KR101007087B1 - 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101007087B1
KR101007087B1 KR1020090101959A KR20090101959A KR101007087B1 KR 101007087 B1 KR101007087 B1 KR 101007087B1 KR 1020090101959 A KR1020090101959 A KR 1020090101959A KR 20090101959 A KR20090101959 A KR 20090101959A KR 101007087 B1 KR101007087 B1 KR 101007087B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
light emitting
conductive semiconductor
emitting device
Prior art date
Application number
KR1020090101959A
Other languages
English (en)
Inventor
손효근
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020090101959A priority Critical patent/KR101007087B1/ko
Priority to EP10188255.3A priority patent/EP2315271B1/en
Priority to US12/911,955 priority patent/US8314414B2/en
Priority to CN201010524481.8A priority patent/CN102074625B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101007087B1 publication Critical patent/KR101007087B1/ko
Priority to US13/679,724 priority patent/US8716693B2/en
Priority to US14/243,669 priority patent/US8994001B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate

Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 알루미늄(Al)을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층은 상기 제1 도전형 반도체층보다 알루미늄 함량이 높고, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 활성층보다 알루미늄 함량이 높다.
발광 소자

Description

발광소자 및 그 제조방법{Light emitting device and fabrication method thereof}
실시예는 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다. 최근 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용이 증가하고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광 다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.
상기 발광 다이오드의 휘도는 활성층의 구조, 빛을 외부로 효과적으로 추출할 수 있는 광 추출 구조, 상기 발광 다이오드에 사용된 반도체 재료, 칩의 크기, 상기 발광 다이오드를 포위하는 몰딩부재의 종류 등 다양한 조건들에 의해 좌우된다.
실시예는 누설 전류(Leakage Current)가 줄어든 발광 소자를 제공한다.
실시예는 전류가 양호한 전류 스프레딩(current spreading) 효과를 가지는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 결정성이 양호한 발광 소자를 제공한다.
실시예는 개선된 내부 양자 효율을 가지는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 감소된 피에조 효과를 가지는 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 알루미늄(Al)을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층은 상기 제1 도전형 반도체층보다 알루미늄 함량이 높고, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 활성층보다 알루미늄 함량이 높다.
실시예는 누설 전류(Leakage Current)가 줄어든 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예는 전류가 양호한 전류 스프레딩(current spreading) 효과를 가지는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예는 결정성이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예는 개선된 내부 양자 효율을 가지는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예는 감소된 피에조 효과를 가지는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법에 대해 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자(100)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 기판(110), 버퍼층(115), 비전도성 반도체층(120), 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(150)을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(115), 비전도성 반도체층(120), 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(150)은 화학증착방법(CVD), 분자선 에피택시 법(MBE), 스퍼터링법(Sputtering), 수산화물 증기상 에피택시법(HVPE) 등의 방법에 의해 상기 기판(110) 상에 형성될 수 있으며 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
