KR101641972B1 - 질화물계 반도체 발광 소자 - Google Patents

질화물계 반도체 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101641972B1
KR101641972B1 KR1020100121832A KR20100121832A KR101641972B1 KR 101641972 B1 KR101641972 B1 KR 101641972B1 KR 1020100121832 A KR1020100121832 A KR 1020100121832A KR 20100121832 A KR20100121832 A KR 20100121832A KR 101641972 B1 KR101641972 B1 KR 101641972B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
emitting device
quantum well
semiconductor light
nitride
Prior art date
Application number
KR1020100121832A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120060368A (ko
Inventor
전기성
Original Assignee
엘지전자 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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020100121832A priority Critical patent/KR101641972B1/ko
Publication of KR20120060368A publication Critical patent/KR20120060368A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101641972B1 publication Critical patent/KR101641972B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/04—Semiconductor 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/14—Semiconductor 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 carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen characterised by the doping materials

Abstract

본 발명은 반도체 발광 소자에 관한 것으로 특히, 질화물계 반도체 발광 소자에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 질화물계 반도체 발광 소자에 있어서, 제1 전도성 반도체층; 제2 전도성 반도체층; 상기 제1 전도성 반도체층과 제2 전도성 반도체층 사이에 위치하며, 적어도 하나 이상의 양자 장벽층과 양자 우물층을 포함하는 활성층; 및 상기 양자 장벽층과 양자 우물층의 사이에 위치하여, 상기 양자 우물층 또는 양자 장벽층에 포함되는 원자가 확산되는 것을 방지하기 위한 확산 방지층을 포함하여 구성된다.

Description

질화물계 반도체 발광 소자 {Nitride semiconductor light emitting device}
본 발명은 반도체 발광 소자에 관한 것으로 특히, 질화물계 반도체 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다.
질화 갈륨(GaN)으로 대표되는 질화물계 화합물 반도체(Nitride Compound Semiconductor)는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭(0.8 ~ 6.2 eV)을 가지고 있어, LED를 포함한 고출력 전자부품 소자 개발 분야에서 많은 주목을 받아왔다.
이에 대한 이유 중 하나는 GaN이 타 원소들(인듐(In), 알루미늄(Al) 등)과 조합되어 녹색, 청색 및 백색광을 방출하는 반도체 층들을 제조할 수 있기 때문이다.
이와 같이 방출 파장을 조절할 수 있기 때문에 특정 장치 특성에 맞추어 재료의 특징들에 맞출 수 있다. 예를 들어, GaN를 이용하여 광기록에 유익한 청색 LED와 백열등을 대치할 수 있는 백색 LED를 만들 수 있다.
따라서, 현재 질화물계 반도체는 청색/녹색 레이저 다이오드와 발광 다이오드(LED)의 제작에 기본물질로 사용되고 있다. 특히 고출력 LED는 백색 조명용 광원으로 주목받고 있어 앞으로 LED 조명의 시대를 예고하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고품질을 가지는 활성층을 가지는 발광 소자를 제공함으로써 효율적인 질화물계 반도체 발광 소자를 구현할 수 있는 질화물계 반도체 발광 소자를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 질화물계 반도체 발광 소자에 있어서, 제1 전도성 반도체층; 제2 전도성 반도체층; 상기 제1 전도성 반도체층과 제2 전도성 반도체층 사이에 위치하며, 적어도 하나 이상의 양자 장벽층과 양자 우물층을 포함하는 활성층; 및 상기 양자 장벽층과 양자 우물층의 사이에 위치하여, 상기 양자 우물층 또는 양자 장벽층에 포함되는 원자가 확산되는 것을 방지하기 위한 확산 방지층을 포함하여 구성된다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
III-V족 질화물 반도체 발광 소자는 활성층 내의 양자 우물층에 사용되는 InGaN의 상태나 결합 구조가 GaN에 비하여 불안정하여 낮은 에너지에도 쉽게 In 원자가 탈착되어 양자 장벽층으로 확산되기 쉽고, 특히 성장 중 승온과정에서 이러한 현상이 많으며, In 조성이 높은 경우 혹은 고전류에서 이러한 현상이 두드러지게 나타날 수 있다.
