KR102400339B1 - Semiconductor device and semiconductor device package - Google Patents

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Abstract

반도체소자는 제1 도전형 반도체층과, 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층과, 활성층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함한다.
제1 도전형 반도체층은 상면에 제1 방향으로 오목한 제1 리세스가 형성된 제1-1 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층은 상면에 배치되는 제2 리세스를 포함하고, 제1 리세스와 제2 리세스는 제1 방향으로 중첩될 수 있다.
The semiconductor device includes a first conductivity type semiconductor layer, an active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer, and a second conductivity type semiconductor layer disposed on the active layer.
The first conductivity type semiconductor layer may include a 1-1 conductivity type semiconductor layer having a first recess concave in the first direction on its upper surface. The second conductivity type semiconductor layer may include a second recess disposed on an upper surface thereof, and the first recess and the second recess may overlap in a first direction.

Description

반도체소자 및 반도체소자 패키지{Semiconductor device and semiconductor device package}Semiconductor device and semiconductor device package

실시예는 반도체소자 및 반도체소자 패키지에 관한 것이다.The embodiment relates to a semiconductor device and a semiconductor device package.

GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광소자, 수광소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.A semiconductor device containing a compound such as GaN or AlGaN has many advantages, such as having a wide and easily adjustable band gap energy, and thus can be used in various ways as a light emitting device, a light receiving device, and various diodes.

특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등과 같은 다양한 색을 구현할 수 있다. 발광소자는 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하다. 이러한 발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.In particular, light emitting devices such as light emitting diodes or laser diodes using group 3-5 or group 2-6 compound semiconductor materials of semiconductors have developed red, green, and Various colors such as blue and ultraviolet light may be implemented. In the light emitting device, efficient white light can be realized by using a fluorescent material or combining colors. These light emitting devices have advantages of low power consumption, semi-permanent lifespan, fast response speed, safety, and environmental friendliness compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps.

예를 들어, 발광소자 중에 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭 넓은 밴드갭에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자, 적색(RED) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다. For example, among light emitting devices, nitride semiconductors are receiving great attention in the field of optical devices and high-output electronic devices due to their high thermal stability and wide bandgap energy. In particular, a blue light emitting device, a green light emitting device, an ultraviolet (UV) light emitting device, and a red light emitting device using a nitride semiconductor have been commercialized and widely used.

최근 들어, 고효율 LED 수요가 증가함에 광도 개선이 이슈되고 있지만, 아직까지 만족할만한 광도 개선은 구현되지 못하고 있다. Recently, as the demand for high-efficiency LEDs increases, luminous intensity improvement has become an issue, but satisfactory luminous intensity improvement has not yet been implemented.

실시예는 광도를 증가시킬 수 있는 반도체소자 및 반도체소자 패키지를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device and a semiconductor device package capable of increasing luminous intensity.

실시예는 광 효율을 향상시킬 수 있는 반도체소자 및 반도체소자 패키지를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device and a semiconductor device package capable of improving light efficiency.

실시예는 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 반도체소자 및 반도체소자 패키지를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device and a semiconductor device package capable of improving light extraction efficiency.

실시예는 광 추출 효율을 향상시키기 위해 별도의 추가 공정이 요구되지 않는 반도체소자 및 반도체소자 패키지를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device and a semiconductor device package that do not require a separate additional process to improve light extraction efficiency.

실시예에 따른 반도체소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함한다. 상기 제1 도전형 반도체층은 상면에 제1 방향으로 오목한 제1 리세스가 형성된 제1-1 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 방향은 상기 제2 도전형 반도체층에서 상기 제1 도전형 반도체층으로 향하는 방향일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층은 상면에 배치되는 제2 리세스를 포함할 수 있다. 상기 제1 리세스와 상기 제2 리세스는 상기 제1 방향으로 중첩될 수 있다A semiconductor device according to an embodiment includes a first conductivity type semiconductor layer; an active layer disposed on the first conductivity-type semiconductor layer; and a second conductivity-type semiconductor layer disposed on the active layer. The first conductivity type semiconductor layer may include a 1-1 conductivity type semiconductor layer having a first recess concave in the first direction on an upper surface thereof. The first direction may be a direction from the second conductivity type semiconductor layer to the first conductivity type semiconductor layer. The second conductivity type semiconductor layer may include a second recess disposed on an upper surface thereof. The first recess and the second recess may overlap in the first direction.

실시예에 따른 반도체소자 패키지는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 몸체 내에 제1 및 제2 리드프레임; 및 상기 반도체소자를 포함할 수 있다.A semiconductor device package according to an embodiment includes a body having a cavity; first and second leadframes within the body; and the semiconductor device.

실시예에 따르면, 활성층에 리세스가 형성되고 그 리세스에 p형 반도체층이 배치됨으로써, 활성층으로 p형 반도체층의 정공이 용이하게 주입되고 활성층의 광이 활성층의 리세스를 통해 외부로 용이하게 방출됨으로써, 동작전압이 낮아지고 광도가 증가되며 광 효율이 향상될 수 있다. According to the embodiment, a recess is formed in the active layer and the p-type semiconductor layer is disposed in the recess, so that holes of the p-type semiconductor layer are easily injected into the active layer, and light from the active layer is easily transmitted to the outside through the recess of the active layer As a result, the operating voltage may be lowered, the luminous intensity may be increased, and the luminous efficiency may be improved.

실시예에 따르면, MOCVD 장비를 이용하여 제2 반도체층을 성장할 때 활성층 아래에 배치된 반도체층의 리세스에 의해 활성층의 위에 배치되는 p형 반도체층에 리세스가 자연스럽게 형성됨으로써, 활성층의 광이 외부로 용이하게 추출될 수 있어 광 추출 효율이 향상될 수 있다. According to the embodiment, when the second semiconductor layer is grown using MOCVD equipment, a recess is naturally formed in the p-type semiconductor layer disposed on the active layer by the recess of the semiconductor layer disposed under the active layer, so that the light of the active layer is Since it can be easily extracted to the outside, light extraction efficiency can be improved.

실시예에 따르면, p형 반도체층의 리세스가 in-situ 공정에 의해 자연스럽게 형성되어 별도의 추가 공정이 필요하지 않아 공정이 단순하고 공정 비용이 절감될 수 있다. According to an embodiment, since the recess of the p-type semiconductor layer is naturally formed by an in-situ process, a separate additional process is not required, thereby simplifying the process and reducing the process cost.

도 1은 제1 실시예에 따른 반도체소자를 도시한다.
도 2는 제3 반도체층을 상세히 도시한다.
도 3은 제5 반도체층을 상세히 도시한다.
도 4는 제5 반도체층의 알루미늄(Al) 함량에 따른 광도를 나타낸다.
도 5는 수평형 반도체소자를 도시한다.
도 6는 실시예에 따른 반도체소자 패키지를 도시한다.
1 shows a semiconductor device according to a first embodiment.
2 shows the third semiconductor layer in detail.
3 shows the fifth semiconductor layer in detail.
4 shows the luminous intensity according to the aluminum (Al) content of the fifth semiconductor layer.
5 shows a horizontal type semiconductor device.
6 illustrates a semiconductor device package according to an embodiment.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성(element)이 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성이 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성이 상기 두 구성 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 구성을 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where each element is described as being formed on "on or under", under) includes both elements in which two elements are in direct contact with each other or in which one or more other elements are disposed between the two elements indirectly. In addition, when expressed as "up (up) or down (on or under)", the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one configuration may be included.

반도체소자는 발광소자, 수광소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광소자와 수광소자는 모두 적어도 제1 반도체층과 활성층 및 제2 반도체층을 포함하는 발광구조물을 포함할 수 있다. 실시예에 따른 반도체소자는 발광소자일 수 있다. 발광소자는 제1 캐리어, 즉 전자(electrons)와 제2 캐리어, 즉 정공(holes)이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 밴드갭에너지(Bandgap Energy)에 의해서 결정된다. 따라서, 방출되는 빛은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.The semiconductor device may include various electronic devices such as a light emitting device and a light receiving device, and both the light emitting device and the light receiving device may include a light emitting structure including at least a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer. The semiconductor device according to the embodiment may be a light emitting device. The light emitting device emits light by recombination of first carriers, that is, electrons, and second carriers, that is, holes, and the wavelength of this light is determined by the material's inherent bandgap energy. . Accordingly, the emitted light may vary depending on the composition of the material.

발광소자 대신에 반도체 발광소자로 명명될 수도 있다.Instead of the light emitting device, it may be referred to as a semiconductor light emitting device.

청구범위와 하기의 설명 사이에는 다음과 같이 용어가 대응될 수 있다. Terms may correspond as follows between the claims and the following description.

즉, 청구범위의 제1 도전형 반도체층은 제1 반도체층(15), 제3 반도체층(17) 및 제4 반도체층(19)를 포함할 수 있다. 청구범위의 제1-1 도전형 반도체층은 제3 반도체층(17)일 수 있다. 청구범위의 제2 도전형 반도체층은 제2 반도체층(25)이고, 청구범위의 제3 도전형 반도체층은 제5 반도체층(23)일 수 있다. That is, the first conductivity type semiconductor layer of the claims may include a first semiconductor layer 15 , a third semiconductor layer 17 , and a fourth semiconductor layer 19 . The 1-1 conductivity type semiconductor layer of the claims may be the third semiconductor layer 17 . The second conductivity type semiconductor layer of the claims may be the second semiconductor layer 25 , and the third conductivity type semiconductor layer of the claims may be the fifth semiconductor layer 23 .

(반도체소자 구조) (Semiconductor device structure)

도 1은 제1 실시예에 따른 반도체소자를 도시한다.1 shows a semiconductor device according to a first embodiment.

도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 반도체소자는 제1 반도체층(15), 제1 반도체층(15) 상에 배치되는 활성층(21) 및 활성층(21) 상에 배치되는 제2 반도체층(25)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the semiconductor device according to the first embodiment includes a first semiconductor layer 15 , an active layer 21 disposed on the first semiconductor layer 15 , and a second semiconductor disposed on the active layer 21 . layer 25 may be included.

제1 반도체층(15), 활성층(21) 및 제2 반도체층(25)은 발광구조물을 구성할 수 있다. 이러한 발광구조물에 전기신호가 공급되는 경우, 그 전기신호에 상응하는 광이 생성되어 발광구조물로부터 발광될 수 있다. 광의 세기는 전기신호의 세기에 비례할 수 있다.The first semiconductor layer 15 , the active layer 21 , and the second semiconductor layer 25 may constitute a light emitting structure. When an electric signal is supplied to the light emitting structure, light corresponding to the electric signal may be generated and emitted from the light emitting structure. The intensity of the light may be proportional to the intensity of the electric signal.

제1 반도체층(15)은 예컨대, n형 반도체층이고, 제2 반도체층(25)은 p형 반도체층일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. n형 반도체층에는 다수 캐리어(majority)로서, 예컨대 전자가 포함될 수 있다. p형 반도체층에는 다수 캐리어로서, 예컨대 정공이 포함될 수 있다. The first semiconductor layer 15 may be, for example, an n-type semiconductor layer, and the second semiconductor layer 25 may be a p-type semiconductor layer, but is not limited thereto. The n-type semiconductor layer may include, for example, electrons as a majority carrier. The p-type semiconductor layer may include holes as majority carriers, for example.

발광구조물에 전기신호가 공급되는 경우, 제1 반도체층(15)의 전자와 제2 반도체층(25)의 정공이 활성층(21)으로 주입될 수 있다. 활성층(21)에서 정공과 전자가 재결합(recombination)되어, 활성층(21)의 밴드갭에너지에 상응하는 파장영역의 광을 방출할 수 있다. 밴드갭에너지는 화합물 반도체 물질에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 활성층(21)의 화합물 반도체 물질에 따라 자외선 광 내지 적외선 광이 발광될 수 있다. When an electric signal is supplied to the light emitting structure, electrons of the first semiconductor layer 15 and holes of the second semiconductor layer 25 may be injected into the active layer 21 . Holes and electrons recombine in the active layer 21 to emit light in a wavelength region corresponding to the band gap energy of the active layer 21 . The bandgap energy may be determined depending on the compound semiconductor material. For example, ultraviolet light to infrared light may be emitted depending on the compound semiconductor material of the active layer 21 .

발광구조물 아래, 발광구조물 위 및/또는 발광구조물 안에 전기적 및 광학적 특성을 향상시키기 위해 하나 이상의 레이어(layer)가 추가될 수 있다. One or more layers may be added under the light emitting structure, on the light emitting structure and/or in the light emitting structure to improve electrical and optical properties.

