KR101622309B1 - 나노구조의 발광소자 - Google Patents

나노구조의 발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101622309B1
KR101622309B1 KR1020100129313A KR20100129313A KR101622309B1 KR 101622309 B1 KR101622309 B1 KR 101622309B1 KR 1020100129313 A KR1020100129313 A KR 1020100129313A KR 20100129313 A KR20100129313 A KR 20100129313A KR 101622309 B1 KR101622309 B1 KR 101622309B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
type semiconductor
lt
layer
plurality
ga
Prior art date
Application number
KR1020100129313A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120067752A (ko
Inventor
김주성
김택
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020100129313A priority Critical patent/KR101622309B1/ko
Publication of KR20120067752A publication Critical patent/KR20120067752A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101622309B1 publication Critical patent/KR101622309B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • H01L33/24Semiconductor 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 of the light emitting region, e.g. non-planar junction
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • H01L33/08Semiconductor 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 plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • H01L33/16Semiconductor 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 crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H01L33/18Semiconductor 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 crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light emitting region

Abstract

나노구조의 발광소자가 개시된다. 개시된 발광소자는 제1형반도체층; 상기 제1형반도체층 상의 선택적 영역으로부터 성장된 제1형 반도체나노코어, 상기 제1형 반도체나노코어의 표면을 둘러싸는 형태로 형성된 것으로, AlxGa1 -xN(0<x<1)/GaN의 초격자구조로 이루어진 전류스프레딩층, 상기 전류스프레딩층의 표면으로부터 순차 성장된 활성층 및 제2형반도체층로 이루어진 복수의 나노구조체;를 포함한다.

Description

나노구조의 발광소자{Nano-structured light emitting device}

본 개시는 나노구조를 가지는 발광소자에 관한 것이다.

반도체 발광소자(Light Emitting Device; LED)는 고효율, 친환경적인 광원으로서 디스플레이, 광통신, 자동차, 일반 조명 등 여러 분야에 사용되고 있다. 최근, 물리적, 화학적 특성이 우수한 질화물을 이용하여 구현된 청색 LED 및 자외선 LED가 등장하였고, 또한 청색 또는 자외선 LED와 형광물질을 이용하여 백색광 또는 다른 단색광을 만들 수 있게 됨으로써 발광소자의 응용범위가 넓어지고 있다.

발광소자의 기본 동작 원리는, 활성층에 주입된 전자와 정공들이 결합하여 빛을 방출하는 것이다. 그런데, 질화물계 화합물 반도체 결정 내에는 일반적으로 결정결함이 다수 존재하고 있어, 이 결정결함을 통해 전자와 정공이 결합하는 경우, 빛에너지가 아닌 열에너지로 방출하게 된다. 이러한 비발광 재결합을 감소시키는 것이 반도체 발광소자의 발광효율 향상을 위해 중요하다.

비발광 재결합의 원인이 되는 결정 결함은 성장 기판과 화합물 반도체 사이의 격자 상수 부정합이나 열팽창 계수의 차이 등에 의해 발생한다. 이러한 단점을 개선하기 위하여, 나노 스케일의 발광 구조를 형성하는 기술이 연구되고 있다. 이와 같은 나노구조는 1차원적 성장의 경우 박막 형태의 경우보다 기판과의 격자상수 불일치나 열팽창 계수의 차이에 의한 영향을 덜 받기 때문에 이종의 기판 위에서도 쉽게 대면적 성장이 가능한 것으로 알려져 있다.

본 개시는 나노구조체를 채용하는 발광소자로서, 전류 집중을 완화하여 발광효율을 높일 수 있는 구조의 발광소자를 제공하고자 한다.

일 유형에 따르는 발광소자는 제1형반도체층; 상기 제1형반도체층 상의 선택적 영역으로부터 성장된 제1형 반도체나노코어, 상기 제1형 반도체나노코어의 표면을 둘러싸는 형태로 형성된 것으로, AlxGa1 -xN(0<x<1)/GaN의 초격자구조로 이루어진 전류스프레딩층, 상기 전류스프레딩층의 표면으로부터 순차 성장된 활성층 및 제2형반도체층로 이루어진 복수의 나노구조체;를 포함한다.

