KR100770438B1 - 반도체발광소자 - Google Patents

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Abstract

활성층내에 전자를 가두기 위한 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감함으로써 문턱전류가 작고, 미분효율의 높은, 양호한 특성을 구비하는 반도체발광소자를 제공한다. 활성층(20)을 구성하는 배리어층 중, 가장 p측에 위치하는 배리어층인 최종 배리어층(1)의 밴드갭을, 배리어층(2)의 밴드갭보다 작게 한다. 최종 배리어층(1)으로서 배리어층(2)과 같은 밴드갭의 재료를 사용할 경우에 비교해서 전자장벽층(3)과의 밴드 불연속량(전자장벽)을 크게 할 수 있다. 그 결과, 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
전자장벽, 밴드갭, 오버플로우, 활성층, 배리어층.

Description

반도체발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}
도 1은 실시예1에 따른 질화물계 반도체레이저의 구성을 나타내는 단면도,
도 2는 실시예1에 따른 질화물계 반도체레이저의 부분활성층의 구성을 나타내는 단면도,
도 3은 실시예1에 따른 질화물계 반도체레이저의 밴드도,
도 4는 실시예1에 따른 시뮬레이션에 사용한 반도체발광소자의 구성을 나타내는 단면도,
도 5는 실시예1에 따른 질화물계 반도체레이저에 있어서의 광출력-전류특성의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면,
도 6은 실시예1에 따른 질화물계 반도체레이저에 있어서의 전자 오버플로우(Overflow) 비율의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면,
도 7은 실시예2에 따른 질화물계 반도체레이저의 밴드도,
도 8은 실시예3에 따른 질화물계 반도체레이저의 밴드도이다.
본 발명은, 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자에 관한 것이다.
최근, 광디스크의 고밀도화에 필요한 청색영역으로부터 자외선영역에 걸치는 발광이 가능한 반도체레이저로서, AlGaInN 등의 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 질화물계 반도체레이저의 연구개발이 열심히 행해지고, 이미 실용화되어 있다.
지금까지 보고되고 있는 질화물계 반도체레이저에 있어서는, 그 활성층구조로서, 2층 이상의 InGaN으로 이루어지는 웰층과, 3층 이상으로 그것보다도 In조성비가 작은(통상 0.02 정도) InGaN으로 이루어지는 배리어층이 교대로 적층한 다중양자우물구조를 사용하는 것이 많다.
여기에서, 질화물계III-V족화합물반도체에서는, 이질접합을 형성했을 때의 전도대의 밴드 불연속량과, 가전자대의 밴드 불연속량과의 비가 2.5:7.5 정도가 되고, 전도대의 밴드 불연속량이 매우 작은 것이 알려져 있다(Applied Physics Letter vol.70(1997) p.2577 참조). 이 때문에, 웰층으로부터 배리어층을 넘어서 전자가 오버플로우 하기 쉽고, 문턱전류의 상승, 미분효율 및 온도특성의 열화가 문제가 되기 쉽다.
그래서, 이 문제를 해결하기 위해서, 배리어층의 밴드갭(bandgap)을 가능한 크게 해서, 전도대의 밴드 불연속량을 크게 한다고 하는 방법이 생각된다. 이것에는, 배리어층으로서 In조성비가 가능한 작은 InGaN을 사용하지만, GaN, AlGaN, InAlGaN등, InGaN보다도 밴드갭이 큰 재료(재질)를 사용하면 좋다.
배리어층의 밴드갭을 크게 하면, 가전자대의 밴드 불연속량은 커진다. 그러나, 배리어층으로서 In조성비가 가능한 작은 InGaN을 사용하지만, GaN, AlGaN을 사용하면, 이것들의 재료는, 밴드갭이 클수록, 격자정수가 작아지기 때문에, 보다 큰 인장 왜곡을 받는다. 그리고, 왜곡을 받은 반도체의 밴드 물성을 따르고, 전도대의 밴드 불연속이 클수록에는 가전자대의 밴드 불연속량이 커질 일은 없다.
그 결과, 정공이 2층 이상의 웰에 균일하게 주입되기 어렵다고하는 문제를 야기하는 않아, 전자의 오버플로우의 문제를 해결하는 것이 가능한 것으로 생각된다.
또, 본 발명에 따른 선행 기술이 특허문헌1에 개시되어 있다.
[특허문헌1]일본국 공개특허공보 특개평7-170022호 공보
그러나, 발명자는, 큰 밴드갭을 가지는 재료를 배리어층으로서 사용한 경우, p측에 가장 가까운 배리어층인 최종 배리어층으로부터, 전자가 전자장벽층을 극복해서 오버플로우 하기 쉬워진다는 새로운 문제가 발생하는 것을, 시뮬레이션 등에서 확인하고 있다. 이것은, 큰 밴드갭의 재료를 배리어층에 사용함으로써 최종 배리어층과 전자장벽층과의 사이의 밴드 불연속량(전자장벽)이 작아지기 때문에 생긴 것으로 생각된다.
또한, GaN, AlGaN보다도 밴드갭이 작은 InGaN의 배리어층이어도, 최종 배리어층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자의 비율은 0이 아니라, 반도체발광소자의 문턱전류, 미분효율 및 온도특성 등을 열화하는 요인이 되어 있다.
그래서, 최종 배리어층을 생략하여, 웰층과 전자장벽층을 직접 접합함으로써 최종 배리어층이 있을 경우보다도, 전자장벽을 높게 해서 오버플로우 하는 전자를 저감하는 방법이 생각된다.
그러나, 전자장벽층의 성막 온도는, 웰층의 성막 온도보다도 2000℃ 정도 높다. 그 때문에, 웰층 상에 직접, 전자장벽층을 형성하려고 하면, 웰층 형성 후, 웰층의 표면을 보호하지 않은 채 성막 온도를 상승할 필요가 있다. 그리고, 그 동안에, 웰층 표면부의 결정성이 열화하는 것이 알려져 있다.
이러한 결정성이 열화한 웰층을 이용하여 반도체발광소자를 작성하면, 그 웰층에 가둘 수 있는 전자는, 레이저발진에 기여하지 않는 것으로 되고, 문턱전류나 미분효율의 악화를 초래한다고 하는 문제를 일으킨다.
본 발명의 목적은, 활성층내에 전자를 가두기 위한 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감함으로써 문턱전류가 작고, 미분효율의 높으며, 양호한 특성을 구비하는 반도체발광소자를 제공하는 것에 있다.
