KR100738399B1 - Nitride semiconductor light emitting device - Google Patents

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KR100738399B1
KR100738399B1 KR1020060035145A KR20060035145A KR100738399B1 KR 100738399 B1 KR100738399 B1 KR 100738399B1 KR 1020060035145 A KR1020060035145 A KR 1020060035145A KR 20060035145 A KR20060035145 A KR 20060035145A KR 100738399 B1 KR100738399 B1 KR 100738399B1
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nitride semiconductor
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semiconductor layer
light emitting
multilayer film
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김선운
김동준
이동주
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삼성전기주식회사
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Abstract

A nitride semiconductor light emitting device is provided to maximize an electric conductivity difference between multiple layers by alternatively depositing an n-type nitride semiconductor layer and a c-doped nitride semiconductor layer. An n-type multi-layered film(220) is formed on a substrate(210) by alternatively depositing an n-type nitride semiconductor layer(220a) a nitride semiconductor layer(220b) doped with a p-type impurity. An active layer(230) is formed on the n-type multi-layered film, and a p-type nitride semiconductor layer(240) is formed on the active layer. A p-type electrode(260) is formed on the p-type nitride semiconductor layer, and an n-type electrode(270) is formed on the n-type multi-layered film with no active layer.

Description

질화물 반도체 발광소자{NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}Nitride Semiconductor Light Emitting Device {NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

도 1은 종래기술에 따른 수평형 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a horizontal nitride semiconductor light emitting device according to the prior art.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 카본(C)이 도핑된 GaN의 페르미 레벨(fermi level)-포메이션 에너지(formation energy) 특성을 나타낸 그래프.3 is a graph showing the Fermi level (formation energy) characteristics of the carbon (C) doped GaN.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view showing a structure of a nitride semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

200: 수평형 질화물 반도체 발광소자 210: 기판200: horizontal nitride semiconductor light emitting device 210: substrate

220: n형 다층막 220a: n형 질화물 반도체층220: n-type multilayer film 220a: n-type nitride semiconductor layer

220b: C 도프트 질화물 반도체층 230: 활성층220b: C doped nitride semiconductor layer 230: active layer

240: p형 질화물 반도체층 250: 투명 전극240: p-type nitride semiconductor layer 250: transparent electrode

260: p형 전극 270: n형 전극260 p-type electrode 270 n-type electrode

본 발명은 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전류 확산 효과를 향상시켜 동작 전압을 감소시키고, 정전기 특성을 향상시킬 수 있는 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device, and more particularly to a nitride semiconductor light emitting device that can improve the current spreading effect to reduce the operating voltage, and improve the electrostatic properties.

일반적으로, 질화물계 반도체는 비교적 높은 에너지 밴드갭을 갖는 물질(예; GaN 반도체의 경우, 약 3.4eV)로서 청색 또는 녹색 등의 단파장광을 생성하기 위한 광소자에 적극적으로 채용되고 있다. 이러한 질화물계 반도체로는 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 물질이 널리 사용되고 있다.In general, nitride semiconductors are actively employed in optical devices for generating short wavelength light such as blue or green as a material having a relatively high energy band gap (for example, about 3.4 eV in GaN semiconductors). As the nitride semiconductor, a material having an Al x In y Ga (1-xy) N composition formula (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1) is widely used.

하지만, 상기 질화물계 반도체는 비교적 큰 에너지 밴드갭을 가지므로, 전극과 오믹접촉을 형성하는데 어려움이 있다. 특히, n형 질화물 반도체층은 보다 큰 에너지 밴드갭을 가지므로, n형 전극과 접촉부위에서 접촉저항이 높아지며, 이로 인해 소자의 동작 전압이 커져 발열량이 증가되는 문제가 있다.However, since the nitride semiconductor has a relatively large energy band gap, it is difficult to form an ohmic contact with the electrode. In particular, since the n-type nitride semiconductor layer has a larger energy band gap, the contact resistance is increased at the contact portion with the n-type electrode, which causes a problem that the operating voltage of the device is increased and the heat generation amount is increased.

