KR102524007B1 - 발광 소자 - Google Patents

발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR102524007B1
KR102524007B1 KR1020160003248A KR20160003248A KR102524007B1 KR 102524007 B1 KR102524007 B1 KR 102524007B1 KR 1020160003248 A KR1020160003248 A KR 1020160003248A KR 20160003248 A KR20160003248 A KR 20160003248A KR 102524007 B1 KR102524007 B1 KR 102524007B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
nitride layer
nitride
light emitting
stacked
Prior art date
Application number
KR1020160003248A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170083852A (ko
Inventor
음정현
Original Assignee
쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
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 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 filed Critical 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
Priority to KR1020160003248A priority Critical patent/KR102524007B1/ko
Publication of KR20170083852A publication Critical patent/KR20170083852A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102524007B1 publication Critical patent/KR102524007B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04Semiconductor 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
    • H01L33/06Semiconductor 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor 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 body packages
    • H01L33/52Encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor 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 body packages
    • H01L33/62Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12041LED

Abstract

본 발명은 광도 개선을 위한 활성층 구조가 구비된 발광소자에 관한 발명이다. 본 발명의 실시예에 따른 발광소자는, 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 위에 형성되는 활성층; 및 상기 활성층 위에 형성되는 제2 반도체층;을 포함하되, 상기 활성층은, 제1 질화물층, 제2 질화물층, 제3 질화물층 및 제4 질화물층을 포함하는 제1 블록층이 적어도 1회 이상 반복적으로 적층된 초격자층을 포함하며, 상기 제2 질화물층은 상기 제1 질화물층 위에 적층되고, 상기 제1 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며, 상기 제3 질화물층은 상기 제2 질화물층 위에 적층되고, 상기 제2 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며, 상기 제4 질화물층은 상기 제3 질화물층 위에 적층되고, 상기 제3 질화물층보다 낮은 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.

