KR101228983B1 - Nitride Semiconductor Light Emitting Device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 높은 내부 양자 효율을 갖는 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따른 질화물 반도체 발광소자는, n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층; 및 상기 n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층 사이에 형성되며, 복수의 InGaN 양자우물층과 AlGaN 양자장벽층이 교대로 적층되어 이루어진 InGaN/AlGaN 초격자 구조의 활성층;을 포함하며, 상기 AlGaN 양자장벽층은 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층에서 주입되는 캐리어가 터널링될 수 있는 두께를 갖고, 상기 p형 질화물 반도체층 쪽으로 갈수록 감소되는 Al 조성을 갖는다.The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device having a high internal quantum efficiency. A nitride semiconductor light emitting device according to an aspect of the present invention, an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer; And an InGaN / AlGaN superlattice active layer formed between the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer, wherein a plurality of InGaN quantum well layers and AlGaN quantum barrier layers are alternately stacked. The quantum barrier layer has a thickness through which carriers injected from the n-type and p-type nitride semiconductor layers can be tunneled, and has an Al composition that decreases toward the p-type nitride semiconductor layer.

질화물 반도체, LED Nitride semiconductor, LED

Description

질화물 반도체 발광소자{Nitride Semiconductor Light Emitting Device}Nitride Semiconductor Light Emitting Device

본 발명은 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 InGaN/AlGaN 초격자 구조의 활성층을 구비하는 고 내부 양자 효율의 질화물 반도체 발광 소자에 관한 것이다..The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device, and more particularly to a nitride semiconductor light emitting device having a high internal quantum efficiency having an active layer of InGaN / AlGaN superlattice structure.

질화물 반도체 발광 소자(예컨대, 3족 질화물계 화합물 반도체 LED, LD 등)가 개발된 후, 디스플레이용 백라이트, 카메라용 플래쉬, 조명 등 다양한 분야에서 질화물 반도체 발광 소자가 기존의 형광등이나 백열 전구 등 광원을 대체할 차세대의 주요 광원으로 주목받고 있다. 질화물 반도체 발광 소자의 적용 분야가 확대됨에 따라, 휘도와 발광 효율을 증대시키기 위한 노력이 진행되고 있다. GaN과 관련된 백색 발광 다이오드의 경우 광효율 측면에서 기존의 형광등 및 백열 전구를 추월한 상태이고, 수명과 신뢰성 측면에서 더 우수한 특성들을 보여주고 있다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고 질화물 반도체 발광 소자의 응용분야를 더 확대하기 위해서는 고효율 질화물계 화합물 반도체의 성장에 대한 연구가 필요하다. 이를 위해서는 LED의 구조와 내부 양자효율, 광추출 효율 등의 근본적인 특성 향상을 위한 방안이 이루어져야 한다.After the development of nitride semiconductor light emitting devices (e.g., group III nitride compound semiconductor LEDs, LDs, etc.), nitride semiconductor light emitting devices have been used in various fields such as backlights for displays, flashes for cameras, and lighting. It is attracting attention as a major next-generation light source to be replaced. As the field of application of nitride semiconductor light emitting devices is expanded, efforts have been made to increase luminance and luminous efficiency. GaN-related white light emitting diodes have surpassed conventional fluorescent and incandescent bulbs in terms of light efficiency, and show superior characteristics in terms of lifespan and reliability. However, despite these advantages, in order to further expand the field of application of nitride semiconductor light emitting devices, it is necessary to study the growth of high efficiency nitride compound semiconductors. To this end, measures for fundamental characteristics such as LED structure, internal quantum efficiency, and light extraction efficiency should be made.

