KR101182189B1 - Iii-nitride semiconductor light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 전체적으로 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 발광소자 외부로의 광추출효율이 향상된 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.The present disclosure generally relates to a group III nitride semiconductor light emitting device, and more particularly, to a group III nitride semiconductor light emitting device having improved light extraction efficiency to the outside of the light emitting device.
여기서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 3족 질화물 반도체층을 포함하는 발광다이오드와 같은 발광소자를 의미하며, 추가적으로 SiC, SiN, SiCN, CN와 같은 다른 족(group)의 원소들로 이루어진 물질이나 이들 물질로 된 반도체층을 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다.Here, the group III nitride semiconductor light emitting element is a group III nitride of Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). Means a light emitting device such as a light emitting diode including a semiconductor layer, and additionally excludes the inclusion of a material consisting of elements of other groups such as SiC, SiN, SiCN, CN or a semiconductor layer made of these materials. no.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Herein, the background art relating to the present disclosure is provided, and these are not necessarily meant to be known arts.
도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다. 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(10; 예; 사파이어 기판), 기판(10) 위에 성장되는 버퍼층(20), 버퍼층(20) 위에 성장되는 n형 3족 질화물 반도체층(30), n형 3족 질화물 반도체층(30) 위에 성장되는 활성층(40), 활성층(40) 위에 성장되는 p형 3족 질화물 반도체층(50), p형 3족 질화물 반도체층(50) 위에 형성되는 전류확산 전극(60), 전류확산 전극(60) 위에 형성되는 p측 패드 전극(70), p형 3족 질화물 반도체층(50)과 활성층(40)이 메사 식각되어 노출된 n형 3족 질화물 반도체층(30) 위에 형성되는 n측 패드 전극(80), 그리고 보호막(90)을 포함한다.1 is a view showing an example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device. The group III nitride semiconductor light emitting device includes a substrate 10 (eg, a sapphire substrate), a
전류확산 전극(60)은 p형 3족 질화물 반도체층(50) 전체로 전류가 잘 공급되도록 하기 위해 구비된다. 전류확산 전극(60)은 p형 3족 질화물 반도체층의 거의 전면에 걸쳐서 형성되며, 예를 들어, ITO 또는 Ni 및 Au를 사용하여 투광성 전도막으로 형성되거나, Ag를 사용하여 반사형 전도막으로 형성될 수 있다.The current spreading
p측 패드 전극(70)과 n측 패드 전극(80)은 전류의 공급과 외부로의 와이어 본딩을 위한 메탈 전극으로서, 예를 들어, 니켈, 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 알루미늄, 주석, 인듐, 탄탈륨, 구리, 코발트, 철, 루테늄, 지르코늄, 텅스텐, 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다.The p-
보호막(90)은 이산화규소와 같은 물질로 형성되며, 생략될 수도 있다.The
반도체 발광소자의 대면적화 및 고전력 소모에 따라, 반도체 발광소자 내에서 원활한 전류확산을 위해 가지 전극과 복수 개의 전극이 도입되고 있다. 예를 들어, 3족 질화물 반도체 발광소자가 대면적화됨(예를 들어, 가로/세로가 1000um/1000um)에 따라, p측 패드 전극(70)과 n측 패드 전극(80)에 가지 전극을 구비함으로써, 전류확산을 개선하고 있으며, 더하여 충분한 전류 공급을 위해 p측 패드 전극(70)과 n측 패드 전극(80)이 각각 복수 개가 마련되기도 한다.As the semiconductor light emitting device becomes larger in size and consumes higher power, branch electrodes and a plurality of electrodes are introduced to smoothly spread current in the semiconductor light emitting device. For example, according to the Group III nitride semiconductor light emitting device having a large area (eg, 1000 μm / 1000 μm in width and length), branch electrodes are provided at the p-
p측 패드 전극(70) 및 n측 패드 전극(80)과 같은 금속재질의 전극은 두께가 두껍고, 광흡수 손실(Light Absorption Loss)이 크기 때문에 발광소자의 광추출효율을 저하하는 문제점이 있다.Metal-like electrodes such as the p-
