KR101313645B1 - 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 제1 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계는 일정시간 간격으로 일정 농도의 인듐을 반복 도핑하여, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층에 인듐이 도핑된 복수의 인듐 도핑층을 개재하고, 상기 인듐 도핑층의 사이에 일정 농도의 실리콘을 도핑하여, 상기 인듐 도핑층과 상기 실리콘 도핑층을 교대로 적층 형성되며, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 AlxGa(1-x)N으로 표현되며, 여기서 0.5≤x<1인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법으로서, 도전형 질화물 반도체층의 성장시에 도핑 효율이 증가되어 고출력이 가능한 효과가 있다.

Description

질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법{NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광다이오드(Light emitting diode: LED)는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 접합된 반도체의 전자와 정공이 재결합하며 발생하는 에너지를 광으로 변환하여 방출한다. 이러한 LED는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 발광다이오드를 이용한 휴대폰 키패드, 사이드 뷰어, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품이 소형 휴대제품에서 대형화, 고출력화, 고효율화된 제품으로 진행하여 해당 제품에 요구되는 특성을 나타내는 광원을 요구하게 되었다.
이와 같은 발광 다이오드의 낮은 광추출 효율을 개선하기 위하여, AlGaN의 도전형 질화물 반도체층의 성장시에 실리콘을 도핑하여 도핑 효율을 향상시키고 있으나, Al의 몰분율(mole fraction)이 증가하면, 양이온 결함(cation vacancy), CN(carbon aniti-site) 또는 전위(dislocation) 등으로 인하여 반도체층의 결함이 증가한다. 이와 같이, 반도체층의 결함이 증가하면 도핑 효율이 감소하게 되어, 높은 효율을 갖는 고출력의 반도체 발광소자의 제조가 어렵게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적 중의 하나는 도전형 질화물 반도체층의 성장시에 도핑 효율이 증가되어 고출력이 가능한 질화물 반도체 발광소자를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적 중의 하나는 도전형 질화물 반도체층의 성장시에 도핑 효율이 증가되어 고출력이 가능한 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은 기판 상에 제1 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계는 일정시간 간격으로 일정 농도의 인듐을 반복 도핑하여, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층에 인듐이 도핑된 복수의 인듐 도핑층을 개재하고, 상기 인듐 도핑층의 사이에 일정 농도의 실리콘을 도핑하여, 상기 인듐 도핑층과 상기 실리콘 도핑층을 교대로 적층 형성되며, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 AlxGa(1-x)N으로 표현되며, 여기서 0.5≤x<1인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계 전에 상기 기판 상에 버퍼층을 성장시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 AlN층일 수 있다.
상기 인듐 도핑층은 실리콘이 함께 도핑될 수 있다.
상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 800℃~900℃의 N2 분위기에서 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 질화물 반도체층의 상기 인듐 도핑층은 2초간 성장될 수 있다.
상기 인듐 도핑층은 2초간 성장되고, 상기 실리콘 도핑층은 4초간 성장될 수 있다.
상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 MOCVD법에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시형태에 의한 질화물 반도체 발광소자는 기판 상에 형성되며 일정 농도의 인듐과 일정 농도의 실리콘이 상하 방향으로 교대로 도핑된 제1 도전형 질화물 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형 질화물 반도체층을 포함하며, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 AlxGa(1-x)N으로 표현되며, 여기서 0.5≤x<1인 것을 특징으로 한다.
상기 인듐이 도핑된 제1 도전형 질화물 반도체층은 상기 실리콘이 도핑된 제1 도전형 질화물 반도체층 사이에 개재될 수 있다.
본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법은 도전형 질화물 반도체층의 성장시에 도핑 효율이 증가되어 고출력이 가능한 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 6은 제1 실시예에 의한 제1 도전형 질화물 반도체층의 성장조건을 도시한 그래프이다.
도 7은 제2 실시예에 의한 제1 도전형 질화물 반도체층의 성장조건을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
이러한 실시예는 본 발명에 대하여 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범위를 예시하기 위해 제공되는 것이다. 그러므로 본 발명은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구범위가 제시하는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상, 크기 및 두께 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자(100) 및 그 제조방법에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자(100)의 제조방법은 기판(110) 상에 복수의 인듐 도핑층(131)이 개재된 제1 도전형 질화물 반도체층(130)을 형성하는 단계, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130) 상에 활성층(140)을 형성하는 단계 및 상기 활성층(140) 상에 제2 도전형 질화물 반도체층(150)을 형성하는 단계를 포함한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(110)을 마련한 후, 상기 기판(110) 상에 제1 도전형 질화물 반도체층(130)을 형성한다.