상기 전류스프레딩층에서, AlxGa1 -xN(0<x<1)은 언도핑되고, GaN은 제1형 불순물로 도핑될 수 있다.

상기 전류스프레딩층에서, AlxGa1 -xN(0<x<1)과 GaN은 제1형 불순물로 도핑되고, AlxGa1 -xN(0<x<1)의 도핑농도가 GaN의 도핑농도보다 낮을 수 있다.

상기 전류스프레딩층의 AlxGa1 -xN(0<x<1)은 x의 범위가 0.1<x<0.3일 수 있다. 상기 전류스프레딩층의 AlxGa1 -xN(0<x<1)과 GaN의 두께는 10Å 내지 100Å 의 범위로 형성될 수 있다.

상기 제1형반도체층의 일면에 형성된 것으로, 복수의 관통홀을 구비하는 마스크층;을 더 구비하고, 상기 복수의 나노구조체 각각의 제1형반도체나노코어는 상기 복수의 관통홀 각각으로부터 성장될 수 있다.

상기 복수의 나노구조체는 다각뿔 형상을 가질 수 있으며, 이 경우, 상기 복수의 나노구조체 각각의 활성층은 서로 연결되지 않은 형태 또는 서로 연결된 형태가 될 수 있다.

상기 복수의 나노구조체는 막대형상을 가질 수 있다.

또한, 일 유형에 따른 발광소자는 제1형반도체층; 상기 제1형반도체층 상의 선택적 영역으로부터 성장된 제1형 반도체나노코어, 상기 제1형 반도체나노코어의 내부에 임베드된 것으로, AlxGa1 -xN(0<x<1)/GaN의 초격자구조로 이루어진 전류스프레딩층, 상기 제1형반도체나노코어의 표면으로부터 순차 성장된 활성층 및 제2형반도체층으로 이루어진 복수의 나노구조체;를 포함한다.

상술한 발광소자는 나노구조체 내에 전류스프레딩층을 삽입되어, 발광 동작시에 특정 부위에서의 전류 집중이 억제된다. 따라서, 광균일도가 개선되고 광효율이 높아진다.

도 1은 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 7a 내지 도 7e는 실시예에 따른 발광 소자 제조방법을 설명하는 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300, 400, 500, 600...발광 소자
110...기판 120...제1형반도체층
120...제1전극층 140...마스크층
150, 250, 350, 450, 550, 650...나노구조체
152...제1형반도체나노코어 154...전류스프레딩층
156...활성층 158...제2형반도체층

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 발광소자(100)의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다. 도면을 참조하면, 발광소자(100)는 제1형반도체층(120)과, 제1형반도체층(120) 상에 형성된 다수의 나노구조체(150)를 포함한다. 나노구조체(150)는 제1형반도체층(120) 상의 선택적 영역으로부터 성장된 제1형 반도체나노코어(152), 제1형 반도체나노코어(152)의 표면을 둘러싸는 형태로 형성된 전류스프레딩층(current spreading layer)(154), 전류스프레딩층(154)의 표면으로부터 순차 성장된 활성층(156) 및 제2형반도체층(158) 을 포함한다.

실시예에서, 전류스프레딩층(154)은 나노구조체(150) 내의 특정 위치에 전류가 집중되는 현상을 막기 위해 제시되고 있다. 결정결함을 줄이고 발광효율을 높이기 위해, 나노구조를 가지는 발광구조가 널리 사용되고 있으나, 이러한 나노구조는 동작시 특정 위치에 전류가 집중될 수 있는 잠재적인 문제를 가지고 있다. 즉, 전류스프레딩층(154)을 구비하지 않은 경우의 동작시, 제2형반도체층(158)으로부터 제1형반도체층(120)을 향하는 전류 경로에서 최단 경로를 형성하는 위치, 도면에서 점원 A로 표시한 바와 같이, 나노구조체(150)의 하부 양측으로 전류가 집중되는 현상이 나타난다. 이러한 경우, 결과적으로, 상기 위치에서 발광 재결합이 집중되고 구조 전체로서의 발광효율은 저하되게 된다. 본 실시예에서는 발광 재결합이 나노구조체(150) 전반에서 고르게 일어나 발광효율이 높아지도록, 특정 위치에서의 전류 집중(current crowding)을 분산시키는 전류스프레딩층(154)을 활성층(156)의 형성 전의 위치에 도입하고 있다.

