KR101144523B1 - Semiconductor light emitting device and method for fabricating thereof - Google Patents
Semiconductor light emitting device and method for fabricating thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101144523B1 KR101144523B1 KR1020090120180A KR20090120180A KR101144523B1 KR 101144523 B1 KR101144523 B1 KR 101144523B1 KR 1020090120180 A KR1020090120180 A KR 1020090120180A KR 20090120180 A KR20090120180 A KR 20090120180A KR 101144523 B1 KR101144523 B1 KR 101144523B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- well
- light emitting
- conductive
- emitting device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
실시 예는 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same.
실시 예에 따른 반도체 발광소자는, 제1도전형 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 위에 배치되며, 우물층과 장벽층이 교대로 형성된 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 활성층; 및 상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층을 포함하며, 상기 우물층은 적어도 1E11/cm2의 밀도를 갖고 인듐이 고농도로 포함된 클러스터를 포함한다.In one embodiment, a semiconductor light emitting device includes: a first conductive semiconductor layer; An active layer disposed on the first conductive semiconductor layer and having a single or multiple quantum well structure in which a well layer and a barrier layer are alternately formed; And a second conductive semiconductor layer on the active layer, wherein the well layer includes a cluster having a density of at least 1E11 / cm 2 and a high concentration of indium.
LED, 활성층, 열 어닐링 LED, active layer, thermal annealing
Description
실시 예는 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same.
III-V족 질화물 반도체는 청색/녹색 발광 다이오드(LED)를 비롯한 광 소자, MOSFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor), HEMT(Hetero junction Field Effect Transistors) 등의 고속 스위칭 소자, 조명 또는 표시 장치의 광원 등으로 다양하게 응용되고 있다. 특히 III족 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 가시광선에서 자외선까지의 영역에 대응하는 직접 천이형 밴드 갭을 갖고, 고효율 광 방출을 실현할 수 있다. III-V nitride semiconductors include optical devices including blue / green light emitting diodes (LEDs), high-speed switching devices such as metal semiconductor field effect transistors (MOSFETs) and hetero junction field effect transistors (HEMTs), and light sources for lighting or display devices. It has been applied to a variety of applications. In particular, the light emitting device using the group III nitride semiconductor has a direct transition band gap corresponding to the region from visible light to ultraviolet light, and high efficiency light emission can be realized.
상기 질화물 반도체는 주로 LED(Light Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(LD)로 활용되고 있으며, 제조 공정이나 광 효율을 개선하기 위한 연구가 지속되고 있다.The nitride semiconductor is mainly used as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD), and research for improving a manufacturing process or light efficiency has been continued.
실시 예는 활성층의 우물층 두께를 적어도 3nm로 형성한 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor light emitting device having a thickness of at least 3 nm of a well layer of an active layer, and a method of manufacturing the same.
실시 예는 활성층의 형성 후 한 번의 열 어닐링 공정을 수행하여 상기 활성층의 파장 및 광도를 변화시켜 주는 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, which perform a thermal annealing process after the formation of the active layer to change the wavelength and the light intensity of the active layer.
실시 예는 활성층의 성장 온도 이상으로 열 어닐링을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same, wherein the thermal annealing is performed at or above the growth temperature of the active layer.
실시 예에 따른 반도체 발광소자는, 제1도전형 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 위에 배치되며, 우물층과 장벽층이 교대로 형성된 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 활성층; 및 상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층을 포함하며, 상기 우물층은 적어도 1E11/cm2의 밀도를 갖고 인듐이 고농도로 포함된 클러스터를 포함한다. In one embodiment, a semiconductor light emitting device includes: a first conductive semiconductor layer; An active layer disposed on the first conductive semiconductor layer and having a single or multiple quantum well structure in which a well layer and a barrier layer are alternately formed; And a second conductive semiconductor layer on the active layer, wherein the well layer includes a cluster having a density of at least 1E11 / cm 2 and a high concentration of indium.
