KR101294518B1 - 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101294518B1
KR101294518B1 KR1020060014090A KR20060014090A KR101294518B1 KR 101294518 B1 KR101294518 B1 KR 101294518B1 KR 1020060014090 A KR1020060014090 A KR 1020060014090A KR 20060014090 A KR20060014090 A KR 20060014090A KR 101294518 B1 KR101294518 B1 KR 101294518B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
emitting device
nitride
light emitting
delta
Prior art date
Application number
KR1020060014090A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070081862A (ko
Inventor
김태윤
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 KR1020060014090A priority Critical patent/KR101294518B1/ko
Priority to US11/705,433 priority patent/US8030680B2/en
Publication of KR20070081862A publication Critical patent/KR20070081862A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101294518B1 publication Critical patent/KR101294518B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71Feed mechanisms
    • B01F35/717Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/7176Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using pumps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/44Semiconductor 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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/48Mixing water in water-taps with other ingredients, e.g. air, detergents or disinfectants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/04Disinfection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/02Semiconductor 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
    • H01L33/20Semiconductor 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 particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/02Semiconductor 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
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/44Semiconductor 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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector

Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판 위에 형성된 제 1 n형 질화물층; 상기 제 1 n형 질화물층 위에 델타도핑을 이용하여 형성된 하나 이상의 델타도핑층을 포함하여 형성된 활성층; 및 상기 활성층 위에 형성된 p형 질화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 위에 제 1 n형 질화물층을 형성하는 제 1 n형 질화물층 형성단계; 상기 제 1 n형 질화물층 위에 델타도핑을 이용하여 하나 이상의 델타도핑층을 포함하는 활성층 형성단계; 및 상기 활성층 위에 p형 질화물층을 형성하는 p형 질화물층 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
델타도핑, 반사막, 양자점, 발광효율

Description

질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법{Nitride semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof}
도 1은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 일예를 도시한 단면도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일실시예에 따라 질화물 반도체 발광소자를 형성하는 과정을 설명하기 위한 발광소자의 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 발광소자에서 A-A'선에 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 발광소자에서 델타도핑의 효율을 설명하기 위한 그래프.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 발광소자에서 델타도핑의 도핑시간 효율을 설명하기 위한 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 기판 110: 버퍼층
120: Un-GaN층 121: 제 1 n-GaN층
130: 활성층 131: InGaN우물층
132: 델타도핑층 133: GaN장벽층
140: P형 GaN층 150: P형 오믹접촉 투명전극층
160: P형 전극패드 170: N형 전극패드
180: 반사막
본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발광소자의 발광효율을 개선하기 위해 델타도핑을 이용하는 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 질화물 반도체에는 예를 들어 GaN계 질화물 반도체를 들 수 있고, 이 GaN계 질화물 반도체는 그 응용분야에 있어서 청색/녹색 LED의 광소자, MESFET과 HEMT 등의 고속 스위칭과 고출력 소자 등에 응용되고 있다. 특히, 청색/녹색 LED 소자는 이미 양산화가 진행된 상태이며 전 세계적인 매출은 지수함수적으로 증가하고 있는 상황이다.
특히, GaN계 질화물 반도체의 적용분야중 발광다이오드 및 반도체 레이저 다이오드 등의 발광 소자의 분야에서 마그네슘, 아연 등의 2족 원소가 GaN계 질화물 반도체의 Ga 위치에 도핑된 결정층을 가진 반도체 발광소자는 청색 발광하는 소자로서 주목받고 있다.
이와 같은 GaN계 질화물 반도체는 도 1에 도시된 바와 같이 다중 양자웰구조를 가진 발광소자를 예로 들 수 있고, 이 발광소자는 주로 사파이어 또는 SiC로 이루어진 기판(1) 위에서 성장된다. 그리고, 저온의 성장 온도에서 사파이어 또는 SiC의 기판(1) 위에 예를 들어, AlyGa1 - yN층의 다결정 박막을 버퍼층(2)으로 성장시킨 후, 고온에서 상기 버퍼층(2) 위에 GaN 하지층(3)이 순차 적층되어 있다. GaN 하지층(3) 상에는 발광을 위한 활성층(4)이 배치되어 있고, 활성층(4) 상에는 열 어닐링 처리에 의해 p형으로 변환되는 각각의 마그네슘이 도핑된 AlGaN 전자 배리어층(5), 마그네슘이 도핑된 InGaN 층(6), 및 마그네슘이 도핑된 GaN 층(7)이 순차 적층되어 있다.