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).SUMMARY OF THE INVENTION Herein, a general summary of the present disclosure is provided, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 제1 전도성을 가지는 제1 반도체층, 제1 전도성과 다른 제2 전도성을 가지는 제2 반도체층, 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층; 제2 반도체층 위에 위치하는 투광성 전도막; 투광성 전도막 위에 위치하는 제1 패드 전극; 그리고 제2 반도체층과 제1 패드 전극의 사이에서 투광성 전도막에 의해 적어도 일부가 덮이도록 형성되며, 제2 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 제1 빛흡수 방지층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자가 제공된다.According to one aspect of the present disclosure, an according to one aspect of the present disclosure includes: a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and a first semiconductor layer; An active layer disposed between the second semiconductor layers and generating light through recombination of electrons and holes; A transmissive conductive film positioned on the second semiconductor layer; A first pad electrode positioned on the light transmissive conductive film; And a first light absorption prevention layer formed to cover at least a portion of the second semiconductor layer and the first pad electrode by the light-transmissive conductive film, and having a lower refractive index than the second semiconductor layer. A nitride semiconductor light emitting device is provided.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면, 제1 전도성을 가지는 제1 반도체층, 제1 전도성과 다른 제2 전도성을 가지는 제2 반도체층, 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층; 제2 반도체층 위에 위치하는 전도막; 전도막 위에 위치하는 제1 패드 전극; 제2 반도체층 및 활성층이 메사(mesa) 형태로 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 위치하며, 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 패드 전극;그리고 제1 반도체층과 제2 패드 전극의 사이에 위치하며, 제1 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 빛흡수 방지층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자가 제공된다.According to another aspect of the present disclosure, a first semiconductor layer having a first conductivity, a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and positioned between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, An active layer generating light through recombination of holes; A conductive film on the second semiconductor layer; A first pad electrode positioned on the conductive film; A second pad electrode on the exposed first semiconductor layer, the second semiconductor layer and the active layer being etched in a mesa form, and electrically connected to the first semiconductor layer; and between the first semiconductor layer and the second pad electrode Located in, and a light absorption prevention layer having a lower refractive index than the first semiconductor layer; Group III nitride semiconductor light emitting device comprising a.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.
도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 도 2에서 I-I' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 도면,
도 4는 빛흡수 방지층의 두께와 반사율의 관계를 나타내는 시뮬레이션(simulation) 결과,
도 5는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면.1 is a view showing an example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device,
2 is a view showing an example of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure;
