KR100558455B1 - 질화물 반도체 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질화물 반도체 소자에 관한 것으로서, 상면과 하면을 갖는 양자우물구조의 활성층과, 상기 활성층의 하면에 위치한 제1 도전형 클래드층과, 상기 활성층의 상면에 위치한 제2 도전형 클래드층을 포함하며, 상기 제1 도전형 클래드층은 상기 활성층의 격자상수와 동일하거나 큰 격자상수를 갖는 InAlGaN인 4성분계 질화물 반도체로 이루어지며, 상기 활성층에 가까운 순서로 상기 활성층보다 밴드갭이 큰 제1 질화물 반도체층과, 상기 제1 질화물 반도체층보다 밴드갭이 작은 제2 질화물 반도체층과, 상기 제2 질화물 반도체층보다 밴드갭이 큰 제3 질화물 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자를 제공한다.
내부양자효율(internal quantum efficiency), 터널효과(tunnel effect), 에너지밴드갭(energy bandgap), 격자상수(lattice constant)
Description
도1a는 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 소자의 측단면도이다.
도1b 및 1c는 각각 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 소자의 에너지밴드와 격자상수를 나타내는 그래프이다.
도2는 본 발명에 적용되는 원리를 설명하기 위한 질화물 반도체의 에너지밴드갭과 격자상수에 대한 그래프이다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 소자의 측단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
11,31: 기판 12,32: 버퍼층
13,33: n형 GaN층 14,34: n형 클래드층
14a,14b,14c: 제1 내지 제3 질화물 반도체층
15,35: 활성층 16,36: p형 클래드층
18,38: n측 전극 19,39: p측 전극
본 발명은 발광소자 및 레이저와 같은 질화물 반도체 소자에 관한 것으로서, 활성층의 하부 클래드층 구조가 개선하여 캐리어주입효율을 높히는 동시에 스트레스로 인한 광효율 저하를 방지할 수 있는 질화물 반도체 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 질화물 반도체 소자는 청색 또는 녹색 등의 단파장광을 생성하여 풀컬러 구현을 가능하게 한 고출력 광소자로서, 발광소자(LED) 및 레이저다이오드(LD)로 적극적으로 적용되고 있다. 주로, 질화물 반도체 소자는 유기화학기상증착법(MOCVD)등을 이용하여 사파이어, SiC와 같은 기판 상에 질화물 에피택셜층을 성장시켜 제조된다.
이러한 질화물 반도체 소자의 광효율은 내부양자효율과 광추출효율에 의해 결정되며, 일반적으로 내부양자효율은 활성층 내에서의 전자와 정공의 재결합확률로서, 활성층의 구조와 질화물 에피택셜층의 품질에 의해 결정된다.
종래의 내부양자효율을 향상시키는 방안으로서, 활성층을 구성하는 양자장벽층에 Si를 도핑하는 방안(Applied Physics Letters Vol. 73, 1128 (1998))과, 양자우물층과 양자장벽층의 성장온도를 달리하여 양자장벽층의 막질을 개선하는 방안(Physics Stat. Sol. (a), 176, 649 (1999))이 제안된 바 있다.
이와 달리, 활성층 주위의 클래드층 구조를 개선하여 캐리어주입효율을 향상시키는 방안도 연구되고 있다. 이러한 예로서 미국특허등록공보 제5959307호에 따르면, p형 또는 n형 클래드층을 활성층과 가까운 순서대로, 활성층의 밴드갭보다 큰 제1 클래드층, 제1 클래드층의 밴드갭보다 작은 제2 클래드층과, 제2 클래드층의 밴드갭보다 큰 제3 클래드층으로 구성함으로써 제3 클래드층으로부터 주입되는 전자를 얇은 제1 클래드층에서 터널효과(tunnel effect)를 통해 주입되고 활성층으로부터 오버플로우되는 캐리어는 높은 에너지 밴드갭의 제1 클래드층으로 방지한다. 따라서, 장치의 온도가 상승하더라도 오버플로우없이 고출력을 낼 수 있는 광소자를 제공할 수 있다.