3족 질화물 반도체 LED 등의 질화물 반도체 발광소자는 n형 반도체층과 p형 반도체층과 그 사이에 개재된 3족 질화물계 화합물의 활성층을 포함한다. 이러한 질화물 반도체 발광소자의 기본 동작 원리는, 활성층에 전자와 정공을 주입하여 이 전자와 정공들이 결합하여 빛을 방출하게 하는 것이다. 일반적으로 질화물 반도체 발광소자의 활성층으로는, 하나의 양자우물층을 갖는 단일양자우물(SQW: single quantum well)구조와, 복수개의 양자우물층을 갖는 다중양자우물(MQW: multi-quantum well)구조가 있다. 이중 다중양자우물 구조의 활성층은 단일양자우물 구조에 비해 전류대비 광효율이 우수하고 높은 발광출력을 가지므로 적극적으로 활용되고 있다.A nitride semiconductor light emitting device such as a group III nitride semiconductor LED includes an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer and an active layer of a group III nitride compound interposed therebetween. The basic operating principle of the nitride semiconductor light emitting device is to inject electrons and holes into the active layer to combine the electrons and holes to emit light. In general, an active layer of a nitride semiconductor light emitting device includes a single quantum well (SQW) structure having a single quantum well layer and a multi-quantum well (MQW) structure having a plurality of quantum well layers. There is. The active layer of the double quantum well structure is actively used because of its superior light efficiency and high luminous output compared to the single quantum well structure.

그러나, 전자와 정공의 이동도가 다르기 때문에 일부 캐리어가 활성층 내에서 재결합되지 않고, 또한 활성층 내에서의 오제(Auger) 효과에 의한 비방사성(non-radiative) 재결합으로 인해 활성층 내부에서의 발광성 재결합 효율이 떨어져서 내부 양자 효율이 저감되는 문제가 있다.However, because the mobility of electrons and holes is different, some carriers do not recombine in the active layer, and also luminescent recombination efficiency inside the active layer due to non-radiative recombination by an auger effect in the active layer. There is a problem that the internal quantum efficiency is reduced apart from this.

본 발명의 일 과제는 상술한 문제점을 해결하는 것으로서, 활성층에서 높은 재결합 효율을 갖고 내부 양자 효율이 향상된 질화물 반도체 발광 소자를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to solve the above problems, to provide a nitride semiconductor light emitting device having a high recombination efficiency in the active layer and improved internal quantum efficiency.

본 발명의 일 측면에 따른 질화물 반도체 발광소자는, n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층; 및 상기 n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층 사이에 형성되며, 복수의 InGaN 양자우물층과 AlGaN 양자장벽층이 교대로 적층되어 이루어진 InGaN/AlGaN 초격자 구조의 활성층;을 포함하며, 상기 AlGaN 양자장벽층은 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층에서 주입되는 캐리어가 터널링될 수 있는 두께를 갖고, 상기 p형 질화물 반도체층 쪽으로 갈수록 감소되는 Al 조성을 갖는다.A nitride semiconductor light emitting device according to an aspect of the present invention, an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer; And an InGaN / AlGaN superlattice active layer formed between the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer, wherein a plurality of InGaN quantum well layers and AlGaN quantum barrier layers are alternately stacked. The quantum barrier layer has a thickness through which carriers injected from the n-type and p-type nitride semiconductor layers can be tunneled, and has an Al composition that decreases toward the p-type nitride semiconductor layer.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 InGaN 양자우물층은 상기 p형 질화물 반도체층 쪽으로 갈수록 증가하는 두께를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the InGaN quantum well layer may have a thickness that increases toward the p-type nitride semiconductor layer.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 InGaN 양자우물층은 Si로 도핑된 n형 반도체이고, 상기 p형 질화물 반도체층 쪽으로 갈수록 증가하는 Si 도핑 농도를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the InGaN quantum well layer is an n-type semiconductor doped with Si and may have a Si doping concentration that increases toward the p-type nitride semiconductor layer.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 AlGaN 양자장벽층은 상기 p형 질화물 반도체층으로 갈수록 감소되는 에너지 밴드갭과 장벽 높이를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the AlGaN quantum barrier layer may have an energy band gap and a barrier height that decrease toward the p-type nitride semiconductor layer.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 n형 질화물 반도체층은 상기 활성층과 인접하는 n형 GaN을 포함하고, 상기 p형 질화물 반도체층은 상기 활성층과 인접하는 p형 GaN을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the n-type nitride semiconductor layer may include n-type GaN adjacent to the active layer, and the p-type nitride semiconductor layer may include p-type GaN adjacent to the active layer.