예컨대, 제1 반도체층(15) 아래에 버퍼층(13)이 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 반도체층(15)과 활성층(21) 사이에 제3 반도체층(17) 및 제4 반도체층(19)이 배치될 수 있다. 예컨대, 활성층(21)과 제2 반도체층(25) 사이에 제5 반도체층(23)이 배치될 수 있다. For example, the buffer layer 13 may be disposed under the first semiconductor layer 15 . For example, a third semiconductor layer 17 and a fourth semiconductor layer 19 may be disposed between the first semiconductor layer 15 and the active layer 21 . For example, the fifth semiconductor layer 23 may be disposed between the active layer 21 and the second semiconductor layer 25 .

제3 반도체층(17)은 중간 온도(MT: middle temperature) 층일 수 있다. 여기서, 중간 온도란 제3 반도체층(17)을 구성하기 위한 온도일 수 있으며, 제3 반도체층(17)의 성장온도는 제1 반도체층(15) 또는 활성층(21)의 성장온도보다 낮을 수 있다. The third semiconductor layer 17 may be a middle temperature (MT) layer. Here, the intermediate temperature may be a temperature for forming the third semiconductor layer 17 , and the growth temperature of the third semiconductor layer 17 may be lower than the growth temperature of the first semiconductor layer 15 or the active layer 21 . there is.

제3 반도체층(17)의 성장시 온도의 조절, 인듐(In) 함량의 조절 그리고 각 서브반도체층(도 2의 17a, 17b 참조)의 두께 조절에 의해 수직 방향과 수평 방향의 성장 속도가 제어되어, 리세스(recess)(18)가 형성될 수 있고, 예시적으로 리세스(18)의 측면은 브이피트(V-pit)의 형상을 가질 수 있다. Growth rates in the vertical and horizontal directions are controlled by controlling the temperature during growth of the third semiconductor layer 17, controlling the indium (In) content, and controlling the thickness of each sub-semiconductor layer (see 17a and 17b in FIG. 2 ). Thus, a recess 18 may be formed, and for example, a side surface of the recess 18 may have a shape of a V-pit.

이와 같이 리세스(18)가 형성되도록 하여, 그 리세스(18) 상에 형성되는 반도체층(19, 21, 23, 25)의 수직방향뿐만 아니라 수직방향으로 성장되도록 함으로써, 제3 반도체층(17)에서 상부 방향으로 진행되는 전위(dislocation)가 수평 방향으로 휘어지게 되어 전위의 수직 방향 진행을 차단하여 막질이 향상될 수 있다. In this way, the recess 18 is formed so that the semiconductor layers 19, 21, 23, 25 formed on the recess 18 are grown in the vertical direction as well as in the vertical direction, so that the third semiconductor layer ( 17), dislocations proceeding in the upward direction are bent in the horizontal direction to block the vertical dislocations from proceeding, so that the film quality can be improved.

리세스(18)는 제3 반도체층(17)의 하부로부터 상부로 갈수록 폭 및/또는 사이즈가 점점 더 커질 수 있다. 리세스(18)의 측면은 직선 면을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The width and/or size of the recess 18 may gradually increase from a lower portion to an upper portion of the third semiconductor layer 17 . The side of the recess 18 may have, but is not limited to, a straight face.

제4 반도체층(19)은 응력완화층(strain relaxation layer) 또는 전류확산층(CSL: Current Spreading Layer)일 수 있다. 제4 반도체층(19)은 수평 방향을 따라 전류를 신속히 확산시킬 수 있다. 제4 반도체층(19)은 응력을 완화시켜 반도체소자의 크랙(crack)과 같은 불량을 방지할 수 있다. The fourth semiconductor layer 19 may be a strain relaxation layer or a current spreading layer (CSL). The fourth semiconductor layer 19 may rapidly spread the current along the horizontal direction. The fourth semiconductor layer 19 relieves stress to prevent defects such as cracks in the semiconductor device.

제5 반도체층(23)은 전자차단층(EBL: Electron Blocking Layer)일 수 있다, 제5 반도체층(23)은 제1 반도체층(15)에서 활성층(21)으로 주입된 전자가 활성층(21)을 지나 제2 반도체층(25)으로 이동되지 않도록 차단시킬 수 있다. The fifth semiconductor layer 23 may be an electron blocking layer (EBL). The fifth semiconductor layer 23 is an active layer 21 in which electrons injected from the first semiconductor layer 15 into the active layer 21 are ) may be blocked from moving to the second semiconductor layer 25 .

통상적으로, 전자의 이동도는 정공의 이동도보다 10배 내지 1000배 높을 수 있다. 따라서, 제1 반도체층(15)으로부터 활성층(21)으로 주입된 전자가 제2 반도체층(25)으로부터 활성층(21)으로 주입된 정공과 재결합될 확률에 비해 활성층(21)을 지나 제2 반도체층(25)으로 주입되어 비발광성 재결합이 이루어질 확률이 높을 수 있다. 이와 같이, 전자가 활성층(21)에서 재결합되는데 사용되지 못하고 제2 반도체층(25)으로 주입되어 비발광성 재결합이 이루어질 확률이 높을수록 광 생성 효율이 낮아져 결국 광도가 저하될 수 있다. Typically, the mobility of electrons may be 10 to 1000 times higher than the mobility of holes. Accordingly, compared to the probability of recombination of electrons injected from the first semiconductor layer 15 into the active layer 21 with holes injected from the second semiconductor layer 25 into the active layer 21 , the electrons passed through the active layer 21 to the second semiconductor Implantation into layer 25 may result in a high probability of non-luminescent recombination. As such, the electrons are not used for recombination in the active layer 21 and are injected into the second semiconductor layer 25 to achieve non-luminescent recombination. As the probability of non-luminescent recombination is increased, the light generation efficiency may be lowered, and consequently, the luminous intensity may be lowered.

따라서, 활성층(21)과 제2 반도체층(25) 사이에 제5 반도체층(23)이 배치됨으로써, 제1 반도체층(15)으로부터 활성층(21)으로 주입된 전자가 더 이상 제2 반도체층(25)으로 이동되지 않게 되어, 광도가 증가될 수 있다.Accordingly, since the fifth semiconductor layer 23 is disposed between the active layer 21 and the second semiconductor layer 25 , electrons injected from the first semiconductor layer 15 into the active layer 21 are no longer transferred to the second semiconductor layer. It is not moved to (25), so that the luminous intensity can be increased.

이러한 반도체층들, 즉 버퍼층(13), 제1 내지 제5 반도체층(15, 25, 17, 19, 23) 및 활성층(21)은 기판(11) 상에 배치될 수 있다. 다시 말해, 버퍼층(13), 제1 반도체층(15), 제3 반도체층(17), 제4 반도체층(19), 활성층(21), 제5 반도체층(23) 및 제2 반도체층(25)은 기판 상에 순차적으로 증착 공정에 의해 성장될 수 있다. 즉, 증착 장비의 챔버 내에 기판이 로딩된 후, 버퍼층(13), 제1 반도체층(15), 제3 반도체층(17), 제4 반도체층(19), 활성층(21), 제5 반도체층(23) 및 제2 반도체층(25)이 순차적으로 성장될 수 있다. 이와 같이 성장되어 제1 실시예에 따른 반도체소자가 제조될 수 있다. 이후, 증착 장비의 챕버 내에서 기판이 꺼내질 수 있다. These semiconductor layers, that is, the buffer layer 13 , the first to fifth semiconductor layers 15 , 25 , 17 , 19 , and 23 , and the active layer 21 may be disposed on the substrate 11 . In other words, the buffer layer 13, the first semiconductor layer 15, the third semiconductor layer 17, the fourth semiconductor layer 19, the active layer 21, the fifth semiconductor layer 23, and the second semiconductor layer ( 25) may be sequentially grown on the substrate by a deposition process. That is, after the substrate is loaded into the chamber of the deposition equipment, the buffer layer 13 , the first semiconductor layer 15 , the third semiconductor layer 17 , the fourth semiconductor layer 19 , the active layer 21 , and the fifth semiconductor The layer 23 and the second semiconductor layer 25 may be sequentially grown. By growing in this way, the semiconductor device according to the first embodiment can be manufactured. Thereafter, the substrate may be taken out of the chamber of the deposition equipment.

증착 장비로는 예컨대, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장비, CVD 장비(Chemical Vapor Deposition), PECVD 장비(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), MBE 장비(Molecular Beam Epitaxy), HVPE 장비(Hydride Vapor Phase Epitaxy)가 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.As the deposition equipment, for example, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) equipment, CVD equipment (Chemical Vapor Deposition), PECVD equipment (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), MBE equipment (Molecular Beam Epitaxy), HVPE equipment (Hydride Vapor Phase Epitaxy) ) may be used, but is not limited thereto.

(반도체소자의 물질특성)(Material properties of semiconductor devices)

기판은 버퍼층(13), 제1 반도체층(15), 제3 반도체층(17), 제4 반도체층(19), 활성층(21), 제5 반도체층(23) 및 제2 반도체층(25)을 성장시키는 한편 버퍼층(13), 제1 반도체층(15), 제3 반도체층(17), 제4 반도체층(19), 활성층(21), 제5 반도체층(23) 및 제2 반도체층(25)을 지지하는 역할을 할 수 있다. The substrate includes a buffer layer 13 , a first semiconductor layer 15 , a third semiconductor layer 17 , a fourth semiconductor layer 19 , an active layer 21 , a fifth semiconductor layer 23 , and a second semiconductor layer 25 . ) while growing the buffer layer 13 , the first semiconductor layer 15 , the third semiconductor layer 17 , the fourth semiconductor layer 19 , the active layer 21 , the fifth semiconductor layer 23 and the second semiconductor It may serve to support the layer 25 .

이를 위해, 기판은 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질의 성장에 적합한 물질로 형성될 수 있다. 기판은 예컨대, 적어도 제1 반도체층(15)과 격자 상수가 유사하고 열적 안정성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. To this end, the substrate may be formed of a material suitable for growth of a Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductor material. The substrate may be formed of, for example, a material having a lattice constant similar to that of at least the first semiconductor layer 15 and having thermal stability.

예컨대, 기판은 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예컨대, 기판은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP 및 Ge로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다.For example, the substrate may be a conductive substrate or an insulating substrate. For example, the substrate may be formed of at least one selected from the group consisting of sapphire (Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, and Ge.

버퍼층(13)은 기판 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(13)은 기판과 제1 반도체층(15) 사이의 격자 상수 차이를 완화시켜주는 역할을 할 수 있다. 격자 상수에 의해 기판과 제1 반도체층(15) 사이의 격자 상수 차이가 완화되므로, 제1 반도체층(15), 제3 반도체층(17), 제4 반도체층(19), 활성층(21), 제5 반도체층(23) 및 제2 반도체층(25)이 불량 없이 안정적으로 성장될 수 있다. 버퍼층(13)은 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있다.The buffer layer 13 may be disposed on the substrate. The buffer layer 13 may serve to alleviate a lattice constant difference between the substrate and the first semiconductor layer 15 . Since the lattice constant difference between the substrate and the first semiconductor layer 15 is alleviated by the lattice constant, the first semiconductor layer 15 , the third semiconductor layer 17 , the fourth semiconductor layer 19 , and the active layer 21 . , the fifth semiconductor layer 23 and the second semiconductor layer 25 may be stably grown without defects. The buffer layer 13 may include a Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductor material.

제1 반도체층(15)은 버퍼층(13) 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(13)이 생략되는 경우, 제1 반도체층(15)은 기판 상에 배치될 수 있다. The first semiconductor layer 15 may be disposed on the buffer layer 13 . When the buffer layer 13 is omitted, the first semiconductor layer 15 may be disposed on the substrate.

제1 반도체층(15)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화합물 반도체 물질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 제1 반도체층(15)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AlInN, GaAs, AlGaAs, GaAsP GaP, InP, GaInP 및 AlGaInP로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The first semiconductor layer 15 may be formed of a compound semiconductor material of Al x In y Ga (1-xy) N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1), The present invention is not limited thereto. For example, the first semiconductor layer 15 may include at least one selected from the group consisting of InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AlInN, GaAs, AlGaAs, GaAsP GaP, InP, GaInP, and AlGaInP. is not limited to

제1 반도체층(15)은 대략 1㎛ 내지 대략 10㎛의 두께를 가질 수 있다. The first semiconductor layer 15 may have a thickness of about 1 μm to about 10 μm.