또한, 마그네슘이 도핑된 GaN 층(7) 및 GaN 하지층(3) 상에는 절연막이 형성되고 각각 대응하는 P-전극(9)과 N-전극(10)이 형성되어 발광소자를 형성한다.
이러한 질화물 반도체 발광소자 또는 레이저와 같은 광 디바이스를 구현하기 위해서 형성되는 버퍼층은 기판과 그 위에 성장되는 층 사이의 스트레스를 완충시키기 위한 역할을 하므로, 사파이어, SiC, 및 Si 등의 기판의 종류에 따라 GaN, AlGaN 등의 재질을 이용한 버퍼층 성장 기술을 적용하고 있다.
그러나, 무엇보다도 버퍼층과 기판과의 결정격자 상수의 차이가 크기 때문에, 버퍼층은 기판 및 버퍼층 위에 성장되는 층 사이에 전위(dislocation) 또는 공격자점(vacancy) 등의 격자결함이 발생한다.
또한, 일반적으로 발광소자에서 부정적으로 작용하는 전위나 결함, 그리고 결정내에 형성되는 전자기장 등의 단점에도, 질화물 반도체 재료가 고출력 광소자로써 크게 부각되고 있는 것은 활성층으로 사용되는 InGaN와 GaN 에피층에서 형성되는 양자점이 크게 작용하는 것으로 알려지고 있다. 이는 양자점이 운반자(전자와 정공)들을 강하게 국소화(lateral confinement 또는 localization)시켜서 전위나 전자기장의 영향을 크게 줄일 수 있기 때문이다.
구체적으로, 양자우물 구조의 활성층에서는 전도대의 전자와 가전자대의 정공이 양자점에 갇히게 되어, 양자점에 존재하는 전자와 정공의 상태 밀도(density of states)가 높아짐으로써 전자와 정공의 발광 재결합 효율이 효과적으로 증가한다.
이와 같은 양자점의 형성을 위해 종래의 질화물 반도체 발광 소자의 활성층 내에는 인듐이 함유될 수 있고, 함유될 수 있는 인듐의 함량은 약 14~18%정도이다. 따라서, 인듐의 함량을 증가시키기 위하여 일반적으로 활성층의 성장온도를 낮추거나 또는 인듐의 양을 증가시키는 방법이 제기되고 있다. 그러나, 활성층의 성장온도를 낮출 경우 결정성을 크게 저하시켜, 발광소자의 신뢰성에 치명적인 영향을 미치는 문제점이 있다. 또한 인듐의 양을 증가시킬 경우 인듐의 뭉침(Segregation) 및 상분리 현상(Phase Seperation)이 발생하게 되고, 특히 다중우물구조의 경우에 적층되는 활성층의 계면사이에 결함을 발생시켜 마찬가지로 발광소자의 신뢰성에 치명적인 영향을 미치는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 활성층의 양자점을 제어할 수 있는 기술을 개발하는 것은 질화물 반도체 발광소자의 발광 효율 향상에 가장 중요한 과제이다.
본 발명은 양자점의 크기와 분포를 제어하여 활성층의 발광 효율을 향상시킨 질화물 반도체 발광소자를 구현하는데 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판; 상기 기판 위에 형성된 제 1 n형 질화물층; 상기 제 1 n형 질화물층 위에 델타도핑을 이용하여 형성된 하나 이상의 델타도핑층을 포함하여 형성된 활성층; 및 상기 활성층 위에 형성된 p형 질화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 위에 제 1 n형 질화물층을 형성하는 제 1 n형 질화물층 형성단계; 상기 제 1 n형 질화물층 위에 델타도핑을 이용하여 하나 이상의 델타도핑층을 포함하는 활성층 형성단계; 및 상기 활성층 위에 p형 질화물층을 형성하는 p형 질화물층 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 다중양자웰구조(MQW)의 활성층을 가진 발광소자에 적용하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따라 질화물 반도체 발광소자를 형성하는 과정을 설명하기 위한 발광소자의 단면도이다.