상기 AlGaN 양자장벽층의 Al 조성은 상기 AlGaN 양자장벽층을 AlxGa1-xN로 표현할 때 0＜x＜0.3의 범위 내일 수 있다. 더 바람직하게는 격자상수의 불일치 억제를 위해서 0＜x＜0.2의 범위 내일 수 있다. 상기 AlGaN 양자장벽층의 두께는 10 ~ 30 Å일 수 있다. The Al composition of the AlGaN quantum barrier layer may be in the range of 0 <x <0.3 when the AlGaN quantum barrier layer is expressed as Al x Ga 1-x N. More preferably, it may be in the range of 0 <x <0.2 for suppressing mismatch of the lattice constant. The thickness of the AlGaN quantum barrier layer may be 10 ~ 30 Å.

본 발명에 따르면, 질화물 반도체 발광소자에 있어서, 활성층 내에서의 재결합 효율을 높임으로써 내부 양자 효율을 증가시킬 수 있다. 또한 활성층 내 InGaN의 두께 또는 도핑 레벨을 변조시킴으로써 오제(Auger) 효과를 감소시킬 수 있고, 이로써 내부 양자 효율을 추가적으로 향상시킬 수 있다. According to the present invention, in the nitride semiconductor light emitting device, the internal quantum efficiency can be increased by increasing the recombination efficiency in the active layer. In addition, the Auger effect can be reduced by modulating the thickness or doping level of InGaN in the active layer, thereby further improving the internal quantum efficiency.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광 소자의 단면도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 질화물 반도체 발광 소자(100)는 사파이어 등의 기판(101), n형 질화물 반도체층(103), 활성층(105) 및 p형 질화물 반도체층(107)을 포함한다. 메사에칭되어 노출된 n형 질화물 반도체층(103) 상에는 n-전극(110)이 형성되며, p형 질화물 반도체층(107) 상에는 투명 전극층(108)과 p-전극(전극 패드)(109)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 양측 전극(109, 110)이 동일 면에 배치된 수평형 질화물 반도체 구조를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 양측 전극이 발광 구조물(103, 105, 107)의 대향면에 배치된 수직 구조의 질화물 반도체 발광 구조에도 적용될 수 있다는 것은 명확하다. 1 shows a cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the nitride semiconductor light emitting device 100 includes a substrate 101 such as sapphire, an n-type nitride semiconductor layer 103, an active layer 105, and a p-type nitride semiconductor layer 107. The n-electrode 110 is formed on the n-type nitride semiconductor layer 103 exposed by mesa etching, and the transparent electrode layer 108 and the p-electrode (electrode pad) 109 are formed on the p-type nitride semiconductor layer 107. Formed. In the present embodiment, a horizontal nitride semiconductor structure in which both electrodes 109 and 110 are disposed on the same surface is illustrated, but the present invention is not limited thereto. It is apparent that the present invention can also be applied to a nitride semiconductor light emitting structure having a vertical structure disposed thereon.