이러한 In의 확산(out-diffusion) 현상은 양자 우물층과 양자 장벽층 사이에 결함을 유발할 수 있고, 원하지 않는 에너지의 발광 혹은 비발광을 야기시켜 발광 소자의 효율을 저하시킬 수 있으나, 본 발명은 양자 장벽층과 양자 우물층의 In의 확산을 최소화함으로써 장파장 및 고전류에서도 높은 효율을 얻을 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 제공할 수 있는 것이다.
도 1은 수평형 질화물계 반도체 발광 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 활성층의 확대도이다.
도 3은 수직형 질화물계 반도체 발광 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 활성층의 확대도이다.
도 5는 수직형 질화물계 반도체 발광 소자의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 수평형 질화물계 반도체 발광 소자는 기판(10) 상에 순차적으로 n-형 질화물 반도체층(30), 활성층(40), p-형 질화물 반도체층(50), 및 p-형 전극(70)이 위치한다. n-형 질화물 반도체층(30)은 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖는 n-형 GaN층이 이용될 수 있고, p-형 질화물 반도체층(50)은 0.03 ㎛ 내지 1 ㎛ 사이의 p-형 GaN층이 이용될 수 있다.
또한, n-형 질화물 반도체층(30)이 드러나도록 개구된 개구부(31)에는 n-형 질화물 반도체층(30)과 전기적으로 연결되는 n-형 전극(80)이 위치한다.
기판(10)과 n-형 질화물 반도체층(30) 사이에는 버퍼층으로서 도핑되지 않은 언도프 질화물 반도체층(20)이 위치할 수 있다.
그리고 p-형 질화물 반도체층(50)과 p-형 전극(70) 사이에는 투명 전극(60)이 추가로 위치할 수 있다. 이러한 투명 전극(60)은 투명 금속 또는 투명 전도성 산화물이 이용될 수 있다.
기판(10)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시키기 위한 기판으로, 사파이어, SiC, 스피넬 등을 이용할 수 있으나, 이들에 제한되지 않으며, 특히, 광 추출 효율을 향상시키기 위해 패터닝된 사파이어 기판(PSS; patterned sapphire substrate)일 수 있다.
활성층(40)은 적어도 하나 이상의 양자 장벽층(41)과 양자 우물층(42)을 포함하며, 양자 우물층(42)은 양자 장벽층(41) 사이에 위치하고, 양자 장벽층(41)보다 밴드갭 에너지가 낮아, 이 양자 우물층(42) 내에서 구속 에너지 준위가 만들어진다.
도 2는 활성층(40)의 확대도로서, 양자 장벽층(41)과 양자 우물층(42) 사이에는 확산 방지층(43)이 위치한다. 이러한 확산 방지층(43)은 양자 우물층 또는 양자 장벽층에 포함되는 원자가 인접 층으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
질화물 반도체 발광 소자의 활성층(40)에 구성되는 양자 장벽층(41) 또는 양자 우물층(42)은 InGaN 물질을 포함할 수 있다. 이 중에서 양자 우물층(42)은 에너지 밴드갭을 조절하기 위하여 더 많은 In 성분을 포함할 수 있다.
이와 같이, 활성층(40) 내에 사용되는 InGaN 물질은 그 상태나 결합 상태가 GaN에 비하여 불안정하여 낮은 에너지에도 In 원자가 탈출하여 인접층으로 확산될 수 있다.
즉, 양자 우물층(42)에 포함되는 In 원자는 쉽게 탈출하여 양자 장벽층(41)으로 확산되기 쉽다. 특히 활성층(40)의 성장 과정 중에서 승온 과정에서 이러한 현상이 많이 일어날 수 있으며, In 조성이 높은 경우 혹은 고전류에서 이러한 현상이 더 많이 나타날 수 있다.