청구항1에 기재된 발명은, n형클래드층과 p형클래드층과의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자이며, 상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지 고, 상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층측에 있는 최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 최종 배리어층이외의 배리어층의 밴드갭보다도 작은 것을 특징으로 한다.
청구항7에 기재된 발명은, n형클래드층과 p형클래드층과의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자이며, 상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지고, 상기 복수의 배리어층은, 가장 상기 p형클래드층측에 있는 최종 배리어층을 포함하고, 상기 최종 배리어층은, 상기 n형클래드층측에 배치된 제1최종 배리어층과, 상기 p형클래드층측에 배치된 제2최종 배리어층을 포함하고, 상기 제2최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 최종 배리어층이외의 배리어층의 밴드갭보다도 작은 것을 특징으로 한다.
청구항9에 기재된 발명은, n형클래드층과 p형클래드층과의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자이며, 상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지고, 상기 복수의 배리어층은, 가장 상기 p형클래드층측에 있는 최종 배리어층을 포함하고, 상기 최종 배리어층의 재질은 InGaN이며, 상기 최종 배리어층이외의 배리어층의 재질은 GaN인 것을 특징으로 한다.
청구항10에 기재된 발명은, n형클래드층과 p형클래드층과의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자이며, 상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지 고, 상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층측에 있는 최종 배리어층이, 복수의 부분 최종 배리어층을 포함하고, 상기 복수의 부분 최종 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층측에 있는 제1부분 최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 제1부분 최종 배리어층과 인접하는 부분 최종 배리어층의 밴드갭보다도 작은 것을 특징으로 한다.
청구항12에 기재된 발명은, n형클래드층과 p형클래드층과의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자이며, 상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지고, 상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층측에 있는 최종 배리어층은, 복수의 부분 최종 배리어층을 포함하고, 상기 복수의 부분 최종 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층측에 있는 제1부분 최종 배리어층의 재질은, InGaN이며, 상기 제1부분 최종 배리어층과 인접하는 부분 최종 배리어층의 재질은, 밴드갭이 상기 제1부분 최종 배리어층의 밴드갭보다 큰 InGaN 또는 GaN인 것을 특징으로 한다.
청구항13에 기재된 발명은, n형클래드층과 p형클래드층과의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자이며, 상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층과 교대로 형성된 웰층을 가지고, 상기 복수의 배리어층보다도 밴드갭이 큰 장벽층과, 상기 복수의 배리어층과 상기 장벽층과의 사이에 상기 장벽층에 접하도록 설치되고, 상기 복수의 배리어층보다도 밴드갭이 작으면서 상기 웰층보다도 밴드갭이 큰 제1층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항14에 기재된 발명은, n형클래드층과 p형클래드층과의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자이며, 상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층과 교대로 형성된 웰층을 가지고, 상기 복수의 배리어층보다도 밴드갭이 크고, 상기 p형클래드층의 상기 활성층측에 접해서 설치되는 광도파층과, 상기 복수의 배리어층과 상기 광도파층과의 사이에 상기 광도파층에 접하도록 설치되고, 상기 복수의 배리어층보다도 밴드갭이 작으면서 상기 웰층보다도 밴드갭 큰 제1층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항15에 기재된 발명은, n형클래드층과 p형클래드층과의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족화합물반도체를 사용한 반도체발광소자이며, 상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층과 교대로 형성된 웰층을 가지고, 상기 복수의 배리어층과 상기 p형클래드층과에 사이에 상기 p형클래드층에 접하도록 설치되고, 상기 복수의 배리어층보다도 밴드갭이 작으면서 상기 웰층보다도 밴드갭이 큰 제1층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항1에 기재된 발명에 의하면, 최종 배리어층의 밴드갭을 최종 배리어층이외의 배리어층의 밴드갭보다도 작게 하고 있다. 그 때문에, 예를 들면 p형클래드층과의 사이에 형성되는 전자장벽을, 최종 배리어층으로 해서, 최종 배리어층이외의 배리어층을 사용했을 경우보다도 크게 할 수 있다. 그 결과, 활성층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
또한, 웰층 상에 최종 배리어층을 형성하고 있으므로, 웰층의 결정성이 열화한다고 하는 문제도 없게 된다.
청구항7에 기재된 발명에 의하면, 제2최종 배리어층의 밴드갭을 최종 배리어층이외의 배리어층의 밴드갭보다도 작게 하고 있다. 그 때문에, 예를 들면 p형클래드층과의 사이에 형성되는 전자장벽을, 최종 배리어층으로 해서, 최종 배리어층이외의 배리어층을 사용했을 경우보다도 크게 할 수 있다. 그 결과, 활성층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
청구항9에 기재된 발명에 의하면, 최종 배리어층의 밴드갭을 최종 배리어층이외의 배리어층의 밴드갭보다도 작게 할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면 p형클래드층과의 사이에 형성되는 전자장벽을, 최종 배리어층으로 해서, 최종 배리어층이외의 배리어층을 사용했을 경우보다도 크게 할 수 있다. 그 결과, 활성층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
청구항10에 기재된 발명에 의하면, 제1부분 최종 배리어층과 p형클래드층과의 사이에 형성되는 전자장벽을 크게 할 수 있다. 그 결과, 활성층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
청구항12에 기재된 발명에 의하면, 제1부분 최종 배리어층과 p형클래드층과의 사이에 형성되는 전자장벽을 크게 할 수 있다. 그 결과, 활성층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
청구항13에 기재된 발명에 의하면, 제1층과 장벽층과의 사이에 형성되는 전자장벽을 크게 할 수 있다. 그 결과, 활성층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
청구항14에 기재된 발명에 의하면, 제1층과 광도파층과의 사이에 형성되는 전자장벽을 크게 할 수 있다. 그 결과, 활성층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
청구항15에 기재된 발명에 의하면, 제1층과 p형클래드층과의 사이에 형성되는 전자장벽을 크게 할 수 있다. 그 결과, 활성층으로부터 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
<실시예1>
도 1은 본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저(반도체발광소자)의 구조를 나타내는 단면도다. 이 질화물계 반도체레이저는, 리지 구조 및 SCH구조를 가지는 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저는, GaN기판(4)의 일주면인 Ga면상에 n형GaN버퍼층(5)을 형성하고 있다. 이 층은, GaN기판(4)상의 표면의 요철을 저감하고, 그 상층을 가능한 평탄하게 적층하기 위해서 형성된다.