이에 따라, 질화물계 반도체 발광소자는 n형 질화물 반도체층의 높은 에너지 밴드갭으로 인해 소자의 동작 전압이 커지는 것을 방지하기 위해, 최근 다양한 연구들이 진행되고 있다.Accordingly, in order to prevent the nitride-based semiconductor light emitting device from increasing the operating voltage of the device due to the high energy bandgap of the n-type nitride semiconductor layer, various studies have recently been conducted.

그러면, 이하 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 질화물 반도체 발광소자에 대하여 설명하기로 한다.Next, a nitride semiconductor light emitting device according to the related art will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 종래기술에 따른 수평형 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a horizontal nitride semiconductor light emitting device according to the prior art.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 수평형 질화물 반도체 발광소자(100)는, 사파이어 기판(110)과, 상기 사파이어 기판(110) 상에 n형 질화물 반도체층(120a) 및 언도프트(undoped) 질화물 반도체층(120b)이 교대로 1회 이상 반복 적층되어 형성된 n형 다층막(120)과, 상기 n형 다층막(120) 상의 일부에 형성된 다중양자 우물(Multi Quantum Well) 구조인 GaN/InGaN 활성층(130), 및 상기 활성층(130) 상에 형성된 p형 질화물 반도체층(140)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the horizontal nitride semiconductor light emitting device 100 according to the related art includes a sapphire substrate 110, an n-type nitride semiconductor layer 120a and an undoped layer on the sapphire substrate 110. undoped) n-type multilayer film 120 formed by alternately stacking the nitride semiconductor layer 120b one or more times, and GaN / InGaN having a multi quantum well structure formed on a part of the n-type multilayer film 120 An active layer 130 and a p-type nitride semiconductor layer 140 formed on the active layer 130.

상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에는 ITO 등으로 이루어진 투명 전극(150)과, Au/Cr로 이루어진 p형 전극(160)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 활성층(130)이 형성되지 않은 상기 n형 다층막(120) 상에는 Au/Cr로 이루어진 n형 전극(170)이 형성되어 있다.On the p-type nitride semiconductor layer 140, a transparent electrode 150 made of ITO or the like and a p-type electrode 160 made of Au / Cr are formed. The n-type electrode 170 made of Au / Cr is formed on the n-type multilayer film 120 in which the active layer 130 is not formed.

이와 같이, 종래기술에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)는, 상기 n형 질화물 반도체층(120a)의 성장시, 고의적으로 도핑을 하지 않은 언도프트 질화물 반도체층(120b)을 형성하여, 전기 전도도가 서로 다른 층이 존재하는 n형 다층막(120)을 형성함으로써, 상기 n형 다층막(120)의 전류 확산 효과를 향상시켜 소자의 동작 전압을 감소시켰다.As described above, the nitride semiconductor light emitting device 100 according to the related art forms an undoped nitride semiconductor layer 120b which is not intentionally doped upon growth of the n-type nitride semiconductor layer 120a, thereby providing electrical conductivity. By forming the n-type multilayer film 120 having different layers, the current spreading effect of the n-type multilayer film 120 is improved to reduce the operating voltage of the device.

한편, 상기한 바와 같이, 전기 전도도가 서로 다른 다층막을 성장시킴에 있어서, 각 다층막의 두께 및 다층막 간의 전기 전도도 차이가 전류 확산 효과의 정도에 큰 영향을 주게 된다. 전기 전도도 차이의 경우, 그 차이가 클수록 얇은 다층막 두께에서도 전류 확산 효과가 커진다.On the other hand, as described above, in the growth of multilayer films having different electrical conductivity, the thickness of each multilayer film and the electrical conductivity difference between the multilayer films greatly influence the degree of the current diffusion effect. In the case of the difference in electrical conductivity, the larger the difference, the greater the current spreading effect even at a thin multilayer film thickness.