도 2a는 본 발명에 따라 질화물 반도체 발광소자의 구성을 형성하는 과정중 사파이어, SiC, Si중 어느 하나인 기판(100)상에 버퍼층(110)을 형성한 단면 구조를 도시한 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 InGaN 버퍼층(110)을 형성하기 위해서 예를 들어, MOCVD 리액터(도시되지 않음)에 기판(100)을 장착하여 500 ~ 600℃ 상태에서 In(X)Ga(1-X)N(0<x<1) 조성을 갖는 InGaN 버퍼층(110)을 형성한다.
이런 InGaN 버퍼층(110)이 형성된 기판(100)에 대해 700℃의 성장온도에서 InGaN 버퍼층(110) 상에 NH3(4.0×10-2 몰/분)와 트리메탈갈륨(TMG)(1.0×10-4 몰/분)을 공급하여, 도 2b에 도시된 바와 같이 소정 두께로 도펀트를 포함하지 않은 Un-GaN층(120)을 InGaN 버퍼층(110) 상에 형성한다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이 도핑되지 않은 Un-GaN층(120) 상에 n형 도펀트를 포함한 제 1 n-GaN 층(121)을 형성한다.
Un-GaN층(120) 상에 n형 도펀트를 포함한 제 1 n-GaN 층(121)을 도 2c에 도시된 바와 같이 성장시키기 위해서, 1000~1050℃의 성장 온도 및 수소 분위기에서 NH3(3.7×10-2 몰/분), TMGa(1.2×10-4 몰/분), 및 Si와 같은 n형 도펀트를 포함한 실란가스(6.3×10-9 몰/분)를 공급하여 소정 두께의 제 1 n-GaN 층(121)을 형성할 수 있다.
제 1 n-GaN 층(121)이 형성된 후, 도 2c에 도시된 바와 같이 제 1 n-GaN 층(121)상에 활성층(130)을 형성한다.
즉, 소정의 성장 온도에서 제1 n-GaN 층(121)상에 질소를 캐리어 가스로 사용하여 NH3, TMGa, 및 트리메틸인듐(TMIn)을 공급하여, 소정 두께로 InGaN우물층(131)을 성장시키고 5~10초간 TMGa 공급을 중지한 후, 질소, NH3 가스와 함께 인듐 을 30~60초 동안 델타도핑함으로써 InGaN우물층(131) 상에 델타도핑층(132)을 형성한다. 여기서, 델타도핑층(132)의 형성온도는 InGaN우물층(131) 성장 온도보다 약 50~100℃이상 높은 온도에서 성장한다.
이어서, 델타 도핑층 위에 GaN장벽층(133)으로 예를 들어, 17nm 정도의 GaN 층을 성장시킴으로써, 델타도핑층(132)을 포함한 1주기의 활성층(130)이 형성된다.
위의 실시예에서, InGaN우물층(131), 델타도핑층(132), GaN장벽층(133)의 순서대로 1주기의 활성층이 형성되는 것으로 하였으나, 활성층(130)은 델타도핑층, InGaN우물층, GaN장벽층의 순서로 형성되어 하나의 주기를 이룰 수도 있다.
또한, 도 2c에 도시되지 않았으나, 상기 2가지 경우의 1주기 적층 구조는 여러 주기로 적층되어 활성층(130)을 이룰 수도 있다.
활성층(130)이 형성된 후, 도 2d에 도시된 바와 같이 계속해서 활성층(130)상에 P형 GaN층(140)을 형성한다. 여기서, P형 GaN층(140)을 형성하기 위해서 예를 들어, Mg 계열의 2족 원소를 사용한다.