전류스프레딩층(154)은 AlGaN/GaN 초격자구조로 형성된다. 이러한 이종접합(hetero-junction) 구조는 AlGaN층과 GaN층 사이에 이차원 전자개스층을 형성하며, 이로부터 전류 스프레딩 효과가 일어나고, 동시에 상대적으로 높은 저항을 갖는 AlGaN 층의 초격자 구조로 전류 스프레딩 효과가 증대된다.

발광소자(100)의 보다 구체적인 구성을 살펴보기로 한다.

기판(110)은 반도체 단결정 성장을 위한 성장 기판으로서, 실리콘(Si) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 사파이어(Sapphire) 기판 등이 사용될 수 있고, 이 외에도, 기판(110) 상에 형성될 제1형반도체층(120)의 성장에 적합한 물질, 예를 들어, ZnO, GaAs, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 으로 이루어진 기판이 사용될 수 있다.

기판(110)상에는 제1형반도체층(120)이 형성된다. 제1형반도체층(120)은 제1형불순물로 도핑된 반도체층으로, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, n형 불순물이 도핑된 AlxGayInzN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, x+y+z=1)으로 된 반도체 물질로 형성될 수 있다. n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 등이 사용될 수 있다.

제1형반도체층(120) 상에는 다수의 관통홀을 구비하는 마스크층(140)이 마련된다. 다수의 관통홀은 나노구조체(150)의 제1형반도체나노코어(152)가 선택적으로 성장될 영역이 된다. 마스크층(140)은 절연물질로서, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하여 이루어질 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiN, TiO2, Si3N4, Al2O3, TiN, AlN, ZrO2, TiAlN, TiSiN 등으로 이루어질 수 있다. 마스크층(140)은 이러한 절연물질로 된 막을 제1형반도체층(120) 위에 형성한 후, 리소그래피 공정에 의해 원하는 관통홀 패턴으로 식각하여 형성될 수 있다. 관통홀은 원형, 타원형, 다각형 등의 단면 형상을 가질 수 있다.

기판(110)과 제1형반도체층(120) 사이에는 도시되지는 않았으나, 필요에 따라, 에피텍시 성장에 필요한 버퍼층이 더 형성될 수 있으며, 제1형반도체층(120)이 복수층 구성을 가질 수도 있다.

제1형 반도체나노코어(152)는 제1형반도체층(120)과 동일한 제1형으로 도핑된 반도체 물질로 이루어지며, 예를 들어, n-AlxGayInzN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, x+y+z=1)으로 이루어질 수 있다. 제1형 반도체나노코어(152)는 마크크층(140)에 형성된 관통홀을 통해 제1형반도체층(120)으로부터 수직 성장된 형태를 가지며, 관통홀의 단면 형상을 따라 원형, 타원형, 다각형 등의 단면 형상을 갖게 된다.

전류스프레딩층(154)은 AlxGa1 -xN(0<x<1)/GaN의 초격자(superlattice) 구조로 이루어진다. 전류스프레딩층(154)에서, GaN은 제1형 불순물로 도핑되고, AlxGa1 -xN(0<x<1)은 언도핑되거나, GaN 보다 낮은 도핑농도로 제1형 불순물로 도핑될 수 있다. AlxGa1 -xN(0<x<1)/GaN의 초격자(superlattice) 구조에 있어서, 순서나 층수는 다양하게 변경될 수 있다.

전류스프레딩층의 AlxGa1 -xN(0<x<1)은 x의 범위가 0.1<x<0.3일 수 있으며, AlxGa1-xN(0<x<1)과 GaN의 두께는 대략, 10Å 내지 100Å의 범위로 형성될 수 있다.