그런데, 일반적인 MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition)법으로 성장되는 질화물 반도체의 경우, 고의로 n형 불순물을 도핑하지 않더라도, 자연적으로 n형 질화물 반도체의 특성을 나타내며, 이 때 n형 이동자의 농도는 적어도 1×10E16 이상으로 측정되고 있다. 또한, 일반적인 질화물 반도체 발광소자(100)를 구성하는 n형 질화물 반도체층(120a)의 n형 이동자 농도가 약 3×10E18인 점을 감안하면, 상기 다층막 간의 전기 전도도 차이는 300배 이상 형성되기 어렵다는 문제가 있다.However, in the case of a nitride semiconductor grown by a general metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, even if the n-type impurity is not intentionally doped, the nitride semiconductor naturally exhibits characteristics of the n-type nitride semiconductor. It is measured at 1x10E16 or more. Further, considering that the n-type transporter concentration of the n-type nitride semiconductor layer 120a constituting the general nitride semiconductor light emitting device 100 is about 3 × 10 E18, the difference in electrical conductivity between the multilayer films is hardly formed by more than 300 times. there is a problem.

따라서, 발광소자의 전류 확산 효과를 보다 향상시킬 수 있는 발광소자 관련 기술의 개발이 계속적으로 요구되고 있다.Therefore, there is a continuous demand for development of a light emitting device related technology capable of further improving the current spreading effect of the light emitting device.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 전류 확산 효과를 향상시켜 동작 전압을 감소시키고, 정전기 특성을 향상시킬 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device capable of improving the current diffusion effect to reduce the operating voltage and improve the electrostatic characteristics.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자는, 기판; 상기 기판 상에, n형 질화물 반도체층 및 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층이 교대로 1회 이상 반복 적층되어 형성된 n형 다층막; 상기 n형 다층막 상의 일부분에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극; 및 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 다층막 상에 형성된 n형 전극을 포함한다.A nitride semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object, a substrate; An n-type multilayer film formed by alternately stacking an n-type nitride semiconductor layer and a nitride semiconductor layer doped with an element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer one or more times on the substrate; An active layer formed on a portion of the n-type multilayer film; A p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer; A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer; And an n-type electrode formed on the n-type multilayer film in which the active layer is not formed.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자는, n형 전극; 상기 n형 전극 하면에, n형 질화물 반도체층 및 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층이 교대로 1회 이상 반복 적층되어 형성된 n형 다층막; 상기 n형 다층막 하면에 형성된 활성층; 상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층; 상기 p형 질화물 반도체층 하면에 형성된 p형 전극; 및 상기 p형 전극 하면에 형성된 구조지지층을 포함한다.In addition, the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention for achieving the above object comprises an n-type electrode; An n-type multilayer film formed under the n-type electrode by alternately stacking an n-type nitride semiconductor layer and a nitride semiconductor layer doped with an element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer one or more times; An active layer formed on the bottom surface of the n-type multilayer film; A p-type nitride semiconductor layer formed on the lower surface of the active layer; A p-type electrode formed on the lower surface of the p-type nitride semiconductor layer; And a structural support layer formed on the lower surface of the p-type electrode.

여기서, 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소는, C인 것을 특징으로 한다.The element acting as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer is characterized by C.

그리고, 상기 C의 도핑 농도는, 1×1016 내지 1×1019인 것을 특징으로 한다.And, the doping concentration of C is characterized in that 1 × 10 16 to 1 × 10 19 .

또한, 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소의 도핑 농도는, 상기 n형 다층막을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다르게 형성된 것을 특징으로 한다.Further, the doping concentration of the element acting as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer is characterized in that it is formed the same or different for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film.

또한, 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층은, 상기 n형 다층막을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.The nitride semiconductor layer doped with an element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer is characterized by having the same or different thickness for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film.