제1 반도체층(15)은 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 반도체층(15)의 도핑 농도, 예컨대 실리콘 농도는 대략 5×1018cm-3 내지 대략 3×1019cm-3일 수 있다. 이러한 농도 범위에 의해 동작전압과 에피 품질이 개선될 수 있다. The first semiconductor layer 15 may include an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, or Te. The doping concentration of the first semiconductor layer 15 , for example, the silicon concentration, may be about 5×10 18 cm −3 to about 3×10 19 cm −3 . By this concentration range, the operating voltage and the epi quality may be improved.

제1 반도체층(15)은 활성층(21)에 전자를 제공하여 줄 수 있다.The first semiconductor layer 15 may provide electrons to the active layer 21 .

제1 반도체층(15)은 C(carbon)를 포함할 수 있다. 제1 반도체층(15)의 카본(C) 농도는 4×1016cm- 3이하일 수 있다. 이러한 농도 범위에 의해 동작전압이 개선될 수 있다. The first semiconductor layer 15 may include C (carbon). The carbon (C ) concentration of the first semiconductor layer 15 may be 4×10 16 cm −3 or less. The operating voltage may be improved by this concentration range.

제3 반도체층(17)은 제1 반도체층(15) 상에 배치되고, 제4 반도체층(19)은 제3 반도체층(17) 상에 배치될 수 있다. The third semiconductor layer 17 may be disposed on the first semiconductor layer 15 , and the fourth semiconductor layer 19 may be disposed on the third semiconductor layer 17 .

제3 반도체층(17)과 제4 반도체층(19) 각각은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화합물 반도체 물질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. Each of the third semiconductor layer 17 and the fourth semiconductor layer 19 is composed of Al x In y Ga (1-xy) N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) It may be formed of a compound semiconductor material, but is not limited thereto.

제3 반도체층(17)과 제4 반도체층(19) 각각은 다수의 층으로 이루어진 초격자구조(superlattice structure)를 가질 수 있다. 예컨대, 제3 반도체층(17)과 제4 반도체층(19) 각각은 반복적으로 적층되는 InGaN/GaN 구조 또는 InGaN/AlGaN 구조를 포함할 수 있고, 이에 한정하지 않는다.Each of the third semiconductor layer 17 and the fourth semiconductor layer 19 may have a superlattice structure including a plurality of layers. For example, each of the third semiconductor layer 17 and the fourth semiconductor layer 19 may include an InGaN/GaN structure or an InGaN/AlGaN structure that is repeatedly stacked, but is not limited thereto.

제3 반도체층(17)의 인듐 함량은 대략 1% 내지 대략 3%일 수 있다. 이러한 함량 범위에 의해 브이피트와 같은 리세스(18)가 보다 용이하게 형성될 수 있고 균일한 두께의 막질이 얻어질 수 있다. The indium content of the third semiconductor layer 17 may be about 1% to about 3%. With this content range, the recess 18 such as a V-pit can be more easily formed and a film quality of a uniform thickness can be obtained.

제4 반도체층(19)이 응력완화층으로 사용되는 경우, 인듐 함량은 대략 3% 내지 대략 6%일 수 있다. 이러한 함량 범위에 의해 전류가 신속히 확산될 수 있다,When the fourth semiconductor layer 19 is used as a stress relief layer, the indium content may be about 3% to about 6%. With this content range, the current can be spread quickly,

제4 반도체층(19)이 전류확산층으로 사용되는 경우, 인듐 함량은 대략 6% 내지 대략 12%일 수 있다. 이러한 함량 범위에 의해 응력이 완화되어 반도체소자의 크랙(crack)과 같은 불량이 방지될 수 있다. When the fourth semiconductor layer 19 is used as the current diffusion layer, the indium content may be about 6% to about 12%. Stress is relieved by this content range, and defects such as cracks in the semiconductor device can be prevented.

제4 반도체층(19)에 응력완화층과 전류확산층 중 하나만 포함될 수도 있고, 응력완화층과 전류확산층이 모두 포함될 수도 있다. Only one of the stress relieving layer and the current diffusion layer may be included in the fourth semiconductor layer 19 , or both the stress relief layer and the current diffusion layer may be included.

제3 반도체층(17)의 두께는 대략 130nm 내지 대략 170nm일 수 있다. The thickness of the third semiconductor layer 17 may be about 130 nm to about 170 nm.

제3 반도체층(17)은 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제3 반도체층(17)의 도핑 농도, 예컨대 실리콘 농도는 대략 8×1017cm-3 내지 대략 2×1018cm-3일 수 있다. 이러한 농도 범위에 의해 동작전압과 에피 품질이 개선될 수 있다. The third semiconductor layer 17 may include an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, or Te. A doping concentration of the third semiconductor layer 17 , for example, a silicon concentration, may be about 8×10 17 cm −3 to about 2×10 18 cm −3 . By this concentration range, the operating voltage and the epi quality may be improved.

제4 반도체층(19)은 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제4 반도체층(19)의 도핑 농도, 예컨대 실리콘 농도는 대략 1×1017cm-3 내지 대략 1×1018cm-3일 수 있다. 이러한 농도 범위에 의해 동작전압과 에피 품질이 개선될 수 있다. The fourth semiconductor layer 19 may include an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, or Te. A doping concentration of the fourth semiconductor layer 19 , for example, a silicon concentration, may be about 1×10 17 cm −3 to about 1×10 18 cm −3 . By this concentration range, the operating voltage and the epi quality may be improved.

제3 반도체층(17)은 C를 포함할 수 있다. 제3 반도체층(17)의 카본 농도는 대략 6×1016cm- 3이하일 수 있다. 이러한 농도 범위에 의해 동작전압이 개선될 수 있다. The third semiconductor layer 17 may include C. The carbon concentration of the third semiconductor layer 17 may be about 6×10 16 cm −3 or less. The operating voltage may be improved by this concentration range.

제4 반도체층(19)은 C를 포함할 수 있다. 제4 반도체층(19)의 카본 농도는 대략 6×1016cm- 3이하일 수 있다. 이러한 농도 범위에 의해 동작전압이 개선될 수 있다. The fourth semiconductor layer 19 may include C. The carbon concentration of the fourth semiconductor layer 19 may be about 6×10 16 cm −3 or less. The operating voltage may be improved by this concentration range.

제3 반도체층(17)에서 카본 농도와 실리콘 농도의 비율은 대략 1:80 내지 대략 1: 200일 수 있다. In the third semiconductor layer 17 , the ratio of the carbon concentration to the silicon concentration may be about 1:80 to about 1:200.

카본 농도와 실리콘 농도의 비율이 1:80 이상인 경우, C의 저항이 Si에 의해 상쇄되어 동작전압이 개선될 수 있다. 카본 농도와 실리콘 농도의 비율이 1:200 이하인 경우 제1 반도체층(15)에서 생성된 전자의 이동이 Si에 의해 방해되지 않아 광도가 증가될 수 있다. When the ratio of the carbon concentration to the silicon concentration is 1:80 or more, the resistance of C is canceled by Si, so that the operating voltage can be improved. When the ratio of the carbon concentration to the silicon concentration is 1:200 or less, the movement of electrons generated in the first semiconductor layer 15 is not hindered by Si, so that the luminous intensity may be increased.

도시되지 않았지만, 제3 반도체층(17)과 활성층(21) 사이 또는 제4 반도체층(19)과 활성층(21) 사이에 제1 반도체층(15)에서 생성된 전자의 주입을 용이하게 하여 주는 전자주입층이 더 배치될 수 있다.Although not shown, it facilitates injection of electrons generated in the first semiconductor layer 15 between the third semiconductor layer 17 and the active layer 21 or between the fourth semiconductor layer 19 and the active layer 21 . An electron injection layer may be further disposed.

활성층(21)은 제1 반도체층(15), 제3 반도체층(17) 또는 제4 반도체층(19) 상에 배치될 수 있다. The active layer 21 may be disposed on the first semiconductor layer 15 , the third semiconductor layer 17 , or the fourth semiconductor layer 19 .

활성층(21)은 제1 반도체층(15)과 제2 반도체층(25) 사이에 공급된 전기신호를 빛으로 변환하는 전계 발광(EL: Electro Luminescence)을 수행할 수 있다. 즉, 활성층(21)은 전기신호에 응답하여 특정 파장영역의 광을 생성할 수 있다. 이러한 특정 파장영역의 광은 스스로 생성되지 않고, 제1 반도체층(15)과 제2 반도체층(25) 사이에 전기신호가 인가될 때 생성될 수 있다. The active layer 21 may perform electroluminescence (EL) for converting an electric signal supplied between the first semiconductor layer 15 and the second semiconductor layer 25 into light. That is, the active layer 21 may generate light of a specific wavelength region in response to an electrical signal. Light of such a specific wavelength region is not generated by itself, but may be generated when an electric signal is applied between the first semiconductor layer 15 and the second semiconductor layer 25 .

활성층(21)은 다중 양자 우물 구조(MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 활성층(21)은 우물층과 배리어층을 한 쌍으로 하여 우물층과 배리어층이 반복적으로 형성될 수 있다. The active layer 21 may include any one of a multiple quantum well structure (MQW), a quantum dot structure, or a quantum wire structure. In the active layer 21 , a well layer and a barrier layer may be repeatedly formed by making a pair of a well layer and a barrier layer.

우물층과 배리어층의 반복주기는 반도체소자의 특성에 따라 변형 가능하므로, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 활성층(21)은 예컨대, 1쌍 내지 20쌍의 우물층과 배리어층을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. Since the repetition period of the well layer and the barrier layer can be changed according to the characteristics of the semiconductor device, it is not limited thereto. For example, the active layer 21 may include, for example, 1 to 20 pairs of a well layer and a barrier layer, but is not limited thereto.

활성층(21)은 예를 들면, InGaN/InGaN, InGaN/GaN, InGaN/AlGaN과 같은 우물층과 배리어층을 포함할 수 있다. The active layer 21 may include, for example, a well layer and a barrier layer such as InGaN/InGaN, InGaN/GaN, or InGaN/AlGaN.

활성층(21)의 인듐 함량은 대략 12% 내지 대략 16%일 수 있다. 이러한 함량 범위에 의해 주발광 피크 파장의 광, 예컨대 청색 파장의 광이 생성될 수 있다. The indium content of the active layer 21 may be about 12% to about 16%. Light of the main emission peak wavelength, for example, light of a blue wavelength, may be generated by this content range.

우물층은 대략 1nm 내지 대략 10nm의 두께를 가지고, 배리어층은 대략 1nm 내지 대략 20nm의 두께를 가질 수 있다.The well layer may have a thickness of approximately 1 nm to approximately 10 nm, and the barrier layer may have a thickness of approximately 1 nm to approximately 20 nm.

활성층(21)은 도펀트를 포함하지 않을 수 있다.The active layer 21 may not include a dopant.

활성층(21)은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba와 같은 p형 도펀트를 포함할 수 있다. 활성층(21)의 도핑 농도, 예컨대 마그네슘(Mg) 농도는 대략 1×1017cm-3 내지 대략 1×1019cm-3일 수 있다. 이러한 범위의 도핑 농도에 의해 활성층(21)의 스트레스가 완화되어 활성층(21)에서 생성되는 광의 효율이 향상되고, 동작전압이 개선되며 광출력이 향상될 수 있다. 여기서, 동작전압이란 활성층(21)에서 광이 발광되도록 하기 위한 순전압(forward voltage)일 수 있다. 즉, 제2 반도체층(25)에 정극성의 전압이 인가되고 제1 반도체층(15)에 부극성의 전압이 인가될 수 있다. The active layer 21 may include a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba. The doping concentration of the active layer 21, for example, a magnesium (Mg) concentration, may be about 1×10 17 cm −3 to about 1×10 19 cm −3 . The stress of the active layer 21 is relieved by the doping concentration in this range, so that the efficiency of light generated in the active layer 21 may be improved, the operating voltage may be improved, and the light output may be improved. Here, the operating voltage may be a forward voltage for allowing light to be emitted from the active layer 21 . That is, a positive voltage may be applied to the second semiconductor layer 25 and a negative voltage may be applied to the first semiconductor layer 15 .

p형 도펀트는 활성층(21)의 우물층 및/또는 배리어층에 포함될 수 있다. The p-type dopant may be included in the well layer and/or the barrier layer of the active layer 21 .

제5 반도체층(23)은 활성층(21) 상에 배치될 수 있다. 제5 반도체층(23)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화합물 반도체 물질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The fifth semiconductor layer 23 may be disposed on the active layer 21 . The fifth semiconductor layer 23 may be formed of a compound semiconductor material of Al x In y Ga (1-xy) N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1), The present invention is not limited thereto.