상기 기판(110) 상에는 상기 버퍼층(115)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(115)은 상기 기판(110)과 상기 제1 도전형 반도체층(130) 사이의 격자 상수 차이를 줄이기 위해 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(115)의 재질은 알루미늄(Al)을 포함하도록 형성되며, 예를 들어, AlxGa1 - xN (0.5≤x≤1)으로 형성될 수 있다. 상기 x는 0.5 내지 1의 범위를 가지며 바람직하게는 대략 0.8의 값을 가질 수 있으며, 상기 버퍼층(115)의 재질은 알루미늄(Al)이 갈륨(Ga)보다 같거나 높은 비율로 포함되도록 형성된다. 다만, 상기 버퍼층(115)의 재질에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층(115)의 성장 온도는 1000℃ 내지 1200℃이며, 바람직하게는 대략 1100℃ 일 수 있다. 상기 성장 온도는 알루미늄(Al)이 포함되지 않은 GaN 재질의 버퍼층의 성장 온도에 비해 높은 성장 온도이다.
상기 버퍼층(115)은 알루미늄(Al)이 갈륨(Ga)보다 높은 비율로 포함되며, 높은 성장 온도(1000℃ 내지 1200℃)를 가지므로 양호한 결정성을 가지는 층으로 성장될 수 있다. 따라서, 상기 버퍼층(115)과 상기 기판(110)과의 격자 상수 차이를 효과적으로 줄일 수 있으며, 상기 버퍼층(115)에 형성되는 결함(defect)이나 전 위(dislocation)를 줄일 수 있다.
예를 들어, 상기 버퍼층(115)의 전위 밀도(dislocation density)는 108 개/cm2 내지 3*108 개/cm2 일 수 있으며, 기존 버퍼층의 전위 밀도가 대략 7*109 개/cm2임에 비추어 볼 때, 상기 버퍼층(115)이 낮은 전위 밀도를 가지는 것을 알 수 있다.
상기 버퍼층(115) 상에는 상기 비전도성 반도체층(120)이 형성될 수 있다. 상기 비전도성 반도체층(120)은 n형 또는 p형의 도전형 도펀트가 도핑이 되지 않아 상기 제1,2 도전형 반도체층(130,150)에 비해 현저히 낮은 전기전도성을 가지는 층이며, 예를 들어, 언도프드(Undoped) AlxGa1 - xN (0≤x≤0.05)층 일 수 있다. 상기 x는 0 내지 0.05의 값을 가지며, 바람직하게는 대략 0.03의 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 비전도성 반도체층(120)의 성장 온도는 1050℃ 내지 1150℃ 이며, 바람직하게는 대략 1080℃ 일 수 있다.
상기 비전도성 반도체층(120)은 위에 상기 제1,2 도전형 반도체층(130,150) 및 활성층(140)을 결함(defect) 및 전위(dislocation) 없이 성장하기 위해, 충분한 결정성을 회복할 수 있도록 제1 두께를 가지도록 형성된다.
상기 비전도성 반도체층(120)은 알루미늄(Al)을 포함하고, 결정성이 양호한 상기 버퍼층(115) 상에 형성되므로, 기존의 버퍼층 상에 형성된 비전도성 반도체층의 두께가 대략 2μm 인 것에 비해 상기 제1 두께는 예를 들어, 0.5μm 내지 1μm 로 형성될 수 있다.
상기 비전도성 반도체층(120)은 상기 제1 두께를 가지도록 형성되므로 상기 발광 소자(100)의 제조 원가를 절감할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 두께를 얇게 형성할 수 있다.
한편, 상기 버퍼층(115)과 상기 비전도성 반도체층(120)은 적어도 한 층이 형성되거나, 두 층 모두 존재하지 않을 수 있다.
상기 비전도성 반도체층(120) 상에는 발광 구조물이 형성되며, 상기 발광 구조물은 상기 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(150)을 포함한다. 이때, 상기 발광 구조물은 알루미늄(Al)을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)보다 알루미늄 함량이 높고, 상기 제1 도전형 반도체층(130)은 상기 활성층(140)보다 알루미늄 함량이 높도록 형성된다. 이하, 상기 발광 구조물에 대해 상세히 설명한다.
상기 비전도성 반도체층(120) 상에는 상기 제1 도전형 반도체층(130)이 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(130)은 예를 들어, n형 반도체층으로 형성될 수 있으며, 그 재질은 AlxGa1 - xN (0.02≤x≤0.08) 일 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(130)에는 Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑된다. 상기 x는 0.02 내지 0.08의 범위의 값을 가지며, 바람직하게는 대략 0.05의 값을 가질 수 있다. 다만, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 재질에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(130)의 성장 온도는 1000℃ 내지 1200℃ 이며, 바람직하게는 대략 1100℃ 일 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(130)은 알루미늄(Al)을 포함하므로, 알루미늄(Al) 이 포함되지 않은 GaN층에 비해 높은 밴드갭(Band Gap)을 가지며, 높은 전하 이동도(Electron Mobility)를 가질 수 있다.