또한, 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층은, 0.5 ㎚ 내지 500 ㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.Further, the nitride semiconductor layer doped with an element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer is characterized in that it has a thickness of 0.5 nm to 500 nm.

또한, 상기 n형 질화물 반도체층에는, Si, Ge 및 Sn으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 n형 불순물이 도핑되어 있는 것을 특징으로 한다.The n-type nitride semiconductor layer is doped with any one n-type impurity selected from the group consisting of Si, Ge, and Sn.

또한, 상기 n형 불순물의 도핑 농도는, 상기 n형 다층막을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다르게 형성된 것을 특징으로 한다.The doping concentration of the n-type impurity may be the same or different for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity.

이제 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예 1Example 1

도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다.A nitride semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도로서, 수평형 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and showing the structure of the horizontal nitride semiconductor light emitting device.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(200)의 기판(210) 상에는, n형 질화물 반도체층(220a) 및 상기 n형 질화물 반도체층(220a)에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층(220b)이 교대로 1회 이상 반복 적층된 n형 다층막(220)이 형성되어 있다. 상기 n형 다층막(220)은 통상적인 MOCVD법으로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 2, on the substrate 210 of the nitride semiconductor light emitting device 200 according to the first embodiment of the present invention, an n-type nitride semiconductor layer 220a and an n-type nitride semiconductor layer 220a are provided. The n-type multilayer film 220 in which the nitride semiconductor layer 220b doped with an element serving as a p-type impurity is alternately stacked one or more times is formed. The n-type multilayer film 220 may be formed by a conventional MOCVD method.

상기 기판(210)은, 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 사파이어, ZnO, GaN, SiC 및 AlN 등으로 이루어질 수 있다.The substrate 210 is a substrate suitable for growing a nitride semiconductor single crystal, and may be made of sapphire, ZnO, GaN, SiC, and AlN.

상기 기판(210)과 상기 n형 다층막(220)의 최하층에 형성된 n형 질화물 반도체층(220a)의 사이에는, 이들 간의 격자정합을 향상시키기 위한 버퍼층(도시안함)이 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 버퍼층은 GaN 또는 AlN/GaN 등으로 형성될 수 있다.A buffer layer (not shown) may be formed between the substrate 210 and the n-type nitride semiconductor layer 220a formed on the lowermost layer of the n-type multilayer film 220 to improve lattice matching therebetween. Here, the buffer layer may be formed of GaN or AlN / GaN.

상기 n형 다층막(220) 상의 일부에는 활성층(230) 및 p형 질화물 반도체층(240)이 차례로 형성되어 있다.An active layer 230 and a p-type nitride semiconductor layer 240 are sequentially formed on a portion of the n-type multilayer film 220.

상기 n형 질화물 반도체층(220a)과 p형 질화물 반도체층(240) 및 활성 층(230)은, InXAlYGa1-X-YN 조성식(여기서, 0≤X, 0≤Y, X+Y≤1)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다.The n-type nitride semiconductor layer 220a, the p-type nitride semiconductor layer 240, and the active layer 230 may have an In X Al Y Ga 1-XY N composition formula, where 0 ≦ X, 0 ≦ Y, and X + Y. It may be made of a semiconductor material having ≤

보다 구체적으로, 상기 n형 질화물 반도체층(220a)은 n형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, n형 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다. 여기서, 상기 n형 불순물의 도핑 농도는, 상기 n형 다층막(220)을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다르게 형성될 수 있다.More specifically, the n-type nitride semiconductor layer 220a may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with n-type impurities. For example, Si, Ge, Sn, or the like may be used as the n-type impurities. Preferably, Si is mainly used. Here, the doping concentration of the n-type impurity may be the same or different for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film 220.