그리고, n형GaN버퍼층(5)상에, n형AlGaN클래드층(6:n형클래드층), n측가이드층으로서의 n형GaN광가이드층(7), 활성층(20), p형AlGaN전자장벽층(3:전자장벽층, 장벽층) 및 p측가이드층으로서의 p형GaN광가이드층(9), p형AlGaN클래드층(10:p형클래드층) 및 p형GaN콘택트층(11:p형콘택트층)이 순차적으로 적층되어 있다.
여기에서, p형GaN광가이드층(9)은, 후술하는 최종 배리어층(1) 및 배리어층 (2)보다도 밴드갭이 커지도록 선택되고 있다. 또한, p형GaN광가이드층(9)은, p형클래드층(10)의 활성층(20)측에 접해서 설치된다.
n형GaN버퍼층(5)은, 두께가 예를 들면 1㎛이며, n형불순물로서 예를 들면 실리콘(Si)이 도프되어 있다. n형AlGaN클래드층(6)은, 두께가 예를 들면 1㎛이며, n형불순물로서 예를 들면 Si이 도프되고, Al조성비는 예를 들면 0.07이다.
활성층(20)은, 복수의 배리어층과, 상기 복수의 배리어층에 끼워져서 형성된 복수의 웰층을 구비하고, 다중양자우물구조를 구성하고 있다. 여기에서, 복수의 배리어층 중, 가장 p형클래드층(10)측에 있는 배리어층이 최종 배리어층(1)에 대응하고 있다.
도 2는 활성층(20)을 구성하는 부분활성층(8)의 단면도를 보이고 있다. 부분활성층(8)은, InxGa1 - XN(x=0.02)로 이루어지는 배리어층(2:최종 배리어층(1)이외의 배리어층)과, InyGa1 - yN(y=0.14)로 이루어지는 웰층(18:우물층)이 교대로 적층되어 있다. 그리고, 배리어층(2)의 두께는, 예를 들면 7nm로 형성되고, 웰층(18)의 두께는, 예를 들면 3.5nm로 형성되어 있다.
최종 배리어층(1)은, 두께가 20nm의 안도프 InzGa1 - ZN에 의해 형성되어 있다. In조성비 z는, 예를 들면 0.04가 된다. 최종 배리어층(1)의 In조성비 z는, 다른 배리어층(2)의 In조성비 x(=0.02)보다도 크므로, 배리어층(2)의 밴드갭에 비교하여, 작은 밴드갭이 되어 있다.
이상으로부터, In조성비 x, y, z는, 0<x<z<y<1을 만족시키고 있다. 또한, In조성비x, y, z는,(y-Z)>(z-x)의 관계도 만족시키고 있다.
또한, 최종 배리어층(1)은, 배리어층(2), 웰층(18)과 두께가 다르고, 두께가 커지도록 선택되고 있다.
또, 본 실시예의 예에서는, 활성층(20)의 우물 수는 3이 된다.
p형AlGaN전자장벽층(3)은, 두께가 예를 들면 10nm이며, Al조성비는 예를 들면 0.18에 형성되어 있다. 또한, p형GaN광가이드층(9)은, 두께가 예를 들면 100nm이다. 그리고, p형AlGaN클래드층(10)은, 두께가 예를 들면 400nm이며, p형불순물로서 예를 들면 Mg이 도프되고, Al조성비는 예를 들면 0.07이다. p형GaN콘택트층(11)은, 두께가 예를 들면 100nm이며, p형불순물로서 예를 들면 Mg이 도프되어 있다.
p형AlGaN클래드층(10) 및 p형GaN콘택트층(11)에는, 예를 들면 <1-100>방향을 향하고, 에칭에 의해 리지(12)가 형성되어 있다. 리지(12)의 폭은, 예를 들면 2.2㎛이다.
여기에서, 리지(12)는, GaN기판(4)상에, 스트립 모양으로 형성된 수㎛~몇십㎛폭의 고전위 영역의 사이에 있는 저하자영역에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 그리고, 리지(12)의 측면부 혹은 옆바닥면부의 표면보호 및 전기적 절연 때문에, 예를 들면 두께 200nm의 SiO2막과 같은 절연막(14)이 리지(12)를 가리도록 형성되어 있다.
절연막(14) 중, 리지(12)상부에 형성된 부분에는, 통로(15)가 설치된다. 그 리고, 통로(15)에 의해, p형전극(16)과, p형콘택트층(11)과의 전기적 접촉이 의도되어 있다.
p형전극(16)은, 예를 들면 Pd 및 Au막을 순차적으로 적층한 구조로 되어 있다. 그리고, GaN기판(4)의 일주면인 Ga면과는 반대인 측인 N면에는, n형전극(17)이 형성되어 있다. n형전극(17)은, 예를 들면 Ti 및 Au막을 순차적으로 적층한 구조로 되어 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저의 활성층(20) 근방의 밴드도다. 도 3에 나타내는 밴드도에는, 본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저의 구성과 대응하는 위치에, 그 구성과 동일한 부호를 부착하고 있다. 도 3으로부터, 최종 배리어층(1)과 전자장벽층(3)과의 사이의 밴드 불연속량은, 배리어층(2)과 전자장벽층(3)과의 사이의 밴드 불연속량에 비교해서 커지는 것을 알게 된다.
도 3에 있어서, 배리어층(1, 2)은 웰층(18)에 인접해서 웰층(18)보다도 밴드갭이 큰 층이며, 최종 배리어층(1)은, 웰층(18)에 접해서 웰층(18)보다도 밴드갭이 큰 층에서 가장 p측에 존재하는 층이다. 본 실시예1에 있어서는, 이 최종 배리어층(1)의 밴드갭을, 최종 배리어층(1)이외의 배리어층(2)의 밴드갭보다도 작게 하고 있다. 이 최종 배리어층(1)은, 후술하는 실시예2의 도 7에서 나타낸 바와 같이 웰층(18)보다도 밴드갭이 큰 복수의 층(13, 19)으로 구성해도 좋다.
도 3에서는, 최종 배리어층(1)으로서, 가장 p측의 웰층(18)과 장벽층(3)과의 사이에, 그것들 가장 p측의 웰층(18) 및 장벽층(3)에 접하도록, 가장 p측의 웰층(18)보다도 밴드갭이 큰 층을 만들고 있어, 이 최종 배리어층(1)의 밴드갭이 최종 배리어층(1)이외의 배리어층(2)보다도 밴드갭이 작아지고 있다.