P형 GaN층(140)을 형성한 후, 식각 공정이 진행되어 제1 n-GaN층까지 일부가 제거되고, P형 GaN층(140) 상에 P형 오믹접촉 투명전극층(150)을 형성된다.
상기 P형 오믹접촉 투명전극층(150)은 CVD(chemical vapor deposition) 등의 방법을 이용하여 예를 들어, ZnO, RuO, NiO, CoO, 및 ITO(Indium-Tin-Oxide)의 금속 산화물중에서 선택된 어느 하나로 형성된 투명 전극층으로 광 경로(photon path)와 전류 퍼짐(current spreader)의 기능을 수행할 수 있는 기능을 갖는다.
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이 P형 전극패드(160)을 형성하고, 상기 식 각 공정을 통하여 노출된 제1 n-GaN층 상에 N형 전극패드(170)가 전기적 콘택을 이루도록 형성된다.
이와 같이 P형 전극패드(160)과 N형 전극패드(170)를 형성한 후, 도 3에 도시된 바와 같이 활성층(130)에서 발광한 광이 발광소자의 측면으로 가이딩되면서 흡수되지 않도록 모든 외측면 또는 대응하는 두 개의 외측면이 소정 각도를 가지고 식각되어 경사면을 가질 수 있고, 이 경사면 상에 반사막(180)이 형성된다. 여기서, 경사면을 형성하기 위해 이용되는 에칭 방법에는 예컨대, 습식에칭인 이방성 습식에칭(anisotropy wet-etching)을 들 수 있고, 이렇게 기판(100)에 대해 소정 각도 예컨대, 10도 내지 80도의 각도 범위에서 바람직하게는 30도의 경사면을 가지도록 형성될 수 있다.
경사면 상에 반사막(180)이 형성되면 활성층(130)에서 발광한 광이 기판(100)과 경사면의 반사막(180)에 의해 다시 반사되어 발광소자의 외부 발광률이 향상된다. 따라서, 종래의 질화물 반도체 발광소자에서 문제가 되었던 발광 효율의 저하를 해소할 수 있다.
반사막(180)은 반사 효율이 높은 재질 예컨대, AlXInyGaN/GaN (0<x<1, 0<y<1) 기반의 화합물 반도체 막이고, 발광소자의 외측면상에서 화학기상증착(CVD) 방식 등을 이용하여 AlxInyGaN/GaN을 교대로 증착한다.
교대로 화합물 반도체 막을 반사막(180)으로 증착할 경우, 반사막(180)의 두께 및 증착 주기를 조절함으로써 원하는 반사율(reflective Index)을 얻을 수 있 다. 또한, AlInGaN 기반의 화합물 반도체로 이루어진 반사막(180)을 증착할 때, 유입되는 캐리어 가스(N2 또는 H2) 또는 NH3의 흐름을 변화시키거나, 반사막(180)의 성장속도를 조절함으로써 막 표면의 거칠기를 조절할 수 있다.
그리고, 발광소자의 전체 두께를 얇게 하기 위하여 기판(100)의 하부를 래핑(lapping) 및 폴리싱(polishing)하고, 소잉(Sawimg) 공정을 통해 발광소자 칩으로 각각 분리한다.
이와 같은 과정으로 완성된 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 도 5에 도시된 바와 같이, 인듐의 델타도핑 시간이 길수록 양자효율은 높아질 수 있다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 인듐의 델타도핑 시간이 길어질수록 발광소자의 전기적인 특성인 턴-온-전압(turn-on voltage) 값은 높아지게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 30~60초 사이에 활성층(130)에 인듐을 델타도핑함으로써 최적의 특성을 구현할 수 있게 된다.
이렇게 본 발명에 따라 인듐의 델타도핑을 수행하는 경우, 인듐에 의해 활성층(130)의 결정성이나 표면 상태가 저하되지 않고, 인듐에 의해 양자점(도시하지 않음)이 다수 형성될 수 있기 때문에 발광효율을 향상시킬 수 있다.