활성층(156)은 전자-정공 재결합에 의해 빛을 발광하는 층으로, AlxGayInzN에서 x, y, z 값을 주기적으로 변화시켜 띠 간격을 조절하여 만든 단일양자우물 (single quantum well) 또는 다중양자우물(multi quantum well) 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 양자우물층과 장벽층이 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InGaN/AlGaN 또는 InGaN/InAlGaN의 형태로 쌍을 이루어 양자우물구조를 형성할 수 있으며, InGaN층에서의 In 몰분율에 따라 밴드갭 에너지가 제어되어 발광파장대역이 조절될 수 있다. 통상적으로, In의 몰분율이 1% 변화할 때 발광 파장은 약 5nm 정도 시프트된다.

한편, 마스크층(140)의 관통홀 단면이 다각형 형상인 경우, 제1형반도체나노코어(152) 및 전류스프레딩층(154)이 형성하는 외형은 피라미드 형상이 되며, 활성층(158)이 성장되는 면은 (1-101)면 또는 (11-22)면으로 반극성(semipolar) 면이 된다. 이러한 반극성면에 양자 우물 구조의 활성층(156)을 성장시키는 경우 자발 분극(spontaneous polarization)이 감소된다. 또한, 형성된 구조의 크기가 스트레인이 완화되는 나노 스케일이기 때문에 압전 효과(piezoelectric field effect)에 의한 분극이 억제되어 무극성(non-polar)면에 준하게 양자속박효과(QCSE, quantum confimement stark effect)가 억제되는 현상을 나타낸다. 따라서, 활성층(156)의 In 함량이 증가할 때 일반적으로 일어나는 결정 결함이 유발 현상이 줄어들고, 또한 In 함량을 균일하게 유지하는 것이 보다 용이해진다.

제2형반도체층(158)은 활성층(156)의 표면을 덮는 형태로 마련된다. 제2형반도체층(156)은 p-AlxGayInzN(x+y+z=1) (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, x+y+z=1)으로 이루어질 수 있으며, p형 불순물로는 Mg, Zn, Be 등이 사용될 수 있다.

이외에, 도시되지는 않았으나, 제1형반도체층(120) 및 제2형반도체층(158) 각각에 전기적으로 연결되어 활성층(156)에 전자, 정공 주입을 위한 전압이 인가되는 두 전극이 더 마련되게 된다.

도면에서, 복수의 나노구조체(150)는 뿔 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 뿔대 형상이나, 막대형 형상, 또는 이들이 조합된 형상을 가질 수 있다. 또한, 나노구조체(150) 각각에서 활성층(156)이 서로 연결되지 않은 형태로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 각각의 활성층(156)이 서로 연결되는 형태도 가능하다.

도 2는 다른 실시예에 따른 발광소자(200)의 개략적인 구조를 보인다. 본 실시예의 발광소자(200)는 전류스프레딩층(154)의 위치에서 도 1의 발광소자(100)와 차이가 있다. 나노구조체(250)는 제1형반도체나노코어(152), 전류스프레딩층(154), 활성층(156), 제2형반도체층(158)을 포함하며, 전류스프레딩층(154)은 제1형반도체나노코어(152)의 내부에 임베드된 형태이다. 즉, 제1형반도체나노코어(152)의 성장 중에, 전류스프레딩층(154)을 삽입 형성한 후, 다시 제1형반도체나노코어(152)가 전류스프레딩층(154) 표면으로부터 더 성장된 형태이다.

도 3은 또 다른 실시예에 따른 발광소자(300)의 개략적인 구조를 보인다. 본 실시예의 발광소자(300)는 다수의 나노구조체(350) 각각의 활성층(156)이 서로 연결된 형태이다. 이러한 형태는 누설전류를 보다 줄일 수 있는 구조가 될 수 있다.

도 4는 또 다른 실시예에 따른 발광소자(400)의 개략적인 구조를 보인다. 본 실시예의 발광소자(400)는 전류스프레딩층(154)의 위치에서 도 3의 실시예와 차이가 있다. 즉, 나노구조체(450)는 제1형반도체나노코어(152), 전류스프레딩층(154), 활성층(156), 제2형반도체층(158)을 포함하며, 전류스프레딩층(154)은 제1형반도체나노코어(152)의 내부에 임베드된 형태이다.