또, 장벽층(3)을 만들지 않을 경우에는, 가장 p측의 웰층(18)과 광도파층과의 사이에, 웰층(18)보다도 밴드갭이 크고 배리어층(2)보다도 밴드갭이 작은 최종 배리어층을 만들어도 좋고, 장벽층(3) 및 광도파층을 만들지 않을 경우에는, 가장 p측의 웰층(18)과 클래드층(10)과의 사이에, 웰층(18)보다도 밴드갭이 크고 배리어층(2)보다도 밴드갭이 작은 최종 배리어층을 만들어도 좋다.
다음에, 본 실시예에 따른 반도체발광소자의 제조 방법에 관하여 설명한다.
우선, 미리 서멀 클리닝 등에 의해 표면을 청정화한 GaN기판(4)상에, 유기금속화학기상성장(MOCVD)법에 의해, 예를 들면 1000℃의 성장 온도에서 n형GaN버퍼층(5)을 성장시킨다.
그 후에, 동일하게 MOCVD법에 의해, n형AlGaN클래드층(6), n형GaN광가이드층(7), 안도프의 InxGa1 - XN/InyGa1 - yN다중양자우물구조를 구비하는 부분활성층(8), 안도프 InGaN으로 이루어지는 최종 배리어층(1), p형AlGaN전자장벽층(3) 및 p형GaN광가이드층(9), p형AlGaN클래드층(10) 및 p형GaN콘택트층(11)을 순차적으로 적층한다.
여기에서, 이들층의 성장 온도는, 예를 들면 n형AlGaN클래드층(6) 및 n형GaN광가이드층(7)은 1000℃, 부분활성층(8)으로부터 안도프 InGaN최종 배리어층(1)까지는 740℃, p형AlGaN전자장벽층(3)로부터 p형GaN콘택트층(11)은 1000℃로 한다.
이상의 결정성장이 종료한 웨이퍼의 전체 면에 레지스트를 도포하고, 석판인쇄에 의해 리지(12)의 형상에 대응하는 소정 형상의 레지스트 패턴(도면에 나타내 지 않는다)을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 예를 들면 RIE(Reactive Ion Etching)법에 의해 p형AlGaN클래드층(10)의 층내까지 에칭을 행한다. 이 에칭에 의해, 광도파구조가 되는 리지(12)를 제작한다. 또한, RIE의 에칭 가스로서는, 예를 들면 염소계 가스를 사용한다.
다음에, 마스크로서 사용한 레지스트패턴을 남긴 채, 다시 기판 전체 면에 CVD법, 진공증착법 또는, 스퍼터링법 등에 의해, 예를 들면 두께가 0.2㎛의 SiO2막(14)을 형성한다. 그리고, 레지스트 패턴의 제거와 동시에 리지(12)상에 있는 SiO2막을 제거하는, 소위 리프트 오프를 행한다. 이에 따라, 리지(12)상에 통로(15)가 형성된다.
다음에, 기판 전체 면에, 예를 들면 진공증착법에 의해 Pt 및 Au막을 순차적으로 형성한다. 계속해서, 레지스트 도포 후 석판인쇄에 의해, p형전극(16)을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 형성한다. 계속해서, 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 습식 에칭 혹은 드라이에칭에 의해, p형전극(16)을 형성한다.
그 후에, 기판의 이면 전면에, 진공증착법에 의해 Ti 및 Al막을 순차적으로 형성한다. 그리고, n형전극(17)을 오믹 접촉시키기 위한 합금 처리를 행한다.
그리고, 이 기판을 벽개(劈開) 등에 의해 바(bar) 모양으로 가공해서 양쪽공진기 단면을 형성하고, 또한 이것들의 공진기 단면에 단면 코팅을 실행한 후, 이 바를 벽개 등에 의해 칩화한다. 이상에 의해, 도 1에 나타내는 질화물계 반도체레이저가 제조된다.
다음에, 본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저의 특성에 대해서 행한 시뮬레이션의 결과를 설명한다.
여기에서 사용한 반도체레이저 시뮬레이터로서는, 예를 들면 Crosslight Software Inc.에 의해 시판되는 LASTIP(LASer Technology Integrated Program)이라고 하는, 맥스웰 방정식, 포아손 방정식, 레이트 방정식 등을 사용한 시뮬레이터를 사용할 수 있다.
도 4는 시뮬레이션에 사용한 질화물계 반도체레이저의 구성을 나타내는 단면도다. 도 4에 나타낸 바와 같이 GaN기판(4)상에, GaN버퍼층(5), n형AlGaN클래드층(6), 두께 100nm의 n형GaN광가이드층(7)이 형성되어 있다.
그리고, n형GaN광가이드층(7)상에는, 두께 3.5nm의 3개의 웰층과, 두께 7.0nm의 배리어층으로 이루어지는 다중양자우물구조의 부분활성층(8)이 형성되어 있다.
또한, 두께 20nm의 최종 배리어층(1), 두께 20nm의 Al조성비 0.20의 p형AlGaN전자장벽층(3), 두께 100nm의 p형GaN광가이드층(9), 두께 400nm의 p형AlGaN클래드층(10), 두께 100nm의 p형GaN콘택트층(11)이 순차적으로 적층되어 있다. 리지(12)의 폭은, 2.2㎛로 형성되어 있다.
이상의 구조를 구비하는 질화물계 반도체레이저에 있어서, 최종 배리어층(1) 및 배리어층(2) 모두의 재질을 In조성비 0.02의 InGaN으로 했을 경우와, In조성비 0.02의 InGaN보다도 밴드갭이 큰 GaN으로 했을 경우 및, 배리어층(2) 모두를 GaN으로 해서 최종 배리어층(1)만 In조성비 0.02의 InGaN으로 했을 경우에 대해서 시뮬 레이션을 행했다.
도 5 및 도 6은 이상의 조건하에서의 시뮬레이션에 의한 계산 결과를 보이고 있다. 도 5는 주입한 전자에 대하여 전자장벽층(3)으로부터 오버플로우 해서 무효전류가 되는 전자의 비율을 도시한 도면이다. 또, 도 6은 광출력-전류특성을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6중의 (a)는 최종 배리어층(1) 및 배리어층(2) 모두를 In조성비 0.02의 InGaN으로 했을 경우이며, (b)는 최종 배리어층(1) 및 배리어층(2)의 모두를 GaN으로 했을 경우다. 그리고, (c)는 배리어층(2)의 모두를 GaN로 하고, 최종 배리어층(1)만 In조성비 0.02의 InGaN으로 했을 경우다.