따라서, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 전 영역에 대해 전하가 효과적으로 퍼질 수 있어 양호한 전류 스프레딩(current spreading) 효과를 가지며, 이에 상기 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(130)은 높은 밴드갭을 가지므로, 상기 발광 소자(100)의 누설 전류(leakage current)를 줄일 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에는 상기 활성층(140)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(140)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 이후 형성되는 상기 제2 도전형 반도체층(150)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서(Recombination), 상기 활성층(140)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(140)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)로 형성될 수 있으며, 실시예에서는 상기 활성층(140)이 다중 양자 우물 구조로 형성된 것을 중심으로 설명하지만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 활성층(140)은 복수개의 장벽층(140a,140c,140e)과, 상기 복수개의 장벽층(140a,140c,140e) 사이에 복수개의 양자우물층(140b,140d)을 포함할 수 있으며, 상기 활성층(140)의 적층 구조에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수개의 양자우물층(140b,140d)은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤0.005, 0.1≤y ≤0.3)로 형성될 수 있으며, 그 성장 온도는 680℃ 내지 750℃ 이며, 바람직하게는 720℃ 일 수 있다. 상기 x는 0 내지 0.005의 값을 가지며, 바람직하게는 대략 0.001 일 수 있다. 상기 y는 0.1 내지 0.3의 값을 가지며, 바람직하게는 대략 0.2 일 수 있다.
상기 복수개의 양자우물층(140b,140d)은 알루미늄(Al)과 인듐(In)의 비율을 조절함으로써, 인듐(In)의 뭉침 정도를 조절할 수 있다. 즉, 인듐(In)은 일정량이 뭉쳐져야 실질적으로 발광에 기여할 수 있게 되는데, 상기 복수개의 양자우물층(140b,140d)이 알루미늄(Al)과 인듐(In)의 비율을 조절함으로써, 발광에 실질적으로 기여하는 인듐(In)의 양을 증가시켜 상기 발광 소자(100)의 내부 양자 효율(Internal Quantum Efficiency)을 향상시킬 수 있다.
상기 복수개의 양자우물층(140b,140d)은 각각 복수의 층이 적층된 형태일 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄이 포함된 제1층과, 상기 제1층 상에 알루미늄이 포함되지 않은 제2층을 포함할 수 있다.
상기 제1층 및 제2층은 예를 들어, 각각 AlInGaN층 및 InGaN층 일 수 있다. 이때, 상기 제1층은 대략 5Å의 두께로 형성되고, 상기 제2층은 대략 15Å의 두께로 형성될 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수개의 장벽층(140a,140c,140e)은 AlxGa1 - xN (0.01≤x≤0.03)으로 형성될 수 있으며, 그 성장 온도는 820℃ 내지 880℃ 이며, 바람직하게는 850℃ 일 수 있다. 상기 x는 0.01 내지 0.03의 값을 가지며, 바람직하게는 0.02 일 수 있다.
상기 복수개의 장벽층(140a,140c,140e)은 알루미늄(Al)의 비율을 조절하여, 밴드갭(Band Gap)을 변화시켜 동작 전압을 조절할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(100)의 저 전류 특성을 향상시켜, 누설 전류(leakage current)를 줄일 수 있다.
또한, 상기 복수개의 양자우물층(140b,140d)과 상기 복수개의 장벽층(140a,140c,140e)의 적층 구조는 알루미늄(Al)을 포함하므로, 피에조 효과에 의한 광 손실을 줄일 수 있다.
한편, 상기 활성층(140)의 위 또는/및 아래에는 클래드층이 형성될 수도 있다.
상기 활성층(140) 상에는 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 예를 들어, p형 반도체층으로 형성될 수 있으며, 그 재질은 AlxGa1 - xN (0.1≤x≤0.3) 일 수 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(150)에는 Mg, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된다. 상기 x는 0.1 내지 0.3의 범위의 값을 가지며, 바람직하게는 대략 0.2의 값을 가질 수 있다. 다만, 상기 제2 도전형 반도체층(150)의 재질에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2 도전형 반도체층(150)의 성장 온도는 900℃ 내지 1050℃ 이며, 바람직하게는 대략 960℃ 일 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150)은 알루미늄(Al)을 포함하여 형성되므로 결정성이 양호하게 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 복수의 층이 적층되어 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 알루미늄이 포함된 제2층과, 상기 제2층 위에 알루미늄이 포함되지 않은 제3층과, 상기 제2층 아래에 알루미늄 이 포함되지 않은 제1층을 포함할 수 있다.
상기 제2층은 AlGaN층일 수 있으며, 상기 제1층 및 제3층은 GaN층 일 수 있다. 이때, 상기 제2층은 800Å 내지 1200Å, 바람직하게는 대략 1000Å의 두께로 형성될 수 있고, 상기 제1층 및 제3층은 각각 200Å 내지 200Å, 바람직하게는 대략 250Å의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이와 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 복수의 층으로 형성된 경우, 상기 AlGaN층은 양호한 결정성을 가지도록 형성되므로 상기 AlGaN층 상에 형성되는 GaN층도 양호한 결정성을 가지게 되어, GaN층 만으로 제2 도전형 반도체층을 형성할 때에 비해 양호한 결정성을 가지는 제2 도전형 반도체층(150)을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 양호한 결정성을 가지도록 형성되므로, 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 도핑을 용이하게 실시할 수 있게 되는 장점이 있다.