도 5는 또 다른 실시예에 따른 발광소자(500)의 개략적인 구조를 보인다. 본 실시예의 발광소자(500)는 나노구조체(550)의 형상에서 도 1 내지 도 4의 발광소자(100,200,300,400)와 차이가 있다. 나노구조체(550)는 막대 형상을 가진다. 즉, 제1형반도체나노코어(152)가 마스크층(140)의 관통홀을 통해 일정 두께로 성장된 후, 제1형반도체나노코어(152)의 표면으로부터 순차적으로, 전류스프레딩층(154), 활성층(156), 제2형반도체층(158)이 형성되어 있다.

도 6은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자(600) 개략적인 구조를 보인다. 본 실시예의 발광소자(600)는 전류스프레딩층(154)의 위치에서 도 5의 실시예와 차이가 있다. 즉, 즉, 나노구조체(650)는 제1형반도체나노코어(152), 전류스프레딩층(154), 활성층(156), 제2형반도체층(158)을 포함하며, 전류스프레딩층(154)은 제1형반도체나노코어(152)의 내부에 임베드된 형태이다.

도 5 및 도 6에 도시된 막대형의 나노구조체(550, 650)는 단면 폭이 일정하게 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 팁 부분의 형상은 위로 갈수록 폭이 좁아지는 뿔 형상, 또는 뿔대 형상을 가질 수도 있다.

도 7a 내지 도 7e는 실시예에 따른 발광 소자 제조방법을 설명하는 도면들이다.

도 7a를 참조하면, 기판(110) 상에, 제1형반도체층(120)과 다수의 관통홀이 구비된 마스크층(140)을 형성한다.

기판(110)으로는 실리콘(Si) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 사파이어(Sapphire) 기판이나, 또는 ZnO, GaAs, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 으로 이루어진 기판이 사용될 수 있다.

제1형반도체층(120)은 제1형으로 도핑된 반도체층으로, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, n형 불순물이 도핑된 AlxGayInzN(x+y+z=1) (0=x=1, 0=y=1, 0=z=1, x+y+z=1)으로 된 반도체 물질로 형성될 수 있다. n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 등이 사용될 수 있다. 제1반도체층(120)은 혼성 기상 결정 성장(hydride vapor phase epitaxy;HVPE), 분자선 결정 성장(molecular beam epitaxy;MBE), 유기 금속 기상 결정 성장(metal organic vapor phase epitaxy;MOVPE), 금속 유기 화학 증착법(metal organic chemical vapor deposition;MOCVD)등의 방법으로 형성될 수 있다.

마스크층(140)은 절연물질로서, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하여 이루어질 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiN, TiO2, Si3N4, Al2O3, TiN, AlN, ZrO2, TiAlN, TiSiN 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 마스크층(140)은 이러한 절연물질로 된 막을 제1형반도체층(120) 위에 형성한 후, 리소그래피 공정에 의해 원하는 관통홀 패턴으로 식각하여 형성될 수 있다. 관통홀은 원형, 타원형, 다각형 등의 단면 형상을 가질 수 있다.

다음, 도 7b와 같이, 관통홀을 통해, 제1형반도체층(120)으로부터 제1형반도체나노코어(152)를 성장시킨다. 제1형반도체나노코어(152)는 뿔 형상으로 도시되었으나 예시적인 것이며, 뿔대 형상, 막대 형상 또는 이들이 조합된 형상을 가질 수 있다.

다음, 도 7c와 같이, 전류스프레딩층(154)을 형성한다. 전류스프레딩층(154)은 AlxGa1 -xN(0<x<1)/GaN의 초격자(superlattice) 구조로 이루어진다. 초격자구조의 층수나 순서는 한정되지 않는다. 또한, 도 2, 도 4, 도 6의 실시예에서 전술한 바와 같이, 전류스프레딩층(154)은 도 7b의 단계에서 제1형반도체나노코어(152)의 성장 중간에 삽입 형성될 수 있다.

다음, 도 7d와 같이 활성층(156)을 형성한다. 각각의 활성층(156)들은 도시된 바와 같이 서로 연결되지 않은 형태로 형성할 수도 있고, 또는 서로 연결된 형태를 가질 수도 있다. 다음, 도 7e와 같이 활성층(156)의 표면에 제2형반도체층(158)을 형성한다.