도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 최종 배리어층(1) 및 배리어층(2) 모두에 밴드갭이 큰 재료(GaN)를 사용했을 경우에는, 전자장벽층(3)로부터 p측에 전자가 오버플로우 하는 비율이 증대한다. 그 때문에, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 문턱전류의 상승, 미분효율의 저하가 보여진다.
그러나, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이 최종 배리어층(1)에 배리어층(2)보다 밴드갭의 작은 재료(InGaN:In조성비 0.02)를 사용하면, 전자장벽층(3)으로부터 오버플로우 하는 전자의 비율은 대폭 저감하고 있다. 그 결과, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이 문턱전류는 저감하고, 미분효율은 상승하고 있다.
또한, 배리어층(2)에, 밴드갭이 큰 GaN을 사용함으로써 웰층(18)으로부터 배리어층(2)을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감할 수 있고, (a)의 경우에 비교해서 미분효율이 또한 향상하고 있다.
이 시뮬레이션 결과는, 전자장벽층(3)으로부터 p측에 오버플로우 하는 전자의 비율이, 최종 배리어층(1)과 전자장벽층(3)과의 사이의 전도대 밴드 불연속량으로 거의 결정되는 것에 따른다. 그 때문에, 최종 배리어층(1)의 밴드갭을 더 작게 하면, 전자장벽층(3)으로부터 오버플로우 하는 전자의 비율은 더 작게 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 반도체발광소자는, 최종 배리어층(1)의 밴드갭을 배리어층(2)의 밴드갭보다 작게 하고 있다.
그 때문에, 최종 배리어층(1)으로서, 배리어층(2)과 같은 재료를 사용하는 것보다도, 최종 배리어층(1)과 전자장벽층(3)과의 전도대 밴드 불연속량(전자장벽)이 커지므로, 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 억제할 수 있다.
또, 도 5 및 도 6에 있어서는, 배리어층(2)의 재료는, InGaN 또는 GaN으로 하고, 최종 배리어층(1)의 재료는, InGaN으로 하고 있다. 그러나, 배리어층(2)이 어떠한 재료이어도, 최종 배리어층(1)로서 배리어층(2)의 밴드갭보다도 작은 밴드갭을 가지는 재료를 사용하면, 전자장벽층(3)으로부터의 전자의 오버플로우 비율을 보다 작게 하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에서는, 최종 배리어층(1)에 접해서 p측에 있는 층을 AlGaN전자장벽층(3)이라고 했지만, 이것이 보다 Al조성비의 작은 AlGaN 혹은 GaN에 의해 이루어지는 광도파층(9) 혹은 p형클래드층(10)이어도, 동일한 효과가 있는 것은 말할 필요도 없다.
즉, AlGaN전자장벽층(3)이나, 광도파층(9)을 가지지 않는 구조의 질화물계 반도체레이저이어도, 동일한 효과를 가진다.
본 실시예1에 따른 질화물계 반도체레이저는, 최종 배리어층(1)이 웰층(18)과 접해서 설치된다.
웰층(18)상에 최종 배리어층(1)을 형성하고 있으므로, 웰층(18)의 결정성의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 최종 배리어층(1)의 두께는, 배리어층(2), 웰층(18)과 달라 두텁게 선택되므로, 전자장벽층(3)으로부터의 전자의 오버플로우 비율을 보다 작게 할 수 있다.
<실시예2>
본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저는, 실시예1에 있어서, 최종 배리어층(1)이 복수의 부분 최종 배리어층(13, 19:도 1에는 도시 생략)으로 구성되어 있다.
여기에서, 부분 최종 배리어층(13)은, n형클래드층(6)측에 배치된 제1최종 배리어층이라고 부를 수 있고, 부분 최종 배리어층(19)은, p형클래드층(6)측에 배치된 제2최종 배리어층이라고 부를 수 있다.
부분 최종 배리어층(13)은, 예를 들면 두께 10nm, In조성비 0.02의 InGaN으로 해고, 부분활성층(8)상에 형성되어 있다. 부분 최종 배리어층(13)상에는, 두께 10nm, In조성비 0.04의 InGaN으로 이루어지는 부분 최종 배리어층(19)이 형성되어 있다.
기타의 구성은, 실시예1에 따른 질화물계 반도체레이저와 같으므로, 중복하는 설명은 생략한다.
도 7은 본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저의 활성층(20) 근방의 밴드도를 보이고 있다. 그리고, 도 7에 나타내는 밴드도에는 본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저의 구성과 대응하는 위치에, 그 구성과 동일한 부호를 부착하고 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 발명은, 부분 최종 배리어층(19)과 전자장벽층(3)과의 전도체에 있어서의 밴드 불연속량을 크게 하고 있다.
즉, 부분 최종 배리어층(19)의 밴드갭을 최종 배리어층(1)이외의 배리어층(2)의 밴드갭보다 작게함으로써 부분 최종 배리어층(19)과 전자장벽층(3)과의 전도체에 있어서의 밴드 불연속량을 크게 하고 있다.
전자장벽층(3)으로부터 p측에 오버플로우 하는 전자의 비율은, 부분 최종 배리어층(19)과 전자장벽층(3)과의 전도대의 밴드 불연속량으로 거의 결정된다.
그 때문에, 실시예1과 마찬가지로 배리어층(2)에 큰 밴드갭의 재료를 이용하여도, 전자장벽층(3)을 극복해서 오버플로우 하는 전자를 억제할 수 있다.
본 실시예2에 따른 반도체발광소자에서는, 부분 최종 배리어층(19)의 밴드갭이, 부분 최종 배리어층(19)과 인접하는 부분 최종 배리어층(13)의 밴드갭보다 작게 되어 있다.
그 때문에, 부분 최종 배리어층(13)과 전자장벽층(3)을 접합하는 것 보다도, 부분 최종 배리어층(19)과 전자장벽층(3)과의 전도체에 있어서의 밴드 불연속량을 크게 할 수 있다.
그 결과, 전자장벽층(3)을 극복해서 오버플로우 하는 전자를 억제할 수 있 다.
본 실시예2에 따른 반도체발광소자에서는, 부분 최종 배리어층(19)의 재질은 InGaN이며, 부분 최종 배리어층(19)과 인접하는 부분 최종 배리어층(13)의 재질은 밴드갭이 부분 최종 배리어층(19)의 밴드갭보다 큰 InGaN 또는 GaN으로 하고 있다.