또한, 상기 p형 질화물 반도체층(240)은 p형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, p형 불순물로는 예를 들어, Mg, Zn, Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다. 그리고, 상기 활성층(230)은 다중양자 우물 구조의 InGaN/GaN층으로 이루어질 수 있다.In addition, the p-type nitride semiconductor layer 240 may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with p-type impurities, for example, Mg, Zn, Be, etc. are preferably used as p-type impurities. Mg is mainly used. The active layer 230 may be formed of an InGaN / GaN layer having a multi-quantum well structure.

상기 p형 질화물 반도체층(240) 상에는 ITO 등으로 이루어진 투명 전극(250)이 형성되어 있고, 상기 투명 전극(250) 상에는 Au/Cr로 이루어진 p형 전극(260)이 형성되어 있다. 또한, 상기 활성층(230)이 형성되지 않은 상기 n형 다층막(220) 상에는 Au/Cr로 이루어진 n형 전극(270)이 형성되어 있다.A transparent electrode 250 made of ITO or the like is formed on the p-type nitride semiconductor layer 240, and a p-type electrode 260 made of Au / Cr is formed on the transparent electrode 250. In addition, an n-type electrode 270 made of Au / Cr is formed on the n-type multilayer film 220 in which the active layer 230 is not formed.

이러한 본 발명의 질화물 반도체 발광소자(200)에서, 상기 n형 질화물 반도체층(220a)에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소로서 카본(C)을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자(200)의 n형 다층막(220)은, n형 질화물 반도체층(220a) 및 C 도프트(doped) 질화물 반도체층(220b)이 교대 로 1회 이상 반복 적층되어 형성된 것이 바람직하다.In the nitride semiconductor light emitting device 200 of the present invention, it is preferable to use carbon (C) as an element acting as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer 220a. That is, in the n-type multilayer film 220 of the nitride semiconductor light emitting device 200 according to the present embodiment, the n-type nitride semiconductor layer 220a and the C-doped nitride semiconductor layer 220b are alternately one or more times. It is preferable to form by laminating repeatedly.

여기서, 도 3은 카본(C)이 도핑된 GaN의 페르미 레벨(fermi level)-포메이션 에너지(formation energy) 특성을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing fermi level-formation energy characteristics of GaN doped with carbon (C).

도 3을 참조하면, 통상적인 MOCVD법으로 성장되는 GaN에 C가 고의적으로 도핑될 경우, 상기 GaN의 N 사이트(site)에 C가 치환([CN])되어 셸로우 억셉터(shallow acceptor)로 작용한다. 즉, 상기 C는 GaN 내로 유입되어 p형 불순물로 작용함으로써, 상기 GaN의 n형 질화물 반도체 특성을 감소시키는 보상 효과(compensation effect)를 일으킨다. 이 때, 상기 C의 도핑 농도를 증가시킴에 따라, n형 이동자의 농도는 1×10E16 보다 낮아지게 되어, 반절연층(semi insulating layer)까지 형성이 가능하다.Referring to FIG. 3, when C is intentionally doped into GaN grown by a conventional MOCVD method, C is substituted ([C N ]) at an N site of the GaN, thereby allowing a shallow acceptor. Acts as. That is, the C flows into GaN and acts as a p-type impurity, causing a compensation effect to reduce the n-type nitride semiconductor properties of the GaN. At this time, as the doping concentration of the C is increased, the concentration of the n-type mover is lower than 1 × 10 E16, so that a semi insulating layer can be formed.

따라서, 본 실시예에서와 같이, n형 질화물 반도체층(220a) 내에 C 도프트 질화물 반도체층(220b)을 성장시켜 다층막을 형성할 경우, 종래기술에서와 같이 n형 질화물 반도체층(120a) 내에 언도프트 질화물 반도체층(120b)을 성장시켜 다층막을 형성하는 경우에 비해, 다층막 내에서 인접한 층간의 n형 이동자의 농도 차이를 훨씬 더 증가시킬 수 있는 바, 전기 전도도 차이를 300배 이상 증가시킨 다층막의 형성이 가능해진다.Therefore, as in the present embodiment, when the C doped nitride semiconductor layer 220b is grown in the n-type nitride semiconductor layer 220a to form a multilayer film, the n-type nitride semiconductor layer 120a is formed as in the prior art. Compared to the case where the undoped nitride semiconductor layer 120b is grown to form a multilayer film, the concentration difference of n-type carriers between adjacent layers in the multilayer film can be increased much more. Can be formed.