실시 예에 따른 반도체 발광소자 제조방법은, 기판 위에 제1도전형 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제1도전형 반도체층 위에, 우물층과 장벽층이 교대로 형성된 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 위에 적어도 하나의 제2도전형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 우물층은 적어도 1E11/cm2의 밀도를 갖고 인듐이 고농도로 포함된 클러스터를 포함한다. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to an embodiment includes: forming a first conductive semiconductor layer on a substrate; Forming an active layer on which the well layer and the barrier layer are alternately formed on the first conductive semiconductor layer; And forming at least one second conductive semiconductor layer on the active layer, wherein the well layer includes a cluster having a density of at least 1E11 / cm 2 and a high concentration of indium.
실시 예는 피크 파장의 강도를 개선시켜 줄 수 있다. The embodiment can improve the intensity of the peak wavelength.
실시 예는 열 어닐링 과정에 의해 활성층의 성장 시의 파장을 장파장으로 시프트시켜 줄 수 있다. According to the embodiment, the wavelength at the time of growth of the active layer may be shifted to a long wavelength by a thermal annealing process.
실시 예는 ESD 내성이 개선될 수 있다.Embodiments may improve ESD immunity.
실시 예는 동작전압이 개선될 수 있다.In an embodiment, the operating voltage may be improved.
이하, 실시 예를 설명함에 있어서, 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 참조하여 설명될 수 있으며, 또한 각 층의 두께는 일 예로 설명된 것이며, 도면의 두께로 한정되지는 않는다. Hereinafter, in describing the embodiments, the criteria for the top or bottom of each layer may be described with reference to the drawings, and the thickness of each layer is described as an example and is not limited to the thickness of the drawings.
실시 예에 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 "directly"와 "indirectly"의 의미를 모두 포함한다. In an embodiment, each layer, region, pattern, or structure is described as being formed "on" or "under" a substrate, each layer (film), region, pad, or pattern. Where "on" and "under" include both "directly" and "indirectly".
이하, 실시 예에 따른 반도체 발광소자에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a semiconductor light emitting device according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 제1실시 예에 따른 반도체 발광소자의 측 단면도이다.1 is a side cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment.
도 1을 참조하면, 반도체 발광소자(100)는 기판(101), 버퍼층(103), 제1도전형 반도체층(105), 활성층(107), 제2도전형 반도체층(109)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the semiconductor
상기 기판(101)은 사파이어 기판(Al203) 또는 유리와 같은 투광성 기판을 포함할 수 있다. 또한 상기 기판(101)은 GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, 그리고 GaAs, Ga203, 성장용 기판, 절연기판, 도전성 기판 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한 상기 기판(101)의 상면에는 렌즈 형상 또는 스트라이프 형상 등과 같은 요철 패턴이 형성될 수도 있다. 본 실시 형태에 있어서, Ⅲ족 질화물 반도체 결정이 표면상에 에피택셜 성장되는 기판(101)으로서는, 특별히 한정되지 않고, 각종 전도성 재료, 절연 재료, 금속성 재료를 선택하여 사용할 수 있다. The
상기 기판(101) 위에는 2족 내지 6족 원소의 화합물 반도체층이 층 또는 패턴으로 형성될 수 있으며, 이러한 반도체층은 광 추출 구조 또는 격자 상수의 차이를 개선시켜 줄 수 있는 구조물이나 물질이 형성될 수 있다.A compound semiconductor layer of Group 2 to Group 6 elements may be formed as a layer or a pattern on the
상기 복수의 화합물 반도체층의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.The growth equipment of the plurality of compound semiconductor layers may include an electron beam evaporator, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), plasma laser deposition (PLD), dual-type thermal evaporator sputtering, It can be formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) and the like, but is not limited to such equipment.
