形成されることによって、キャリア（正孔と電子）の再結合率が向上し、薄膜特性が改善された発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
図１４は、本発明の他の実施形態に従う発光素子１０５を示す図である。
図１４は垂直型発光素子を中心として説明しているが、これは例示に過ぎないものであって、水平型発光素子、フリップチップ型発光素子、ビアホールを含むハイブリッド型発光素子などにも実施形態が適用できる。
他の実施形態に従う発光素子１０５は、発光構造物１６０、上記発光構造物１６０の上面の一部に形成されたパッシベーション層１９４、及び発光構造物１６０の上に形成された第１電極１７６を含むことができる。
上記発光構造物１６０は、第１導電型半導体層１２０、活性層１３０、及び第２導電型半導体層１５０を含むことができる。上記発光構造物１６０は、図１を参照にして前述した内容を採用することができる。
上記発光構造物１６０の上面には凹凸Ｒが形成されて光抽出効率を上げることができる。
上記発光構造物１６０の下側には第２電極層１８０が形成され、上記第２電極層１８０は、オーミック層１８２、反射層１８４、結合層１８５、支持基板１８６などを含むことができる。
例えば、上記オーミック層１８２は、透光性及び伝導性のある物質、例えば、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、このような材料に限定されるものではない。
また、上記反射層１８４は光に対して反射性質がある物質、例えば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される。また、上記反射層１８４は、上記金属または合金とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの透光性伝導性物質を用いて多層に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。
また、上記結合層１８５は結合力に優れる物質、例えばＴｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＴａのうち、少なくとも１つを含むことができる。
また、上記伝導性支持基板１８６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）、キャリアウエハ（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。
上記発光構造物１６０の下側外郭にはチャンネル層１９０が形成され、上記発光構造物１６０と上記オーミック層１８２との間には電流遮断層（current blocking layer：ＣＬＢ）１９２が形成される。
上記チャンネル層１９０は、オーミック層１８２と第２導電型半導体層１５０との間の外方に形成される。上記チャンネル層１９０の上面は第２導電型半導体層１５０とパッシベーション層１９４に接触し、上記チャンネル層１９０の下面及び側面はオーミック層１８２により囲まれている。即ち、上記オーミック層１８２が上記チャンネル層１９０全てを覆いかぶせる構造を形成する。
したがって、発光構造物１６０を単位チップ領域に分離するために、アイソレーションエッチング（isolation etching）を行う場合、上記チャンネル層１９０をエッチングしないため、上記チャンネル層１９０の側面で発生していた砕け現象を効果的に防止することができる。
上記チャンネル層１９０は、電気絶縁性を有する物質、反射層１８４、または結合層１８５より電気伝導性の低い物質、または第２導電型半導体層１５０とショットキー接触を形成する物質を用いて形成される。例えば、上記チャンネル層１９０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｉO２、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯｘ、ＴｉＯ２、Ｔｉ、Ａｌ、またはＣｒのうち、少なくとも１つを含むことができる。
また、上記チャンネル層１９０は一部分が発光構造物１６０と垂直方向で重畳される。このようなチャンネル層１９０は、オーミック層１８２と活性層１３０との間の側面での距離を増加させて、オーミック層１８２と活性層１３０との間の電気的短絡の発生可能性を減らすことができる。また、上記チャンネル層１９０は、発光構造物１６０と支持基板１８６との間の隙間への水分の侵入も防止することができる。
上記チャンネル層１９０は、チップ分離工程で電気的短絡が発生することを防止することができる。より具体的に説明すれば、発光構造物１６０を単位チップ領域に分離するためにアイソレーションエッチング（isolation etching）を行う場合、オーミック層１８２で発生した破片が第２導電型半導体層１５０と活性層１３０との間、または活性層１３０と第１導電型半導体層１２０との間に付着されて電気的短絡が発生することがあるが、上記チャンネル層１９０はこのような電気的短絡を防止する。
実施形態は、活性層に注入されるキャリアの総量を増大させて光度を向上させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は、活性層に注入されたキャリアの分散（distribution）を増加させて光度を増加させることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は、発光する光の波長変化を最小化しながら光度を改善することができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
また、実施形態は、Ｐ型半導体層またはＮ型半導体層に最も隣接した井戸層の成長温度が高く形成されることによって、キャリア（正孔と電子）の再結合率が向上して薄膜特性が改善された発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
図１５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２００を説明する図である。
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。