이와 같은 In의 확산(out-diffusion) 현상은 양자 우물층(42)과 양자 장벽층(41) 사이에 결함을 유발할 수 있고, 원하지 않는 에너지의 발광 혹은 비발광을 야기시켜 발광 소자의 발광 효율을 저하시킬 수 있다.
이때, 양자 장벽층(41)과 양자 우물층(42) 사이에 위치하는 확산 방지층(43)은 이러한 현상을 방지하여 고품질의 활성층(40)을 가지는 발광 소자를 제작할 수 있고, 이는 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이러한 확산 방지층(43)으로서, 양자 우물층(42)에 포함된 InGaN보다 격자 상수가 작은 원자를 포함하는 물질을 이용할 수 있다.
그 예로서, AlGaN을 In의 확산을 방지하기 위한 확산 방지층(43)으로 이용할 수 있다. 그러면 불안정한 In 원자가 격자 상수가 작은 Al 원자 자리로 치환하기 위해서는 많은 에너지를 필요로 하기 때문에 양자 우물층(42)의 In 원자가 양자 장벽층(41)으로 이동하기가 어려워진다. 이때, 양자 장벽층(41)으로는 In이 적게 함유된 InGaN 또는 GaN 물질을 포함할 수 있다.
이와 같이, 확산 방지층(43)은 InGaN을 포함하는 양자 우물층(42)과 GaN 혹은 InGaN을 포함하는 양자 장벽층(41) 사이에 위치할 수 있고, 도 2에서와 같이, 양자 우물층(42)의 하측과 상측에 위치하여, 양자 우물층(42)의 In 원자가 양자 장벽층(41)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 양자 장벽층(41)과 양자 우물층(42)의 사이에 위치하는 확산 방지층(43)의 격자 상수는 GaN과 InGaN의 격자 상수 사이의 값을 갖는다. 보다 상세하게, InGaN의 경우, 격자 상수가 In 성분이 0.10 내지 0.30 사이의 값을 갖는 InGaN(InxGa1-xN(0.10≤x≤0.30))의 격자 상수보다 작은 것이 유리하다.
또한, 확산 방지층(43)에 포함되는 AlGaN의 조성은 Al 성분이 0.01 내지 1.00 사이의 값을 가지는 AlGaN(AlxGa1 - xN (0.01≤x≤1.00))일 수 있다. 즉, Al 성분이 매우 적은 AlGaN이어도 무방하고, AlN이 이용될 수도 있다.
확산 방지층(43)으로 사용되는 AlGaN 층의 두께는 n-형 혹은 p-형 캐리어가 터널링 할 수 있는 두께인 것이 유리하며, 그 두께는 0.1 nm 이상 2 nm 이하일 수 있다.
AlGaN 물질을 포함하는 확산 방지층(43)이 너무 두꺼우면 전자, 정공 캐리어의 높은 장벽으로서 작용할 수 있으므로 가급적 그 두께가 얇은 것이 유리하다.
활성층(40) 안의 양자 장벽층(41)과 양자 우물층(42)의 In 조성 및 각 층의 반복 횟수는 목적으로 하는 발광 파장에 따라 임의로 설정할 수 있다.
한편, 확산 방지층(43)은 전도성을 띠게 될 수 있다. 즉, 확산 방지층(43)은 p-형 도펀트 또는 n-형 도펀트를 포함할 수 있다.
즉, 확산 방지층(43) 전체가 n-형으로 도핑되거나 p-형으로 도핑될 수 있고, 경우에 따라 n-형 질화물 반도체층(30)에 가까운 확산 방지층(43)은 n-형으로 도핑되고 p-형 질화물 반도체층(50)에 가까운 확산 방지층(43)은 p-형으로 도핑될 수도 있다.
이러한 도핑은 단일 원자층 또는 이에 준하는 얇은 층만 도핑되는 델타 도핑이 이용될 수 있다. 즉, n-형 도핑은 Si 델타 도핑이 이용될 수 있고, p-형 도핑은 Mg 델타 도핑이 이용될 수 있다.