Description

발광 소자{Light emitting diode}
본 발명의 실시예는 질화물 반도체 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD:Laser Diode) 등 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다. 이에, 발광 다이오드의 광 추출 효율을 개선하기 위한 노력들이 다양하게 시도되고 있다.
발광 다이오드의 활성층에서 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며 그에 상응하는 파장을 가지는 빛이 생성된다. 종래의 발광 다이오드의 경우 홀(hole)의 짧은 이동거리로 인해 활성층 내의 P 형 반도체층에 가까운 우물층 몇 개에서만 발광이 제한적으로 발생하여 광도 향상에 한계가 있다. 이와 동시에 전자 오버플로(electron overflow)에 의한 비방사 재결합(non-radiative recombination)이 발생하여 홀 캐리어 소모(hole carrier consumption)에 의한 광도 하락이 발생한다.
따라서, 활성층 내에서 광도 향상을 위한 활성층 구조에 관한 기술의 제공이 요구 된다.
한국공개특허 제 2014-0090282 호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광도 향상을 위한 활성층 구조를 포함하는 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자는, 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 위에 형성되며는 활성층; 및 상기 활성층 위에 형성되는 제2 반도체층;을 포함하되, 상기 활성층은, 제1 질화물층, 제2 질화물층, 제3 질화물층 및 제4 질화물층을 포함하는 제1 블록층이 적어도 1회 이상 반복적으로 적층된 초격자층을 포함하며, 상기 제2 질화물층은 상기 제1 질화물층 위에 적층되고, 상기 제1 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며, 상기 제3 질화물층은 상기 제2 질화물층 위에 적층되고, 상기 제2 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며, 상기 제4 질화물층은 상기 제3 질화물층 위에 적층되고, 상기 제3 질화물층보다 낮은 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 활성층 내의 스트레인(strain)을 완화하고 전제 컨파인먼트(confinement)와 홀 인젝션(hole injection)을 개선하여 발광소자의 광도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 발광소자의 단면도와 상기 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층 내의 Al 함유량을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 Al 함유량을 가지는 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층 내의 Al 함유량을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 Al 함유량을 가지는 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 Si 의 함유량을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 발광 파장 대비 광도 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 역방향 전압(VR) 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 종래의 발광소자의 단면도와 상기 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광소자(100)은 제1 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 반도체층(130)을 포함할 수 있다.
활성층(120)은 제1 반도체층(110) 위에 적층되어 형성되며, 제2 반도체층(130)은 활성층(120) 위에 적층되어 형성될 수 있다.
제1 반도체층(110)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다.
제2 반도체층(130)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현되며, p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다.
활성층(120)은 InGaN층(122)와 GaN층(124)이 교번하여 적층된 초격자층 구조를 포함할 수 있다. InGaN층(122)의 밴드갭 에너지가 GaN층(124)의 밴드갭 에너지보다 낮기 때문에, InGaN층(122)는 양자우물층이고 GaN층(124)는 양자장벽층일 수 있다.
예시적으로 도 1에 도시된 것과 같이, 활성층(120)은 InGaN층(122)와 GaN층(124)이 교번적으로 2번 적층된 구조일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도 1의 하단에 도시된 에너지 밴드갭 그래프를 참조하면, 활성층(120)에 포함된 InGaN층(122)의 밴드갭 에너지가 GaN층(120)의 밴드갭 에너지보다 낮기 때문에 양자우물층으로 도시되어 있고, GaN층(120)은 양자장벽층으로 도시되어 있다.
종래의 발광소자(100)의 활성층(120)은 InGaN층(122)이 저온에서 성장되기 때문에 결정 품질이 낮다. 상대적으로 저품질의 InGaN층(122)으로 광출력을 개선하는 것이 제한되며, 제품 목적에 맞는 파장에 따라 InGaN의 조성 역시 제한적인 문제점이 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 발광소자(200)는 제1 반도체층(110)과 제2 반도체층(130)을 포함하며, 제1 반도체층(110)과 제2 반도체층(130) 사이에 형성되는 활성층(250)을 포함할 수 있다.
활성층(250)은 제1 질화물층(122), 제2 질화물층(124), 제3 질화물층(126) 및 제4 질화물층(128)를 포함하는 제1 블록층(210)이 적어도 1회 이상 반복적으로 적층된 초격자층을 포함할 수 있다.
예시적으로 도 2에 도시된 것과 같이, 활성층(250)은 제1 블록층(210, 212)이 2회(210, 212) 적층된 초격자층일 수 있지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.
이하 중복된 설명을 생략하고 설명의 편의를 위하여 제1 블록층(210, 212)는 지시 번호 210을 기준으로 설명한다.
제2 질화물층(124)은 제1 질화물층(122) 위에 적층되고, 제1 질화물층(122)보다 높은 밴드갭 에너지를 가진다. 제3 질화물층(126)은 제2 질화물층(124) 위에 적층되고, 제2 질화물층(124)보다 높은 밴드갭 에너지를 가진다. 제4 질화물층(128)은 제3 질화물층(126)위에 적층되고, 제3 질화물층(126)보다 낮은 밴드갭 에너지를 가진다.
제1 질화물층(122)은 InGaN을 포함하는 양자우물층일 수 있다.
제2 질화물층(124)과 제4 질화물층(128)은 GaN을 포함하는 제1 양자장벽층일 수 있다.
제3 질화물층(126)은 AlxGa(1-x)N (0 < x < 1) 을 포함하는 제2 양자장벽층일 수 있다. 상기 x는 0보다 크고 0.1 보다 작은 값을 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