그 때문에, 부분 최종 배리어층(13)과 전자장벽층(3)을 접합하는 것 보다도, 부분 최종 배리어층(19)과 전자장벽층(3)과의 전도체에 있어서의 밴드 불연속량을 크게 할 수 있다.
그 결과, 전자장벽층(3)을 극복해서 오버플로우 하는 전자를 억제할 수 있다.
또, 부분 최종 배리어층(13)의 밴드갭은, 최종 배리어층(1)이외의 배리어층(2)의 밴드갭과 동일 혹은 같은 정도로 해도 좋다.
부분 최종 배리어층(13)의 밴드갭을 배리어층(2)의 밴드갭과 동일 혹은 같은 정도로 하면, 모든 웰층(18)에 있어서 밴드 형상이 거의 동일하게 되기 때문에, 웰층(18)에 형성되는 양자준위를 거의 동일하게 할 수 있다. 그 결과, 문턱전류를 저감하고, 미분효율을 향상할 수 있다.
<실시예3>
본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저는, 최종 배리어층(1)이, 웰층(18)에 가까운 측으로부터 전자장벽층(3)에 근접함에 따라, In조성비가 0.02로부터 0.04로 연속적으로 증가하는 InGaN으로 구성되어 있다.
기타의 구성은, 실시예1에 따른 질화물계 반도체레이저와 같으므로, 중복하 는 설명은 생략한다.
도 8은 본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저의 활성층(20) 근방의 밴드도다. 도 8에 나타낸 바와 같이 최종 배리어층(1)의 밴드갭은, 전자장벽층(3)에 가까이 감에 따라서 연속적으로 작아지고, 전자장벽층(3)에 접하는 위치에서의 밴드갭이 배리어층(2)의 밴드갭보다도 작아지고 있다.
전자장벽층(3)으로부터 오버플로우 하는 전자의 비율은, 최종 배리어층(1)과 전자장벽층(3)이 접하는 위치에서의 전도대의 밴드 불연속량으로 거의 결정되기 때문에, 본 실시예에 있어서도 실시예1과 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또, 최종 배리어층(1)의 재료는, InGaN에 한정하는 것이 아니라, 전자장벽층(3)에 접하는 위치에서, 밴드갭이 밴드층(2)의 밴드갭보다 작게 할 수 있도록 한 것이면 좋다.
<실시예4>
본 실시예에 있어서는, 배리어층(2)으로서 InxAlyGa1 -x-yN(0≤x<1, 0≤y≤1, x+y≤1)을 사용하고 있다. 그 밖의 구성은, 실시예1~3과 동일하므로, 중복하는 설명은 생략한다.
배리어층(2)에 InxAl, Ga1 -x- yN을 사용함으로써 배리어층(2)의 밴드갭을 InGaN을 사용했을 경우보다 크게 할 수 있다. 그 때문에, 웰층(18)으로부터의 전자의 오버플로우를 또한 억제하는 것이 가능해 진다. 그 결과, 실시예1~3에 나타낸 것에 비교하여, 미분특성 등이 좋은 질화물계 반도체발광소자를 얻을 수 있다.
<실시예5>
본 실시예에 따른 질화물계 반도체레이저는, 실시예1~3의 질화물계 반도체레이저에 있어서, 배리어층(2)으로서, 특히 GaN을 사용한 것이다.
배리어층(2)에 GaN을 사용함으로써 InGaN을 사용한 것보다, 밴드갭이 크면서 결정 품질이 좋은 배리어층으로 할 수 있다. 그 결과, 미분특성 등이 좋은 질화물계 반도체레이저를 얻을 수 있다.
상기된 본 발명에 의하면, 활성층내에 전자를 가두기 위한 전자장벽을 넘어서 오버플로우 하는 전자를 저감함으로써 문턱전류가 작고, 미분효율의 높으며, 양호한 특성을 구비하는 반도체발광소자를 제공하는 효과가 있다.

Claims (26)

  1. n형클래드층과, p형클래드층의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족 화합물반도체를 사용한 반도체발광소자로서,
    상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지고,
    상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층 측에 있는 최종 배리어층에 인접하는 전자장벽층을 구비하며,
    상기 최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 최종 배리어층 이외의 배리어층의 밴드갭 보다도 작고,
    상기 최종 배리어층에 접하는 상기 전자장벽층의 밴드캡이 상기 최종 배리어층을 포함하여, 전체의 배리어층의 밴드캡 보다도 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최종 배리어층은, 복수의 부분 최종 배리어층을 가지고,
    상기 복수의 부분 최종 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층측에 위치하는 부분 최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 최종 배리어층이외의 배리어층의 밴드갭보다도 작은 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 부분 최종 배리어층 중, 상기 웰층에 접하는 부분 최종 배리어 층의 밴드갭이 상기 최종 배리어층이외의 배리어층과 동일한 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 p형클래드층에 가까운 동시에, 연속적으로 작아지는 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최종 배리어층이외의 배리어층의 재질은, InAlGaN인 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최종 배리어층이외의 배리어층의 재질은, GaN인 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  7. n형클래드층과, p형클래드층의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족 화합물반도체를 사용한 반도체발광소자로서,
    상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지고,
    상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층 측에 있는 최종 배리어층에 인접하는 전자장벽층을 구비하며,
    상기 최종 배리어층은, 상기 n형클래드층 측에 배치된 제1최종 배리어층과, 상기 p형클래드층 측에 배치된 제2최종 배리어층을 포함하고,
    상기 제2최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 최종 배리어층 이외의 배리어층의 밴드갭 보다도 작고,
    상기 제2최종 배리어층에 접하는 상기 전자장벽층의 밴드캡이 상기 최종 배리어층을 포함하여, 전체의 배리어층의 밴드캡 보다도 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 최종 배리어층 이외의 배리어층의 밴드갭과 같은 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  9. n형클래드층과 p형클래드층의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족 화합물반도체를 사용한 반도체발광소자로서,
    상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지고,
    상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층 측에 있는 최종 배리어층에 인접하는 전자장벽층을 구비하며,
    상기 최종 배리어층의 재질은 InGaN 이며, 상기 최종 배리어층 이외의 배리어층의 재질은 GaN 이고,
    상기 최종 배리어층에 접하는 상기 전자장벽층의 밴드캡이 상기 최종 배리어층을 포함하여, 전체의 배리어층의 밴드캡 보다도 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  10. n형클래드층과 p형클래드층의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족 화합물반도체를 사용한 반도체발광소자로서,
    상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지고,
    상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층 측에 있는 최종 배리어층에 인접하는 전자장벽층을 구비하며,
    상기 최종배리어층이, 복수의 부분 최종 배리어층을 포함하고,
    상기 복수의 부분 최종 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층 측에 있는 제1부분 최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 제1부분 최종 배리어층과 인접하는 부분 최종 배리어층의 밴드갭 보다도 작고,
    상기 제1부분 최종 배리어층에 접하는 상기 전자장벽층의 밴드캡이 상기 최종 배리어층을 포함하여, 전체의 배리어층의 밴드캡 보다도 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1부분 최종 배리어층과 인접하는 부분 최종 배리어층의 밴드갭이, 상기 최종 배리어층이외의 배리어층의 밴드갭과 동일한 것을 특징으로 하는 반도체발 광소자.