상기 기판(101) 위에는 예컨대, 3족-5족 화합물 반도체를 이용한 버퍼층(103)이 형성될 수 있으며, 상기 버퍼층(103) 위에는 언도프드 반도체층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(103)은 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, 상기 기판(101)과 화합물 반도체 사이의 격자 상수의 차이를 줄여주게 된다. 상기 언도프드 반도체층은 undoped GaN계 반도체로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 버퍼층(103) 또는/및 상기 언도프드 반도 체층은 생략될 수 있다. For example, a
상기 버퍼층(103) 위에는 발광 구조물이 형성된다. 상기 발광 구조물은 3족-5족 화합물 반도체층을 이용하여 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합, 및 P-N-P 접합 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 여기서, 상기의 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합, 및 P-N-P 접합에 따라 하부 또는 상부 반도체층이 달라질 수 있다. The light emitting structure is formed on the
상기 발광 구조물은 예컨대, 제1도전형 반도체층(105), 활성층(107) 및 제2도전형 반도체층(109)을 포함한다. The light emitting structure includes, for example, a first
상기 제1도전형 반도체층(105)은 상기 버퍼층(103) 위에 형성될 수 있다. 상기 제 1도전형 반도체층(105)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(105)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 N형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(105)은 전극 접촉층으로 기능할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The first
상기 활성층(107)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(107)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기, 예를 들면 InxAlyGa(1-x-y)N 우물층/InaAlbGa(1-a-b)N 장벽층의 주기로 형성될 수 있다(0<x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1). 상기 우물층과 장벽층의 주기는 1~20주기로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
또한 상기 활성층(107)의 하부 장벽층에는 n형 도펀트가 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있으며, 최상위 장벽층에는 다른 장벽층이 가지는 도펀트 농도와 다른 도펀트(예: n형 도펀트 또는 p형 도펀트) 농도를 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. In addition, an n-type dopant may be doped or not doped in the lower barrier layer of the
상기 활성층의 성장 방법은 제1온도(T1)의 성장 온도에서 질소 또는/및 수소를 캐리어 가스 사용하고 NH3, TMGa(또는 TFGa), 및 TMln, TMAl을 선택적으로 공급하여 우물층과 장벽층을 교대로 성장시켜 줄 수 있다. 상기 T1은 700 ~ 800℃로 설정될 수 있으며, 상기 우물층과 상기 장벽층의 성장 온도는 서로 동일하거나, 상기 장벽층의 성장 온도가 더 높을 수 있다.The active layer growth method uses a carrier gas with nitrogen or / and hydrogen at a growth temperature of the first temperature T1 and selectively supplies NH 3 , TMGa (or TFGa), and TMln, TMAl to provide a well layer and a barrier layer. Can grow in turn. The T1 may be set to 700 to 800 ° C., and the growth temperature of the well layer and the barrier layer may be the same, or the growth temperature of the barrier layer may be higher.
이때 상기 우물층의 성장 속도는 0.01nm/sec 이하의 낮은 속도로 성장하고, 그 우물층의 두께는 3nm 이상으로 두껍게 성장시켜 줄 수 있다. 상기 우물층의 두께는 바람직하게 3~4nm로 형성될 수 있다. 상기 우물층 내의 인듐 조성은 12% 이상으로 하여 성장시키고, 상기 우물층 위에 단일 또는 다중 장벽층을 형성시켜 줄 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 쌍을 단일 또는 다중으로 성장하여 활성층(107)이 형성된다.In this case, the growth rate of the well layer may be grown at a low rate of 0.01 nm / sec or less, and the thickness of the well layer may be thickened to 3 nm or more. The thickness of the well layer may be preferably formed in 3 ~ 4nm. The indium composition in the well layer may be grown to 12% or more, and a single or multiple barrier layer may be formed on the well layer. The
InGaN 우물층과 GaN계 장벽층의 차이점은 In의 조성이며, 이를 제어하는 요소는 박막 성장시의 In의 플로우 레이트(flow rate)로 제어할 수 있다. 즉, 성장 온도가 높을수록 In 조성이 낮아지며, In의 플로우 레이트를 낮추어도 In 조성이 감소하게 된다. 여기서, 상기 장벽층은 우물층의 In 조성보다 낮은 반도체 재료로 성장될 수 있다. The difference between the InGaN well layer and the GaN-based barrier layer is the composition of In, and the controlling factor can be controlled by the flow rate of In during thin film growth. That is, the higher the growth temperature, the lower the In composition, and even if the flow rate of In is lowered, the In composition decreases. Here, the barrier layer may be grown with a semiconductor material lower than the In composition of the well layer.