제5 반도체층(23) 각각은 다수의 층으로 이루어진 초격자구조(superlattice structure)를 가질 수 있다. 예컨대, 제5 반도체층(23) 각각은 반복적으로 적층되는 AlGaN/GaN 구조를 포함할 수 있고, 이에 한정하지 않는다.Each of the fifth semiconductor layers 23 may have a superlattice structure including a plurality of layers. For example, each of the fifth semiconductor layers 23 may include an AlGaN/GaN structure that is repeatedly stacked, but is not limited thereto.

예컨대, 제5 반도체층(23)의 알루미늄 함량은 대략 15% 내지 대략 24%일 수 있다. 이러한 함량 범위에 의해 전자의 차단성능이 향상되고 제2 반도체층(25)의 정공이 활성층(21)으로 주입되는 주입 효율이 향상될 수 있다. For example, the aluminum content of the fifth semiconductor layer 23 may be about 15% to about 24%. By this content range, the electron blocking performance may be improved and the injection efficiency for injecting the holes of the second semiconductor layer 25 into the active layer 21 may be improved.

제5 반도체층(23)은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba와 같은 p형 도펀트를 포함할 수 있다. 제5 반도체층(23)의 도핑 농도, 예컨대 마그네슘 농도는 대략 5×1018cm-3 내지 대략 1×1020cm-3일 수 있다. 이러한 범위의 도핑 농도에 의해 동작전압이 개선되며 광출력이 향상될 수 있다.The fifth semiconductor layer 23 may include a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba. The doping concentration of the fifth semiconductor layer 23, for example, the magnesium concentration, may be about 5×10 18 cm −3 to about 1×10 20 cm −3 . By the doping concentration in this range, the operating voltage may be improved and the light output may be improved.

도시되지 않았지만, 활성층(21)과 제5 반도체층(23) 사이에 제2 반도체층(25)에서 생성된 정공의 주입을 용이하여 하여 주는 정공주입층이 더 배치될 수 있다. 예컨대, 정공주입층은 GaN을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. Although not shown, a hole injection layer for facilitating injection of holes generated in the second semiconductor layer 25 may be further disposed between the active layer 21 and the fifth semiconductor layer 23 . For example, the hole injection layer may include GaN, but is not limited thereto.

제2 반도체층(25)은 제5 반도체층(23) 상에 배치될 수 있다. 제5 반도체층(23)이 생략된 경우, 제2 반도체층(25)은 활성층(21) 상에 배치될 수 있다. 제2 반도체층(25)은 활성층(21)에 정공을 제공하여 줄 수 있다. The second semiconductor layer 25 may be disposed on the fifth semiconductor layer 23 . When the fifth semiconductor layer 23 is omitted, the second semiconductor layer 25 may be disposed on the active layer 21 . The second semiconductor layer 25 may provide holes to the active layer 21 .

제2 반도체층(25)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화합물 반도체 물질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 제2 반도체층(25)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AlInN, GaAs, AlGaAs, GaAsP GaP, InP, GaInP 및 AlGaInP로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The second semiconductor layer 25 may be formed of a compound semiconductor material of Al x In y Ga (1-xy) N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1), The present invention is not limited thereto. For example, the second semiconductor layer 25 may include at least one selected from the group consisting of InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AlInN, GaAs, AlGaAs, GaAsP GaP, InP, GaInP, and AlGaInP. is not limited to

제2 반도체층(25)은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba와 같은 p형 도펀트를 포함할 수 있다. 제2 반도체층(25)의 도핑 농도, 예컨대 마그네슘 농도는 대략 5×1018cm-3 내지 대략 5×1020cm-3일 수 있다. 이러한 범위의 도핑 농도에 의해 동작전압이 개선되며 광출력이 향상될 수 있다.The second semiconductor layer 25 may include a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba. The doping concentration of the second semiconductor layer 25, for example, the magnesium concentration, may be about 5×10 18 cm −3 to about 5×10 20 cm −3 . By the doping concentration in this range, the operating voltage may be improved and the light output may be improved.

제2 반도체층(25)은 러프니스(roughness) 구조를 가질 수 있다. 리세스는 다수의 요철패턴(22)을 포함할 수 있다. 요철패턴(22)은 예컨대, 음의 반구 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 음의 반구 형상이라 함은 제2 반도체층(25)의 표면으로부터 하부 방향으로 패인 형상일 수 있다. The second semiconductor layer 25 may have a roughness structure. The recess may include a plurality of concavo-convex patterns 22 . The concave-convex pattern 22 may have, for example, a negative hemispherical shape, but is not limited thereto. The negative hemispherical shape may be a shape dented downward from the surface of the second semiconductor layer 25 .

요철패턴(22)은 곡률을 가질 수 있다. 요철패턴(22)은 변곡점을 가질 수 있다. 변곡점에서 요철패턴(22)은 최저점을 가질 수 있다. 따라서, 변곡점이 최저점이 될 수 있다. 최저점이라 함은 요철패턴(22)의 가장 낮은 위치일 수 있다. The uneven pattern 22 may have a curvature. The uneven pattern 22 may have an inflection point. At the inflection point, the concave-convex pattern 22 may have a lowest point. Accordingly, the inflection point may be the lowest point. The lowest point may be the lowest position of the concave-convex pattern 22 .

예컨대, 요철패턴(22)은 제2 반도체층(25)의 표면으로부터 하부 방향을 따라 라운드 면을 가지고 변곡점에서 최저점을 가질 수 있다. For example, the concave-convex pattern 22 may have a round surface in a downward direction from the surface of the second semiconductor layer 25 and may have a lowest point at an inflection point.

요철패턴(22)은 제3 반도체층(17)에 의해 형성된 리세스(18)에 대응되어 배치될 수 있다. 다시 말해, 요철패턴(22)은 활성층(21)에 대응되어 배치되지 않고 제3 반도체층(17)의 리세스(18)에 대응되어 배치될 수 있다. The concave-convex pattern 22 may be disposed to correspond to the recess 18 formed by the third semiconductor layer 17 . In other words, the concave-convex pattern 22 may not be disposed to correspond to the active layer 21 , but may be disposed to correspond to the recess 18 of the third semiconductor layer 17 .

요철패턴(22)이 활성층(21) 상에 배치되지 않음으로써, 활성층(21)에서 발광된 광은 그대로 상부 방향으로 방출될 수 있다. 아울러, 활성층(21)에서 발광되어 제3 반도체층(17)의 리세스(18)로 입사된 광은 그 리세스(18)에 대응되어 배치된 요철패턴(22)에 의해 외부로 용이하게 추출될 수 있다. Since the concave-convex pattern 22 is not disposed on the active layer 21 , light emitted from the active layer 21 may be emitted upward as it is. In addition, light emitted from the active layer 21 and incident into the recess 18 of the third semiconductor layer 17 is easily extracted to the outside by the concavo-convex pattern 22 disposed to correspond to the recess 18 . can be

요철패턴(22)은 제3 반도체층(17)의 리세스(18)마다 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 이는 요철패턴(22)이 제3 반도체층(17)의 리세스(18)에 의해 형성되는데 기인한다. The concave-convex pattern 22 may be formed in each of the recesses 18 of the third semiconductor layer 17 , but is not limited thereto. This is because the concave-convex pattern 22 is formed by the recess 18 of the third semiconductor layer 17 .

예컨대, MOCVD 장비를 이용하여 제2 반도체층(25)을 성장시킬 때, 제2 반도체층(25)의 온도와 두께가 조절됨으로써, 제3 반도체층(17)의 리세스(18)에 대응되어 반구 형상의 요철패턴(22)이 형성될 수 있다. For example, when the second semiconductor layer 25 is grown using the MOCVD equipment, the temperature and thickness of the second semiconductor layer 25 are adjusted to correspond to the recess 18 of the third semiconductor layer 17 . A hemispherical concavo-convex pattern 22 may be formed.

종래에 있어서, 광 추출 효율을 향상시키기 위해 제2 반도체층에 요철패턴이 형성될 수 있다. 종래의 요철패턴은 건식 식각(dry etching) 공정이나 습식(wet) 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 이와 같은 식각 공정에 의해 요철패턴이 형성되는 경우, 요철패턴이 균일한(uniform) 밀도(density)로 형성되기 어렵다. In the related art, a concave-convex pattern may be formed on the second semiconductor layer to improve light extraction efficiency. The conventional concave-convex pattern may be formed by a dry etching process or a wet etching process. When the concave-convex pattern is formed by such an etching process, it is difficult to form the concave-convex pattern with a uniform density.

이와 달리, 실시예에 따른 요철패턴(22)은 MOCVD 장비를 이용하여 제2 반도체층(25)을 성장할 때 제3 반도체층(17)에 의해 형성된 리세스(18)에 대응되어 자연스럽게 형성될 수 있다. 즉, in-situ 공정에 의해 제2 반도체층(25) 상에 요철패턴(22)이 자연스럽게 형성됨으로써, 균일한 밀도의 요철패턴(22)이 가능하다. On the other hand, the concave-convex pattern 22 according to the embodiment may be naturally formed to correspond to the recess 18 formed by the third semiconductor layer 17 when the second semiconductor layer 25 is grown using MOCVD equipment. there is. That is, since the concave-convex pattern 22 is naturally formed on the second semiconductor layer 25 by the in-situ process, the concave-convex pattern 22 having a uniform density is possible.

이와 같이, 요철패턴(22)이 제3 반도체층(17)에 형성된 리세스(18)에 의해 자연스럽게 형성됨으로써, 요철패턴(22)을 형성하기 위한 별도의 공정이 필요하지 않아 공정 비용과 공정 시간이 단축될 수 있다.As described above, since the concave-convex pattern 22 is naturally formed by the recess 18 formed in the third semiconductor layer 17 , a separate process for forming the concave-convex pattern 22 is not required. This can be shortened.

요철패턴(22)의 밀도는 대략 1×1018cm-3 내지 대략 5×1018cm-3일 수 있다. 요철패턴(22)의 개수는 제3 반도체층(17)의 리세스(18)의 개수에 의해 결정될 수 있다. The density of the concave-convex pattern 22 may be about 1×10 18 cm -3 to about 5×10 18 cm -3 . The number of concave-convex patterns 22 may be determined by the number of recesses 18 of the third semiconductor layer 17 .

요철패턴(22)의 개수는 제3 반도체층(17)의 리세스(18)의 개수와 같거나 적을 수 있다. The number of the concave-convex patterns 22 may be equal to or less than the number of the recesses 18 of the third semiconductor layer 17 .

제2 반도체층(25)의 표면에 다수의 요철패턴(22)을 포함하는 리세스를 가짐으로써, 활성층(21)에서 발광되어 제2 반도체층(25)으로 입사된 광이 용이하게 추출되어 광 추출 효율이 향상될 수 있다. By having a recess including a plurality of concave-convex patterns 22 on the surface of the second semiconductor layer 25 , light emitted from the active layer 21 and incident to the second semiconductor layer 25 is easily extracted and light Extraction efficiency can be improved.

요철패턴(22)의 변곡점은 활성층(21) 내에 위치될 수 있다. 다시 말해, 요철패턴(22)의 변곡점은 활성층(21) 내의 어느 지점과 동일 선상에 위치될 수 있다. An inflection point of the concave-convex pattern 22 may be located in the active layer 21 . In other words, the inflection point of the concave-convex pattern 22 may be located on the same line as any point in the active layer 21 .

요철패턴(22)의 변곡점은 활성층(21)의 마지막 우물층(last well layer)보다 낮게 위치될 수 있다. 활성층(21)의 마지막 우물층은 활성층(21)에 포함된 다수의 우물층 중에서 제5 반도체층(23)에 가장 인접한 우물층일 수 있다. 따라서, 요철패턴(22)의 변곡점은 활성층(21)의 마지막 우물층보다 낮은 위치에 배치된 배리어층이나 또 다른 우물층과 동일 선 상에 위치될 수 있다. The inflection point of the concave-convex pattern 22 may be located lower than the last well layer of the active layer 21 . The last well layer of the active layer 21 may be a well layer closest to the fifth semiconductor layer 23 among a plurality of well layers included in the active layer 21 . Accordingly, the inflection point of the concave-convex pattern 22 may be located on the same line as the barrier layer or another well layer disposed at a lower position than the last well layer of the active layer 21 .