3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ in FIG. 2;
4 is a simulation result showing the relationship between the thickness and the reflectance of the light absorption prevention layer,
5 is a view showing another example of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure;
6 is a view showing still another example of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure;
7 is a view showing still another example of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing (s).
도 2는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에서 I-I' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 2.
3족 질화물 반도체 발광소자(300)는 기판(310), 버퍼층(320), 제1 반도체층(330), 활성층(340), 제2 반도체층(350), 빛흡수 방지층(305), 투광성 전도막(360), 제1 패드 전극(370) 및 제2 패드 전극(380)을 포함한다.The group III nitride semiconductor
기판(310) 위에 버퍼층(320), 제1 반도체층(330), 활성층(340) 및 제2 반도체층(350)이 형성된다. 기판(310) 위에 에피성장 되는 반도체층들은 주로 유기금속기상성장법(MOCVD)에 의해 성장되며, 필요에 따라서 각 층들은 다시 세부층들을 포함할 수 있다.The
기판(310)은 동종기판으로 GaN계 기판이 이용되며, 이종기판으로 사파이어 기판, SiC 기판 또는 Si 기판 등이 이용되지만, 3족 질화물 반도체층이 성장될 수 있는 기판이라면 어떠한 형태이어도 좋다.The
제1 반도체층(330)과 제2 반도체층(350)은 서로 다른 도전성을 갖도록 구비된다. 본 개시에서는 제1 반도체층(330)은 n형 질화물 반도체층(330; 예를 들어, n형 GaN층)으로, 제2 반도체층(350)은 p형 질화물 반도체층(350; 예를 들어, p형 GaN층)으로, 제1 패드 전극(370)은 p측 패드 전극(370)으로, 제2 패드 전극(380)은 n측 패드 전극(380)으로 예를 들어 사용한다.The
n형 질화물 반도체층(330), 활성층(340) 및 p형 질화물 반도체층 (350)을 형성한 후, 메사(mesa) 형태로 p형 질화물 반도체층(350) 및 활성층(340)을 식각하여 n형 질화물 반도체층(330)을 노출한다. 여러 개의 반도체층을 제거하는 방법으로 건식식각 방법, 예를 들어 ICP(Inductively Coupled Plasma)이 사용될 수 있다. After the n-type
다음으로, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition), sputtering, E-beam evaporation, thermal evaportation 등의 방법으로 p형 질화물 반도체층(350) 위의 일부에 빛흡수 방지층(305)를 형성한다. 빛흡수 방지층(305)은 빛흡수 방지층(305)이 접하는 물질, 본 실시에서는 p형 질화물 반도체층(350)보다 굴절률이 낮은 물질로 형성하는 것이 바람직하며, 예를 들어 SiO2, SiN, AlOx, SiON 및 TiO2로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.Next, a light absorption prevention layer (PCVD) is formed on a portion of the p-type
계속해서 스퍼터링(Sputtering)법, 전자빔 증작법(E-beam Evaporation), 열증착법 등을 사용하여, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, p형 질화물 반도체층(350)의 거의 전면 및 빛흡수 방지층 위에 투광성 전도막(360)을 형성한다. 투광성 전도막(360)은 빛의 균일성을 향상한다. 투광성 전도막(360)은 주로 ITO 또는 Ni/Au 산화막으로 형성된다. 투광성 전도막(360)이 너무 얇으면 전류확산에 불리하여 구동전압이 높아지며, 너무 두꺼우면 빛 흡수로 인해 광추출효율이 저하될 수 있다.Subsequently, the sputtering method, the E-beam evaporation method, the thermal evaporation method, and the like, as shown in FIGS. 2 and 3, almost the front surface and the light absorption of the p-type
다음으로, 스퍼터링(Sputtering)법, 전자빔 증작법(Ebeam Evaporation), 열증착법 등의 방법을 이용하며, n측 패드 전극(380) 및 p측 패드 전극(370)을 형성한다. n측 패드 전극(380) 및 p측 패드 전극(370)은, 예를 들어, 크롬, 니켈 및 금을 적층하여 형성될 수 있다.Next, the n-
n측 패드 전극(380)은 메사식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(330) 위에 형성되며, p측 패드 전극(370)은 빛흡수 방지층(305) 위의 투광성 전도막(360) 위에 형성되어 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이, n측 패드 전극(380) 및 p측 패드 전극(370)은 대향하는 변측에 위치하며, n측 패드 전극(380) 및 p측 패드 전극(370)의 형상 및 배치는 다양하게 변경될 수 있다. The n-
빛흡수 방지층(305)은 절연체로 이루어질 수 있으며, 매우 저항이 커서 p측 패드 전극(370) 아래 부분의 활성층(340)에 전류를 차단하므로 p측 패드 전극(370)에 의한 빛의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이때, 전류는 투광성 전도막(360)을 통해 확산된다.The light