양자점은 전자 및 정공들과 같은 운반자를 강하게 국소화(lateral confinement 혹은 localization)시켜서, 전위(dislocation) 또는 전자기장의 영향을 크게 줄일 수 있다. 그러므로, 다수의 양자점에 의해서 활성층(130)의 특성을 향상시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
종래에는 인듐 함량을 20% 이상 증가시키기 어렵고, 설사 20% 이상 증가시키 더라도 인듐의 뭉침(Segregation) 또는 전위(dislocation)와 같은 결정결함을 야기하여 활성층의 결정구조가 나빠지고 표면이 거칠어진다. 이와 같이 결정구조가 나빠지고 표면이 거칠어진 활성층 위에 p-GaN층을 형성하여 발광소자를 만든다 할지라도 발광효율이 급격히 떨어지고 저항이 증가하는 결과를 초래한다.
따라서, 전술한 바와 같이 델타도핑 방법을 사용하면 20% 이상의 인듐 함량으로 도핑할 수 있을 뿐만 아니라, 결정성이나 표면 상태가 나빠지지 않는 우수한 특성을 얻을 수 있다. 또한, 델타도핑시 활성층의 성장온도를 InGaN층 성장 온도보다 약 50~100℃이상 높은 온도에서 수행될 수 있으므로 결정성이 좋은 활성층(130)이 성장할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 경사면 상에 반사막(190)이 형성됨으로써 활성층(130)에서 발광한 광이 기판(31)과 경사면의 반사막(190)에 의해 다시 반사되어 발광소자의 P형 전극(170)으로 발광하게 함으로써, 종래의 질화물 반도체 발광소자에서 문제가 되었던 전반사에 의한 발광 효율의 저하를 해소할 수 있으므로 인듐의 델타도핑으로 형성된 활성층의 양자점에 의해 개선된 발광효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 pn 구조의 반도체 발광소자를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명에 의한 활성층 구조는 P형 반도체층 상부에 N형 반도체층이 형성되는 NPN 구조의 반도체 발광소자에도 적용 가능함은 물론이다. 즉, 반도체 발광소자에 대한 PN구조는 일반적으로 활성층을 사이에 두고 형성된 제 1 n형GaN층과 P형 GaN층이 형성된 구조를 지칭하는 것이고, 추가적으로 P형 GaN층 상에 제 1 n형 GaN층과 동일한 제 2 n형 GaN층을 형성하면, NPN 구조의 반도체 발광소자를 형성할 수 있다는 것을 의미한다. 마찬가지로 제 1 n형 GaN층 전에 P형 GaN층을 한번더 형성하면, PNP구조의 반도체 발광소자를 구현할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의 하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 인듐의 델타도핑을 이용하여 격자결함이 없이 다수의 양자점이 형성된 활성층을 구비하여 발광효율이 개선된 질화물 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 소정의 경사면에 형성된 반사막을 이용하여 전반사에 의한 발광 효율의 저하를 해소하여 질화물 반도체 발광소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제1도전형 제1질화물층;
    상기 제1질화물층 상에 GaN층을 포함하는 베리어층과 InGaN층을 포함하는 웰층을 포함하는 활성층; 및
    상기 활성층 상에 제2도전형 제2질화물층을 포함하고,
    상기 웰층은 인듐(In)이 상기 InGaN층에 델타-도핑된 델타 도핑층을 적어도 하나 이상 포함하며, 상기 델타-도핑층은 상기 InGaN층보다 상기 In의 함량이 더 많고,
    상기 제1 질화물층의 상면에는 상기 활성층의 웰층, 상기 델타 도핑층 및 상기 활성층의 베리어층들이 순차적으로 적층 형성되고,
    상기 웰층의 InGaN층 상면에는 상기 델타 도핑층이 형성되며, 상기 델타 도핑층의 상면에는 베리어층의 GaN층이 형성된 질화물 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2도전형 제2질화물층 위에는 제1도전형 제3질화물층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    어느 하나 이상의 외측면에 형성된 경사면; 및
    상기 경사면에 형성된 반사막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 델타-도핑층은 상기 활성층의 상기 웰층의 InGaN층 상에 형성되어, 상기 활성층의 다층 중 선택된 하나의 이상의 층에 형성된 델타도핑면과 상기 델타도핑면과 접하는 하나 이상의 InGaN층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 델타도핑면은 30 내지 60초 동안 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 델타도핑면의 형성온도는 상기 InGaN층의 성장온도보다 50 내지 100℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  7. 제3항에 있어서, 상기 반사막은 AlXInyGaN/GaN (0<x<1, 0<y<1) 기반의 화합물 반도체 막인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  8. 제3항에 있어서, 상기 경사면은
    상기 기판에 대해 10도 내지 80도의 각도 범위의 경사면을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제1질화물층과 제3질화물층은 n형 질화물층인 질화물 반도체 발광소자.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2질화물층은 p형 질화물층인 질화물 반도체 발광소자.