또한, 도시되지는 않았으나, 제1형반도체층(120)과 제2형반도체층(158)에 각각 전기적으로 연결되어 활성층(156)에 전자, 정공 주입을 위한 두 전극을 형성하는 단계가 포함된다. 전극 구조는 기판(110)의 전도성 여부나 발광 방향등을 고려하여, 수직형 구조, 메사형 구조, 수직-수평 구조등 다양한 구조로 형성될 수 있다.

이러한 본원 발명인 나노구조의 발광소자는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 제1형반도체층;
    상기 제1형반도체층 상의 선택적 영역으로부터 성장된 제1형 반도체나노코어, 상기 제1형 반도체나노코어의 표면을 둘러싸는 형태로 형성된 것으로, AlxGa1-xN(0<x<1)/GaN의 초격자구조로 이루어진 전류스프레딩층, 상기 전류스프레딩층의 표면으로부터 순차 성장된 활성층 및 제2형반도체층로 이루어진 복수의 나노구조체;를 포함하며,
    상기 전류스프레딩층에서,
    AlxGa1-xN(0<x<1)은 언도핑되고, GaN은 제1형 불순물로 도핑된 발광소자.
  3. 제1형반도체층;
    상기 제1형반도체층 상의 선택적 영역으로부터 성장된 제1형 반도체나노코어, 상기 제1형 반도체나노코어의 표면을 둘러싸는 형태로 형성된 것으로, AlxGa1-xN(0<x<1)/GaN의 초격자구조로 이루어진 전류스프레딩층, 상기 전류스프레딩층의 표면으로부터 순차 성장된 활성층 및 제2형반도체층로 이루어진 복수의 나노구조체;를 포함하며,
    상기 전류스프레딩층에서,
    AlxGa1-xN(0<x<1)과 GaN은 제1형 불순물로 도핑되고,
    AlxGa1-xN(0<x<1)의 도핑농도가 GaN의 도핑농도보다 낮은 발광 소자.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전류스프레딩층의 AlxGa1-xN(0<x<1)은 x의 범위가 0.1<x<0.3인 발광소자.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전류스프레딩층의 AlxGa1-xN(0<x<1)과 GaN의 두께는 10Å 내지 100Å 의 범위로 형성되는 발광소자
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1형반도체층의 일면에 형성된 것으로, 복수의 관통홀을 구비하는 마스크층;을 더 구비하고,
    상기 복수의 나노구조체 각각의 제1형반도체나노코어는 상기 복수의 관통홀 각각으로부터 성장된 발광 소자.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 나노구조체는 다각뿔 형상을 갖는 발광소자.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 나노구조체 각각의 활성층은 서로 연결되지 않은 형태인 발광소자.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 나노구조체 각각의 활성층은 서로 연결된 형태인 발광소자.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 나노구조체는 막대형상을 갖는 발광소자.
  11. 삭제
  12. 제1형반도체층;
    상기 제1형반도체층 상의 선택적 영역으로부터 성장된 제1형 반도체나노코어, 상기 제1형 반도체나노코어의 내부에 임베드된 것으로, AlxGa1-xN(0<x<1)/GaN의 초격자구조로 이루어진 전류스프레딩층, 상기 제1형반도체나노코어의 표면으로부터 순차 성장된 활성층 및 제2형반도체층으로 이루어진 복수의 나노구조체;를 포함하며,
    상기 전류스프레딩층에서,
    AlxGa1-xN(0<x<1)은 언도핑되고, GaN은 제1형 불순물로 도핑된 발광소자.
  13. 제1형반도체층;
    상기 제1형반도체층 상의 선택적 영역으로부터 성장된 제1형 반도체나노코어, 상기 제1형 반도체나노코어의 내부에 임베드된 것으로, AlxGa1-xN(0<x<1)/GaN의 초격자구조로 이루어진 전류스프레딩층, 상기 제1형반도체나노코어의 표면으로부터 순차 성장된 활성층 및 제2형반도체층으로 이루어진 복수의 나노구조체;를 포함하며,
    상기 전류스프레딩층에서,
    AlxGa1-xN(0<x<1)과 GaN은 제1형 불순물로 도핑되고,
    AlxGa1-xN(0<x<1)의 도핑농도가 GaN의 도핑농도보다 낮은 발광 소자.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 전류스프레딩층의 AlxGa1-xN(0<x<1)은 x의 범위가 0.1<x<0.3인 발광소자.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 전류스프레딩층의 AlxGa1-xN(0<x<1)과 GaN의 두께는 10Å 내지 100Å 의 범위로 형성되는 발광소자
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1형반도체층의 일면에 형성된 것으로, 복수의 관통홀을 구비하는 마스크층;을 더 구비하고,
    상기 복수의 나노구조체 각각의 제1형반도체나노코어는 상기 복수의 관통홀 각각으로부터 성장된 발광 소자.
  17. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 복수의 나노구조체는 다각뿔 형상을 갖는 발광소자.
  18. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 복수의 나노구조체 각각의 활성층은 서로 연결되지 않은 형태인 발광소자.
  19. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 복수의 나노구조체 각각의 활성층은 서로 연결된 형태인 발광소자.
  20. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 복수의 나노구조체는 막대형상을 갖는 발광소자.
KR1020100129313A 2010-12-16 2010-12-16 나노구조의 발광소자 KR101622309B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100129313A KR101622309B1 (ko) 2010-12-16 2010-12-16 나노구조의 발광소자