p형 질화물 반도체층(350)을 이루는 GaN의 굴절률이 2.4이고, 빛흡수 방지층(305)를 이루는 SiO2의 굴절률은 1.5 정도이다. 따라서 활성층(340)에서 발생한 빛은 p형 질화물 반도체층(350)과 빛흡수 방지층(305)의 계면에서 반사되어 p측 패드 전극(370)에 의한 빛의 흡수를 줄일 수 있는 장점이 있다. 이러한 이유는 다음과 같다.The refractive index of GaN constituting the p-type
p형 질화물 반도체층(350)과 빛흡수 방지층(305) 사이의 굴절률의 차이에 의해서 임계각도가 결정된다. 임계각도 안에 들어오는 빛은 상기 계면에서 일정량만 반사되며, 임계각도보다 큰 각도로 들어오는 빛은 전반사된다. 따라서 p측 패드 전극(370)에 흡수되는 빛의 양이 감소할 수 있다.The critical angle is determined by the difference in refractive index between the p-type
빛이 만나게 되는 매질의 굴절률에 의해 영향을 받기 위해서는 매질의 두께가 빛의 파장과 견줄 만큼의 두께 이상이 되어야 한다. 따라서 ITO의 굴절률이 1.8~2.0이므로 빛흡수 방지층(305)의 두께가 너무 얇은 경우에는 빛이 p측 패드 전극(370)에 흡수되는 것을 방지하는 효과가 작을 수 있다. 따라서 빛흡수 방지층(305)의 두께(T10)는 충분히 두꺼운 것이 바람직하며 빛흡수 방지층(305)의 전류 차단 기능과 함께, p형 질화물 반도체층(350)과 빛흡수 방지층(305) 사이에서의 반사율이 크면 클수록 외부 양자 효율은 좋아지게 된다.To be affected by the refractive index of the medium where light meets, the thickness of the medium must be at least as thick as the wavelength of light. Therefore, since the refractive index of ITO is 1.8 to 2.0, when the thickness of the light
빛흡수 방지층(305)은 일 예로 p측 패드 전극(370) 아래에서 섬 형태로 형성되어 있다. 빛흡수 방지층(305)의 폭이 과도하게 넓으면 전류가 차단되는 영역이 너무 커져서 소자의 효율이 떨어질 수 있으며, 또한 활성층(340)에서 생성되어 빛흡수 방지층(305)으로 입사된 빛이 필요 이상으로 기판(310) 쪽으로 재반사 될수 있으며, 빛흡수 방지층(305)의 폭이 좁으면 p측 패드 전극(370)으로 입사하는 빛을 효과적으로 반사하지 못하게 되므로, 빛흡수 방지층(305)의 폭은 p측 패드 전극(370)의 폭과 같거나 약간 넓게 형성하는 것이 바람직하다.For example, the light
도 4는 빛흡수 방지층의 두께와 반사율의 관계를 나타내는 시뮬레이션(simulation) 결과이다.4 is a simulation result showing the relationship between the thickness and the reflectance of the light absorption prevention layer.
도 4에서 가로축은 빛흡수 방지층(305)에 빛의 입사각을 나타내며 세로축은 반사율을 나타낸다. 빛흡수 방지층(305)이 SiO2로 이루어지고, 두께를 변경시키며 시뮬레이션하였으며, 대표적으로 두께가 2500Å, 3000Å인 경우에 대해 시뮬레이션한 그래프가 나타나 있다.In FIG. 4, the horizontal axis represents an incident angle of light to the light
입사각이 매우 작거나 큰 경우에는 반사율이 빛흡수 방지층(305)의 두께에 따라 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다. 그러나 빛이 대략 입사각 25도에서 70도 정도의 사선으로 입사하는 경우 빛흡수 방지층(305)의 두께에 따라 반사율이 크게 달라지는 것을 알 수 있으며, 빛흡수 방지층의 두께가 3000Å보다 얇으면 반사율이 급격히 감소하며, 빛흡수 방지층의 두께가 3000Å 이상이면 입사각에 크게 상관없이 높은 반사율을 가짐을 알 수 있다. 또한, 도 4에 도시되지는 않았지만, 두께를 증가시켜 시뮬레이션한 결과 두께가 20000Å 정도에서 반사율 개선효과가 포화(saturation)되는 것을 알 수 있었다.If the incident angle is very small or large, it can be seen that the reflectance does not have a large difference depending on the thickness of the light
따라서 빛흡수 방지층(305)의 두께(T10)가 빛의 반사효율에 영향을 미칠 수 있으며, 빛을 효과적으로 반사하기 위해 빛흡수 방지층(305)은 3000Å 이상 20000Å 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다.Therefore, the thickness T10 of the light
도 5는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면이다.5 is a view showing another example of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
3족 질화물 반도체 발광소자(600)는 분산 브래그 반사층(606)을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명된 3족 질화물 반도체 발광소자(300)와 실질적으로 동일하다. 따라서 동일한 요소는 대응하는 참조번호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.The group III nitride semiconductor
도 5에서 분산 브래그 반사층(606)은 빛흡수 방지층(605)과 투광성 전도막(660)의 사이에 형성되어 있다. 예를 들어, 빛흡수 방지층(605) 위에 TiO2 및 SiO2를 1 내지 3회 반복 적층하여 분산 브래그 반사층(606)(Distributed Bragg Reflector; DBR)이 형성될 수 있다. 분산 브래그 반사층(606)에서 TiO2 및 SiO2의 두께가 균일할 수 있으며, 분산 브래그 반사층(606)은 빛흡수 반사층(605)에 의해 반사되지 않고 p측 패드 전극(670)에 입사하는 빛을 반사하므로 반사효율이 더욱 증가하는 장점이 있다.In FIG. 5, the dispersed Bragg