또한 상기 우물층과 상기 장벽층을 교대로 성장할 때, 상기 우물층의 성장 온도와 상기 장벽층의 성장 온도로 변화되는 구간 또는 상기 장벽층의 성장 온도와 상기 우물층의 성장 온도로 변화되는 구간에서 온도가 안정화될 수 있도록 안정화(stabilization) 시간이 주어진다. 이러한 안정화 시간을 이용하여 다중양자 우물 구조의 활성층을 형성할 수 있다.Also, when the well layer and the barrier layer are alternately grown, in a section in which the growth temperature of the well layer and the growth temperature of the barrier layer are changed or in a section in which the growth temperature of the barrier layer and the growth temperature of the well layer are changed. A stabilization time is given so that the temperature can stabilize. This stabilization time can be used to form an active layer of multi-quantum well structure.
상기 활성층(107)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층이 형성될 수 있으며, 상기 도전형 클래드층은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다.A conductive clad layer may be formed on or under the
상기 활성층(107) 위에는 상기 제 2도전형 반도체층(109)이 형성된다. 상기 제 2도전형 반도체층(109)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(109)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 Mg, Be, Zn 등과 같은 P형 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(109)은 전극 접촉층으로 기능할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.The second
또한 상기 발광 구조물은 상기 제1도전형 반도체층(105)이 P형 반도체이고, 상기 제2도전형 반도체층(109)은 N형 반도체로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(109) 위에는 제3도전형 반도체층(미도시) 예컨대, N형 반도체층이 형성될 수 있어, 상기 발광 구조물은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합, P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 화합물 반도체층의 적어도 한 층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성 될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. In the light emitting structure, the first
상기 활성층(107)은 일반적으로, 도 2와 같이, 상기 우물층 내의 인듐 조성(XIn)이 10~20% 수준으로 일 때, 메타 안정(Metastable) 영역(D1) 내에 존재하게 된다. 그러나, 상기 활성층(107)의 우물층 성장시 대부분의 특성이 결정되도록 성장한 경우, 활성층이 성장한 다음의 후속 처리 과정에 의한 최적화시 파장 변화가 거의 없게 된다.In general, as shown in FIG. 2, the
실시 예는 상기 활성층(107)의 우물층 성장 속도를 0.01nm/sec 이하로 하고, 그 두께는 3nm 이상으로 하며, 우물층 내의 인듐 조성을 12% 이상으로 하여 성장하고 안정화시간 후 장벽층을 성장하게 되며, 상기의 우물층과 장벽층을 교대로 성장시켜 줄 수 있다. According to the embodiment, the growth rate of the well layer of the
상기 활성층(107)의 성장 후 광학적 특성 개선을 위해 열 어닐링 공정이 수행된다. 상기 열 어닐링 공정은 상기 활성층(107)의 우물층의 성장 조건에 의해 제2온도(T2 > T1)의 열 처리 공정에 의해 그 특성이 최적화가 될 수 있다. 여기서, T2는 상기 우물층의 성장 온도보다 높은 온도이거나, 상기 T1보다 높은 800~1100℃로 설정할 수 있으며, 이러한 온도는 상기 활성층의 성장 온도에 따라 변경될 수 있다. 실시 예는 상기 활성층(107)을 완전하게 성장한 상태에서, 상기 제2도전형 반도체층(109)의 성장 전에 열 어닐링 공정을 수행하게 된다. 이러한 열 어닐링 공정은, 상기 활성층(107)의 우물층을 보호하여 분해 및 증발을 억제할 수 있으며, 계면 특성, 광학적 특성과 두께의 균일성을 개선시켜 줄 수 있다.After the growth of the
한편, 광효율 증진을 위한 한 번의 어닐링 과정은 상기 활성층(107)의 우물 층의 성장 온도보다 높은 온도에서 진행하므로, 상기 우물층의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 고농도의 인듐 덩어리인 인듐 리치 클러스터(In rich cluster) 또는 양자점 형성을 유도할 수 있다. 여기서, 상기 고농도의 인듐 덩어리는 우물층 내에서 인듐 조성보다 상대적으로 인듐 량이 많은 덩어리들이며, 그 크기는 20nm 이하(예:1~20nm)의 직경을 갖게 된다. 상기 우물층 내에서 고농도의 인듐 덩어리는 1E11/cm2 이상(예:1E11/cm2 ~1E13/cm2)의 밀도(density)로 형성될 수 있다.On the other hand, since the one annealing process for improving the light efficiency proceeds at a temperature higher than the growth temperature of the well layer of the
상기 고농도의 인듐 덩어리는 불규칙한 형상 또는 랜덤한 형상을 갖고, 불규칙한 간격으로 형성될 수 있다. The high concentration of indium lumps may have irregular shapes or random shapes, and may be formed at irregular intervals.