도 1에 도시된 바와 같이, 활성층(105)은 InGaN 양자우물층(105a)과 AlGaN 양자장벽층(105b)이 교대로 적층된 다중양자우물구조로 되어 있다. 또한, AlGaN 양자장벽층(105b)은 n형 및 p형 질화물 반도체층(103, 107)으로부터 주입되는 전자(e) 및 정공(h)이 터널링될 수 있는 두께(tb)를 가져서, 활성층(105)은 양자장벽 을 통한 터널링을 가능하게 하는 InGaN/AlGaN 초격자 구조의 형태로 되어 있다. 예를 들어, 용이한 캐리어 터널링을 위해 AlGaN 양자장벽층(105b)의 두께(tb)는 10 ~ 30 Å일 수 있다. 활성층(105)에 캐리어를 공급하는 n형 및 p형 질화물 반도체층(103, 107)은 활성층(105)에 인접한 측에 각각 n형 GaN과 p형 GaN을 포함할 수 있다(도 2 참조). As shown in FIG. 1, the active layer 105 has a multi-quantum well structure in which an InGaN quantum well layer 105a and an AlGaN quantum barrier layer 105b are alternately stacked. In addition, the AlGaN quantum barrier layer 105b has a thickness (tb) through which electrons (e) and holes (h) injected from the n-type and p-type nitride semiconductor layers 103 and 107 can be tunneled, thereby forming an active layer 105. ) Is in the form of an InGaN / AlGaN superlattice structure that allows tunneling through a quantum barrier. For example, for easy carrier tunneling, the thickness tb of the AlGaN quantum barrier layer 105b may be 10 to 30 μs. The n-type and p-type nitride semiconductor layers 103 and 107 for supplying a carrier to the active layer 105 may include n-type GaN and p-type GaN on the side adjacent to the active layer 105, respectively (see FIG. 2).

도 2는 도 1의 질화물 반도체 발광 소자에 있어서, 활성층의 에너지 밴드 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2에서 Ec와 Ev는 각각 전도대(conduction band) 및 가전자대(valence band)의 에지에 해당하는 에너지 레벨을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 활성층(105) 내 복수의 AlGaN 양자장벽층(105b)은 상기 p형 질화물 반도체층(107) 쪽으로 갈수록 감소되는 Al 조성을 갖는다. 이로써, InGaN/AlGaN 초격자 구조의 활성층(105)에 있어서, AlGaN 양자장벽층(105b)은 p형 질화물 반도체층(107)으로 갈수록 에너지 밴드갭과 장벽 높이가 감소하게 된다. AlGaN 양자장벽층(105b)의 Al 조성은 AlxGa1-xN로 표현할 때 0＜x＜0.3의 범위 내일 수 있다. Al 조성이 너무 크면 InGaN 양자우물층과의 격자 불일치 문제가 발생할 수 있다. 격자상수의 불일치 억제를 위해서 더 바람직하게는, Al 조성은 AlxGa1-xN로 표현할 때 0＜x＜0.2의 범위 내로 조절할 수 있다. FIG. 2 is a view schematically showing an energy band structure of an active layer in the nitride semiconductor light emitting device of FIG. 1. In FIG. 2, Ec and Ev represent energy levels corresponding to edges of a conduction band and a valence band, respectively. As shown in FIG. 2, the plurality of AlGaN quantum barrier layers 105b in the active layer 105 have an Al composition that decreases toward the p-type nitride semiconductor layer 107. As a result, in the active layer 105 of the InGaN / AlGaN superlattice structure, the AlGaN quantum barrier layer 105b decreases in energy band gap and barrier height toward the p-type nitride semiconductor layer 107. The Al composition of the AlGaN quantum barrier layer 105b may be in the range of 0 <x <0.3 when expressed as Al x Ga 1-x N. Too large an Al composition may cause a problem of lattice mismatch with the InGaN quantum well layer. More preferably, the Al composition can be adjusted within the range of 0 <x <0.2 when expressed as Al x Ga 1-x N in order to suppress mismatch of the lattice constant.

상술한 InGaN/AlGaN 초격자 구조의 활성층(105)을 구비함으로써, 전자와 정 공이 터널링을 통해 양자우물층(105a)에 보다 효과적으로 공급되어 재결합 효율을 높일 수 있다. 특히, 초격자 구조 내에서 AlGaN 양자장벽을 이용할 경우, AlGaN 장벽 내에서 발생될 반대 방향의 압전 필드(piezoelectric field) 세기는 상대적으로 GaN 장벽을 적용한 경우의 압전 필드 세기보다 크다. 그 결과, InGaN 양자우물 내부에서 발생되는 압전 필드 세기의 상쇄 효과가 커져서 결과적으로 내부 양자효율 향상으로 이어지게 된다. By providing the active layer 105 of the InGaN / AlGaN superlattice structure described above, electrons and holes can be more effectively supplied to the quantum well layer 105a through tunneling to increase recombination efficiency. In particular, when the AlGaN quantum barrier is used in the superlattice structure, the piezoelectric field strength in the opposite direction to be generated in the AlGaN barrier is relatively larger than that of the GaN barrier. As a result, the offset effect of the piezoelectric field strength generated inside the InGaN quantum well is increased, resulting in an improvement in the internal quantum efficiency.