한편, 앞에서 설명한 것과는 반대로, 상기 제1 도전형 반도체층(130)에 p형 도펀트가 도핑되고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 n형 도펀트가 도핑될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에 n형 또는 p형 도펀트가 도핑된 제3 도전형 반도체층(미도시)이 더 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 발광 소자(100)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2는 도 1의 발광 소자(100)를 적용한 수평형 발광 소자(100A)를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 수평형 발광 소자(100A)는 도 1의 발광 소자(100)에 메사 에칭(Mesa Etching)을 실시하여, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 일부가 노출되도록 한 후, 노출된 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에 제1 전극(180)을 형성할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에는 투명전극층(160)이 형성될 수 있다. 상기 투명전극층(160)은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다. 상기 투명전극층(160)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 제2 전극(170)을 오믹 접촉시킬 수 있다.
한편, 상기 투명전극층(160) 대신 반사전극층이 형성될 수도 있으며, 상기 반사전극층은 반사율이 높은 은(Ag), 은(Ag)을 포함하는 합금, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 투명전극층(160) 상에는 제2 전극(170)이 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(170)은 상기 제1 전극(180)과 함께 상기 수평형 발광 소자(100A)에 전원을 제공한다.
도 3은 상기 발광 소자(100)를 적용한 수직형 발광 소자(100B)를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 수직형 발광 소자(100B)는 도 1의 발광 소자(100)의 제2 도전형 반도체층(150) 상에 반사층(260) 및 전도성 지지부재(270)을 형성하고, 상기 기판(110)을 제거하여 형성할 수 있다.
상기 반사층(260)은 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에 형성될 수 있다.
상기 반사층(260)은 반사율이 높은 은(Ag), 은(Ag)을 포함하는 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)을 포함하는 합금, 백금(Pt) 또는 백금(Pt)을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 반사층(260) 상에는 상기 전도성 지지부재(270)가 형성될 수 있다. 상기 전도성 지지부재(270)는 상기 수직형 발광 소자(100B)에 전원을 제공한다.
상기 전도성 지지부재(270)는 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 상기 전도성 지지부재(270)와 상기 반사층(260) 사이에는 두 층 사이의 계면 접합력을 향상시키는 접착층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 상기 반사층(260) 사이에는 두 층 사이의 오믹 접촉을 위해 오믹층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
상기 기판(110)은 레이저 리프트 오프(LLO) 공정에 의해 제거되거나, 에칭 공정에 의해 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(110)이 제거한 후, 상기 버퍼층(115) 및 비전도성 반도체층(120)과, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 일부는 에칭 공정, 예를 들어 ICP/RIE(Inductively coupled Plasma / Reactive Ion Etching)에 의해 제거될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(110)이 제거된 후, 노출된 상기 제1 도전형 반도체층(130), 버퍼층(115), 비전도성 반도체층(120) 중 어느 하나에는 제2 전극(280)이 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(280)은 상기 전도성 지지부재(270)와 함께 상기 수직형 발광 소자(100B)에 전원을 제공한다.
실시예에 따라 누설 전류(Leakage Current)가 줄어든 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예에 따라 전류가 양호한 전류 스프레딩(current spreading) 효과를 가지는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예에 따라 결정성이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예에 따라 개선된 내부 양자 효율을 가지는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예에 따라 감소된 피에조 효과를 가지는 발광 소자를 제공할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것 으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 3은 실시예에 따른 발광 소자를 나타내는 도면이다.