상기 문헌에서 요구되는 밴드갭 조건을 만족하는 클래드층을 구성하기 위해서, 에너지밴드갭의 차이를 크게 확보할 수 있는 Al의 함량을 주로 조절한다. 예를 들어, 하부 클래드층(주로, n형 클래드층임)을 구성하는 경우에, 제1 및 제3 클래드층을 AlGaN으로, 제2 클래드층을 GaN으로 형성한다.
하지만, 이와 같이 서로 다른 클래드층을 구성하는 경우에, 격자상수차이로 인한 스트레스가 발생되고, 이러한 스트레스가 활성층에 적용될 수 있다. 이러한 스트레스가 적용된 활성층에서는 압전필드(piezoelelctric field)가 형성되어, 활성층 내에서 전자와 정공의 파동함수간의 거리가 멀어지는 현상이 발생된다. 이러한 현상은 결과적으로 광소자의 광효율을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 활성층으로 주입되는 캐리어효율을 증가시키면서도 스트레스발생으로 인한 광효율저하문제를 극복할 수 있는 내부양자효율 개선방안으로서 새로운 하부클래드층을 구비한 질화물 반도체 소자를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,
상면과 하면을 갖는 양자우물구조의 활성층과, 상기 활성층의 하면에 위치한 제1 도전형 클래드층과, 상기 활성층의 상면에 위치한 제2 도전형 클래드층을 포함하며, 상기 제1 도전형 클래드층은 상기 활성층의 격자상수와 동일하거나 큰 격자상수를 갖는 InAlGaN인 4성분계 질화물 반도체로 이루어지며, 상기 활성층에 가까운 순서로 상기 활성층보다 밴드갭이 큰 제1 질화물 반도체층과, 상기 제1 질화물 반도체층보다 밴드갭이 작은 제2 질화물 반도체층과, 상기 제2 질화물 반도체층보다 밴드갭이 큰 제3 질화물 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자를 제공한다.
본 발명의 일실시형태에서는, 상기 활성층은 복수의 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 적층된 다중양자우물구조를 가지며, 상기 제1 도전형 클래드층은 상기 양자우물층과 동일하거나 큰 격자상수를 가질 수 있다.
또한, 상기 양자우물층의 격자상수가 a이며, 상기 제1 내지 제3 질화물 반도체층은 InxAlyGa1-(x+y)N으로 표현할 때에, 0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1 및, a≤0.359x-0.077y+3.189으로 만족하는 조성물로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 내지 상기 제3 질화물 반도체층은 서로 동일한 격자상수를 가지며, 보다 바람직하게는, 상기 제1 내지 상기 제3 질화물 반도체층은 상기 활성층과 동일한 격자상수를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 질화물 반도체층의 두께는 1∼50㎚이며, 상기 제2 질화물 반도체층의 두께는 2∼100㎚인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 제2 도전형 클래드층은, 상기 활성층에 가까운 순서로 상기 활성층보다 밴드갭이 큰 제1 질화물 반도체층과, 상기 제1 질화물 반도체층보다 밴드갭이 작은 제2 질화물 반도체층과, 상기 제2 질화물 반도체층보다 밴드갭이 큰 제3 질화물 반도체층을 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도1a는 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 소자(10)를 도시한 측 단면도이다.
도1a를 참조하면, 상기 질화물 반도체소자(10)는 버퍼층(12)이 형성된 기판(11) 상에 질화물 반도체 적층구조를 포함한다. 상기 기판(11)은 사파이어기판, SiC 기판, GaN 기판일 수 있으며, 상기 버퍼층(12)은 AlxGa1-xN물질의 저온핵성장층일 수 있다.
상기 질화물 반도체 적층구조는 상기 버퍼층(12) 위에 순차적으로 형성된 n형 GaN층(13), n형 클래드층(14), 활성층(15) 및 p형 클래드층(16)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 n형 클래드층(14)은 InAlGaN인 4성분계로 이루어지며, 전자주입효율을 향상시키기 위해서 상기 활성층(15)에 가까운 순서로 제1 내지 제3 질화물 반도체층(14a,14b,14c)으로 구성된다. p측 전극(19)과 n측 전극(18)은 p형 클래드층(16)과 n형 GaN층(13)의 노출된 상면에 각각 형성된다.