한편, 활성층(40) 바로 위에는 AlGaN으로 된 캡층(도시되지 않음)이 위치할 수 있고, 이러한 캡층은 InGaN의 증발 또는 p-형 질화물 반도체층(50)으로 유입되는 n-형 불순물의 확산을 방지하는 기능을 할 수 있다. 이 AlGaN 층은 두께와 조성을 임의로 설정할 수 있고, 생략하는 것도 가능하다.
도 3에서는 수직형 질화물계 발광 소자의 예를 도시하고 있으며, 전도성 기판(100) 상에 순차적으로 p-형 전극(200), p-형 질화물 반도체층(300), 활성층(400), n-형 질화물 반도체층(500), 및 n-형 전극(600)이 위치하는 구성을 나타내고 있다.
위에서 설명한 수평형 질화물계 발광 소자와 마찬가지로 n-형 질화물 반도체층(500)은 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖는 n-형 GaN층이 이용될 수 있고, p-형 질화물 반도체층(300)은 0.03 ㎛ 내지 1 ㎛ 사이의 p-형 GaN층이 이용될 수 있다.
활성층(400)은 적어도 하나 이상의 양자 장벽층(410)과 양자 우물층(420)을 포함할 수 있다.
이러한 p-형 질화물 반도체층(300), 활성층(400), 및 n-형 질화물 반도체층(500)을 포함하는 반도체 구조는 패시베이션층(800)에 의하여 보호될 수 있고, 주 발광면을 이루는 n-형 질화물 반도체층(500)의 상면에는 광 추출 구조(700)가 위치할 수 있다.
도 4에서와 같이, 활성층(400)은 양자 장벽층(410)과 양자 우물층(420) 사이에는 확산 방지층(430)이 위치한다. 이러한 확산 방지층(430)은 양자 우물층(420) 또는 양자 장벽층(410)에 포함되는 원자가 인접 층으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있으며, 이러한 확산 방지층(430) 특성은 위에서 설명한 바와 동일할 수 있으므로 이하 생략한다.
한편, 전도성 기판(100)은 금속 또는 반도체를 포함하여 이루어질 수 있으며, 반도체를 포함하는 경우에는 도 5에서와 같이, 접촉층(120)이 상측 및 하측에 위치하는 전도성 반도체층(110)을 포함하여 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 발광 소자의 제조 과정의 특성을 설명하면 아래와 같다.
도 1에서 기판(10) 위에 반도체층(20, 30, 40, 50)들을 형성하기 위해 갈륨(Ga) 소스 가스로는 트리메틸갈륨(TMG) 및/또는 트리에틸갈륨(triethyl galiun; TEG)을 사용할 수 있고, 질소(N) 소스 가스로는 암모니아(NH3) 또는 디메틸히드라진(DMHy)을 사용할 수 있다.
또한, In 소스 가스는 트리메틸인듐(trimethyl indium; TMI, In(CH3)3)을 사용할 수 있으며, Al 소스 가스로는 트리메틸알루미늄(trimethyl aluminum; TMAl, Al(CH3)3)을 사용할 수 있다.
이러한 반도체층(20, 30, 40, 50)들은 금속 유기 화학 기상 증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD), 수소화물 기상 성장법(hydride vapor phase epitaxy, HVPE) 또는 분자선 성장법(molecular beam epitaxy, MBE), 금속 유기 화학 기상 성장법(metalorganic chemical vapor phase epitaxy, MOCVPE) 등을 사용하여 형성할 수 있다.
버퍼층으로 이용되는 언도프 질화물 반도체층(20)은 기판(10)과 n-형 질화물 반도체층(30) 사이에서 전위와 같은 결함의 발생을 완화하기 위한 층으로서, 상대적으로 고온에서 성장된다.
n-형 질화물 반도체층(30)은 n-형 전극(80)이 형성되는 층으로, Si 또는 Ge과 같은 n-형 불순물이 도핑될 수 있으며, 예컨대 GaN 또는 AlGaN으로 형성될 수 있다. n-형 질화물 반도체층(30)은 단일층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 다중층일 수 있다.