Claims (20)

  1. 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 및
    상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 포함하며,
    상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 알루미늄(Al)을 포함하고,
    상기 제2 도전형 반도체층은 상기 제1 도전형 반도체층보다 알루미늄 함량이 높고,
    상기 제1 도전형 반도체층은 상기 활성층보다 알루미늄 함량이 높은 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층은 AlxGa1 - xN (0.02≤x≤0.08)을 포함하여 형성되는 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 활성층은 복수의 양자우물층 및 복수의 장벽층을 포함하며,
    상기 복수의 양자우물층의 알루미늄 함량은 상기 복수의 장벽층의 알루미늄 함량보다 낮은 발광 소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 양자우물층은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤0.005, 0.1≤y≤0.3)을 포함하여 형성되고, 상기 복수의 장벽층은 AlxGa1 - xN (0.01≤x≤0.03)을 포함하여 형성되는 발광 소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 양자우물층 각각은 알루미늄이 포함된 제1층과, 상기 제1층 상에 알루미늄이 포함되지 않은 제2층을 포함하는 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은 AlxGa1 - xN (0.1≤x≤0.3)을 포함하여 형성되는 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층 아래에 버퍼층을 포함하며, 상기 버퍼층은 AlxGa1 -xN (0.5≤x≤1)을 포함하여 형성되는 발광 소자.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층과 상기 버퍼층 사이에 비전도성 반도체층을 포함하며, 상기 비전도성 반도체층은 AlxGa1 - xN (0<x≤0.05)을 포함하여 형성되는 발광 소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 비전도성 반도체층은 0.5μm 내지 1μm의 제1 두께를 가지는 발광 소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은 알루미늄이 포함된 제2층과, 상기 제2층 위에 알루미늄이 포함되지 않은 제3층과, 상기 제2층 아래에 알루미늄이 포함되지 않은 제1층을 포함하는 발광 소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2층의 두께는 800Å 내지 1200Å 이고,
    상기 제1층 및 제3층의 두께는 200Å 내지 300Å인 발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 제2 전극; 및
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 제1 전극을 포함하는 발광 소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 전도성 지지부재; 및
    상기 제1 도전형 반도체층 아래에 제2 전극을 포함하는 발광 소자.
  14. 알루미늄을 포함하는 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 알루미늄을 포함하는 활성층을 형성하는 단계; 및
    상기 활성층 상에 알루미늄을 포함하는 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 도전형 반도체층은 상기 제1 도전형 반도체층보다 알루미늄 함량이 높고,
    상기 제1 도전형 반도체층은 상기 활성층보다 알루미늄 함량이 높도록 형성되는 발광 소자 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층은 AlxGa1 - xN (0.02≤x≤0.08)을 포함하며, 성장 온도는 1000℃ 내지 1200℃인 발광 소자 제조방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 활성층은 복수의 양자우물층 및 복수의 장벽층을 포함하며,
    상기 복수의 양자우물층은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤0.005, 0.1≤y≤0.3)을 포함하고, 성장 온도는 680℃ 내지 750℃이고,
    상기 복수의 장벽층은 AlxGa1 - xN (0.01≤x≤0.03)을 포함하고, 성장 온도는 820℃ 내지 880℃인 발광 소자 제조방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은 AlxGa1 - xN (0.1≤x≤0.3)을 포함하며, 성장 온도는 900℃ 내지 1050℃인 발광 소자 제조방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층 아래에는 버퍼층이 형성되며,
    상기 버퍼층은 AlxGa1 - xN (0.5≤x≤1)을 포함하고, 성장 온도는 1000℃ 내지 1200℃인 발광 소자 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 버퍼층 사이에는 비전도성 반도체층이 형성되며,
    상기 비전도성 반도체층은 AlxGa1 - xN (0<x≤0.05)을 포함하고, 성장 온도는 1050℃ 내지 1150℃인 발광 소자 제조방법.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 화학증착방법(CVD), 분자선 에피택시법(MBE), 스퍼터링법(Sputtering), 수산화물 증기상 에피택시법(HVPE) 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 형성되는 발광 소자 제조방법.
KR1020090101959A 2009-10-26 2009-10-26 발광소자 및 그 제조방법 KR101007087B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090101959A KR101007087B1 (ko) 2009-10-26 2009-10-26 발광소자 및 그 제조방법
EP10188255.3A EP2315271B1 (en) 2009-10-26 2010-10-20 Light emitting device, light emitting device package, and lighting system
US12/911,955 US8314414B2 (en) 2009-10-26 2010-10-26 Light emitting device and light emitting device package for improving a light emission efficency
CN201010524481.8A CN102074625B (zh) 2009-10-26 2010-10-26 发光器件、发光器件封装以及照明系统
US13/679,724 US8716693B2 (en) 2009-10-26 2012-11-16 Light emitting device and light emitting device package for improving a light emission efficiency
US14/243,669 US8994001B2 (en) 2009-10-26 2014-04-02 Light emitting device for improving a light emission efficiency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090101959A KR101007087B1 (ko) 2009-10-26 2009-10-26 발광소자 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101007087B1 true KR101007087B1 (ko) 2011-01-10