또한 상기 열 어닐링 시간은 상기 활성층(107)의 안정화시간보다 긴 시간(예: 20분) 동안 열 처리를 수행하게 된다.In addition, the heat annealing time is to perform a heat treatment for a longer time (eg 20 minutes) than the stabilization time of the
이러한 발광 소자(100)는 광도와 ESD(Electrostatic discharge) 내성이 개선되며, 동작 전압 등의 전기적인 특성이 개선될 수 있다. 따라서 고광도 및 고 신뢰성을 가지는 반도체 발광소자를 제공할 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(100)는 열 어닐링 공정에 의해 활성층이 가지는 물질들의 밴드 갭보다 낮은 에너지의 발광이 촉진될 수 있다. 여기서, 상기 활성층의 우물층 밴드 갭은 직사각형 타입(rectangular type), 피라미드 타입(pyramid type), 부등변 타입(trapezoidal type) 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.The
상기 활성층(107)의 발광 파장은 1nm 이상 길어질 수 있으며, 상기 PL (Photoluinescence) 광도가 10% 이상 강해지게 될 수 있다.The emission wavelength of the
상기 활성층(107) 이후의 열 처리 과정을 수행함으로써, 상기 활성층(107)과 제2도전형 반도체층(109) 사이에 P-AlGaN 또는/및 P-AlGaN/GaN 초격자 구조 없이 사용 수준의 광도를 구현할 수 있다. 또한 상기 기판(101) 위에 별도의 패턴(예: PSS)을 구비하지 않고도 발광에 최적화될 수 있는 상기 활성층을 제공할 수 있다.By performing the heat treatment process after the
도 3에 도시된 바와 같이, 실시 예의 활성층은 상기에 개시된 우물층과 열 어닐링 과정에 의해 비교 예보다 파장이 2.3nm 정도 장 파장으로 이동됨을 알 수 있으며, 실질적으로 광도(intensity)가 비교 예에 비해 50% 이상 증가되는 것을 알 수 있다. 여기서, 비교 예는 활성층의 성장 조건은 우물층이 2nm의 두께이고, In 조성은 10% 정도인 경우이며, 이러한 활성층은 성장시 그 특성이 결정되는 구조이다. As shown in FIG. 3, it can be seen that the active layer of the embodiment is shifted to a longer wavelength by about 2.3 nm than the comparative example by the well layer and the thermal annealing process disclosed above, and the intensity is substantially lower than that of the comparative example. It can be seen that more than 50% increase. Here, in the comparative example, the growth condition of the active layer is a case in which the well layer has a thickness of 2 nm and the In composition is about 10%.
실시 예는 상기 활성층(107)이 상기 우물층의 성장에 따른 조건과 상기 활성층(107)의 성장 이후의 후 처리 공정에 의해 최적화를 수행함으로써, 발광소자의 광도 개선이나 ESD 내성과 동작전압 등의 전기적 특성이 개선되며, 이로 인해 고 광도/고 신뢰성을 가지는 발광소자를 구현할 수 있다.According to the embodiment, the
표 1은 비교 예와 실시 예의 전압, 전력 및 ESD 특성을 비교한 도면이다.Table 1 is a view comparing the voltage, power and ESD characteristics of the comparative example and the embodiment.