상기 n형 클래드층(14)을 구성하는 제1 내지 제3 질화물 반도체층(14a,14b,14c)은 도1b의 에너지밴드갭 그래프에 도시된 바와 같이 전자주입효율을 개선하기 위해서 서로 다른 밴드갭을 갖는다. 즉, 제1 질화물 반도체층(14a)은 상기 활성층(15)보다 밴드갭이 큰 물질로 형성되며, 상기 제2 질화물 반도체층(14b)은 상기 제1 질화물 반도체층(14a)보다 밴드갭이 작은 물질로 형성되고, 상기 제3 질화물 반도체층(14c)은 상기 제2 질화물 반도체층(14b)보다 밴드갭이 큰 물질로 형성된다. 상기 제1 질화물 반도체층(14a)의 두께는 1∼50㎚이 며, 상기 제2 질화물 반도체층(14b)의 두께는 2∼100㎚인 것이 바람직하다.
따라서, n형 GaN층(13)과 제3 질화물 반도체층(14c)으로부터 주입되는 전자는 제1 질화물 반도체층(14a)에서 터널링효과로 활성층(15)에 제공되지만, 상대적으로 높은 밴드갭을 갖는 제1 질화물 반도체층(14a)에 의해 활성층(15)으로부터 n형 클래드층(14)으로 오버플로우되는 것을 방지하여 전자주입효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 n형 클래드층(14)은 격자상수로 인한 스트레스가 발생되어 활성층에 압전필드가 적용되지 않도록, 상기 활성층(15)의 격자상수와 동일하거나 그 격자상수보다 큰 격자상수를 갖는 4성분계 InAlGaN물질로 형성한다. 상기 활성층(15)은 복수개의 양자우물층(15a)과 양자장벽층(15b)을 교대로 적층된 다중양자우물구조일 수 있다. 이 경우에는 상기 n형 클래드층(14)은 양자우물층(15a)의 격자상수와 동일하거나 큰 질화물 반도체물질로 구성된다.
바람직하게는, 도1c에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 클래드층(14a, 14b,14c)을 모두 동일한 격자상수를 갖도록 구성하고, 나아가 활성층(15)(보다 구체적으로 양자우물층(15a))의 격자상수와 동일한 격자상수물질을 선택하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 활성층(15)이 GaN로 이루어진 양자장벽층(15b)과 In0.1Ga0.9N로 이루어진 양자우물층(15a)으로 구성된 형태에서 상기 양자장벽층(15b)과 상기 양자우물층(15a)의 격자상수는 각각 약 3.18Å, 약 3.224Å이며, 이 경우에 제1 내지 제3 질화물 반도체층(14a,14b,14c)은 도2b에 도시된 에너지밴드갭조건을 만족하면서, 3.224Å 또는 그 이상의 격자상수를 갖는 4성분계인 InxAlyGa1-(x+y)N(여기서, 0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1) 질화물 반도체물질로 구성한다. 본 발명에 따른 에너지밴드갭의 조건을 만족하면서 스트레스를 감소시키는 n형 클래드층(14)은 도2에 도시된 그래프를 통해 적절히 선택될 수 있다.
도2는 본 발명에 적용되는 원리를 설명하기 위한 질화물 반도체의 에너지밴드갭과 격자상수에 대한 그래프이다.
도2의 그래프를 참조하면, 도1c에서 설명한 바와 같이 양자우물층이 In0.1Ga0.9N인 경우(a로 표시됨)에, 에너지밴드갭은 3.2eV이고, 격자상수는 3.224Å로 도시되어 있다.
이 때, n형 클래드층을 양자우물층의 격자상수와 동일하게 구성하기 위해서, 상기 제1 및 제3 질화물 반도체층은 a1로 표시된 Inx1Aly1Ga1-(x1+y1)
N(여기서, 0<x1<1, 0<y1<1, 0<x1+y1<1)물질로, 제2 질화물 반도체층은 a2로 표시된 Inx2Aly2Ga1-(x2+y2)N(여기서, 0<x2<1, 0<y2<1, 0<x2+y2<1)물질로 구성할 수 있다.