  11. 기판;
    상기 기판 상에 제1질화물층;
    상기 제1질화물층 상에 GaN층을 포함하는 베리어층과 InGaN층을 포함하는 웰층을 포함하는 활성층; 및
    상기 활성층 상에 제2질화물층을 포함하고,
    상기 웰층은 인듐(In)이 상기 InGaN층에 델타-도핑된 델타 도핑층을 적어도 하나 이상 포함하며, 상기 델타-도핑층은 양자점을 포함하고,
    상기 제1 질화물층의 상면에는 상기 활성층의 웰층, 상기 델타 도핑층 및 상기 활성층의 베리어층들이 순차적으로 적층 형성되고,
    상기 웰층의 InGaN층 상면에는 상기 델타 도핑층이 형성되며, 상기 델타 도핑층의 상면에는 베리어층의 GaN층이 형성된 질화물 반도체 발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2질화물층 위에는 제3질화물층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    어느 하나 이상의 외측면에 형성된 경사면; 및
    상기 경사면에 형성된 반사막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 델타-도핑층은 상기 활성층의 상기 웰층의 InGaN층 상에 형성되어, 상기 활성층의 다층 중 선택된 하나의 이상의 층에 형성된 델타도핑면과 상기 델타도핑면과 접하는 하나 이상의 InGaN층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 델타도핑면은 30 내지 60초 동안 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 델타도핑면의 형성온도는 상기 InGaN층의 성장온도보다 50 내지 100℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  17. 제13항에 있어서, 상기 반사막은 AlXInyGaN/GaN (0<x<1, 0<y<1) 기반의 화합물 반도체 막인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  18. 제13항에 있어서, 상기 경사면은
    상기 기판에 대해 10도 내지 80도의 각도 범위의 경사면을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  19. 제12항에 있어서, 상기 제1질화물층과 제3질화물층은 n형 질화물층인 질화물 반도체 발광소자.
  20. 제11항에 있어서, 상기 제2질화물층은 p형 질화물층인 질화물 반도체 발광소자.