상기 기판(110)은 사파이어 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 실리콘(Si) 기판, MgAl2O4, MgO, LiAlO2 또는 LiGaO2 중의 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 본 실시예에서는 사파이어 기판을 사용할 수 있다.
상기 기판(110) 상에는 제1 도전형 질화물 반도체층(130)이 형성된다. 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)은 AlxGa(1-x)N 조성식을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있으며, 대표적으로, AlGaN이 사용될 수 있다. 이때, 상기 x값은 0≤x≤1의 범위 내로 할 수 있다.
상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)은 일정시간 간격으로 일정 농도의 인듐을 반복 도핑하여, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)에 인듐이 도핑된 복수의 인듐 도핑층(131)을 개재되게 한다.
일반적으로 n형층인 제1 도전형 질화물 반도체층(130)을 AlGaN으로 형성하는 경우, AlGaN 성장시에 실리콘(Si)를 도핑하여, 도핑 효율(doping efficiency)을 향상시킨다. 그러나, Al의 몰분율(mole fraction)이 50% 이상이 되면, 양이온 결함(cation vacancy), CN(carbon aniti-site) 또는 전위(dislocation) 등으로 인하여 반도체층의 결함이 증가한다. 이와 같이, 반도체층의 결함이 증가하면 도핑 효율이 감소하게 되어, 높은 효율을 갖는 고출력의 반도체 발광소자의 제조가 어렵게 된다.
본 발명의 실시예에서는 이와 같은 반도체층의 결함을 감소시키기 위해 인듐을 제1 도전형 질화물 반도체층(130)에 도핑한다. 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)의 성장과정에서 인듐은 등전자 도펀트(isoelectronic dopant)로 작용하여, 반도체층의 양이온 결함을 억제하므로, 반도체층의 도핑 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 그러므로 더욱 고출력의 반도체 발광소자의 제조가 가능한 것이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 제1 도전형 질화물 반도체층의 성장조건을 도시한 그래프이다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 인듐 도핑층과 실리콘 도핑층은 교대로 도핑되는 펄스 도핑(pulse doping)을 통하여 성장되며, 펄스 도핑을 통하여 성장된 제1 도전형 질화물 반도체층(130)은 인듐과 실리콘이 교대로 도핑되어 다층구조를 이루게 된다. 이와 같이, 실리콘과 함께 인듐을 도핑하면, 두꺼운 실리콘 도핑에 의해 반도체층에 응력이 작용하여 크랙이 발생하는 것이 방지된다.
이때, 상기 인듐이 도핑되는 시간(t11, t13, t15, t17)의 간격은 일정하게 하되, 약 2초의 간격으로 할 수 있다. 또한, 상기 실리콘이 도핑되는 시간(t12, t14, t16)의 간격 또한 일정하게 하되, 약 4초의 간격으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)은 N2 분위기에서 800℃~900℃의 성장온도로 유기금속 기상증착법(MOCVD)으로 성장될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 인듐을 2초간 투입하여 인듐 도핑층(132)을 성장시킨 후, 실리콘을 4초간 투입하여 실리콘 도핑층(132)을 형성할 수 있다. 상기 인듐 도핑층(131)과 상기 실리콘 도핑층(132)이 교대로 적층되는 층 수의 상한을 제한하는 것은 아니며, 제조하고자 하는 반도체 발광소자의 특성에 따라 적층되는 도핑층의 층 수를 조절시킬 수 있다. 이때, 상기와 같이 2초간 성장되는 인듐 도핑층(131)은 제1 도전형 질화물 반도체층(130)의 0.3%~1%가 되도록 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)을 형성하기 전에, 상기 기판(110) 상에 버퍼층(120)을 더 형성할 수도 있다. 상기 버퍼층(120)은 상기 기판(110)과 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)간의 격자 부정합을 완화시키는 층으로서, 본 실시예에서는 AlN이 사용될 수 있다.
그 다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130) 상에 활성층(140)을 형성한다.
상기 활성층(140)은 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 적층된 다중양자우물구조(multiple quantum well : MQW )로 이루질 수 있으며 단일양자우물 구조로 이루어질 수도 있다. 예를 들어 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 양자장벽층과 양자우물층이 교대로 적층된 다중양자우물구조로 형성되어 소정의 밴드 갭을 가지며, 이와 같은 양자 우물에 의해 전자 및 정공이 재결합되어 발광한다. 상기 활성층(140)은 심자외선(약 190㎚∼369㎚ 파장범위)을 발광하기 위한 층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)과 동일하게 유기금속 기상증착법으로 성장될 수 있다.