이 때, 상기 C 도프트 질화물 반도체층(220b)에서, 상기 C의 도핑 농도는, 약 1×1016 이하일 경우에는 전류 확산 효과를 충분히 얻기 어렵고, 약 1×1019 이상일 경우에는 막질이 크게 저하됨으로써 오히려 전기 전도도가 낮아질 수 있기 때문 에, 1×1016 내지 1×1019의 범위로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 C의 도핑 농도는, 상기 n형 다층막(220)을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다르게 형성될 수 있다.At this time, in the C doped nitride semiconductor layer 220b, the doping concentration of C is difficult to sufficiently obtain a current diffusion effect when it is about 1 × 10 16 or less, and when about 1 × 10 19 or more, the film quality greatly decreases. Since the electrical conductivity can be lowered by doing so, it is preferable that it is made in the range of 1 × 10 16 to 1 × 10 19 . In addition, the doping concentration of C may be the same or different for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film 220.

또한, 상기 C 도프트 질화물 반도체층(220b)은, 상기 n형 다층막(220)을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다른 두께를 가질 수 있다. 특히, 각각의 C 도프트 질화물 반도체층(220b)의 두께는, 약 0.5 ㎚ 이하의 두께를 가질 경우에는 전류 확산 효과를 충분히 얻기 어렵고, 약 500 ㎚ 이상의 두께를 가질 경우에는 저항이 너무 커질 수 있기 때문에, 0.5 ㎚ 내지 500 ㎚의 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the C doped nitride semiconductor layer 220b may have the same or different thickness for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film 220. In particular, the thickness of each C doped nitride semiconductor layer 220b is difficult to obtain a sufficient current spreading effect when the thickness is about 0.5 nm or less, and the resistance may be too large when the thickness is about 500 nm or more. Therefore, it is preferable to make it into the range of 0.5 nm-500 nm.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, n형 질화물 반도체층(220a) 및 C 도프트 질화물 반도체층(220b)이 교대로 1회 이상 반복 적층된 n형 다층막(220)을 형성함으로써, 상기 층들(220a, 220b)간의 전기 전도도 차이를 300배 이상 증가시켜, 전류 확산 효과를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 전류 확산 효과의 향상으로 인하여 낮은 동작 전압 및 우수한 정전기 특성을 갖는 질화물 반도체 소자를 구현할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by forming an n-type multilayer film 220 in which the n-type nitride semiconductor layer 220a and the C doped nitride semiconductor layer 220b are alternately laminated one or more times, The difference in electrical conductivity between the layers 220a and 220b may be increased by at least 300 times, thereby improving the current spreading effect. As such, the present invention can implement a nitride semiconductor device having low operating voltage and excellent electrostatic properties due to the improvement of the current spreading effect.

실시예 2Example 2

도 4를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다.A nitride semiconductor light emitting device according to a second exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도로서, 수직형 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention, and showing the structure of the vertical nitride semiconductor light emitting device.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(300)의 최상부에는 Cr/Au 등으로 이루어진 n형 전극(360)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 4, an n-type electrode 360 made of Cr / Au or the like is formed on the top of the nitride semiconductor light emitting device 300 according to the second embodiment of the present invention.

상기 n형 전극(360)의 하면에는 n형 다층막(350)이 형성되어 있다.An n-type multilayer film 350 is formed on the bottom surface of the n-type electrode 360.