또한, p형 질화물 반도체층(107)으로 갈수록 AlGaN 양자장벽층(105b)의 Al 조성 분포를 점차적으로 감소시킴으로써, n형 질화물 반도체층(103)에 인접한 활성층 부분에서 전자의 모멘텀을 어느 정도 줄여줄 수 있고 이로써, 전자(e)가 재결합 없이 p형 질화물 반도체층(107)으로 넘어가는 것을 차단할 수 있다. 따라서, p형 질화물 반도체층(107) 측에(또는 p형 질화물 반도체층(107)에 인접한 활성층 부분에) 별도의 전자 차단층(electron blocking layer)를 마련해둘 필요 없이도, 양자우물층(105a)에서의 재결합 확율을 향상시킬 수 있다. Further, by gradually decreasing the Al composition distribution of the AlGaN quantum barrier layer 105b toward the p-type nitride semiconductor layer 107, the momentum of the electrons in the portion of the active layer adjacent to the n-type nitride semiconductor layer 103 is reduced to some extent. This may prevent electrons e from crossing over to the p-type nitride semiconductor layer 107 without recombination. Accordingly, the quantum well layer 105a is not required to provide a separate electron blocking layer on the p-type nitride semiconductor layer 107 side (or on the portion of the active layer adjacent to the p-type nitride semiconductor layer 107). It is possible to improve the probability of recombination at.

특히, 정공의 상대적으로 낮은 이동도로 인해서, p형 질화물 반도체층(107)에 인접한 활성층 부분에는 정공에 대한 정공 차단 구조(hole blocking structure)를 둘 필요가 없다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 p형 질화물 반도체층(107)에 인접한 활성층 부분에서 정공에 대한 장벽 높이가 상대적으로 낮아도 재결합 향상에 불리하지 않으며, 오히려 전자와의 이동도 차이로 인한 파동 함수 불일치의 문 제를 완화시킬 수 있다. In particular, due to the relatively low mobility of holes, there is no need for a hole blocking structure for holes in the portion of the active layer adjacent to the p-type nitride semiconductor layer 107. Therefore, as shown in FIG. 2, even if the barrier height for the hole is relatively low in the portion of the active layer adjacent to the p-type nitride semiconductor layer 107, the recombination is not disadvantageous, but the wave function mismatch due to the difference in mobility with the electrons. The problem can be alleviated.