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、上記発光素子１００の周囲に傾斜面が形成される。
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し、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。
上記発光素子１００は、図１に図示された水平型タイプの発光素子が適用できるが、これに限定されるものではなく、図１４に例示された垂直型発光素子も適用できる。
上記発光素子１００は、上記パッケージ胴体部２０５の上に設けられたり上記第３電極層２１３または第４電極層２１４の上に設置される。
上記発光素子１００は、上記第３電極層２１３及び／又は第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。図１４で、上記発光素子１００が上記第３電極層２１３及び第４電極層２１４とワイヤー２３０を介して電気的に連結されることが例示されているが、これに限定されるものではない。
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（図示せず）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。
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される。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または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。
図１６は、本発明の実施形態に従う照明ユニットの斜視図である。但し、図１６の照明ユニット１１００は照明システムの一例であり、これに対して限定しない。
実施形態において、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、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。
上記ケース胴体１１１０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される。
上記発光モジュール部１１３０は、基板１１３２と、上記基板１１３２に搭載される少なくとも１つの発光素子パッケージ２００を含むことができる。
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り、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。
また、上記基板１１３２は光を効率良く反射する材質で形成されたり、表面が光が効率良く反射されるカラー、例えば、白色、銀色などで形成される。
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が搭載される。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：Ultra Violet）を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
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の組合を有するように配置される。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わせて配置することができる。
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することができる。実施形態において、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、これに対して限定しない。例えば、上記連結端子１１２０は、ピン（pin）形態に形成されて外部電源に挿入されたり、配線により外部電源に連結されることもできる。
図１７は、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。但し、図１７のバックライトユニット１２００は照明システムの一例であり、これに対して限定しない。
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を含むことができるが、これに限定されない。
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（polycarbonate）、ＣＯＣ（cycloolefin copolymer）、及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうちの１つを含むことができる。
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置さ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。
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に搭載された多数の発光素子パッケージ２００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、これに限定されない。
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、これに対して限定しない。
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搭載される。
上記導光板１２１０の下には上記反射部材１２２０が形成される。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に向かうようにすることで、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レジンなどで形成されるが、これに対して限定しない。
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などを収納することができる。このために、上記ボトムカバー１２３０は上面が開口したボックス（box）形状に形成されるが、これに対して限定しない。