그 다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 활성층(140) 상에 제2 도전형 질화물 반도체층(150)을 형성한다.
상기 제2 도전형 질화물 반도체층(150)은 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)과 동일한 AlxGa(1-x)N 조성식을 갖는 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 x값은 0≤x≤1의 범위 내로 할 수 있다. 또한, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 제2 도전형 질화물 반도체층(150)으로 p-AlGaN을 사용할 수 있다.
그 다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130)의 일부가 노출되도록 메사 식각한 후, 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층(130, 150) 상의 적어도 일 영역에 각각 제1 및 제2 전극(160, 170)을 형성함으로써, 본 발명의 일 실시예에 의한 질화물 반도체 발광 소자(100)가 완성된다.
상기 제1 및 제2 전극(160, 170)은 Ni, Au, Ag, Ti, Cr 및 Cu로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있으며, 화학기상증착법 및 전자빔 증발법과 같은 공지의 증착 방법 또는 스퍼터링 등의 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된, 본 발명의 제1 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자는(100)는 상기 기판(110) 상에 형성되며 일정 농도의 인듐과 일정 농도의 실리콘이 교대로 도핑된 제1 도전형 질화물 반도체층(130), 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에 형성된 활성층(140) 및 상기 활성층(140) 상에 형성된 제2 도전형 질화물 반도체층(150)으로 구성된다.
이와 같은 구성에 의한 상기 질화물 반도체 발광소자(100)는 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(130) 내에 인듐이 도핑된 인듐 도핑층(131)과 실리콘이 도핑된 실리콘 도핑층(132)이 교대로 적층된다. 따라서, 제조방법에서 설명한 바와 같이, 상기 인듐이 등전자 도펀트(isoelectronic dopant)로 작용하여, 반도체층의 양이온 결함을 억제하므로, 반도체층의 도핑 효율을 더욱 향상될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자(200) 및 그 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자(200)는 앞서 설명한 제1 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자(100)와 유사한 공정에 의해 제조되나, 앞서 설명한 제1 실시예와 달리, 제1 도전형 질화물 반도체층(230)을 형성하는 단계에서, 인듐과 함께 실리콘이 함께 도핑(co-doping)되는 차이가 있다.
먼저, 앞서 설명한 제1 실시예와 같이, 기판(210)을 마련한 후, 상기 기판(210) 상에 제1 도전형 질화물 반도체층(230)을 형성한다. 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(230)은 AlxGa(1-x)N 조성식을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있으며, 대표적으로, AlGaN이 사용될 수 있다. 이때, 상기 x값은 0≤x≤1의 범위 내로 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 제1 도전형 질화물 반도체층(230)의 성장조건을 도시한 그래프이다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 인듐이 일정간격으로 도핑되는 델타 도핑(delta doping)을 통하여 성장되며, 델타 도핑을 통하여 성장된 제1 도전형 질화물 반도체층(230)은 실리콘과 인듐이 코도핑(co-doping)된 실리콘 및 인듐 도핑층(231)과 실리콘만 도핑된 실리콘 도핑층(232)이 교대로 적층되어 다층구조를 이루게 된다.
이때, 상기 인듐이 성장되는 시간(t21, t23, t25, t27)의 간격은 일정하게 하되, 약 2초의 간격으로 할 수 있다.
이와 같이, 제1 도전형 질화물 반도체층(230)을 형성하는 단계에서, 인듐 도핑시에 실리콘을 함께 도핑하면, 실리콘과 함께 인듐이 도펀트로 작용하여 제1 도전형 질화물 반도체층(230)의 밴드 갭(band-gap)이 저하(degradation)되는 것을 완화시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(230)을 형성하기 전에, 상기 기판(210) 상에 버퍼층(220)을 더 형성할 수도 있다. 상기 버퍼층(220)은 상기 기판(210)과 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(230)간의 격자 부정합을 완화시키는 층으로서, 본 실시예에서는 AlN이 사용될 수 있다.
그 다음으로, 앞서 설명한 제1 실시예와 같이, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(230) 상에 활성층(240)을 형성한다.