요철패턴(22)의 변곡점이 활성층(21) 내에 위치됨으로써, 활성층(21)의 광이 제2 반도체층(25)의 표면에 형성된 요철패턴(22)에 의해 외부로 용이하게 추출되어 광 추출 효율이 더욱 더 향상될 수 있다. Since the inflection point of the concave-convex pattern 22 is located in the active layer 21 , the light of the active layer 21 is easily extracted to the outside by the concavo-convex pattern 22 formed on the surface of the second semiconductor layer 25 , so that the light extraction efficiency This can be further improved.

요철패턴(22)의 폭(W2)은 제3 반도체층(17)의 리세스(18)나 그 위에 형성되는 제4 반도체층(19), 활성층(21) 및 제5 반도체층(23) 각각의 리세스 각각의 폭에 영향을 받는다. 즉, 요철패턴(22)의 폭(W2)은 이들 리세스의 폭에 의해 결정될 수 있다.The width W2 of the concave-convex pattern 22 is the recess 18 of the third semiconductor layer 17 or the fourth semiconductor layer 19 , the active layer 21 , and the fifth semiconductor layer 23 formed thereon, respectively. is affected by the width of each of the recesses in That is, the width W2 of the concavo-convex pattern 22 may be determined by the width of these recesses.

아울러, 요철패턴(22)의 폭(W2)은 제2 반도체층(25)의 성장시 그 공정 온도나 제2 반도체층(25)의 두께에 의해 결정될 수도 있다. In addition, the width W2 of the concave-convex pattern 22 may be determined by the process temperature or the thickness of the second semiconductor layer 25 when the second semiconductor layer 25 is grown.

예컨대, 요철패턴(22)의 폭(W2)은 제3 반도체층(17)의 리세스(18)의 폭보다 좁을 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. For example, the width W2 of the concave-convex pattern 22 may be narrower than the width of the recess 18 of the third semiconductor layer 17 , but is not limited thereto.

예컨대, 요철패턴(22)의 폭(W2)은 대략 300nm 내지 대략 400nm일 수 있다. 예컨대, 요철패턴(22)의 폭(W2)은 340nm일 수 있다. For example, the width W2 of the concave-convex pattern 22 may be about 300 nm to about 400 nm. For example, the width W2 of the concave-convex pattern 22 may be 340 nm.

제2 반도체층(25)은 요철패턴(22)이 형성된 부분과 요철패턴(22)이 형성되지 않는 부분으로 구분될 수 있다. 요철패턴(22)이 형성되지 않은 부분을 제1 영역이라 하고, 요철패턴(22)이 형성된 부분을 제2 영역이라 한다. The second semiconductor layer 25 may be divided into a portion in which the uneven pattern 22 is formed and a portion in which the uneven pattern 22 is not formed. A portion in which the concave-convex pattern 22 is not formed is referred to as a first area, and a portion in which the concave-convex pattern 22 is formed is referred to as a second area.

요철패턴(22)이 형성되지 않더라도 요철패턴(22)의 아래에는 제2 반도체층(25)이 형성될 수 있다. Even if the concave-convex pattern 22 is not formed, the second semiconductor layer 25 may be formed under the concave-convex pattern 22 .

이러한 경우, 제2 반도체층(25)의 제1 영역의 제1 두께(S1)는 대략 5nm 내지 대략 65nm일 수 있다. 제2 반도체층(25)의 제1 영역의 제1 두께(S1)가 5nm 이하인 경우, 제2 반도체층(25)의 두께가 너무 얇아 그 막질이 나빠질 수 있다. 제2 반도체층(25)의 제1 영역의 제1 두께(S1)가 65nm 이상인 경우, 제3 반도체층(17)의 리세스(18)에 대응되는 제2 반도체층(25)이 머지(merge)되어 평탄화되어 요철패턴(22)이 형성되지 않게 된다. In this case, the first thickness S1 of the first region of the second semiconductor layer 25 may be about 5 nm to about 65 nm. When the first thickness S1 of the first region of the second semiconductor layer 25 is 5 nm or less, the thickness of the second semiconductor layer 25 may be too thin, and thus the film quality may be deteriorated. When the first thickness S1 of the first region of the second semiconductor layer 25 is 65 nm or more, the second semiconductor layer 25 corresponding to the recess 18 of the third semiconductor layer 17 is merged. ) is flattened so that the uneven pattern 22 is not formed.

따라서, 제2 반도체층(25)의 제1 영역의 제1 두께(S1)은 대략 5nm 내지 대략 65nm인 경우, 제3 반도체층(17)의 리세스(18)에 대응되어 요철패턴(22)이 용이하게 형성될 수 있다. Accordingly, when the first thickness S1 of the first region of the second semiconductor layer 25 is about 5 nm to about 65 nm, the concavo-convex pattern 22 corresponds to the recess 18 of the third semiconductor layer 17 . This can be easily formed.

제2 반도체층(25)의 제2 영역의 제2 두께(S2)는 대략 310nm 내지 대략 510nm일 수 있다. 제2 반도체층(25)의 제2 영역의 제2 두께(S2)는 제5 반도체층(23)의 리세스의 최저점과 요철패턴(22)의 변곡점 사이의 간격으로 정의될 수 있다. 제5 반도체층(23)이 생략되는 경우, 제2 영역의 제2 두께(S2)는 활성층(21)의 리세스의 최저점과 요철패턴(22)의 변곡점 사이의 간격으로 정의될 수 있다.The second thickness S2 of the second region of the second semiconductor layer 25 may be about 310 nm to about 510 nm. The second thickness S2 of the second region of the second semiconductor layer 25 may be defined as an interval between the lowest point of the recess of the fifth semiconductor layer 23 and the inflection point of the concave-convex pattern 22 . When the fifth semiconductor layer 23 is omitted, the second thickness S2 of the second region may be defined as the interval between the lowest point of the recess of the active layer 21 and the inflection point of the concave-convex pattern 22 .

제3 반도체층(17)에 의해 형성되는 리세스(18)의 폭의 한계로 인해 제2 반도체층(25)의 온도 및 두께를 제어하더라도 제2 반도체층(25)의 제2 영역의 두께(S2)가 310nm 이하에 변곡점이 위치되도록 요철패턴(22)이 형성될 수 없다. 따라서, 제5 반도체층(23)의 리세스의 최저점으로부터 310nm되는 지점은 요철패턴(22)의 변곡점이 가장 낮게 위치될 수 있는 한계지점일 수 있다. Due to the limit of the width of the recess 18 formed by the third semiconductor layer 17 , the thickness ( The concave-convex pattern 22 cannot be formed so that the inflection point is located at S2) of 310 nm or less. Accordingly, a point 310 nm from the lowest point of the recess of the fifth semiconductor layer 23 may be a limit point at which the inflection point of the concave-convex pattern 22 may be positioned as the lowest point.

제2 반도체층(25)의 제2 영역의 제2 두께(S2)가 510nm인 경우, 요철패턴(22)의 변곡점이 제2 반도체층(25)의 표면과 동일 선 상에 위치되어 요철패턴(22)이 형성되지 않게 된다. When the second thickness S2 of the second region of the second semiconductor layer 25 is 510 nm, the inflection point of the concave-convex pattern 22 is located on the same line as the surface of the second semiconductor layer 25 so that the concave-convex pattern ( 22) is not formed.

제2 반도체층(25)의 제1 영역의 제1 두께(S1)와 제2 반도체층(25)의 제2 영역의 제2 제2 두께(S2)의 비율은 대략 1:4 내지 대략 1:20일 수 있다. 바람직하게는 제2 반도체층(25)의 제1 영역의 제1 두께(S1)와 제2 반도체층(25)의 제2 영역의 제2 제2 두께(S2)의 비율은 1:8.8일 수 있다. The ratio of the first thickness S1 of the first region of the second semiconductor layer 25 to the second thickness S2 of the second region of the second semiconductor layer 25 is about 1:4 to about 1: It could be 20. Preferably, the ratio of the first thickness S1 of the first region of the second semiconductor layer 25 to the second thickness S2 of the second region of the second semiconductor layer 25 may be 1:8.8. there is.

(제3 반도체층의 상세 구조)(Detailed structure of the third semiconductor layer)

도 2는 제3 반도체층을 상세히 도시한다.2 shows the third semiconductor layer in detail.

도 2를 참조하면, 제3 반도체층(17)은 제1 내지 제3 쌍으로 구성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 즉, 제3 반도체층(17)은 3개의 쌍 이상도 가능하다. Referring to FIG. 2 , the third semiconductor layer 17 may be configured in first to third pairs, but is not limited thereto. That is, three or more pairs of the third semiconductor layer 17 are possible.

제1 내지 제3 쌍 각각은 제1 서브반도체층(17a)과 제2 서브반도체층(17b)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 쌍의 제2 서브반도체층(17b)의 상면은 제2 쌍의 제1 서브반도체층(17a)의 하면과 접하고, 제2 쌍의 제2 서브반도체층(17b)의 상면은 제3 쌍의 제1 서브반도체층(17a)의 하면과 접할 수 있다. Each of the first to third pairs may include a first sub-semiconductor layer 17a and a second sub-semiconductor layer 17b. Accordingly, the upper surface of the first pair of second sub-semiconductor layers 17b is in contact with the lower surface of the second pair of first sub-semiconductor layers 17a, and the upper surface of the second pair of second sub-semiconductor layers 17b is The third pair of the first sub-semiconductor layer 17a may be in contact with the lower surface thereof.

예컨대, 제1 쌍의 제1 서브반도체층(17a)의 하면은 제1 반도체층(15)의 상면과 접하고, 제3 쌍의 제2 서브반도체층(17b)의 상면은 제4 반도체층(19)의 하면과 접할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. For example, the lower surface of the first pair of first sub-semiconductor layers 17a is in contact with the upper surface of the first semiconductor layer 15 , and the upper surface of the third pair of second sub-semiconductor layers 17b is the fourth semiconductor layer 19 . ), but is not limited thereto.

예컨대, 제1 서브반도체층(17a)은 GaN일 수 있다. 예컨대, 제2 서브반도체층(17b)은 InGaN일 수 있다. 즉, 제1 서브반도체층(17a)에는 In이 포함되고, 제2 서브반도체층(17b)은 In이 포함되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제3 반도체층(17)에는 주기적으로, 예컨대 쌍 단위로 In이 포함될 수 있다. For example, the first sub-semiconductor layer 17a may be GaN. For example, the second sub-semiconductor layer 17b may be InGaN. That is, the first sub-semiconductor layer 17a may contain In, and the second sub-semiconductor layer 17b may not contain In. Accordingly, the third semiconductor layer 17 may include In periodically, for example, in pairs.

제3 반도체층(17)은 상에 대략 830℃ 내지 대략 870℃의 온도에서 제1 반도체층(15) 상에 성장될 수 있다. The third semiconductor layer 17 may be grown on the first semiconductor layer 15 at a temperature of about 830° C. to about 870° C. thereon.

예컨대, MOCVD 장비의 챔버 내에 트리메틸갈륨(TMG) 가스와 질소(N2) 가스가 주입되고 있는 상태에서 In이 주기적으로 주입되도록 함으로써, 제1 내지 제3 쌍 각각의 제1 서브반도체층(17a) 및 제2 서브반도체층(17b)이 성장될 수 있다. In이 주입되지 않는 경우 TMG 가스와 질소 가스에 의해 GaN를 포함하는 제1 서브반도체층(17a)이 성장되고, In이 주입되는 경우 TMG 가스 및 질소 가스에 In이 혼합되어 InGaN을 포함하는 제2 서브반도체층(17b)이 성장될 수 있다. For example, by periodically injecting In while trimethylgallium (TMG) gas and nitrogen (N2) gas are being injected into the chamber of the MOCVD equipment, the first sub-semiconductor layer 17a of each of the first to third pairs and A second sub-semiconductor layer 17b may be grown. When In is not implanted, the first sub-semiconductor layer 17a including GaN is grown by the TMG gas and nitrogen gas. A sub-semiconductor layer 17b may be grown.

예컨대, 제1 서브반도체층(17a)의 두께(T1)는 대략 15nm 내지 대략 40nm일 수 있다. 예컨대, 제2 서브반도체층(17b)의 두께(T2)는 대략 2nm 내지 대략 5nm일 수 있다.For example, the thickness T1 of the first sub-semiconductor layer 17a may be about 15 nm to about 40 nm. For example, the thickness T2 of the second sub-semiconductor layer 17b may be about 2 nm to about 5 nm.