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、プレス成形または圧出成形などの工程を用いて製造できる。
実施形態は、活性層に注入されるキャリアの総量を増大させて光度を向上させることができる発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することができる。
また、実施形態は、活性層に注入されたキャリアの分散（distribution）を増加させて光度を増加させることができる発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することができる。
また、実施形態は発光する光の波長変化を最小化しながら光度を改善できる発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することができる。
また、実施形態は、Ｐ型半導体層またはＮ型半導体層に最も隣接した井戸層の成長温度が高く形成されることによって、キャリア（正孔と電子）の再結合率が向上し、薄膜特性が改善された発光素子、発光素子の製造方法、発光素子パッケージ、及び照明システムを提供することができる。
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示していない多様な変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、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 (20)

  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井戸層及び障壁層を有する活性層と、
    前記活性層の上に第２導電型半導体層と
    を備え、
    前記井戸層は、
    前記第１導電型半導体層に最も隣接し、第１エネルギーバンドギャップを有する第１井戸層と、
    前記第２導電型半導体層に最も隣接し、第３エネルギーバンドギャップを有する第３井戸層と、
    前記第１井戸層と前記第３井戸層との間に位置し、第２エネルギーバンドギャップを有する第２井戸層と
    を備え、
    前記第３井戸層の前記第３エネルギーバンドギャップは前記第２井戸層の前記第２エネルギーバンドギャップより大きい、発光素子。
  2. 前記第３井戸層の厚さは前記第２井戸層の厚さより厚い、請求項１に記載の発光素子。
  3. 前記第２井戸層の厚さは前記第１井戸層の厚さより厚い、請求項１または２に記載の発光素子。
  4. 前記第３井戸層の厚さは前記第１井戸層の厚さより厚い、請求項１乃至３のいずれかに記載の発光素子。
  5. 前記第３井戸層の厚さは、前記第１井戸層または第２井戸層の厚さの１１０％乃至１３０％である、請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子。
  6. 前記活性層で発光する光がブルー（Blue）光の場合、前記第３井戸層の厚さは３．９ｎｍである、請求項１乃至５のいずれかに記載の発光素子。
  7. 前記第１井戸層の第１エネルギーバンドギャップは、前記第２井戸層の第２エネルギーバンドギャップより大きい、請求項１乃至６のいずれかに記載の発光素子。
  8. 前記第１井戸層の第１エネルギーバンドギャップと前記第３井戸層の第３エネルギーバンドギャップは互いに同一である、請求項１乃至７のいずれかに記載の発光素子。
  9. 前記第３井戸層の厚さは前記第２井戸層の厚さより厚い、請求項１、請求項３乃至８のいずれかに記載の発光素子。
  10. 前記第１井戸層の厚さは前記第２井戸層の厚さより厚い、請求項１、請求項２、請求項４乃至９のいずれかに記載の発光素子。
  11. 前記第３エネルギーバンドギャップは、前記第２エネルギーバンドギャップ対比１０１％乃至１１０％である、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発光素子。
  12. 前記活性層で発光する光がブルー（Blue）光の場合、前記第３エネルギーバンドギャップは、２．８ｅＶ乃至３．０８ｅＶである、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発光素子。
  13. 前記第３井戸層の第３エネルギーバンドギャップと前記第２井戸層の第２エネルギーバンドギャップ、または前記第１井戸層の第１エネルギーバンドギャップとのエネルギーギャップの差（energy gap difference）は０．１ｅＶ以内である、請求項１乃至１２のいずれかに記載の発光素子。
  14. 前記第３井戸層で発生する光の波長は前記第２井戸層で発生する光の波長より２０ｎｍ以内と、より短い、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発光素子。
  15. 前記第３井戸層で発生する光の波長は、前記第２井戸層で発生する光の波長より２ｎｍ以上２０ｎｍ以内と、より短い、請求項１乃至１４のいずれかに記載の発光素子。
  16. 前記井戸層はＩｎを含み、
    前記第３井戸層は、前記第２井戸層より小さなＩｎ含有量を有する、請求項１乃至１５のいずれかに記載の発光素子。
  17. 前記第３井戸層のＩｎ含有量は、前記第２井戸層のＩｎ含有量対比９０％乃至９９％である、請求項１乃至１６のいずれかに記載の発光素子。
  18. 前記井戸層の組成式がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｘ＋ｙ＜１）の場合、
    前記第３井戸層のＩｎの組成（ｘ３）が前記第２井戸層のＩｎの組成（ｘ２）対比０．０２以内の範囲の小さい、請求項１乃至１７のいずれかに記載の発光素子。
  19. 前記活性層では、実質的に同じ色の光が発光する、請求項１乃至１８のいずれかに記載の発光素子。
  20. 前記第３井戸層、第２井戸層で発光する光の波長は異なり、かつ前記活性層で発光する光は実質的に同じ色の光である、請求項１乃至１９のいずれかに記載の発光素子。
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