[표 1][Table 1]
Max : 12.9mWMin: 11.9mW
Max: 12.9mW
Max : 13.5mW Min: 12.5mW
Max: 13.5mW
상기 활성층(107)은 열 어닐링 공정에 의해 2Onm이하의 사이즈의 고농도의 인듐 덩어리의 형성을 확인할 수 있다. 이에 따라 활성층(107)에서의 발광 파장은 1nm 이상 길어지며, PL 강도가 10% 이상 강해지게 된다. 상기 우물층 내에서 고농도의 인듐 덩어리는 1E11/cm2 이상(예:1E11/cm2 ~1E13/cm2)의 밀도로 형성될 수 있다.The
도 4는 제2실시 예에 따른 반도체 발광소자를 나타낸 측 단면도이다. 상기 제2실시 예를 설명함에 있어서, 상기 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제1실시 예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.4 is a side cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting device according to a second embodiment. In the description of the second embodiment, the same parts as in the first embodiment will be referred to the first embodiment, and redundant description thereof will be omitted.
도 4를 참조하면, 반도체 발광소자(100A)의 적층 구조는, 기판(101), 버퍼층(103), 제1도전형 반도체층(105), 활성층(107), 제2도전형 버퍼층(108), 및 제2도전형 반도체층(109)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the stacked structure of the semiconductor
상기 활성층(107) 위에 제2도전형 버퍼층(108)을 형성하고, 상기 제2도전형 버퍼층(108) 위에 제2도전형 반도체층(109)을 형성한 구조이다.The second
여기서, 상기 활성층(107)의 성장 방법은 제1실시 예와 동일하며, 그 상세한 설명은 제1실시 예를 참조하기로 한다. 즉, 상기 활성층(107)의 우물층의 두께는 적어도 3nm으로 형성되며, 상기 우물층은 InxAlyGa(1-x-y)N (0<x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 형성되며, 상기 In의 양은 적어도 12%로 형성된다. Here, the growth method of the
상기 제2도전형 버퍼층(108)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, InAlGaN으로 얇은 박막 형태로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 버퍼층(108)은 InAlGaN 또는 AlGaN으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 수십 Å ~ 수 nm로 형성될 수 있다.The second
상기 제2도전형 버퍼층(108)의 성장 후, 상기 제2도전형 반도체층(109)의 성장 전 열 어닐링 과정을 수행하게 된다. 상기 열 어닐링 과정은 800~1100℃ 의 온도 범위에서 20분 동안 수행하게 된다. 상기 열 어닐링 온도는 상기 활성층(107) 또는 상기 제2도전형 버퍼층(108)의 성장 온도보다 높은 온도의 범위에서 수행될 수 있다.After the growth of the second
상기 열 어닐링 과정에 의해 상기 활성층의 우물층에서는 광 효율 증진을 위한 양자 점이 증가될 수 있다. 실시 예는 상기 활성층(107)이 상기 우물층의 성장에 따른 조건과 상기 활성층(107)의 성장 이후의 후 처리 공정에 의해 최적화를 수행함으로써, 발광소자의 광도 개선이나 ESD 내성과 동작전압 등의 전기적 특성이 개선되며, 이로 인해 고 광도/고 신뢰성을 가지는 발광소자를 구현할 수 있다.By the thermal annealing process, a quantum dot for increasing light efficiency may be increased in the well layer of the active layer. According to the embodiment, the
상기 열 어닐링 공정은 상기 활성층 성장 후, 상기 제2도전형 버퍼층의 성장 후, 상기 제2도전형 반도체층의 성장 후 수행될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The thermal annealing process may be performed after the active layer growth, after the growth of the second conductive buffer layer, and after the growth of the second conductive semiconductor layer, but is not limited thereto.