제2 서브반도체층(17b)의 두께와 제1 서브반도체층(17a)의 두께의 비율은 대략 1:3 내지 대략 1:8일 수 있다. 이러한 범위에서, 제3 반도체층(17)의 수직 방향과 수평 방향으로의 성장 속도가 제어되어 브이피트와 같은 리세스(18)가 용이하게 형성될 수 있다. A ratio of the thickness of the second sub-semiconductor layer 17b to the thickness of the first sub-semiconductor layer 17a may be about 1:3 to about 1:8. In this range, the growth rate in the vertical direction and the horizontal direction of the third semiconductor layer 17 is controlled, so that the recess 18 such as a V-pit can be easily formed.

예컨대, 법선을 기준으로 리세스(18)의 경사면의 기울기의 각도는 θ1일 수 있다. 리세스(18)의 경사면의 기울기의 각도(θ1)는 5° 이상일 수 있다. 5° 이상의 기울기 각도에서 광도가 증가될 수 있다. For example, the angle of the inclination of the inclined surface of the recess 18 with respect to the normal may be θ1. The angle θ1 of the inclination of the inclined surface of the recess 18 may be 5° or more. The luminous intensity can be increased at tilt angles of 5° or more.

제2 서브반도체층(17b)의 두께와 제1 서브반도체층(17a)의 두께의 비율이 1:3 미만이거나 1:8을 초과하는 경우, 리세스(18)의 배치 밀도나 리세스(18)의 경사면의 기울기가 달라져 반도체소자의 광출력, 동작전압, ESD(Electro Static Discharge) 특성이 저하될 수 있다. 배치 밀도는 리세스(18)의 분포 확률일 수 있다. When the ratio of the thickness of the second sub-semiconductor layer 17b to the thickness of the first sub-semiconductor layer 17a is less than 1:3 or exceeds 1:8, the arrangement density of the recesses 18 or the recesses 18 ), the inclination of the inclined surface is changed, and thus the optical output, operating voltage, and ESD (Electro Static Discharge) characteristics of the semiconductor device may be deteriorated. The batch density may be the distribution probability of the recesses 18 .

도면에서 리세스(18)는 제1 쌍의 제2 서브반도체층(17b)에서 시작되는 것으로 도시되고 있지만, 리세스(18)의 시작 위치는 다양하게 변경 가능하다. In the drawing, the recess 18 is illustrated as starting from the second sub-semiconductor layer 17b of the first pair, but the starting position of the recess 18 may be variously changed.

제3 반도체층(17)의 리세스(18)는 반도체소자의 전기적 및 광학적 특성을 개선할 수 있다. 하지만, 리세스(18)가 과도하게 배치되는 경우 즉, 리세스(18) 배치 밀도가 과도한 경우, 반도체소자의 전기적 및 광학적 특성 및 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서, 리세스(18)의 배치 밀도(density) 및 크기(size)를 제어함으로써, 반도체소자의 광학적, 전기적 특성을 향상시키고 신뢰성도 확보할 수 있다. The recess 18 of the third semiconductor layer 17 may improve electrical and optical characteristics of the semiconductor device. However, when the recesses 18 are excessively disposed, that is, when the recess 18 disposed density is excessive, electrical and optical characteristics and reliability of the semiconductor device may be deteriorated. Accordingly, by controlling the arrangement density and size of the recesses 18, optical and electrical characteristics of the semiconductor device can be improved and reliability can be secured.

도 2에 도시한 바와 같이, 리세스(18)의 폭(W1) 또는 사이즈는 제3 반도체층(17)의 하부에서 상부로 갈수록 커질 수 있다. 이러한 경우, 제3 쌍의 제2 서브반도체층(17b)의 최상부 영역에서 리세스(18)의 최대 폭(W1)이 얻어질 수 있다. As shown in FIG. 2 , the width W1 or size of the recess 18 may increase from the lower part to the upper part of the third semiconductor layer 17 . In this case, the maximum width W1 of the recess 18 in the uppermost region of the second sub-semiconductor layer 17b of the third pair can be obtained.

제1 반도체층(15)은 예컨대 대략 1000℃ 내지 1,100℃의 온도에서 성장될 수 있다. 이러한 경우, 제3 반도체층(17)은 제1 반도체층(15)의 온도보다 낮은 온도, 즉 대략 830℃ 내지 대략 870℃의 온도에서 성장될 수 있다. 또한, 제3 반도체층(17)의 각 쌍에 포함된 제1 및 제2 서브반도체층(17a, 17b)은 서로 상이한 두께로 성장될 수 있다. 아울러, 제3 반도체층(17)의 각 쌍의 제1 및 제2 서브반도체층(17a, 17b)에 In이 선택적으로 함유될 수 있다. 따라서, 온도 조절, 두께 조절 및 인듐 함량의 조절을 통해 제3 반도체층(17)의 제1 서브반도체층(17a)과 제2 서브반도체층(17b)이 주기적으로 성장됨에 따라, 브이피트와 같은 리세스(18)가 용이하게 그리고 정밀하게 형성될 수 있다. The first semiconductor layer 15 may be grown, for example, at a temperature of approximately 1000°C to 1,100°C. In this case, the third semiconductor layer 17 may be grown at a temperature lower than that of the first semiconductor layer 15 , that is, at a temperature of about 830°C to about 870°C. Also, the first and second sub-semiconductor layers 17a and 17b included in each pair of the third semiconductor layer 17 may be grown to have different thicknesses. In addition, In may be selectively contained in the first and second sub-semiconductor layers 17a and 17b of each pair of the third semiconductor layer 17 . Accordingly, as the first sub-semiconductor layer 17a and the second sub-semiconductor layer 17b of the third semiconductor layer 17 are periodically grown through temperature control, thickness control, and indium content control, The recess 18 can be formed easily and precisely.

(제5 반도체층의 상세 구조)(Detailed structure of the fifth semiconductor layer)

도 3은 제5 반도체층을 상세히 도시한다.3 shows the fifth semiconductor layer in detail.

도 3을 참조하면, 제5 반도체층(23)은 제1 내지 제3 쌍으로 구성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. Referring to FIG. 3 , the fifth semiconductor layer 23 may be configured in first to third pairs, but is not limited thereto.

제1 내지 제3 쌍 각각은 제1 서브반도체층(23a)과 제2 서브반도체층(23b, 23c, 23d)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 쌍의 제2 서브반도체층(23b)의 상면은 제2 쌍의 제1 서브반도체층(23a)의 하면과 접하고, 제2 쌍의 제2 서브반도체층(23c)의 상면은 제3 쌍의 제1 서브반도체층(23a)의 하면과 접할 수 있다. Each of the first to third pairs may include a first sub-semiconductor layer 23a and a second sub-semiconductor layer 23b, 23c, and 23d. Accordingly, the upper surface of the first pair of second sub-semiconductor layers 23b is in contact with the lower surface of the second pair of first sub-semiconductor layers 23a, and the upper surface of the second pair of second sub-semiconductor layers 23c is The third pair of the first sub-semiconductor layer 23a may be in contact with the lower surface thereof.

예컨대, 제1 쌍의 제1 서브반도체층(23a)의 하면은 활성층(21)의 상면과 접하고, 제3 쌍의 제2 서브반도체층(23d)의 상면은 제2 반도체층(25)의 하면과 접할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. For example, the lower surface of the first pair of first sub-semiconductor layers 23a is in contact with the upper surface of the active layer 21 , and the upper surface of the third pair of second sub-semiconductor layers 23d is the lower surface of the second semiconductor layer 25 . may be in contact with, but is not limited thereto.

예컨대, 제1 서브반도체층(23a)은 GaN이고, 제2 서브반도체층(23b, 23c, 23d)은 AlGaN일 수 있다. For example, the first sub-semiconductor layer 23a may be GaN, and the second sub-semiconductor layers 23b, 23c, and 23d may be AlGaN.

제1 쌍 내지 제3 쌍 각각의 제2 서브반도체층(23b, 23c, 23d)의 알루미늄 함량은 상이할 수 있다. The aluminum content of the second sub-semiconductor layers 23b, 23c, and 23d of each of the first to third pairs may be different.

예컨대, 제1 쌍의 제2 서브반도체층(23b)은 AlxGa1-xN/GaN을 포함하고, 제2 쌍의 제2 서브반도체층(23c)은 AlyGa1-yN을 포함하며, 제3 쌍의 제2 서브반도체층(23d)은 AlzGa1-zN을 포함할 수 있다. 이러한 경우, x, y, z는 하기의 수학식 1과 수학식 2의 관계가 성립한다.For example, the first pair of second sub-semiconductor layers 23b includes AlxGa1-xN/GaN, the second pair of second sub-semiconductor layers 23c include AlyGa1-yN, and the third pair of second The sub-semiconductor layer 23d may include AlzGa1-zN. In this case, x, y, and z satisfy the relationship between Equations 1 and 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

y=x-0.03, y=x-0.03,

[수학식 2][Equation 2]

z=y-0.03z=y-0.03

x는 0.21 내지 0.24일 수 있다. x may be 0.21 to 0.24.

예를 들어, x가 0.24인 경우, 제1 쌍의 제2 서브반도체층(23b)의 알루미늄 함량은 24%이고, 제2 쌍의 제2 서브반도체층(23c)의 알루미늄 함량은 21%일 수 있고, 제3 쌍의 제2 서브반도체층(23d)의 알루미늄 함량은 18%일 수 있다. For example, when x is 0.24, the aluminum content of the first pair of second sub-semiconductor layers 23b may be 24%, and the aluminum content of the second pair of second sub-semiconductor layers 23c may be 21%. and the aluminum content of the third pair of second sub-semiconductor layers 23d may be 18%.

예를 들어, x가 0.21인 경우, 제1 쌍의 제2 서브반도체층(23b)의 알루미늄 함량은 21%, 제2 쌍의 제2 서브반도체층(23c)의 알루미늄 함량은 18%, 3 쌍의 제2 서브반도체층(23d)의 알루미늄 함량은 15%일 수 있다. For example, when x is 0.21, the aluminum content of the first pair of second sub-semiconductor layers 23b is 21%, the aluminum content of the second pair of second sub-semiconductor layers 23c is 18%, 3 pairs The aluminum content of the second sub-semiconductor layer 23d may be 15%.

따라서, 제5 반도체층(23)의 제1 내지 제3 쌍 각각의 제2 서브반도체층(23b, 23c, 23d)의 알루미늄 함량은 대략 15% 내지 대략 24% 범위 내에서 조절될 수 있다. 이러한 함량 범위에 의해 전자의 차단성능이 향상되고 제2 반도체층(25)의 정공이 활성층(21)으로 주입되는 주입 효율이 향상될 수 있다. Accordingly, the aluminum content of the second sub-semiconductor layers 23b , 23c , and 23d of each of the first to third pairs of the fifth semiconductor layer 23 may be adjusted within a range of about 15% to about 24%. By this content range, the electron blocking performance may be improved and the injection efficiency for injecting the holes of the second semiconductor layer 25 into the active layer 21 may be improved.

알루미늄 함량에 따라 반도체소자의 광도(Po)를 달라지는데, 이는 도 4에 나타내어진다.The luminous intensity (Po) of the semiconductor device varies according to the aluminum content, which is shown in FIG. 4 .

도 4는 제5 반도체층의 알루미늄 함량에 따른 광도를 나타낸다.4 shows the luminous intensity according to the aluminum content of the fifth semiconductor layer.

도 4를 참조하면, 알루미늄 함량이 24%일 때 광도(Po)가 가장 높고, 알루미늄 함량이 24%를 기준으로 감소되거나 증가되는 경우 광도(Po)가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4 , it can be seen that the luminous intensity Po is highest when the aluminum content is 24%, and the luminous intensity Po decreases when the aluminum content is decreased or increased based on 24%.

제1 쌍의 제2 서브반도체층(23b)의 알루미늄 함량은 대략 21% 내지 24%이고, 제2 쌍의 제2 서브반도체층(23c)의 알루미늄 함량은 대략 18% 내지 대략 21%이며, 제3 쌍의 제2 서브반도체층(23d)의 알루미늄 함량은 대략 15% 내지 대략 18%일 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 쌍 및 제3 쌍 각각의 제2 서브반도체층(23c, 23d)의 알루미늄 함량은 수학식 1과 수학식 2에 의해 결정될 수 있다. The aluminum content of the first pair of second sub-semiconductor layers 23b is about 21% to about 24%, and the aluminum content of the second pair of second subsemiconductor layers 23c is about 18% to about 21%, The aluminum content of the three pairs of the second sub-semiconductor layers 23d may be about 15% to about 18%. As described above, the aluminum content of the second sub-semiconductor layers 23c and 23d of each of the second pair and the third pair may be determined by Equations 1 and 2.