도 6은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.6 is a view showing still another example of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
3족 질화물 반도체 발광소자(700)는 n측 패드 전극(780) 하면에 제2 빛흡수 방지층(707)이 더 구비된 것을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명된 3족 질화물 반도체 발광소자(300)와 실질적으로 동일하다. 따라서 동일한 요소는 대응하는 참조번호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.The group III nitride semiconductor
도 6에서 p측 패드 전극(770)의 아래의 p형 질화물 반도체층(750) 위에 제1 빛흡수 방지층(705)이 형성되어 있다. 또한, n측 패드 전극(780)의 아래의 n형 질화물 반도체층(730) 위에 제2 빛흡수 방지층(707)이 형성되어 있다. n측 패드 전극(780)은 제2 빛흡수 방지층(707)을 덮고 n형 질화물 반도체층(730)에 접해 있다.In FIG. 6, a first light
제2 빛흡수 방지층(707)은 SiO2, SiN, AlOx, SiON 및 TiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있으며, 제2 빛흡수 방지층(707)의 두께가 3000Å 이상 20000Å 이하인 것이 바람직하다.The second light
n측 패드 전극(780)에 의한 빛흡수 양이 무시될 수 없는 경우에는 제2 빛흡수 방지층(707)을 형성하여 외부양자효율을 향상할 수 있다.When the amount of light absorption by the n-
도 7은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.7 is a view showing still another example of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure.
3족 질화물 반도체 발광소자(900)는 p측 패드 전극(970) 아래의 빛흡수 방지층이 제거되고, n측 패드 전극(980) 하면에 빛흡수 방지층(907)이 구비된 것을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명된 3족 질화물 반도체 발광소자(300)와 실질적으로 동일하다. 따라서 동일한 요소는 대응하는 참조번호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.In the group III nitride semiconductor
도 7에서 빛흡수 방지층(907)은 SiO2, SiN, AlOx, SiON 및 TiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있으며, 빛흡수 방지층(907)의 두께(T20)가 3000Å 이상 20000Å 이하인 것이 바람직하다.In FIG. 7, the light
전도막(960)이 반사형 전도막인 경우, 빛의 반사를 위해 p측 패드 전극(970)의 아래의 빛흡수 방지층을 구비할 필요성이 작다. 이 경우, 빛이 반사형 전도막(960)에서 반사되어 기판(910)측으로 반사되며, 따라서 n측 패드 전극(980)으로 입사하는 빛의 양이 무시할 수 없을 정도로 많을 수 있다. 이 경우 n측 패드 전극(980)의 아래의 n형 질화물 반도체층(930) 위에 전술된 것과 같이 빛흡수 방지층(907)을 형성하여 빛흡수량을 감소하고 외부양자효율을 향상할 수 있다.When the
이하, 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described.
(1) 제1 빛흡수 방지층은 절연물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.(1) A group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the first light absorption preventing layer is made of an insulating material.
(2) 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층은 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어지며, 제1 빛흡수 방지층은 SiO2, SiN, AlOx, SiON 및 TiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.(2) The first semiconductor layer, the active layer and the second semiconductor layer are made of Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1 And a first light absorption preventing layer comprises at least one selected from the group consisting of SiO 2 , SiN, AlO x , SiON, and TiO 2 .
(3) 제1 빛흡수 방지층의 두께가 3000Å 이상 20000Å 이하인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.(3) A group III nitride semiconductor light emitting element, wherein the thickness of the first light absorption preventing layer is 3000 kPa or more and 20000 kPa or less.
(4) 제1 빛흡수 방지층은 섬 형태로 형성되며, 폭이 제1 패드 전극의 폭과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.(4) The group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the first light absorption preventing layer is formed in an island shape and has a width equal to or larger than that of the first pad electrode.