본 실시예에 따른 상기 n형 다층막(350)은, 전류 확산 효과의 향상을 위해, n형 질화물 반도체층(350a) 및 상기 n형 질화물 반도체층(350a)에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층, 예컨대 C 도프트 질화물 반도체층(350b)을 교대로 1회 이상 반복 적층시켜 형성된 것이다.In the n-type multilayer film 350 according to the present embodiment, an element acting as a p-type impurity to the n-type nitride semiconductor layer 350a and the n-type nitride semiconductor layer 350a in order to improve the current diffusion effect The doped nitride semiconductor layer, for example, the C doped nitride semiconductor layer 350b is formed by alternately stacking one or more times.

즉, 상기 n형 질화물 반도체층(350a)에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소는, C인 것이 바람직하며, 상기 C의 도핑 농도는 1×1016 내지 1×1019인 것이 바람직하다. 이 때에, 상기 C의 도핑 농도는, 상기 n형 다층막(350)을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다르게 형성할 수 있다.That is, the element acting as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer 350a is preferably C, and the doping concentration of C is preferably 1 × 10 16 to 1 × 10 19 . In this case, the doping concentration of C may be the same or different for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film 350.

그리고, 상기 C 도프트 질화물 반도체층(350b)은, 상기 n형 다층막(350)을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다른 두께로 형성될 수 있으며, 각각의 C 도프트 질화물 반도체층(350b)은, 0.5 ㎚ 내지 500 ㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하다.The C doped nitride semiconductor layer 350b may have the same or different thickness for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film 350, and each of the C doped nitride semiconductor layers 350b may have a thickness. Silver preferably has a thickness of 0.5 nm to 500 nm.

상기 n형 질화물 반도체층(350a)은 Si, Ge 및 Sn 등과 같은 n형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, 여기서 상기 n형 불순물의 도핑 농도는, 상기 n형 다층막(350)을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다르게 형성될 수 있다.The n-type nitride semiconductor layer 350a may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with n-type impurities such as Si, Ge, and Sn, and the doping concentration of the n-type impurities may be It may be formed the same or different for each position of the nitride semiconductor layer constituting the 350.

상기 n형 다층막(350)의 하면에는 활성층(340) 및 p형 질화물 반도체층(330)이 아래로 순차 적층되어 있다. 상기 활성층(340)은 다중양자 우물 구조의 InGaN/GaN층으로 이루어질 수 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(330)은 p형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있다.The active layer 340 and the p-type nitride semiconductor layer 330 are sequentially stacked on the bottom surface of the n-type multilayer film 350. The active layer 340 may be formed of an InGaN / GaN layer having a multi-quantum well structure, and the p-type nitride semiconductor layer 330 may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer doped with p-type impurities.

상기 p형 질화물 반도체층(330)의 하면에는 p형 전극(320)이 형성되어 있다. 상기 p형 전극(320)은, 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.The p-type electrode 320 is formed on the bottom surface of the p-type nitride semiconductor layer 330. The p-type electrode 320 is preferably made of a metal having a high reflectance so as to simultaneously serve as an electrode and a reflection role.

상기 p형 전극(320)의 하면에는 도전성 접합층(미도시) 등에 의해 구조지지층(310)이 접합되어 있다. 상기 구조지지층(310)은 최종적인 LED 소자의 지지층 및 전극으로서의 역할을 수행하는 것으로서, 실리콘(Si) 기판, GaAs 기판, Ge 기판 또는 금속층 등으로 이루어진다.The structural support layer 310 is bonded to the lower surface of the p-type electrode 320 by a conductive bonding layer (not shown). The structural support layer 310 serves as a supporting layer and an electrode of the final LED element, and is made of a silicon (Si) substrate, a GaAs substrate, a Ge substrate, or a metal layer.