알루미늄 함량이 21% 미만인 경우, 활성층(21)에서 제2 반도체층(25)로 전자가 오버플로우(overflow)되어 누설 전류에 따른 광손실이 발생될 수 있다. 알루미늄 함량이 24%를 초과한 경우, 제2 반도체층(25)에서 주입되는 정공이 활성층(21)으로 용이하게 주입되지 않아 동작전압이 상승될 수 있다. When the aluminum content is less than 21%, electrons overflow from the active layer 21 to the second semiconductor layer 25 and light loss may occur due to leakage current. When the aluminum content exceeds 24%, holes injected from the second semiconductor layer 25 are not easily injected into the active layer 21 , and thus the operating voltage may increase.

한편, 제2 반도체층에 어떠한 요철패턴도 없는 종래의 반도체소자와 요철패턴(22)을 포함하는 제2 반도체층(25)을 갖는 실시예에 따른 반도체소자의 동작 특성은 하기 표 1과 같다.Meanwhile, the operating characteristics of the conventional semiconductor device having no concavo-convex pattern on the second semiconductor layer and the semiconductor device according to the embodiment having the second semiconductor layer 25 including the concave-convex pattern 22 are shown in Table 1 below.

광측정기로는 적분구(integrating sphere)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 적분구는 내측에 중공부를 가진 구형의 장치로서, 중공부 내로 광을 받아들여 그 특성을 측정하는 장치일 수 있다.An integrating sphere may be used as the photometer. For example, the integrating sphere is a spherical device having a hollow inside, and may be a device that receives light into the hollow and measures its properties.


특성characteristic 파장wavelength 적분구(65mA)integrating sphere (65mA) 적분구(150mA)integrating sphere (150mA)
Vf3(V)V f3 (V) P0(mW)P 0 (mW) Wd(nm)Wd (nm) P0(mW)P 0 (mW) P0(mW)P 0 (mW) 종래conventionally 2.8532.853 135.79135.79 453.0453.0 102.9102.9 223.9223.9 실시예Example 2.8802.880 143.20143.20 450.8450.8 104.3104.3 226.8226.8

표 1에 나타낸 바와 같이, 종래에는 2.853V(Vf3)로 인가될 때 135.79mW의 광도(Po)가 출력되는데 반해, 실시예에서는 2.885V(Vf3)로 인가될 때 143.20mW의 광도(Po)가 출력될 수 있다. 즉, 종래에 비해 실시예에서 더 높은 광도가 얻어질 수 있다. As shown in Table 1, conventionally, when applied at 2.853V (Vf3), the luminous intensity (Po) of 135.79mW is output, whereas in the embodiment, when applied as 2.885V (Vf3), the luminous intensity (Po) of 143.20mW is can be output. That is, a higher luminous intensity can be obtained in the embodiment compared to the conventional one.

적분구(65mA)에 의한 광도 측정 결과, 종래에서는 102.9mW의 광도가 출력되는데 반해, 실시예에서는 104.3mW의 광도가 출력될 수 있다. 아울러, 적분구(150mA) 에 의한 광도 측정 결과, 종래에서는 223.9mW의 광도가 출력되는데 반해, 실시예에서는 226.8mW의 광도가 출력될 수 있다. 따라서, 적분구에 의한 광도 측정 결과에서도, 종래에 비해 실시예에서 더 높은 광도가 얻어질 수 있다. As a result of measuring the light intensity by the integrating sphere (65 mA), the conventional light intensity of 102.9 mW is output, whereas in the embodiment, the light intensity of 104.3 mW can be output. In addition, as a result of the luminous intensity measurement by the integrating sphere (150mA), the luminous intensity of 223.9 mW is outputted in the prior art, whereas the luminous intensity of 226.8 mW is output in the embodiment. Therefore, even in the result of photometric measurement by the integrating sphere, higher luminous intensity can be obtained in the embodiment than in the related art.

(수평형 반도체소자 및 플립형 반도체소자)(Horizontal type semiconductor device and flip type semiconductor device)

도 5는 수평형 반도체소자를 도시한다.5 shows a horizontal type semiconductor device.

수평형 반도체소자는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 반도체소자에 대한 후속 공정이 추가되어 제조될 수 있다.The horizontal type semiconductor device may be manufactured by adding a subsequent process to the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1 .

도 5를 참조하면, 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 반도체소자가 마련되는 경우, 메사 에칭(mesa etching)이 수행되어 발광구조물의 일부 영역이 제거될 수 있다. 즉, 메사 에칭에 의해 제2 반도체층(25), 제5 반도체층(23), 활성층(21), 제4 반도체층(19), 제3 반도체층(17) 및 제1 반도체층(15) 각각의 가장자리 영역이 제거될 수 있다. 제1 반도체층(15)은 그 상부 일부가 제거되고 하부 일부는 제거되지 않을 수 있다. Referring to FIG. 5 , when the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1 is provided, mesa etching may be performed to remove a portion of the light emitting structure. That is, the second semiconductor layer 25 , the fifth semiconductor layer 23 , the active layer 21 , the fourth semiconductor layer 19 , the third semiconductor layer 17 and the first semiconductor layer 15 are formed by mesa etching. Each edge region may be removed. The upper part of the first semiconductor layer 15 may be removed and the lower part may not be removed.

이어서, 메사에칭으로 식각된 제1 반도체층(15) 상에 제1 전극(27)이 배치되고, 제2 반도체층(25) 상에 제2 전극(29)이 배치될 수 있다. 제1 전극(27) 및 제2 전극(29)은 도전성이 우수한 금속 물질로 형성될 수 있다. 제1 전극(27) 및 제2 전극(29) 각각은 적어도 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. Subsequently, the first electrode 27 may be disposed on the first semiconductor layer 15 etched by mesa-etching, and the second electrode 29 may be disposed on the second semiconductor layer 25 . The first electrode 27 and the second electrode 29 may be formed of a metal material having excellent conductivity. Each of the first electrode 27 and the second electrode 29 may include at least one or more layers.

제1 전극(27)의 상면은 발광구조물의 활성층(21)보다 낮게 위치되도록 배치됨으로써, 발광구조물의 활성층(21)에서 생성되는 광이 활성층(21)의 측면으로 발광될 때 제1 전극(27)에 의해 반사되지 않게 될 수 있다.The upper surface of the first electrode 27 is disposed to be positioned lower than the active layer 21 of the light emitting structure, so that when light generated from the active layer 21 of the light emitting structure is emitted to the side of the active layer 21 , the first electrode 27 ) may not be reflected by

이와 달이, 제1 전극(27)의 상면은 발광구조물의 활성층(21)보다 높게 위치되도록 배치됨으로써, 발광구조물의 활성층(21)에서 생성되는 광이 활성층(21)의 측면에서 발광될 때, 제1 전극(27)의 측면에 의해 반사될 수 있다. This and the moon, the upper surface of the first electrode 27 is arranged to be positioned higher than the active layer 21 of the light emitting structure, so that when the light generated in the active layer 21 of the light emitting structure is emitted from the side of the active layer 21, It may be reflected by the side surface of the first electrode 27 .

상술한 바와 같이, 제3 반도체층(17)에 리세스(18)가 형성됨으로써, 제3 반도체층(17)의 리세스(18)에 대응되어 제4 반도체층(19), 활성층(21) 및 제5 반도체층(23) 각각에 리세스가 형성될 수 있다. As described above, since the recess 18 is formed in the third semiconductor layer 17 , the fourth semiconductor layer 19 and the active layer 21 correspond to the recess 18 of the third semiconductor layer 17 . and a recess may be formed in each of the fifth semiconductor layers 23 .

아울러, 제3 반도체층(17)의 리세스(18)에 대응되어 제2 반도체층(25)에 요철패턴(22)이 형성될 수 있다. In addition, the concave-convex pattern 22 may be formed in the second semiconductor layer 25 to correspond to the recess 18 of the third semiconductor layer 17 .

제2 반도체층(25) 상에 전극층(26)이 형성될 수 있다. 전극층(26)은 스퍼터(sputter) 장비를 이용하여 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. An electrode layer 26 may be formed on the second semiconductor layer 25 . The electrode layer 26 may be formed using sputtering equipment, but is not limited thereto.

예컨대, 수평형 반도체소자에서는 제2 반도체층(25) 상에 전극층(26)으로서 투명전극층이 배치될 수 있다. For example, in a horizontal semiconductor device, a transparent electrode layer may be disposed as the electrode layer 26 on the second semiconductor layer 25 .

투명전극층 또한 제2 반도체층(25)의 요철패턴(22)에 대응되는 요철패턴을 가질 수 있다. 투명전극층의 요철패턴의 밀도는 제2 반도체층(25)의 요철패턴(22)의 밀도와 동일할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The transparent electrode layer may also have a concave-convex pattern corresponding to the concave-convex pattern 22 of the second semiconductor layer 25 . The density of the concavo-convex pattern of the transparent electrode layer may be the same as the density of the concavo-convex pattern 22 of the second semiconductor layer 25 , but is not limited thereto.

제2 반도체층(25) 상에 투명전극층이 형성되는 경우, 제2 전극(29)은 투명전극층 상에 배치될 수 있다. When the transparent electrode layer is formed on the second semiconductor layer 25 , the second electrode 29 may be disposed on the transparent electrode layer.

투명전극층은 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다. 투명전극층은 제2 반도체층(25)과의 오믹 특성이 우수하고 전류 스프레딩 특성이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 투명전극층은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The transparent electrode layer may include a transparent conductive material. The transparent electrode layer may be formed of a material having excellent ohmic characteristics with the second semiconductor layer 25 and excellent current spreading characteristics. For example, the transparent electrode layer is ITO, IZO (In-ZnO), GZO (Ga-ZnO), AZO (Al-ZnO), AGZO (Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx / It may include at least one selected from the group consisting of ITO, Ni/IrOx/Au, and Ni/IrOx/Au/ITO, but is not limited thereto.

투명전극층이 제2 반도체층(25) 상에 배치된 후 메사 에칭이 수행되거나 메사 에칭이 수행된 후 투명전극층이 제2 반도체층(25) 상에 배치될 수 있다.After the transparent electrode layer is disposed on the second semiconductor layer 25 , mesa etching may be performed, or after the mesa etching is performed, the transparent electrode layer may be disposed on the second semiconductor layer 25 .

제2 전극(29)은 투명전극층이 제2 반도체층(25) 상에 배치된 후 투명전극층 상에 배치되거나 투명전극층이 제2 반도체층(25) 상에 배치되고 메사 에칭이 수행된 후 투명전극층 상에 배치될 수 있다.The second electrode 29 is formed on the transparent electrode layer after the transparent electrode layer is disposed on the second semiconductor layer 25 or the transparent electrode layer after the transparent electrode layer is disposed on the second semiconductor layer 25 and mesa etching is performed. may be placed on the

한편, 도 5에 도시된 수평형 반도체소자가 180도 뒤집혀 반도체소자 패키지에 채택되는 경우, 플립형 반도체소자로 사용될 수 있다. On the other hand, when the horizontal type semiconductor device shown in FIG. 5 is turned over 180 degrees and is adopted for a semiconductor device package, it may be used as a flip type semiconductor device.

이러한 경우, 제2 반도체층(25) 상에 전극층(26)으로서 반사전극층이 배치될 수 있다. 반사전극층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질로 형성될 수 있다.In this case, a reflective electrode layer as the electrode layer 26 may be disposed on the second semiconductor layer 25 . The reflective electrode layer may be formed of a material composed of Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, and a selective combination thereof.

반사전극층 또한 제2 반도체층(25)의 요철패턴(22)에 대응되는 요철패턴을 가질 수 있다. 반사전극층의 요철패턴의 밀도는 제2 반도체층(25)의 요철패턴(22)의 밀도와 동일할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The reflective electrode layer may also have an uneven pattern corresponding to the uneven pattern 22 of the second semiconductor layer 25 . The density of the concavo-convex pattern of the reflective electrode layer may be the same as the density of the concavo-convex pattern 22 of the second semiconductor layer 25 , but is not limited thereto.

활성층(21)에서 발광되어 하부 방향으로 진행되는 광이 반사전극층의 요철패턴에 의해 난반사되어 상부 방향으로 반사될 수 있어, 보다 많은 광이 상부 방향으로 방출될 수 있어, 광 효율이 향상될 수 있다. Light emitted from the active layer 21 and traveling in a downward direction may be diffusely reflected by the concave-convex pattern of the reflective electrode layer and reflected upward, so that more light may be emitted upward, thereby improving optical efficiency. .