결과적으로, n형 반도체층(103)에 인접한 상대적으로 높은 AlGaN 장벽(전자에 대한 양자장벽)과 p형 반도체층(107)에 인접한 상대적으로 낮은 AlGaN 장벽(정공에 대한 양자장벽)을 통해서, 전자와 정공간의 이동도 차이에 따른 전자의 파동함수와 정공의 파동함수의 중첩 영역의 감소를 억제할 수 있게 된다. 활성층(105) 내에서 전자와 정공은 p형 질화물 반도체층(107)에 인접한 2개 혹은 3개의 InGaN 양자우물층(105a)에서 주로 재결합할 수 있다. As a result, electrons pass through the relatively high AlGaN barrier (quantum barrier for electrons) adjacent to the n-type semiconductor layer 103 and the relatively low AlGaN barrier (quantum barrier for holes) adjacent to the p-type semiconductor layer 107. It is possible to suppress the reduction of the overlapping area between the wave function of the electron and the wave function of the hole due to the difference in the mobility of the space. Electrons and holes in the active layer 105 may mainly recombine in two or three InGaN quantum well layers 105a adjacent to the p-type nitride semiconductor layer 107.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 InGaN 양자우물층(105a)은 상기 p형 질화물 반도체층 쪽으로 갈수록 증가하는 두께를 가질 수 있다. 양자우물층(105a)의 두께증가는 양자우물의 스페이스를 증가로 이어지고 이로써 오제(Auger) 효과로 인한 비방사성 재결합(non-radiative recombination)의 확율을 저감시킬 수 있다. 특히, 전자-정공 재결합(RE)은 p형 질화물 반도체층(107)에 인접한 2개 혹은 3개의 InGaN 양자우물층(105a)에서 주로 이루어지므로, p형 질화물 반도체층(107)에 인접한 2~3개의 InGaN 양자우물층(105a)에서의 두께가 중요하다. 상술한 바와 같이 p형 반도체층(107)쪽으로 갈수록 증가하는 두께를 가짐으로써 활성층(105)은 오제 효과를 효율적으로 억제할 수 있게 된다.As illustrated in FIG. 2, the plurality of InGaN quantum well layers 105a may have a thickness that increases toward the p-type nitride semiconductor layer. Increasing the thickness of the quantum well layer 105a may increase the space of the quantum well, thereby reducing the probability of non-radiative recombination due to the Auger effect. In particular, the electron-hole recombination (RE) is mainly performed in two or three InGaN quantum well layers 105a adjacent to the p-type nitride semiconductor layer 107, so that two to three adjacent to the p-type nitride semiconductor layer 107 are provided. The thickness in the InGaN quantum well layers 105a is important. As described above, since the thickness increases toward the p-type semiconductor layer 107, the active layer 105 can effectively suppress the Auger effect.

또한, 오제 효과의 추가적인 억제를 위해서, InGaN 양자우물층(105a)의 변조 된 도핑레벨을 이용할 수 있다. 즉, 복수의 InGaN 양자우물층(105a)은 Si로 도핑된 n형 반도체로 형성될 수 있는데, 이러한 InGaN 양자우물층(105a) 내의 Si 도핑레벨을 p형 질화물 반도체층 쪽으로 갈수록 증가시킬 수 있다. 이로써, p형 반도체측에 인접한 2~3개의 InGaN 양자우물층(105a)에서 고농도 도핑된 양자우물을 얻게 되고, 그 부분(상기 p형 반도체측에 인접한 2~3개의 InGaN 양자우물층)에서 오제 효과 억제를 추가적으로 실현할 수 있게 된다. 복수의 InGaN 양자우물층(105a)의 Si도핑 레벨을 전체적으로 높이는 것보다 p형 반도체층으로 갈수록 점차적으로 증가시키는 것이 효율적인 오제 효과 감소와 결정 품질 측면에서 유리하다. 결국, p형 반도체측에 인접한 2~3개의 InGaN 양자우물층(105a) 영역에서 두껍거나 또는 고농도 Si 도핑된 InGaN 양자우물을 실현함으로써 오제 효과의 효율적인 감소로 내부 양자 효율을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, for further suppression of the Auger effect, the modulated doping level of the InGaN quantum well layer 105a may be used. That is, the plurality of InGaN quantum well layers 105a may be formed of an n-type semiconductor doped with Si, and the Si doping level in the InGaN quantum well layer 105a may be increased toward the p-type nitride semiconductor layer. As a result, a high concentration doped quantum wells are obtained in the two to three InGaN quantum well layers 105a adjacent to the p-type semiconductor side, and a portion of the two (three to three InGaN quantum well layers adjacent to the p-type semiconductor side) Effect suppression can be further realized. Increasing the Si doping level of the plurality of InGaN quantum well layers 105a gradually toward the p-type semiconductor layer is advantageous in terms of efficient Auger effect reduction and crystal quality. As a result, by implementing a thick or highly Si-doped InGaN quantum well in the region of two to three InGaN quantum well layers 105a adjacent to the p-type semiconductor side, the internal quantum efficiency can be improved by effectively reducing the Auger effect.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims, .