(5) 제1 빛흡수 방지층과 제1 패드 전극 사이에 위치하며, 반복 적층된 TiO2/SiO2층을 구비하는 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflector);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.(5) a Group III nitride further comprising: a distributed Bragg Reflector positioned between the first light absorption preventing layer and the first pad electrode and having a repeatedly stacked TiO 2 / SiO 2 layer; Semiconductor light emitting device.
(6) 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층은 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어지며, 제1 빛흡수 방지층은 SiO2, SiN, AlOx, SiON 및 TiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 제1 빛흡수 방지층의 두께가 3000Å 이상 20000Å 이하인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.(6) The first semiconductor layer, the active layer and the second semiconductor layer are made of Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1 The first light absorption prevention layer is composed of at least one selected from the group consisting of SiO 2 , SiN, AlO x , SiON and TiO 2 , and the thickness of the first light absorption prevention layer is 3000 kPa or more and 20000 kPa or less. Group III nitride semiconductor light emitting device.
(7) 제2 반도체층 및 활성층이 메사(mesa) 형태로 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 위치하는 제2 패드 전극;그리고 제1 반도체층과 제2 패드 전극의 사이에 위치하며, 제1 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 제2 빛흡수 방지층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.(7) a second pad electrode disposed on the exposed first semiconductor layer in which the second semiconductor layer and the active layer are etched in the form of mesa; and is positioned between the first semiconductor layer and the second pad electrode, The group III nitride semiconductor light emitting device of claim 3, further comprising a second light absorption preventing layer having a lower refractive index than the semiconductor layer.
본 개시에서 3족 질화물 반도체 발광소자는 제2 패드 전극이 생략되어 n형 질화물 반도체층이 리드 전극 위에 전기적으로 직접 접합되는 경우를 포함한다.In the present disclosure, the group III nitride semiconductor light emitting device includes a case in which the n-type nitride semiconductor layer is electrically bonded directly on the lead electrode by omitting the second pad electrode.
(8) 전도막은 빛을 반사하는 반사형 전도막이며, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층은 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어지며, 빛흡수 방지층은 SiO2, SiN, AlOx, SiON 및 TiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 빛흡수 방지층의 두께가 3000Å 이상 20000Å 이하인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.(8) The conductive film is a reflective conductive film that reflects light, and the first semiconductor layer, the active layer and the second semiconductor layer are Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1), the light absorption prevention layer is composed of at least one selected from the group consisting of SiO 2 , SiN, AlO x , SiON and TiO 2 , A group III nitride semiconductor light-emitting device having a thickness of 3000 kPa or more and 20000 kPa or less.
본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자에 의하면, 패드 전극 아래의 빛흡수 방지층으로 인해 빛의 흡수가 감소하므로 광추출효율이 향상된다.According to the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure, since light absorption is reduced due to the light absorption prevention layer under the pad electrode, light extraction efficiency is improved.
또한, 빛흡수 방지층의 물질 및 두께를 빛 반사에 적합하게 선택하여 광추출효율을 더 향상할 수 있다.In addition, it is possible to further improve the light extraction efficiency by selecting the material and thickness of the light absorption prevention layer suitable for light reflection.
또한, 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자에 의하면 빛흡수 방지층을 절연물질로 형성하여 전류확산을 향상할 수 있다.In addition, according to the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present disclosure, the light absorption prevention layer may be formed of an insulating material to improve current spreading.
300 : 3족 질화물 반도체 발광소자 310 : 기판
305 : 빛흡수 방지층 320 : 버퍼층
330 : n형 질화물 반도체층 340 : 활성층
350 : p형 질화물 반도체층 360 : 투광성 전도막
370 : p측 패드 전극 380 : n측 패드 전극300: group III nitride semiconductor light emitting device 310: substrate
305: light absorption prevention layer 320: buffer layer
330 n-type
350 p-type
370: p-side pad electrode 380: n-side pad electrode
Claims (10)
제2 반도체층 위에 위치하는 투광성 전도막;
투광성 전도막 위에 위치하는 제1 패드 전극; 그리고
제2 반도체층과 제1 패드 전극의 사이에서 투광성 전도막에 의해 적어도 일부가 덮이도록 형성되며, 제2 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 제1 빛흡수 방지층;을 포함하며,
제1 빛흡수 방지층과 제1 패드 전극 사이에 위치하며, 반복 적층된 TiO2/SiO2층을 구비하는 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflector);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.Located between the first semiconductor layer having a first conductivity, the second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer to generate light through recombination of electrons and holes Active layer;
A transmissive conductive film positioned on the second semiconductor layer;
A first pad electrode positioned on the light transmissive conductive film; And
And a first light absorption prevention layer formed to cover at least a portion of the second semiconductor layer and the first pad electrode by the light transmissive conductive film, and having a lower refractive index than the second semiconductor layer.