이와 달리, n형 클래드층을 양자우물층의 격자상수보다 다소 크게 구성하여 압전필드를 유발하는 스트레스를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제3 질화물 반도체층을 a'1로 표시된 4성분계 질화물 반도체층으로, 제2 질화물 반도체층을 a'2로 표시된 4성분계 질화물 반도체층으로 각각 구성할 수 있다. 본 예에서는 제1 및 제3 질화물 반도체층이 동일한 성분으로 선택되어 있으나, 상기한 에너지밴드갭 조건과 본 발명에 따른 격자상수조건에 만족하는 다른 성분의 질화물 반도체물질로 형성될 수도 있다.
도2의 그래프에 기초하여, n형 클래드층을 구성하는 제1 내지 제3 질화물 반도체층은 수식으로 한정할 수 있다. 우선, 4성분계 질화물 반도체층의 격자상수(aInAlGaN)는 InN의 격자상수(3.548Å), AlN의 격자상수(3.112Å), GaN의 격자상수(3.189Å)로 표현하면,
aInAlGaN = xㆍaInN + yㆍaAlN +(1-x-y)ㆍaGaN
aInAlGaN = 0.359x-0.077y+3.189
로 정의될 수 있으며, 여기서, x,y는 각각 In, Al의 함량을 나타낸다.
따라서, 활성층, 특히 양자우물층의 격자상수(a)라 할 때에, 본 발명에 따른 n형 클래층의 In성분비와 Al성분비는 각각 아래와 식과 같이 정의될 수 있다.
a ≤ 0.359x-0.077y+3.189
(여기서, 0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1임)
(여기서, 0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1임)
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 소자(30)의 측단면도이다. 본 실시형태는 도1a와 유사한 구조를 가지면서, 정공주입효율을 향상시키기 위해서 p형 클래드층의 구조도를 추가적으로 개선한 형태를 예시한다.
도3를 참조하면, 상기 질화물 반도체소자(30)는 도1a와 유사하게 버퍼층(32)이 형성된 기판(31) 상에 질화물 반도체 적층구조를 포함한다. 상기 기판(31)은 사파이어기판, SiC 기판, GaN 기판일 수 있으며, 상기 버퍼층(32)은 AlxGa1-xN물질의 저온핵성장층일 수 있다.
상기 질화물 반도체 적층구조는 상기 버퍼층(32) 위에 순차적으로 형성된 n형 GaN층(33), n형 클래드층(34), 활성층(35), p형 클래드층(36) 및 p형 GaN층(37)을 포함할 수 있다.
본 실시형태에서, n형 클래드층(34)은 InAlGaN인 4성분계로 이루어지며, 전자주입효율을 향상시키기 위해서 상기 활성층(35)에 가까운 순서로 제1 내지 제3 n형 질화물 반도체층(34a,34b,34c)으로 구성된다. 이와 유사하게, p형 클래드층(36)은 InAlGaN인 4성분계로 이루어지며, 전자주입효율을 향상시키기 위해서 상기 활성층(35)에 가까운 순서로 제1 내지 제3 n형 질화물 반도체층(36a,36b,36c)으로 구성된다. p측 전극(39)과 n측 전극(38)은 p형 GaN층(37)과 n형 GaN층(33)의 노출된 상면에 각각 형성된다.