한편, 기판(10) 상에 언도프 질화물 반도체층(20)을 형성하기 위해 핵층(미도시됨)이 형성될 수 있다. 핵층은 기판(10) 상에 언도프 질화물 반도체층(20)을 성장시키기 위해 400 내지 600 ℃의 저온에서 (Al, Ga)N으로 형성될 수 있으며, AlN로 형성될 수 있다. 이러한 핵층은 약 25 nm의 두께로 형성될 수 있다.
활성층(40)은 위에서 설명한 바와 같이, 양자 장벽층(41)과 양자 우물층(42)이 교대로 적층된 다중양자우물 구조를 가질 수 있으며, 양자 우물층(42)은 GaN 혹은 InGaN 층을 포함할 수 있다.
다중양자우물 구조의 내의 양자 장벽층(41)들은 상대적으로 더 두꺼운 장벽층, 밴드갭이 더 넓은 장벽층 또는 p-형 불순물이 도핑된 장벽층을 포함할 수 있다.
또한, p-형 질화물 반도체층(50) 상에 Ni/Au 또는 인듐 틴 산화막(ITO)과 같은 투명 전극(16)이 형성되고, 그 위에 p-형 전극(70)이 예컨대 리프트 오프 공정으로 형성될 수 있다. 또한, n-형 질화물 반도체층(30) 상에 Ti/Al 등으로 이루어지는 n-형 전극(80)이 리프트 오프 공정으로 형성될 수 있다.
도 3 또는 도 5와 같은 구조를 가지는 수직형 질화물 반도체 발광 소자의 구조에 있어서도 반도체층들의 제조방법은 위에서 설명한 각 층의 제조방법이 동일하게 적용될 수 있다.
그러나 수직형 구조는 성장 기판(도시되지 않음) 상에 제조된 반도체층(300, 400, 500) 위에 위치하는 p-형 전극(200) 상에 전도성 기판(100)을 제작한 후에 성장 기판을 분리하고, 이와 같이 분리된 n-형 질화물 반도체층(500)의 면에 n-형 전극(600)을 형성하는 것이 다르다.
이때, n-형 전극(600)이 형성되는 n-형 질화물 반도체층(500)의 외측면, 즉, 주 발광면에는 광 추출을 위한 광 추출 구조(700)가 식각 등에 의한 방법으로 형성될 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 양자우물 구조의 확산 방지층은 양자 장벽층과 양자 우물층의 사이의 In의 확산(out-diffution)을 최소화함으로써 장파장이나 고 전류에서도 높은 효율을 얻을 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.
In의 확산(out-diffusion) 현상은 양자 우물층과 양자 장벽층 사이에 결함을 유발할 수 있고, 원하지 않는 에너지의 발광 혹은 비발광을 야기시켜 발광 소자의 효율을 저하시킬 수 있으나, 본 발명은 양자 장벽층과 양자 우물층의 In의 확산을 최소화함으로써 장파장 및 고전류에서도 높은 효율을 얻을 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 제공할 수 있는 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 20: 언도프 질화물 반도체층
30: n-형 질화물 반도체층 40 : 활성층
50: p-형 질화물 반도체층 60: 투명 전극
70: p-형 전극 80: n-형 전극

Claims (13)

  1. 질화물계 반도체 발광 소자에 있어서,
    제1 전도성 반도체층;
    제2 전도성 반도체층;
    상기 제1 전도성 반도체층과 제2 전도성 반도체층 사이에 위치하며, 적어도 하나 이상의 양자 장벽층과 양자 우물층을 포함하는 활성층; 및
    상기 양자 장벽층과 양자 우물층의 사이에 위치하여, 상기 양자 우물층 또는 양자 장벽층에 포함되는 원자가 확산되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상기 양자 우물층의 격자상수와 상기 양자 장벽층의 격자상수 사이의 격자상수를 갖는 확산 방지층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 양자 우물층은, In을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 확산 방지층은, 상기 In 원자보다 격자 상수가 작은 원자를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 확산 방지층은, Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 Al의 조성은, AlxGa1-xN (0.01≤x≤1.00)로 표현되는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 확산 방지층의 두께는, 0.1 nm 이상 2 nm 이하인 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 확산 방지층의 격자 상수는, GaN의 격자 상수와 InGaN의 격자 상수 사이인 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 확산 방지층의 격자 상수는, GaN의 격자 상수와 InxGa1 -xN (0.10≤x≤0.30)의 격자 상수 사이인 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 확산 방지층은, 전도성을 띠는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 확산 방지층은, 제1 전도성 도펀트 또는 제2 전도성 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 10항에 있어서, 상기 확산 방지층 중에서 상기 제1 전도성 반도체층에 상대적으로 가까운 확산 방지층은 상기 제1 전도성 도펀트를 포함하고, 상기 제2 전도성 반도체층에 상대적으로 가까운 확산 방지층은 상기 제2 전도성 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1항에 있어서, 상기 확산 방지층은, 상기 양자 우물층에 포함된 원자가 양자 장벽층으로 확산되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1항에 있어서, 상기 확산 방지층은, 상기 양자 우물층의 상부 및 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