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100129313A KR101622309B1 (ko) 2010-12-16 2010-12-16 나노구조의 발광소자
US13/156,854 US8835902B2 (en) 2010-12-16 2011-06-09 Nano-structured light-emitting devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120067752A KR20120067752A (ko) 2012-06-26
KR101622309B1 true KR101622309B1 (ko) 2016-05-18

Family

ID=46233190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100129313A KR101622309B1 (ko) 2010-12-16 2010-12-16 나노구조의 발광소자

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8835902B2 (ko)
KR (1) KR101622309B1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101964890B1 (ko) * 2011-07-12 2019-04-03 삼성전자주식회사 나노구조의 발광소자
KR102060392B1 (ko) * 2012-09-18 2020-02-11 글로 에이비 나노피라미드 크기의 광전자 구조 및 이를 제조하는 방법
KR101898679B1 (ko) * 2012-12-14 2018-10-04 삼성전자주식회사 나노구조 발광소자
US20150340557A1 (en) * 2013-01-08 2015-11-26 Koninklijke Philips N.V. Shaped led for enhanced light extraction efficiency
KR101916274B1 (ko) 2013-01-24 2018-11-07 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101554032B1 (ko) * 2013-01-29 2015-09-18 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
KR101977677B1 (ko) * 2013-02-05 2019-05-13 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
KR102037863B1 (ko) 2013-03-15 2019-10-29 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 이를 포함하는 조명 장치
KR101471608B1 (ko) * 2013-06-12 2014-12-11 광주과학기술원 나노로드를 포함하는 질화물계 발광다이오드 및 이의 제조방법
KR101471621B1 (ko) * 2013-08-14 2014-12-11 광주과학기술원 습식식각을 통한 GaN 기판 분리방법
US9099573B2 (en) * 2013-10-31 2015-08-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Nano-structure semiconductor light emitting device
KR20150064413A (ko) * 2013-12-03 2015-06-11 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
KR101533747B1 (ko) * 2013-12-06 2015-07-03 광주과학기술원 발광다이오드 및 그 제조방법
KR20150113288A (ko) 2014-03-27 2015-10-08 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
KR101600196B1 (ko) * 2014-07-14 2016-03-07 한양대학교 산학협력단 하부 폭에 비해 상부 폭이 좁은 다면체를 포함하는 발광다이오드 및 이의 제조방법
KR20160053346A (ko) 2014-11-03 2016-05-13 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
CN105140364A (zh) * 2015-07-27 2015-12-09 中国科学院半导体研究所 一种GaN发光器件及其制备方法
US20170353641A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-07 Intel Corporation Illuminator with engineered illumination pattern
US10651343B2 (en) 2017-02-28 2020-05-12 King Abdullah University Of Science And Technology Integration of III-nitride nanowire on transparent conductive substrates for optoelectronic and electronic devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008060528A (ja) 2006-08-29 2008-03-13 Samsung Electro Mech Co Ltd 窒化物半導体発光素子
US20090159869A1 (en) * 2005-03-11 2009-06-25 Ponce Fernando A Solid State Light Emitting Device
US20090230545A1 (en) * 2003-04-15 2009-09-17 Luminus Devices, Inc. Electronic device contact structures