Family

ID=43587076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090101959A KR101007087B1 (ko) 2009-10-26 2009-10-26 발광소자 및 그 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (3) US8314414B2 (ko)
EP (1) EP2315271B1 (ko)
KR (1) KR101007087B1 (ko)
CN (1) CN102074625B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140037482A (ko) * 2012-09-19 2014-03-27 엘지이노텍 주식회사 발광소자

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100999699B1 (ko) * 2008-09-01 2010-12-08 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지
KR101007087B1 (ko) 2009-10-26 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
KR20120138080A (ko) * 2011-06-14 2012-12-24 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
KR102116829B1 (ko) * 2013-11-27 2020-06-01 서울바이오시스 주식회사 자외선 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
US20160079217A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device and lead frame
US10340415B2 (en) 2016-09-01 2019-07-02 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device package including the same
US11569416B2 (en) 2016-09-10 2023-01-31 Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. Light emitting semiconductor device
EP3514840A4 (en) 2016-09-13 2019-08-21 LG Innotek Co., Ltd. SEMICONDUCTOR COMPONENT AND SEMICONDUCTOR COMPONENT HOUSING THEREWITH
US10903395B2 (en) 2016-11-24 2021-01-26 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor device having varying concentrations of aluminum
KR20180086068A (ko) * 2017-01-20 2018-07-30 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지
US10217895B2 (en) 2017-06-22 2019-02-26 Epistar Corporation Method of forming a light-emitting device
US10156335B1 (en) * 2017-08-01 2018-12-18 Epistar Corporation Light-emitting device
KR102390828B1 (ko) 2017-08-14 2022-04-26 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 반도체 소자

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0964414A (ja) * 1995-08-29 1997-03-07 Showa Denko Kk 発光ダイオード素子
JP2002368268A (ja) 2001-06-07 2002-12-20 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
KR20050074918A (ko) * 2004-01-14 2005-07-19 스미토모덴키고교가부시키가이샤 반도체 발광 소자
KR20070078382A (ko) * 2006-01-26 2007-07-31 스미토모덴키고교가부시키가이샤 질화물 반도체 발광 소자