A Group 3 nitride semiconductor light emitting device further comprising: a distributed Bragg reflector positioned between the first light absorption preventing layer and the first pad electrode and having a repeatedly stacked TiO 2 / SiO 2 layer; .
제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층은 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어지며, 제1 빛흡수 방지층은 SiO2, SiN, AlOx, SiON 및 TiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 제1 빛흡수 방지층의 두께가 3000Å 이상 20000Å 이하인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.The method of claim 6,
The first semiconductor layer, the active layer and the second semiconductor layer are made of Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). 3, wherein the first light absorption prevention layer is formed of at least one selected from the group consisting of SiO 2 , SiN, AlO x , SiON, and TiO 2 , and the thickness of the first light absorption prevention layer is 3000 kPa or more and 20000 kPa or less. Group nitride semiconductor light emitting device.
제2 반도체층 위에 위치하는 투광성 전도막;
투광성 전도막 위에 위치하는 제1 패드 전극; 그리고
제2 반도체층과 제1 패드 전극의 사이에서 투광성 전도막에 의해 적어도 일부가 덮이도록 형성되며, 제2 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 제1 빛흡수 방지층;을 포함하며,
제2 반도체층 및 활성층이 메사(mesa) 형태로 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 위치하는 제2 패드 전극;그리고
제1 반도체층과 제2 패드 전극의 사이에 위치하며, 제1 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 제2 빛흡수 방지층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.Located between the first semiconductor layer having a first conductivity, the second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer to generate light through recombination of electrons and holes Active layer;
A transmissive conductive film positioned on the second semiconductor layer;
A first pad electrode positioned on the light transmissive conductive film; And
And a first light absorption prevention layer formed to cover at least a portion of the second semiconductor layer and the first pad electrode by the light transmissive conductive film, and having a lower refractive index than the second semiconductor layer.
A second pad electrode on the exposed first semiconductor layer, the second semiconductor layer and the active layer being etched in the form of mesa; and
And a second light absorption preventing layer disposed between the first semiconductor layer and the second pad electrode and having a lower refractive index than the first semiconductor layer.
제2 반도체층 위에 위치하는 전도막;
전도막 위에 위치하는 제1 패드 전극;
제2 반도체층 및 활성층이 메사(mesa) 형태로 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 위치하며, 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 패드 전극;그리고
제1 반도체층과 제2 패드 전극의 사이에 위치하며, 제1 반도체층보다 낮은 굴절률을 갖는 빛흡수 방지층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.Located between the first semiconductor layer having a first conductivity, the second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, and the first semiconductor layer and the second semiconductor layer to generate light through recombination of electrons and holes Active layer;
A conductive film on the second semiconductor layer;
A first pad electrode positioned on the conductive film;
A second pad electrode on the exposed first semiconductor layer, the second semiconductor layer and the active layer being etched in the form of mesa, and electrically connected to the first semiconductor layer; and
And a light absorption preventing layer having a refractive index lower than that of the first semiconductor layer and positioned between the first semiconductor layer and the second pad electrode.
전도막은 빛을 반사하는 반사형 전도막이며, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층은 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어지며, 빛흡수 방지층은 SiO2, SiN, AlOx, SiON 및 TiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 빛흡수 방지층의 두께가 3000Å 이상 20000Å 이하인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.The method according to claim 9,
The conductive film is a reflective conductive film that reflects light, and the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are made of Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), wherein the light absorption prevention layer is formed of at least one selected from the group consisting of SiO 2 , SiN, AlO x , SiON, and TiO 2 , and has a thickness of 3000 Å. A group III nitride semiconductor light-emitting device, characterized in that it is 20000 GPa or more.
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