이러한 본 발명의 제2실시예 또한 제1실시예와 마찬가지로, n형 질화물 반도체층(350a) 및 C 도프트 질화물 반도체층(350b)이 교대로 1회 이상 반복 적층된 n형 다층막(350)을 포함하고 있기 때문에, 제1실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.Similarly to the first embodiment, the n-type multilayer film 350 in which the n-type nitride semiconductor layer 350a and the C-doped nitride semiconductor layer 350b are alternately stacked one or more times is alternately provided. Since it contains, the same effects and effects as in the first embodiment can be obtained.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실 시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also belong to the scope of the present invention.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자에 의하면, n형 질화물 반도체층 및 C 도프트 질화물 반도체층이 교대로 1회 이상 반복 적층된 n형 다층막을 형성함으로써, 다층막간의 전기 전도도 차이를 극대화시켜 소자의 전류 확산 효과를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, by forming an n-type multilayer film in which the n-type nitride semiconductor layer and the C doped nitride semiconductor layer are alternately stacked one or more times, the difference in electrical conductivity between the multilayer films is reduced. Maximization can improve the device's current spreading effect.

따라서, 본 발명은 전류 확산 효과의 향상으로 인하여 낮은 동작 전압 및 우수한 정전기 특성을 갖는 질화물 반도체 소자를 구현할 수 있다.Therefore, the present invention can implement a nitride semiconductor device having a low operating voltage and excellent electrostatic properties due to the improvement of the current spreading effect.

Claims (9)

기판;Board; 상기 기판 상에, n형 질화물 반도체층 및 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층이 교대로 1회 이상 반복 적층되어 형성된 n형 다층막;An n-type multilayer film formed by alternately stacking an n-type nitride semiconductor layer and a nitride semiconductor layer doped with an element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer one or more times on the substrate; 상기 n형 다층막 상의 일부분에 형성된 활성층;An active layer formed on a portion of the n-type multilayer film; 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층;A p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극; 및A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer; And 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 다층막 상에 형성된 n형 전극을 포함하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting device comprising an n-type electrode formed on the n-type multilayer film in which the active layer is not formed. n형 전극;n-type electrode; 상기 n형 전극 하면에, n형 질화물 반도체층 및 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층이 교대로 1회 이상 반복 적층되어 형성된 n형 다층막;An n-type multilayer film formed under the n-type electrode by alternately stacking an n-type nitride semiconductor layer and a nitride semiconductor layer doped with an element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer one or more times; 상기 n형 다층막 하면에 형성된 활성층;An active layer formed on the bottom surface of the n-type multilayer film; 상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층;A p-type nitride semiconductor layer formed on the lower surface of the active layer; 상기 p형 질화물 반도체층 하면에 형성된 p형 전극; 및A p-type electrode formed on the lower surface of the p-type nitride semiconductor layer; And 상기 p형 전극 하면에 형성된 구조지지층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting device comprising a structure support layer formed on the lower surface of the p-type electrode. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소는, C인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.An element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer is C. A nitride semiconductor light emitting device, characterized in that 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 C의 도핑 농도는, 1×1016 내지 1×1019인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.The doping concentration of C is 1 × 10 16 to 1 × 10 19 . 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소의 도핑 농도는, 상기 n형 다층막을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.And a doping concentration of an element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer is the same or different for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층은, 상기 n형 다층막을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting element doped with an element acting as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer, has a same or different thickness for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 n형 질화물 반도체층에 대해 p형 불순물로 작용하는 원소가 도핑된 질화물 반도체층은, 0.5 ㎚ 내지 500 ㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting element, wherein the nitride semiconductor layer doped with an element serving as a p-type impurity with respect to the n-type nitride semiconductor layer has a thickness of 0.5 nm to 500 nm. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 n형 질화물 반도체층에는, Si, Ge 및 Sn으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 n형 불순물이 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.The n-type nitride semiconductor layer is doped with any one n-type impurity selected from the group consisting of Si, Ge, and Sn. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 n형 불순물의 도핑 농도는, 상기 n형 다층막을 이루는 질화물 반도체층의 위치마다 같거나 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.The doping concentration of the n-type impurities, the nitride semiconductor light emitting device, characterized in that formed in the same or different for each position of the nitride semiconductor layer constituting the n-type multilayer film.
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