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001168385A (ja) * 1999-12-06 2001-06-22 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
US6777253B2 (en) * 2000-12-20 2004-08-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for fabricating semiconductor, method for fabricating semiconductor substrate, and semiconductor light emitting device
JP2003142492A (ja) * 2001-10-30 2003-05-16 Sumitomo Chem Co Ltd ３−５族化合物半導体および半導体装置
US8545629B2 (en) * 2001-12-24 2013-10-01 Crystal Is, Inc. Method and apparatus for producing large, single-crystals of aluminum nitride
KR100541104B1 (ko) * 2004-02-18 2006-01-11 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 발광소자
JP2005259827A (ja) 2004-03-10 2005-09-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 窒化物半導体発光素子と窒化物半導体の成長方法
KR100568300B1 (ko) 2004-03-31 2006-04-05 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP2007080896A (ja) * 2005-09-12 2007-03-29 Sanyo Electric Co Ltd 半導体素子
KR100764433B1 (ko) 2006-04-06 2007-10-05 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자
US20080054248A1 (en) * 2006-09-06 2008-03-06 Chua Christopher L Variable period variable composition supperlattice and devices including same
WO2008054995A2 (en) * 2006-10-18 2008-05-08 Nitek, Inc. Vertical deep ultraviolet light emitting diodes
TWI341039B (en) * 2007-03-30 2011-04-21 Delta Electronics Inc Light emitting diode apparatus
KR100898586B1 (ko) 2007-03-30 2009-05-20 서울옵토디바이스주식회사 발광 다이오드
US8299501B2 (en) * 2007-05-30 2012-10-30 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
JP4458116B2 (ja) * 2007-05-30 2010-04-28 住友電気工業株式会社 エピタキシャル層成長用ｉｉｉ族窒化物半導体層貼り合わせ基板および半導体デバイス
KR101393897B1 (ko) * 2007-08-29 2014-05-13 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US8415682B2 (en) * 2007-12-28 2013-04-09 Rohm Co., Ltd. Light emitting semiconductor device having an improved outward luminosity efficiency and fabrication method for the light emitting semiconductor device
KR20090117538A (ko) * 2008-05-09 2009-11-12 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자
KR101007087B1 (ko) * 2009-10-26 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
KR101646255B1 (ko) * 2009-12-22 2016-08-05 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0964414A (ja) * 1995-08-29 1997-03-07 Showa Denko Kk 発光ダイオード素子
JP2002368268A (ja) 2001-06-07 2002-12-20 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
KR20050074918A (ko) * 2004-01-14 2005-07-19 스미토모덴키고교가부시키가이샤 반도체 발광 소자
KR20070078382A (ko) * 2006-01-26 2007-07-31 스미토모덴키고교가부시키가이샤 질화물 반도체 발광 소자

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140037482A (ko) * 2012-09-19 2014-03-27 엘지이노텍 주식회사 발광소자

Also Published As

Publication number Publication date
EP2315271A3 (en) 2013-05-01
EP2315271B1 (en) 2020-07-01
US20110095263A1 (en) 2011-04-28
US8716693B2 (en) 2014-05-06
EP2315271A2 (en) 2011-04-27
US20130075695A1 (en) 2013-03-28
US8314414B2 (en) 2012-11-20
US8994001B2 (en) 2015-03-31
CN102074625B (zh) 2015-04-01
CN102074625A (zh) 2011-05-25
US20140209860A1 (en) 2014-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101007087B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
EP1941555B1 (en) SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE WITH ELECTRODE FOR N-POLAR InGaAlN SURFACE
KR101007136B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법
KR101134731B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
US20130015465A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting device
KR20110052131A (ko) 발광소자 및 그 제조방법
US20130099248A1 (en) Nitride semiconductor light emitting device
KR20110062128A (ko) 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법
JP2013021296A (ja) 発光素子、発光素子パッケージおよびこれを含む照明システム
KR101081129B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR101103963B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR101007078B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR20110042560A (ko) 발광소자, 발광소자 제조방법 및 발광소자 패키지
KR102376468B1 (ko) 적색 발광소자 및 조명장치
KR20140013249A (ko) 자외선 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR20110108625A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR100631970B1 (ko) 플립칩용 질화물 반도체 발광소자
KR20130007682A (ko) 발광 소자 및 그 제조방법
KR101919109B1 (ko) 자외선 발광 소자 및 자외선 발광 소자 패키지
KR101134840B1 (ko) 발광 소자 및 그 제조방법
KR101231477B1 (ko) 발광소자
KR102330022B1 (ko) 발광소자 및 발광소자 패키지
KR20090108675A (ko) 플립칩 구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드소자 및 이의 제조 방법
KR102014172B1 (ko) 자외선 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR102304120B1 (ko) 발광소자, 발광소자 제조방법 및 발광소자 패키지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131205

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141205

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151204

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161207

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171205

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181210

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191209

Year of fee payment: 10