상기 n형 클래드층(34)은 n형 GaN층으로부터 주입되는 전자를 증가시키기 위해서, 상기 활성층(35)보다 밴드갭이 큰 물질로 형성된 제1 n형 질화물 반도체층(34a), 상기 제1 n형 질화물 반도체층(34a)보다 밴드갭이 작은 물질로 형성된 상기 제2 n형 질화물 반도체층(34b)와, 상기 제2 n형 질화물 반도체층(34b)보다 밴드갭이 큰 물질로 형성된 제3 n형 질화물 반도체층(34c)으로 형성된다. 여기서 상기 제1 n형 질화물 반도체층(34a)의 두께는 1∼50㎚이며, 상기 제2 n형 질화물 반도체층(34b)의 두께는 2∼100㎚인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 n형 클래드층(34)은 격자상수로 인한 스트레스가 발생되어 활성층(35)에 압전필드가 적용되지 않도록, 상기 활성층(35)의 격자상수와 동일하거나 그 격자상수보다 큰 격자상수를 갖는 4성분계 InAlGaN물질로 형성한다. 바람직하게는, 제1 내지 제3 n형 질화물 반도체층(34a, 34b,34c)을 모두 동일한 격자상수를 갖도록 구성하고, 나아가 활성층(35)의 격자상수와 동일한 격자상수물질을 선택하여 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기 p형 클래드층(36)은 상기 n형 클래드층(34)구조와 유사하게 상기 활성층(35)보다 밴드갭이 큰 물질로 형성된 제1 p형 질화물 반도체층(36a), 상기 제1 p형 질화물 반도체층(36a)보다 밴드갭이 작은 물질로 형성된 상기 제2 p형 질화물 반도체층(36b)와, 상기 제2 p형 질화물 반도체층(36b)보다 밴드갭이 큰 물질로 형성된 제3 p형 질화물 반도체층(36c)으로 형성된다. 따라서, p형 GaN층(37)으로부터 정공주입효율을 향상시켜, 전체적으로 내부양자효율을 향상시킬 수 있으며, 상술된 바와 같이 n형 클래드층(34)을 개선함으로써 격자상수로 인한 스트레스문제를 해결하여 압전필드로 인한 광효율저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 질화물 반도체 소자에 따르면, 하부클래드층(n형 클래드층)을 서로 다른 에너지밴드갭의 3층으로 구성하는 동시에 활성층의 격자상수와 동일하거나 그보다 큰 격자상수를 갖도록 구성함으로써, 캐리어주입효율을 향상시키고, 상기 활성층과의 격자상수차이로 발생되는 광효율 저하를 방지할 수 있다.
Claims (7)
- 상면과 하면을 갖는 양자우물구조의 활성층상기 활성층의 하면에 위치한 제1 도전형 클래드층; 및상기 활성층의 상면에 위치한 제2 도전형 클래드층을 포함하며,상기 제1 도전형 클래드층은 상기 활성층의 격자상수와 동일하거나 큰 격자상수를 갖는 InAlGaN인 4성분계 질화물 반도체로 이루어지며, 상기 활성층에 가까운 순서로 상기 활성층보다 밴드갭이 큰 제1 질화물 반도체층과, 상기 제1 질화물 반도체층보다 밴드갭이 작은 제2 질화물 반도체층과, 상기 제2 질화물 반도체층보다 밴드갭이 큰 제3 질화물 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
- 제1항에 있어서,상기 활성층은 복수의 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 적층된 구조를 가지며,상기 제1 도전형 클래드층은 상기 양자우물층과 동일하거나 큰 격자상수를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
- 제2항에 있어서,상기 양자우물층의 격자상수가 a이며, 상기 제1 내지 제3 질화물 반도체층은 InxAlyGa1-(x+y)N으로 표현할 때에, 0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1 및, a≤0.359x-0.077y+3.189을 만족하는 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제1 내지 상기 제3 질화물 반도체층은 서로 동일한 격자상수를 갖는 것을 특징으로 하는 질화말 반도체 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제1 내지 상기 제3 질화물 반도체층은 상기 활성층과 동일한 격자상수를 갖는 질화물 반도체 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제1 질화물 반도체층의 두께는 1∼50㎚이며, 상기 제2 질화물 반도체층의 두께는 2∼100㎚인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제2 도전형 클래드층은, 상기 활성층에 가까운 순서로 상기 활성층보다 밴드갭이 큰 제1 질화물 반도체층과, 상기 제1 질화물 반도체층보다 밴드갭이 작은 제2 질화물 반도체층과, 상기 제2 질화물 반도체층보다 밴드갭이 큰 제3 질화물 반도체층을 포함하는 질화물 반도체 소자.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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