  12. n형클래드층과 p형클래드층의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족 화합물반도체를 사용한 반도체발광소자로서,
    상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층에 끼워져서 형성된 웰층을 가지고,
    상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층 측에 있는 최종 배리어층에 인접하는 전자장벽층을 구비하며,
    상기 복수의 부분 최종 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층 측에 있는 최종 배리어층은, 복수의 부분 최종 배리어층을 포함하고,
    상기 복수의 부분 최종 배리어층 중, 최고 상기 p형클래드층 측에 있는 제1부분 최종 배리어층의 재질은, InGaN 이며,
    상기 제1부분 최종 배리어층과 인접하는 부분 최종 배리어층의 재질은, 밴드갭이 상기 제1부분 최종 배리어층의 밴드갭 보다 큰 InGaN 또는 GaN 이고,
    상기 제1부분 최종 배리어층에 접하는 상기 전자장벽층의 밴드캡이 상기 최종 배리어층을 포함하여, 전체의 배리어층의 밴드캡 보다도 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  13. n형클래드층과 p형클래드층의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족 화합물반도체를 사용한 반도체발광소자로서,
    상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층과 교대로 형성된 웰층을 가지고,
    상기 복수의 배리어층 중, 가장 상기 p형클래드층 측에 있는 가장 배리어층에 인접하는 전자장벽층과,
    상기 복수의 배리어층과 상기 전자장벽층의 사이에 상기 전자장벽층에 접하도록 설치되고, 상기 복수의 배리어층 보다도 밴드갭이 작으면서 상기 웰층 보다도 밴드갭이 큰 제1층을 구비하며,
    상기 제1층에 접하는 상기 전자장벽층의 밴드캡이 상기 최종 배리어층을 포함하여, 전체의 배리어층의 밴드캡 보다도 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  14. n형클래드층과 p형클래드층의 사이에 활성층이 끼워진 구조를 가지는 질화물계III-V족 화합물반도체를 사용한 반도체발광소자로서,
    상기 활성층은, 복수의 배리어층과, 상기 배리어층과 교대로 형성된 웰층을 가지고,
    상기 복수의 배리어층 보다도 밴드갭이 크고, 상기 p형클래드층의 상기 활성층측에 접해서 설치되는 광도파층과,
    상기 복수의 배리어층과 상기 광도파층의 사이에 상기 광도파층에 접하도록 설치되어진 전자장벽층과,
    상기 복수의 배리어층과 상기 전자장벽층의 사이에 설치되고, 상기 복수의 배리어층 보다도 밴드갭이 작으면서 상기 웰층 보다도 밴드갭이 큰 제1층을 구비하며,
    상기 제1층에 접하는 상기 전자장벽층의 밴드캡이 상기 제1층을 포함하여, 전체의 배리어층의 밴드캡 보다도 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  15. 삭제
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1층은, 상기 웰층에 접해서 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 복수의 배리어층과 상기 제1층과의 사이에 상기 제1층에 접하도록 설치되고, 상기 제1층보다도 밴드갭이 크거나 작으면서 상기 웰층보다도 밴드갭이 큰 제2층을 더 구비하는 것을 특징으로 반도체발광소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2층은, 상기 복수의 배리어층과 밴드갭이 동일한 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  19. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 복수의 배리어층의 재질은 GaN이며, 상기 제1층의 재질은 InGaN인 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1층은, 상기 복수의 배리어층 및 상기 복수의 웰층과 두께가 다른 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1층은, 상기 복수의 배리어층보다도 두께가 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  22. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 배리어층의 재질은 InxGa1-xN이며, 상기 웰층의 재질은 InyGa1-yN이고, 상기 제1층의 재질은 InzGa1-zN이며, In조성비 x, y, z는 0<x<z<y<1을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1층은, 상기 복수의 배리어층 및 상기 복수의 웰층과 두께가 다른 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제1층은, 상기 복수의 배리어층보다도 두께가 큰 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 In조성비 x,y,z는, (y-z)>(z-x)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반도체발광소자.