KR1020060014090A 2006-02-14 2006-02-14 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 KR101294518B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060014090A KR101294518B1 (ko) 2006-02-14 2006-02-14 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
US11/705,433 US8030680B2 (en) 2006-02-14 2007-02-13 Nitride semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060014090A KR101294518B1 (ko) 2006-02-14 2006-02-14 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070081862A KR20070081862A (ko) 2007-08-20
KR101294518B1 true KR101294518B1 (ko) 2013-08-07

Family

ID=38367474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060014090A KR101294518B1 (ko) 2006-02-14 2006-02-14 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8030680B2 (ko)
KR (1) KR101294518B1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100784065B1 (ko) * 2006-09-18 2007-12-10 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100836494B1 (ko) * 2006-12-26 2008-06-09 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자
KR100850778B1 (ko) * 2007-01-03 2008-08-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자
JP2009016467A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Sony Corp 窒化ガリウム系半導体素子及びこれを用いた光学装置並びにこれを用いた画像表示装置
KR101897059B1 (ko) * 2011-08-22 2018-09-12 엘지이노텍 주식회사 발광소자, 발광소자 패키지, 및 라이트 유닛
TWI505500B (zh) * 2012-06-07 2015-10-21 Lextar Electronics Corp 發光二極體及其製造方法
KR101376976B1 (ko) * 2012-06-29 2014-03-21 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 반도체 발광 디바이스
CN103441197B (zh) * 2013-07-31 2016-02-03 华灿光电股份有限公司 一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法
JP2016092253A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 豊田合成株式会社 Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法
CN110137322A (zh) * 2019-05-23 2019-08-16 福建兆元光电有限公司 氮化物半导体发光元件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020021247A (ko) * 2000-09-14 2002-03-20 양계모 터널접합 구조를 가지는 질화물반도체 발광소자
KR20050041536A (ko) * 2003-10-31 2005-05-04 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR100497890B1 (ko) 2002-08-19 2005-06-29 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR20060001121A (ko) * 2004-06-30 2006-01-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6784463B2 (en) * 1997-06-03 2004-08-31 Lumileds Lighting U.S., Llc III-Phospide and III-Arsenide flip chip light-emitting devices
US6229160B1 (en) * 1997-06-03 2001-05-08 Lumileds Lighting, U.S., Llc Light extraction from a semiconductor light-emitting device via chip shaping
US6459096B1 (en) * 1998-01-14 2002-10-01 Manijeh Razeghi Multi quantum well grinsch detector
US6803598B1 (en) * 1999-05-07 2004-10-12 University Of Delaware Si-based resonant interband tunneling diodes and method of making interband tunneling diodes
US6803596B2 (en) * 1999-12-27 2004-10-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Light emitting device
US6936488B2 (en) * 2000-10-23 2005-08-30 General Electric Company Homoepitaxial gallium-nitride-based light emitting device and method for producing
TWI240969B (en) * 2003-06-06 2005-10-01 Sanken Electric Co Ltd Nitride semiconductor device and method for manufacturing same
TWI292630B (en) * 2004-10-22 2008-01-11 Univ Nat Taiwan Light emitting device covered with reflective structure and method of making the same
US7751455B2 (en) * 2004-12-14 2010-07-06 Palo Alto Research Center Incorporated Blue and green laser diodes with gallium nitride or indium gallium nitride cladding laser structure
US7615774B2 (en) * 2005-04-29 2009-11-10 Cree.Inc. Aluminum free group III-nitride based high electron mobility transistors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020021247A (ko) * 2000-09-14 2002-03-20 양계모 터널접합 구조를 가지는 질화물반도체 발광소자
KR100497890B1 (ko) 2002-08-19 2005-06-29 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR20050041536A (ko) * 2003-10-31 2005-05-04 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20060001121A (ko) * 2004-06-30 2006-01-06 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070081862A (ko) 2007-08-20
US20070187713A1 (en) 2007-08-16
US8030680B2 (en) 2011-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101241477B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
KR101294518B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
US8513694B2 (en) Nitride semiconductor device and manufacturing method of the device
KR100662191B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100448662B1 (ko) 질화물반도체소자 및 그 제조방법
KR100580752B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US6720570B2 (en) Gallium nitride-based semiconductor light emitting device
KR100525545B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100641989B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자
US20110210312A1 (en) Iii-nitride semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof
JP2008021986A (ja) 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法
JP2008118049A (ja) GaN系半導体発光素子
KR20120004214A (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR20190133417A (ko) 발광 소자 및 이의 제조 방법
KR100728132B1 (ko) 전류 확산층을 이용한 발광 다이오드
KR100288851B1 (ko) 델타도핑을 이용한 질화물계 발광소자의 제작방법
KR20090070980A (ko) 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
KR101337615B1 (ko) 질화갈륨계 화합물 반도체 및 그 제조방법
KR20020077194A (ko) 질화물반도체소자
KR20080069768A (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
KR102224109B1 (ko) 발광소자, 발광소자 제조방법 및 조명시스템
KR101144523B1 (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101387543B1 (ko) 질화물 반도체 발광 소자
KR101045949B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 이의 제조 방법
KR20090002165A (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160707

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170704

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180710

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190711

Year of fee payment: 7