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광 소자의 활성층의 에너지 밴드 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing an energy band structure of an active layer of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100: 질화물 반도체 발광소자 101: 기판100 nitride semiconductor light emitting device 101 substrate

103: n형 질화물 반도체층 105: 활성층103: n-type nitride semiconductor layer 105: active layer

105a: InGaN 양자우물층 105b: AlGaN 양자장벽층105a: InGaN quantum well layer 105b: AlGaN quantum barrier layer

107: p형 질화물 반도체층 108: 투명 전극층107: p-type nitride semiconductor layer 108: transparent electrode layer

109: p-전극(전극패드) 110: n-전극 109: p-electrode (electrode pad) 110: n-electrode

Claims (8)

n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층; 및 an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer; And 상기 n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층 사이에 형성되며, 복수의 InGaN 양자우물층과 AlGaN 양자장벽층이 교대로 적층되어 이루어진 InGaN/AlGaN 초격자 구조의 활성층;을 포함하며, And an InGaN / AlGaN superlattice active layer formed between the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer, wherein a plurality of InGaN quantum well layers and AlGaN quantum barrier layers are alternately stacked. 상기 AlGaN 양자장벽층은 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층에서 주입되는 캐리어가 터널링될 수 있는 두께를 갖고, 상기 p형 질화물 반도체층 쪽으로 갈수록 감소되는 Al 조성을 가지며,The AlGaN quantum barrier layer has a thickness through which carriers injected from the n-type and p-type nitride semiconductor layers can be tunneled, and has an Al composition that decreases toward the p-type nitride semiconductor layer, 상기 AlGaN 양자장벽층의 두께는 10 ~ 30 Å이고,The thickness of the AlGaN quantum barrier layer is 10 ~ 30 Å, 상기 복수의 InGaN 양자우물층은 Si로 도핑되며, 상기 p형 질화물 반도체층에 가까울수록 큰 Si 도핑농도를 갖되 하나의 InGaN 양자우물층 내에서는 동일한 Si 도핑 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광 소자.The plurality of InGaN quantum well layers are doped with Si, and the closer to the p-type nitride semiconductor layer, the greater the Si doping concentration, but in one InGaN quantum well layer, the nitride semiconductor light emitting device characterized in that it has the same Si doping concentration. . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 InGaN 양자우물층은 상기 p형 질화물 반도체층 쪽으로 갈수록 증가하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광 소자.The InGaN quantum well layer is a nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the thickness increases toward the p-type nitride semiconductor layer. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 AlGaN 양자장벽층은 상기 p형 질화물 반도체층으로 갈수록 감소되는 에너지 밴드갭과 장벽 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광 소자.The AlGaN quantum barrier layer is characterized in that the nitride semiconductor light emitting device having an energy band gap and the barrier height is reduced toward the p-type nitride semiconductor layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 n형 질화물 반도체층은 상기 활성층과 인접하는 n형 GaN을 포함하고, 상기 p형 질화물 반도체층은 상기 활성층과 인접하는 p형 GaN을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광 소자.And the n-type nitride semiconductor layer includes n-type GaN adjacent to the active layer, and the p-type nitride semiconductor layer includes p-type GaN adjacent to the active layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 AlGaN 양자장벽층의 Al 조성은 상기 AlGaN 양자장벽층을 AlxGa1-xN로 표현할 때 0＜x＜0.3의 범위 내인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광 소자.The Al composition of the AlGaN quantum barrier layer is a nitride semiconductor light emitting device, characterized in that 0 <x <0.3 when the AlGaN quantum barrier layer is expressed as Al x Ga 1-x N. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 AlGaN 양자장벽층의 Al 조성은 상기 AlGaN 양자장벽층을 AlxGa1-xN로 표 현할 때 0＜x＜0.2의 범위 내인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광 소자.The Al composition of the AlGaN quantum barrier layer is a nitride semiconductor light emitting device, characterized in that 0 <x <0.2 when the AlGaN quantum barrier layer represented by Al x Ga 1-x N. 삭제delete
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