  26. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 복수의 배리어층의 재질은, InxAlyGa1-x-yN(0≤x<1, 0≤y<1, x+y≤1)인 것을 특징으로 반도체발광소자.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100946034B1 (ko) 2008-02-01 2010-03-09 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR101025971B1 (ko) 2008-12-10 2011-03-30 삼성엘이디 주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR20140019634A (ko) * 2012-08-06 2014-02-17 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 발광 소자 패키지

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007080896A (ja) * 2005-09-12 2007-03-29 Sanyo Electric Co Ltd 半導体素子
JP2007110090A (ja) * 2005-09-13 2007-04-26 Sony Corp ＧａＮ系半導体発光素子、発光装置、画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体
JP4926565B2 (ja) * 2006-06-29 2012-05-09 ローム株式会社 半導体発光素子
KR101252556B1 (ko) * 2006-07-26 2013-04-08 엘지이노텍 주식회사 질화물계 발광 소자
KR100842288B1 (ko) 2006-12-08 2008-06-30 한국전자통신연구원 인터밴드 터널링 부밴드 천이 반도체 레이저
KR100868205B1 (ko) * 2007-07-30 2008-11-12 서울옵토디바이스주식회사 다중양자웰 구조의 활성 영역을 갖는 발광 다이오드
JP5279006B2 (ja) * 2008-03-26 2013-09-04 パナソニック株式会社 窒化物半導体発光素子
JP5315899B2 (ja) * 2008-09-30 2013-10-16 信越半導体株式会社 発光素子
JP5641173B2 (ja) * 2009-02-27 2014-12-17 独立行政法人理化学研究所 光半導体素子及びその製造方法
US8143614B2 (en) * 2009-04-22 2012-03-27 Dr. Samal's Lab LLC GaN based light emitters with band-edge aligned carrier blocking layers
DE102009040438A1 (de) * 2009-07-24 2011-01-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterkörper mit einer Quantentopfstruktur
CN102117771B (zh) * 2009-12-31 2013-05-08 比亚迪股份有限公司 一种发光二极管外延片和管芯及其制作方法
EP2408028B1 (en) * 2010-07-16 2015-04-08 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting device
US20160005919A1 (en) * 2013-02-05 2016-01-07 Tokuyama Corporation Nitride semiconductor light emitting device
JP2015188048A (ja) * 2014-03-10 2015-10-29 株式会社東芝 窒化物半導体積層体および半導体発光素子
JP2016086017A (ja) * 2014-10-23 2016-05-19 スタンレー電気株式会社 半導体発光素子
JP2016219587A (ja) 2015-05-20 2016-12-22 ソニー株式会社 半導体光デバイス
JP6225945B2 (ja) 2015-05-26 2017-11-08 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子
DE102016101046A1 (de) * 2016-01-21 2017-07-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
DE102016111929A1 (de) 2016-06-29 2018-01-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterkörper und Leuchtdiode
CN106207754A (zh) * 2016-09-20 2016-12-07 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种氮化镓基激光器外延结构及其生长方法
JP6477642B2 (ja) * 2016-09-23 2019-03-06 日亜化学工業株式会社 発光素子

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010090499A (ko) * 2000-03-17 2001-10-18 가네꼬 히사시 질화물반도체소자 및 그 제조방법
KR20010114210A (ko) * 1999-12-21 2001-12-31 추후기재 발광 소자 및 그 제조 방법

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US895415A (en) * 1908-03-06 1908-08-11 Union Steel Casting Company Annealing-box.
ATE91638T1 (de) * 1989-09-25 1993-08-15 Schneider Usa Inc Mehrschichtextrusion als verfahren zur herstellung von ballons zur gefaessplastik.
US5195969A (en) * 1991-04-26 1993-03-23 Boston Scientific Corporation Co-extruded medical balloons and catheter using such balloons
EP0633798B1 (en) * 1992-03-31 2003-05-07 Boston Scientific Corporation Vascular filter
JPH07170022A (ja) 1993-12-16 1995-07-04 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
US8697108B2 (en) * 1994-05-13 2014-04-15 Kensey Nash Corporation Method for making a porous polymeric material
US5674242A (en) * 1995-06-06 1997-10-07 Quanam Medical Corporation Endoprosthetic device with therapeutic compound
FR2749756B1 (fr) * 1996-06-14 1998-09-11 Bioland Procede de preparation d'un materiau composite implantable, materiau obtenu, implant comprenant ce materiau et kit de mise en oeuvre
US6387121B1 (en) * 1996-10-21 2002-05-14 Inflow Dynamics Inc. Vascular and endoluminal stents with improved coatings
JP3505379B2 (ja) 1997-02-21 2004-03-08 シャープ株式会社 半導体レーザ素子
US6240616B1 (en) * 1997-04-15 2001-06-05 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Method of manufacturing a medicated porous metal prosthesis
JP3429446B2 (ja) 1998-03-19 2003-07-22 シャープ株式会社 半導体発光素子
US6563850B1 (en) 1997-10-06 2003-05-13 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting device and fabricating method thereof
JP3555727B2 (ja) 1997-10-06 2004-08-18 シャープ株式会社 半導体レーザ素子
US6364902B1 (en) * 1998-10-05 2002-04-02 Noble-Met, Ltd. Metal composite tube for biomedical applications
US6726712B1 (en) * 1999-05-14 2004-04-27 Boston Scientific Scimed Prosthesis deployment device with translucent distal end
US6586762B2 (en) 2000-07-07 2003-07-01 Nichia Corporation Nitride semiconductor device with improved lifetime and high output power
JP3803696B2 (ja) * 2000-11-21 2006-08-02 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US20030018380A1 (en) * 2000-07-07 2003-01-23 Craig Charles H. Platinum enhanced alloy and intravascular or implantable medical devices manufactured therefrom
US20030077200A1 (en) * 2000-07-07 2003-04-24 Craig Charles H. Enhanced radiopaque alloy stent
US20020144757A1 (en) * 2000-07-07 2002-10-10 Craig Charles Horace Stainless steel alloy with improved radiopaque characteristics
JP4075324B2 (ja) 2001-05-10 2008-04-16 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US20030060873A1 (en) * 2001-09-19 2003-03-27 Nanomedical Technologies, Inc. Metallic structures incorporating bioactive materials and methods for creating the same
JP2003273473A (ja) * 2001-11-05 2003-09-26 Nichia Chem Ind Ltd 半導体素子
JP4401610B2 (ja) * 2001-12-28 2010-01-20 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
US7462366B2 (en) * 2002-03-29 2008-12-09 Boston Scientific Scimed, Inc. Drug delivery particle
JP2004087908A (ja) 2002-08-28 2004-03-18 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子、その製造方法、それを搭載した光学装置
US7029495B2 (en) * 2002-08-28 2006-04-18 Scimed Life Systems, Inc. Medical devices and methods of making the same
US8449601B2 (en) * 2002-11-19 2013-05-28 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical devices
US20040143317A1 (en) * 2003-01-17 2004-07-22 Stinson Jonathan S. Medical devices
US6904658B2 (en) * 2003-06-02 2005-06-14 Electroformed Stents, Inc. Process for forming a porous drug delivery layer
US20050070990A1 (en) * 2003-09-26 2005-03-31 Stinson Jonathan S. Medical devices and methods of making same
US7727273B2 (en) * 2005-01-13 2010-06-01 Boston Scientific Scimed, Inc. Medical devices and methods of making the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010114210A (ko) * 1999-12-21 2001-12-31 추후기재 발광 소자 및 그 제조 방법
KR20010090499A (ko) * 2000-03-17 2001-10-18 가네꼬 히사시 질화물반도체소자 및 그 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100946034B1 (ko) 2008-02-01 2010-03-09 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR101025971B1 (ko) 2008-12-10 2011-03-30 삼성엘이디 주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR20140019634A (ko) * 2012-08-06 2014-02-17 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR101945808B1 (ko) * 2012-08-06 2019-02-08 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 발광 소자 패키지

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