도 5는 제3실시 예에 따른 반도체 발광소자를 나타낸 도면이다. 상기 제3실시 예를 설명함에 있어서, 상기 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제1실시 예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.5 is a diagram illustrating a semiconductor light emitting device according to a third embodiment. In the description of the third embodiment, the same parts as in the first embodiment are referred to the first embodiment, and redundant description thereof will be omitted.
도 5를 참조하면, 반도체 발광소자(100B)의 제조 과정을 보면, 기판(101) 위에 버퍼층(103), 제1도전형 반도체층(105), 활성층(107), 제2도전형 반도체층(109) 및 제3도전형 반도체층(110)이 순차적으로 성장될 수 있다. Referring to FIG. 5, in the manufacturing process of the semiconductor
상기 활성층(107)의 성장 방법은 상기 제1실시 예를 참조하며, 그 중복 설명은 생략하기로 한다. 즉, 상기 활성층(107)의 우물층의 두께는 적어도 3nm으로 형성되며, 상기 우물층은 InxAlyGa(1-x-y)N (0<x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 형성되며, 상기 In의 양은 적어도 12%로 형성된다. The growth method of the
상기 활성층(107) 위에 제2도전형 반도체층(109)을 형성하고, 상기 제2도전형 반도체층(109) 위에 제3도전형 반도체층(110)을 형성한 구조이다. 상기 제3도전형 반도체층(110)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 반도체층으로서, 얇은 박막으로 형성된다. 상기 제3도전형 반도체층(110)은 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다.The second
상기 제2도전형 반도체층(109)의 성장 후 또는 상기 제3도전형 반도체층(110)의 성장 후 열 어닐링 과정을 수행하게 된다. 상기 열 어닐링 과정은 800~1100℃의 온도 범위에서 20분 동안 수행하게 된다. 상기 열 어닐링 과정은 상기 활성층(107)의 우물층에서의 고농도의 인듐 덩어리인 양자점(QD : Quantum dot) 형성을 유도하며, 상기 양자점은 광학적 특성 개선을 유발할 수 있다. 이러한 열 어닐링 과정은 상기 활성층(107)의 우물층의 성장 온도보다 높거나, 상기 제2도전형 반도체층(109)의 성장 온도보다 높은 온도에서 수행될 수 있다.After the growth of the second
상기 열 어닐링 공정은 상기 제3도전형 반도체층의 성장 후에 수행하는 것으로 설명하였으나, 상기 제3도전형 반도체층의 성장 전 또는 상기 활성층의 성장 후 진행될 수 있다.The thermal annealing process is described as being performed after the growth of the third conductive semiconductor layer, but may be performed before the growth of the third conductive semiconductor layer or after the growth of the active layer.
실시 예에 따른 제2도전형 반도체층 또는 상기 제3도전형 반도체층의 위에는 투명전극층, 반사전극층, 제2전극 중 적어도 하나가 형성될 수 있으며, 이러한 형성 재질 및 그 구조는 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다. 또한 상기 실시 예들은 각 실시 예의 특징에 한정되지 않고, 다른 실시 예의 기술적 특징에 선택적으로 적용할 수 있다.At least one of a transparent electrode layer, a reflective electrode layer, and a second electrode may be formed on the second conductive semiconductor layer or the third conductive semiconductor layer according to the embodiment, and the forming material and its structure are within the technical scope of the embodiment. It can be changed in various ways. In addition, the above embodiments are not limited to the features of the embodiments, and may be selectively applied to the technical features of the other embodiments.
또한 상기 제2도전형 반도체층 위에 반사 전극층을 배치한 후, 상기 기판을 제거하여 상기 제1도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1전극을 형성해 줄 수 있다. 이러한 반도체 발광 소자는 칩의 반대측에 전극이 배치되는 수직형 칩 구조로 제공될 수 있다. In addition, after the reflective electrode layer is disposed on the second conductive semiconductor layer, the substrate may be removed to form a first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer. The semiconductor light emitting device may be provided in a vertical chip structure in which electrodes are disposed on opposite sides of the chip.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 실시 예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 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.The present invention has been described above with reference to the embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the embodiments of the present invention. Those skilled in the art to which the embodiments of the present invention pertain have the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications not illustrated above are possible without departing from the scope of the invention. For example, each component shown in detail in the embodiment of the present invention may be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
도 1은 제1실시 예에 따른 반도체 발광소자를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a semiconductor light emitting device according to a first embodiment.