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2871477B2 (ja) 1994-09-22 1999-03-17 信越半導体株式会社 半導体発光装置およびその製造方法
KR100865600B1 (ko) 2000-02-09 2008-10-27 노쓰 캐롤라이나 스테이트 유니버시티 갈륨 나이트라이드 반도체 구조물 및 그 제조 방법, 및 반도체 구조물 및 그 제조 방법
JP3969029B2 (ja) * 2001-08-03 2007-08-29 ソニー株式会社 半導体素子の製造方法
KR100869962B1 (ko) 2006-12-07 2008-11-24 한국전자통신연구원 전류 확산층을 포함하는 발광소자의 제조방법
TWI338387B (en) 2007-05-28 2011-03-01 Delta Electronics Inc Current spreading layer with micro/nano structure, light-emitting diode apparatus and its manufacturing method
DE102007057674A1 (de) 2007-11-30 2009-06-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh LED mit Stromaufweitungsschicht
KR100903103B1 (ko) 2007-12-05 2009-06-16 우리엘에스티 주식회사 화합물 반도체를 이용한 발광소자
DE102008032318A1 (de) * 2008-03-31 2009-10-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines solchen
JP2010206063A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Sony Corp GaN系半導体発光素子の駆動方法、画像表示装置におけるGaN系半導体発光素子の駆動方法、面状光源装置の駆動方法、及び、発光装置の駆動方法
US8597962B2 (en) * 2010-03-31 2013-12-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Vertical structure LED current spreading by implanted regions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090230545A1 (en) * 2003-04-15 2009-09-17 Luminus Devices, Inc. Electronic device contact structures
US20090159869A1 (en) * 2005-03-11 2009-06-25 Ponce Fernando A Solid State Light Emitting Device
JP2008060528A (ja) 2006-08-29 2008-03-13 Samsung Electro Mech Co Ltd 窒化物半導体発光素子

Also Published As

Publication number Publication date
US20120153252A1 (en) 2012-06-21
KR20120067752A (ko) 2012-06-26
US8835902B2 (en) 2014-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9525100B2 (en) Nano-structured light-emitting devices
US9871164B2 (en) Nanostructure light emitting device and method of manufacturing the same
US8901595B2 (en) Semiconductor light emitting device
KR101567121B1 (ko) 반도체 광소자 어레이 및 그의 제조방법
CN101036237B (zh) 织构化发光二极管
US7002182B2 (en) Semiconductor light emitting device integral type semiconductor light emitting unit image display unit and illuminating unit
JP4572963B2 (ja) Iii族窒化物系半導体発光素子、及びエピタキシャルウエハ
KR101007136B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법
JP2013080925A (ja) 向上した光抽出を有する紫外線発光素子
JP5037169B2 (ja) 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法
KR100267839B1 (ko) 질화물 반도체 장치
US8455284B2 (en) Group III nitride nanorod light emitting device and method of manufacturing thereof
US8513694B2 (en) Nitride semiconductor device and manufacturing method of the device
US6881602B2 (en) Gallium nitride-based semiconductor light emitting device and method
US9236533B2 (en) Light emitting diode and method for manufacturing same
JP5084837B2 (ja) 深紫外線発光素子及びその製造方法
JP5523459B2 (ja) 変調ドーピング層を有する発光ダイオード
KR100527349B1 (ko) 질화물반도체소자
KR100902109B1 (ko) 질화 갈륨계 화합물 반도체 소자
JP4872450B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
US8013320B2 (en) Nitride semiconductor device and method for fabricating the same
KR101342664B1 (ko) 자외선 발광소자
KR100988041B1 (ko) 반도체 발광소자
JP4163192B2 (ja) 窒化物半導体素子
US7998771B2 (en) Manufacturing method of light emitting diode including current spreading layer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190418

Year of fee payment: 4