상기 활성층(240)은 제1 실시예와 동일하게 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 적층된 다중양자우물구조로 이루어질 수 있으며, 단일양자우물구조로 이루어질 수도 있다. 예를 들어,상기 활성층(240)은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 양자장벽층과 양자우물층이 교대로 적층된 다중양자우물구조(multiple quantum well : MQW )로 형성되어 소정의 밴드 갭을 가지며, 이와 같은 양자 우물에 의해 전자 및 정공이 재결합되어 발광할 수 있다. 상기 활성층(140)은 심자외선(약 190㎚∼369㎚ 파장범위)을 발광하기 위한 층일 수 있으며, 상기 제1 반도체층(130)과 동일하게 유기금속 기상증착법으로 성장될 수 있다.
그 다음으로, 앞서 설명한 제1 실시예와 같이, 상기 활성층(240) 상에 제2 도전형 질화물 반도체층(250)을 형성한다.
상기 제2 도전형 질화물 반도체층(250)은 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(230)과 동일한 AlxGa(1-x)N 조성식을 갖는 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 x값은 0≤x≤1의 범위 내로 할 수 있다. 또한, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 제2 도전형 질화물 반도체층(250)으로 p-AlGaN을 사용할 수 있다.
그 다음으로, 앞서 설명한 제1 실시예와 같이, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(230)의 일부가 노출되도록 메사 식각한 후, 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층(230, 250) 상의 일 영역에 각각 제1 및 제2 전극(260, 270)을 형성함으로써, 본 발명의 제2 실시예에 의한 질화물 반도체 발광 소자(200)가 완성된다. 이때, 상기 제1 및 제2 전극(260, 270)은 Ni, Au, Ag, Ti, Cr 및 Cu로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있으며, 화학기상증착법 및 전자빔 증발법과 같은 공지의 증착 방법 또는 스퍼터링 등의 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자(200)는, 실리콘이 도핑된 실리콘 도핑층(232)과 실리콘과 인듐이 함께 도핑된 실리콘 및 인듐 도핑층(231)이 교대로 적층 형성된 제1 도전형 질화물 반도체층(230), 상기 제1 도전형 반도체층(230) 상에 형성된 활성층(240) 및 상기 활성층(240) 상에 형성된 제2 도전형 질화물 반도체층(250)으로 구성된다.
이와 같은 구성에 의한 상기 질화물 반도체 발광소자(200)는 상기 제1 도전형 질화물 반도체층(230) 내에 실리콘과 인듐이 함께 도핑된 실리콘 및 인듐 도핑층(231)을 형성하므로, 실리콘과 함께 인듐이 도펀트로 작용하여 제1 도전형 질화물 반도체층(230)의 밴드 갭(band-gap)이 저하(degradation)되는 것을 완화시킬 수 있다.
100, 200: 질화물 반도체 발광소자
110: 기판
120: 버퍼층
131: 인듐 도핑층
132, 232: 실리콘 도핑층
130, 230: 제1 도전형 질화물 반도체층
140, 240: 활성층
150, 250: 제2 도전형 질화물 반도체층
160, 260: 제1 전극
170, 270: 제2 전극
231: 실리콘 및 인듐 도핑층

Claims (10)

  1. 기판 상에 제1 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및
    상기 활성층 상에 제2 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계는 일정시간 간격으로 일정 농도의 인듐을 반복 도핑하여, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층에 인듐이 도핑된 복수의 인듐 도핑층을 개재하고, 상기 인듐 도핑층의 사이에 일정 농도의 실리콘을 도핑하여, 상기 인듐 도핑층과 상기 실리콘 도핑층을 교대로 적층 형성되며,
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 AlxGa(1-x)N으로 표현되며, 여기서 0.5≤x<1인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층을 형성하는 단계 전에 상기 기판 상에 버퍼층을 성장시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버퍼층은 AlN층인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인듐 도핑층은 실리콘이 함께 도핑되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 800℃~900℃의 N2 분위기에서 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층의 상기 인듐 도핑층은 2초간 성장되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인듐 도핑층은 2초간 성장되고, 상기 실리콘 도핑층은 4초간 성장되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 MOCVD법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  9. 기판 상에 형성되며 일정 농도의 인듐과 일정 농도의 실리콘이 상하 방향으로 교대로 도핑된 제1 도전형 질화물 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층; 및
    상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형 질화물 반도체층을 포함하며, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 AlxGa(1-x)N으로 표현되며, 여기서 0.5≤x<1인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인듐이 도핑된 제1 도전형 질화물 반도체층은 상기 실리콘이 도핑된 제1 도전형 질화물 반도체층 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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