KR1020100121832A 2010-12-02 2010-12-02 질화물계 반도체 발광 소자 KR101641972B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100121832A KR101641972B1 (ko) 2010-12-02 2010-12-02 질화물계 반도체 발광 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100121832A KR101641972B1 (ko) 2010-12-02 2010-12-02 질화물계 반도체 발광 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120060368A KR20120060368A (ko) 2012-06-12
KR101641972B1 true KR101641972B1 (ko) 2016-07-25

Family

ID=46611288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100121832A KR101641972B1 (ko) 2010-12-02 2010-12-02 질화물계 반도체 발광 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101641972B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008021986A (ja) 2006-07-13 2008-01-31 Samsung Electronics Co Ltd 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100818269B1 (ko) * 2006-06-23 2008-04-01 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008021986A (ja) 2006-07-13 2008-01-31 Samsung Electronics Co Ltd 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120060368A (ko) 2012-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8513694B2 (en) Nitride semiconductor device and manufacturing method of the device
JP2012519953A (ja) ホウ素導入ｉｉｉ族窒化物発光ダイオード装置
CN101765924B (zh) 半导体发光器件和制造该半导体发光器件的方法
KR20160013552A (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR20170109899A (ko) 발광소자 및 조명장치
KR100728132B1 (ko) 전류 확산층을 이용한 발광 다이오드
JP2009076864A (ja) 窒化物系発光素子
KR101337615B1 (ko) 질화갈륨계 화합물 반도체 및 그 제조방법
JP2007214378A (ja) 窒化物系半導体素子
KR102249630B1 (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR101377969B1 (ko) 자외선 발광 질화물계 반도체 발광 소자
KR101876576B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101641972B1 (ko) 질화물계 반도체 발광 소자
KR101198759B1 (ko) 질화물계 발광 소자
KR101321936B1 (ko) ｐ형 ＺｎＯ층을 구비하는 발광다이오드 및 그 제조방법
KR101308128B1 (ko) 발광 소자 및 그 제조 방법
KR20160003378A (ko) 발광구조물 및 이를 포함하는 발광소자
KR20160043751A (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR101387543B1 (ko) 질화물 반도체 발광 소자
KR102224109B1 (ko) 발광소자, 발광소자 제조방법 및 조명시스템
KR102315594B1 (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR101414652B1 (ko) 질화물 반도체 발광 소자
KR100608919B1 (ko) 발광 소자 및 이의 제조 방법
KR20100109629A (ko) 발광 다이오드
KR20170109904A (ko) 발광소자 및 조명장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190624

Year of fee payment: 4