도 6는 실시예에 따른 반도체소자 패키지를 도시한다.6 illustrates a semiconductor device package according to an embodiment.

도 6에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 반도체소자 패키지는 캐비티(cavity, 315)를 갖는 몸체(311), 몸체(311) 내에 배치된 제1 리드프레임(321) 및 제2 리드프레임(323), 반도체소자(100), 와이어들(331) 및 몰딩부재(341)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the semiconductor device package according to the embodiment includes a body 311 having a cavity 315 , a first lead frame 321 and a second lead frame 323 disposed in the body 311 . ), the semiconductor device 100 , wires 331 , and a molding member 341 .

몸체(311)는 전도성 재질 또는 절연성 재질을 포함할 수 있다. 몸체(311)는 수지 재질, 실리콘 재질, 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 수지 재질은 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 또는 에폭시일 수 있다.The body 311 may include a conductive material or an insulating material. The body 311 may be formed of at least one of a resin material, a silicon material, a metal material, photo sensitive glass (PSG), sapphire (Al2O3), and a printed circuit board (PCB). The resin material may be polyphthalamide (PPA: Polyphthalamide) or epoxy.

몸체(311)는 상부가 개방되고, 측면과 바닥으로 이루어진 캐비티(315)를 갖는다. 캐비티(315)는 몸체(311)의 상면으로부터 오목한 컵(cup) 구조 또는 리세스(recess) 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The body 311 has a cavity 315 having an open top and a side and a bottom. The cavity 315 may include a cup structure or a recess structure concave from the upper surface of the body 311 , but is not limited thereto.

제1 리드프레임(321)은 캐비티(315)의 바닥 영역 중 제1 영역에 배치되며, 제2리드프레임(323)은 캐비티(315)의 바닥 영역 중 제2 영역에 배치된다. 제1 리드프레임(321)과 제2 리드프레임(323)은 캐비티(315) 내에서 서로 이격될 수 있다. The first leadframe 321 is disposed in a first area of the bottom area of the cavity 315 , and the second leadframe 323 is disposed in a second area of the bottom area of the cavity 315 . The first leadframe 321 and the second leadframe 323 may be spaced apart from each other in the cavity 315 .

제1 및 제2 리드프레임(321, 323)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 리드프레임(321, 323)은 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. The first and second leadframes 321 and 323 are made of a metal material, for example, titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), chromium (Cr), or tantalum (Ta). , platinum (Pt), tin (Sn), silver (Ag), may include at least one of phosphorus (P). The first and second leadframes 321 and 323 may be formed of a single metal layer or a multi-layered metal layer.

반도체소자(100)는 제1 및 제2 리드프레임(321, 223) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있다. 반도체소자(100)는 예컨대, 제1 리드프레임(321) 위에 배치되고, 와이어(331)로 제1 및 제2 리드프레임(321, 223)과 연결된다. The semiconductor device 100 may be disposed on at least one of the first and second lead frames 321 and 223 . The semiconductor device 100 is, for example, disposed on the first leadframe 321 and connected to the first and second leadframes 321 and 223 with a wire 331 .

반도체소자(100)는 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 반도체소자(100)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 반도체소자(100)는 도 1 내지 도 8의 기술적 특징을 채용할 수 있다.The semiconductor device 100 may selectively emit light in a range from a visible ray band to an ultraviolet ray band, and may be selected from, for example, a red LED chip, a blue LED chip, a green LED chip, and a yellow green LED chip. The semiconductor device 100 may include a group 3-5 or group 2-6 compound semiconductor. The semiconductor device 100 may employ the technical features of FIGS. 1 to 8 .

몸체(311)의 캐비티(315)에는 몰딩부재(341)가 배치될 수 있다. 몰딩부재(341)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함할 수 있다. 몰딩부재(341)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 몰딩부재(341)는 반도체소자(100) 상에서 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 형광체는 반도체소자(100)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 몰딩부재(341)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.A molding member 341 may be disposed in the cavity 315 of the body 311 . The molding member 341 may include a light-transmitting resin layer such as silicone or epoxy. The molding member 341 may be formed in a single layer or in multiple layers. The molding member 341 may include a phosphor for changing the wavelength of light emitted from the semiconductor device 100 , and the phosphor excites some of the light emitted from the semiconductor device 100 and emits light of a different wavelength. will do The phosphor may be selectively formed from among YAG, TAG, Silicate, Nitride, and Oxy-nitride-based materials. The phosphor may include at least one of a red phosphor, a yellow phosphor, and a green phosphor, but is not limited thereto. The surface of the molding member 341 may be formed in a flat shape, a concave shape, a convex shape, or the like, but is not limited thereto.

몸체(311)의 상부에는 렌즈가 더 형성될 수 있으며, 다. 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 반도체소자(100)가 방출하는 빛의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.A lens may be further formed on the upper portion of the body 311, c. It may include a structure of a concave and/or convex lens, and may control light distribution of light emitted by the semiconductor device 100 .

반도체소자 패키지 내에는 보호소자가 배치될 수 있다. 보호소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있다.A protection device may be disposed in the semiconductor device package. The protection device may be implemented as a thyristor, a Zener diode, or a transient voltage suppression (TVS).

한편, 실시 예에 따른 반도체소자 패키지는 광원 장치에 적용될 수 있다.Meanwhile, the semiconductor device package according to the embodiment may be applied to a light source device.

또한, 광원 장치는 산업 분야에 따라 표시 장치, 조명 장치, 헤드 램프 등을 포함할 수 있다. In addition, the light source device may include a display device, a lighting device, a head lamp, etc. according to an industrial field.

광원 장치의 예로, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 위에 배치되는 반사판과, 광을 방출하며 발광 소자를 포함하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다. 또한, 표시 장치는 컬러 필터를 포함하지 않고, 적색(Red), 녹색(Gren), 청색(Blue) 광을 방출하는 발광 소자가 각각 배치되는 구조를 이룰 수도 있다.As an example of the light source device, the display device includes a bottom cover, a reflecting plate disposed on the bottom cover, a light emitting module that emits light and includes a light emitting device, and is disposed in front of the reflecting plate and guides light emitted from the light emitting module to the front A light guide plate, an optical sheet including prism sheets disposed in front of the light guide plate, a display panel disposed in front of the optical sheet, an image signal output circuit connected to the display panel and supplying an image signal to the display panel; It may include a color filter disposed in front. Here, the bottom cover, the reflector, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may form a backlight unit. Also, the display device may have a structure in which light emitting devices emitting red, green, and blue light are respectively disposed without including a color filter.

광원 장치의 또 다른 예로, 헤드 램프는 기판 상에 배치되는 반도체소자 패키지를 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.As another example of the light source device, the head lamp is a light emitting module including a semiconductor device package disposed on a substrate, a reflector that reflects light emitted from the light emitting module in a predetermined direction, for example, forward, and is reflected by the reflector It may include a lens that refracts light forward, and a shade that blocks or reflects a portion of light reflected by the reflector and directed to the lens to form a light distribution pattern desired by a designer.

광원 장치의 다른 예인 조명 장치는 커버, 광원 모듈, 방열체, 전원 제공부, 내부 케이스, 소켓을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 광원 장치는 부재와 홀더 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈은 실시 예에 따른 반도체소자 패키지를 포함할 수 있다.A lighting device, which is another example of the light source device, may include a cover, a light source module, a heat sink, a power supply unit, an inner case, and a socket. In addition, the light source device according to the embodiment may further include any one or more of a member and a holder. The light source module may include a semiconductor device package according to an embodiment.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the above embodiments are included in at least one embodiment, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and variations should be interpreted as being included in the scope of the embodiments.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the embodiment has been mainly described, but this is only an example and does not limit the embodiment, and those of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs are provided with several examples not illustrated above within the range that does not deviate from the essential characteristics of the embodiment. It can be seen that the transformation and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be implemented by modification. And the differences related to these modifications and applications should be interpreted as being included in the scope of the embodiments set forth in the appended claims.

10: 반도체소자
11: 기판
13: 버퍼층
15, 17, 19, 23, 25: 반도체층
17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 23d: 서브반도체층
18: 리세스
21: 활성층
22: 요철패턴
26: 전극층
27, 29: 전극
10: semiconductor device
11: Substrate
13: buffer layer
15, 17, 19, 23, 25: semiconductor layer
17a, 17b, 23a, 23b, 23c, 23d: sub-semiconductor layer
18: recess
21: active layer
22: uneven pattern
26: electrode layer
27, 29: electrode

Claims (12)

제1 도전형 반도체층;
제2 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되고, 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 캐리어와 상기 제2 도전형 반도체층의 제2 캐리어를 재결합하는 활성층; 및
상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 전자 차단층을 포함하고,
상기 제1 도전형 반도체층은 상면에 제1 방향으로 오목한 제1 리세스가 형성된 제1-1 도전형 반도체층을 포함하고,
상기 제1 방향은 상기 제2 도전형 반도체층에서 상기 제1 도전형 반도체층으로 향하는 방향이고,
상기 제2 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층의 최상면에 배치되는 제2 리세스를 포함하며,
상기 제1 리세스와 상기 제2 리세스는 상기 제1 방향으로 중첩되고,
상기 제2 리세스의 최저점은 상기 활성층의 최상면보다 낮게 배치되는 반도체소자.
a first conductivity type semiconductor layer;
a second conductivity type semiconductor layer;
an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer, the active layer recombination of the first carrier of the first conductivity type semiconductor layer and the second carrier of the second conductivity type semiconductor layer; and
An electron blocking layer disposed between the active layer and the second conductivity type semiconductor layer,
The first conductivity type semiconductor layer includes a 1-1 conductivity type semiconductor layer having a first recess concave in a first direction on an upper surface thereof;
The first direction is a direction from the second conductivity type semiconductor layer to the first conductivity type semiconductor layer,
The second conductivity type semiconductor layer includes a second recess disposed on the uppermost surface of the second conductivity type semiconductor layer,
the first recess and the second recess overlap in the first direction;
A lowest point of the second recess is disposed lower than a top surface of the active layer.
제1항에 있어서,
상기 제2 리세스는 곡률을 갖는 반구 형상을 갖는 요철패턴을 포함하고,
상기 요철패턴은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면으로부터 내부를 따라 라운드 면과 변곡점을 가지며,
상기 변곡점은 상기 요철패턴의 최저점에 위치되는 반도체소자.
According to claim 1,
The second recess includes a concave-convex pattern having a hemispherical shape having a curvature,
The concave-convex pattern has a round surface and an inflection point along the inside from the surface of the second conductivity type semiconductor layer,
The inflection point is a semiconductor device positioned at the lowest point of the concave-convex pattern.
제2항에 있어서,
상기 제2 도전형 반도체층은 상기 요철패턴이 형성되지 않은 제1 영역과 상기 요철패턴이 형성된 제2 영역을 가지며,
상기 제1 영역의 제1 두께와 상기 제2 영역의 제2 두께의 비율은 1:4 내지 1:20이며,
상기 활성층은 상기 제1 방향으로 상기 제1 리세스 및 상기 제2 리세스와 중첩되는 제3 리세스를 포함하고,
상기 제2 영역의 상기 제2 두께는 상기 활성층의 상기 제3 리세스의 최저점과 상기 요철패턴의 변곡점 사이의 간격이며,
상기 요철패턴은 상기 활성층 내에 위치되는 반도체소자.
3. The method of claim 2,
The second conductivity type semiconductor layer has a first region in which the concave-convex pattern is not formed and a second region in which the concavo-convex pattern is formed,
A ratio of the first thickness of the first region to the second thickness of the second region is 1:4 to 1:20,
the active layer includes a third recess overlapping the first recess and the second recess in the first direction;
The second thickness of the second region is an interval between the lowest point of the third recess of the active layer and the inflection point of the concave-convex pattern,
The concave-convex pattern is a semiconductor device positioned in the active layer.
제3항에 있어서,
상기 활성층은 다수의 우물층과 다수의 배리어층을 포함하고,
상기 요철패턴은 상기 다수의 우물층 중 상기 제2 도전형 반도체층과 가장 인접한 마지막 우물층보다 낮게 위치되는 반도체소자.
4. The method of claim 3,
The active layer includes a plurality of well layers and a plurality of barrier layers,
The concave-convex pattern is positioned lower than a last well layer closest to the second conductivity-type semiconductor layer among the plurality of well layers.
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