도 2는 활성층의 성장 온도와 인듐에 따른 상태도를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a state diagram according to the growth temperature and indium of the active layer.
도 3은 실시 예와 비교 예의 PL 광도를 비교한 도면이다.3 is a view comparing PL luminosities of Examples and Comparative Examples.
도 4는 제2실시 예에 따른 반도체 발광소자를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a semiconductor light emitting device according to a second embodiment.
도 5는 제3실시 예에 따른 반도체 발광소자를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a semiconductor light emitting device according to a third embodiment.
Claims (22)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090120180A KR101144523B1 (en) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Semiconductor light emitting device and method for fabricating thereof |
US12/945,333 US8399948B2 (en) | 2009-12-04 | 2010-11-12 | Light emitting device, light emitting device package and lighting system |
EP10191313.5A EP2330640B1 (en) | 2009-12-04 | 2010-11-16 | Light emitting diode, light emitting diode package and lighting system having the same |
CN201010579229.7A CN102097552B (en) | 2009-12-04 | 2010-12-03 | Light emitting device, light emitting device package and lighting system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090120180A KR101144523B1 (en) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Semiconductor light emitting device and method for fabricating thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110063220A KR20110063220A (en) | 2011-06-10 |
KR101144523B1 true KR101144523B1 (en) | 2012-05-11 |
Family
ID=44397238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090120180A KR101144523B1 (en) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Semiconductor light emitting device and method for fabricating thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101144523B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102471685B1 (en) * | 2016-03-22 | 2022-11-28 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | Light emitting device and lighting apparatus |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20060035424A (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-26 | 서울옵토디바이스주식회사 | Gan compound semiconductor light emitting element and method of manufacturing the same |
KR100661709B1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-12-26 | 엘지이노텍 주식회사 | Nitride semiconductor LED and fabrication method thereof |
KR20080098812A (en) * | 2007-05-07 | 2008-11-12 | 삼성전기주식회사 | Manufacturing method of vertical semiconductor light emitting device |
JP2009283736A (en) | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Fujifilm Corp | Optical semiconductor element, and optical coherence tomography imaging device using optical semiconductor element |
-
2009
- 2009-12-04 KR KR1020090120180A patent/KR101144523B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20060035424A (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-26 | 서울옵토디바이스주식회사 | Gan compound semiconductor light emitting element and method of manufacturing the same |
KR100661709B1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-12-26 | 엘지이노텍 주식회사 | Nitride semiconductor LED and fabrication method thereof |
KR20080098812A (en) * | 2007-05-07 | 2008-11-12 | 삼성전기주식회사 | Manufacturing method of vertical semiconductor light emitting device |
JP2009283736A (en) | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Fujifilm Corp | Optical semiconductor element, and optical coherence tomography imaging device using optical semiconductor element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110063220A (en) | 2011-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101459752B1 (en) | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof | |
US8927961B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same | |
US8299493B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method of fabricating the same | |
US20080315180A1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
KR100931509B1 (en) | Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method | |
KR101714041B1 (en) | Light emitting device and method for fabricating thereof | |
KR101393897B1 (en) | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof | |
US9040954B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same | |
KR101294518B1 (en) | Nitride semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof | |
US8017965B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
US10535795B2 (en) | Ultraviolet light emitting element and lighting system having a quantum barrier structure for improved light emission efficiency | |
KR100999694B1 (en) | Light emitting devcie | |
KR101144523B1 (en) | Semiconductor light emitting device and method for fabricating thereof | |
KR102237123B1 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR20160043751A (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR101144370B1 (en) | Nitride semiconductor LED | |
KR20160015761A (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR20160123842A (en) | Light emitting device and lighting apparatus | |
KR20100095976A (en) | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160412 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170405 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180409 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190411 Year of fee payment: 8 |