제1 블록층(210)에 포함된 포함된 각각의 제3 질화물층(126)에 속하는 Al의 농도는, 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130) 방향으로 갈수록 증가 또는 감소할 수 있다. 상기 증가는 선형적인 증가일 수도 있고 계단적으로 증가하는 것일 수 있다. 상기 감소는 선형적인 감소일 수도 있고 계단적으로 감소하는 것일 수 있다.
제1 블록층(210)에 포함된 포함된 각각의 제3 질화물층(126)에 속하는 Al의 농도는, 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130) 방향으로 갈수록 증가하다가 감소할 수 있으며, 감소하다가 증가할 수도 있다.
예시적으로, 제3 질화물층(126)의 두께는 0.5 내지 1 [nm]일 수 있다.
예시적으로, 제2 질화물층(124) 또는 제4 질화물층(128)의 두께 대비 제3 질화물층(126)의 두께의 비율은 1: 0.5 또는 1:1 일 수 있다. 즉, 제2 질화물층(124) 또는 제4 질화물층(128)의 두께가 1 인 경우에 상대적으로 제3 질화물층(126)의 두께는 0.5 또는 1 일 수 있다.
활성층(250)은 제1 블록층(210)이 1회 이상 적층된 구조를 포함하고, 마지막 적층된 제1 블록층과 제2 반도체층(130) 사이에 적층된 제1 질화물층(122)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 도2에서 발광소자(200 ) 내에 제1 블록층(210)이 2 회 적층되어 있으므로, 제2 질화물층(124), 제3 질화물층(126) 및 제4 질화물층(128)에 의한 양자장벽층이 2개 도시되어 있다. 제3 질화물층(126)의 밴드갭 에너지가 제2 질화물층(124) 및 제4 질화물층(128)보다 높기 때문에 에너지 밴드갭 그래프에서 돌출되어 표시될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자(200)의 활성층 내의 Al 함유량을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 Al 함유량을 가지는 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 4는, 설명의 편의를 위하여, 제1 블록층(210)이 4회 적층된 활성층의 Al 의 함유량을 나타낸 도면이다. 제1 블록층(210)에 포함된 제3 질화물층(126)의 Al 함유량은 n형 반도체층인 제1 반도체층(110) 에서 p형 반도체층인 제2 반도체층(130)으로 갈수록 감소할 수 있다.
도 5를 참조하면, 도4에 도시된 것과 같이 Al 의 함유량이 감소함에 따라, 양자장벽층(510, 520, 530, 540)의 높이도 감소할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층 내의 Al 함유량을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 Al 함유량을 가지는 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 6은, 설명의 편의를 위하여, 제1 블록층(210)이 4회 적층된 활성층의 Al 의 함유량을 나타낸 도면이다. 제1 블록층(210)에 포함된 제3 질화물층(126)의 Al 함유량은 n형 반도체층인 제1 반도체층(110) 에서 p형 반도체층인 제2 반도체층(130)으로 갈수록 증가할 수 있다.
도 7를 참조하면, 도6에 도시된 것과 같이 Al 의 함유량이 증가함에 따라, 양자장벽층(510, 520, 530, 540)의 높이도 증가할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(300)은 1회 이상 적층된 제1 블록층(210), 제2 블록층(310) 및 1회 이상 적층된 제3 블록층(320)을 포함하는 활성층(350)을 포함할 수 있다.
제1 블록층(210)은 적어도 1회 이상 적층될 수 있다. 예시적으로 도 8을 참조하면, 제1 블록층(210)은 2회(210, 212) 적층될 수 있지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.
활성층(350)은 1회 이상 적층된 제1 블록층(210) 위에 제2 블록층(310)이 적층되고, 제2 블록층(310) 위에 제3 블록층(320)이 1회 이상 적층된 구조를 포함할 수 있다.
제2 블록층(310)은, 제1 질화물층(122) 및 제2 질화물층(124)이 차례대로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예시적으로,제2 블록층(310)은 3.0 [nm]의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
제3 블록층(320)은, 제1 질화물층(122)과 제5 질화물층(822)이 교번하여 적층된 초격자층 구조를 포함할 수 있다.
제5 질화물층(822) 은 밴드갭 에너지가 제1 질화물층(122) 보다 높을 수 있다. 제5 질화물층(822) 은 제2 질화물층(124)에 Si가 도펀트(dopant)로 도핑(doping)된 n형 질화물층일 수 있다. 상기 Si 도펀트는 1e18 내지 내지 1e19 [atoms/cm3] 의 범위에 속하는 농도를 가질 수 있다.
제3 블록층(320)에 포함된 각각의 제5 질화물층(822) 의 상기 Si 도펀트의 농도는 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130) 방향으로 갈수록 증가 또는 감소할 수 있다. 상기 증가는 선형적인 증가일 수도 있고 계단적으로 증가하는 것일 수 있다. 상기 감소는 선형적인 감소일 수도 있고 계단적으로 감소하는 것일 수 있다.
제3 블록층(320)에 포함된 각각의 제5 질화물층(822) 의 Si 도펀트의 농도는, 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130) 방향으로 갈수록 증가하다가 감소할 수 있으며, 감소하다가 증가할 수도 있다.
활성층(250)은 마지막 적층된 제3 블록층과 제2 반도체층(130) 사이에 적층된 제1 질화물층(122)를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(300)의 활성층(350)에 제3 블록층(320)이 2회 적층된 경우, 2 개의 제5 질화물층(822) 이 존재할 수 있고, 제5 질화물층(822) 은 제1 질화물층(122)보다 밴드갭 에너지가 높기 때문에 양자장벽층일 수 있다.
제5 질화물층(822) 은 Si가 도핑되어 있으므로, 제5 질화물층(822)에 의한 양자장벽층에서 홀의 포텐셜 배리어(potential barrier) 높이는 증가하고 전자의 포텐셜 배리어 높이는 감소할 수 있다. 이것은 Si 도너(donor)가 스캐터 센터(scatter center)로 작용하여 홀의 확산을 감소시키기 때문이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 Si 의 함유량을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(300)의 활성층(350) 에서 Si 농도가 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130)으로 갈수록 감소하는 것은 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(300)의 활성층(350) 에서 Si 농도가 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130)으로 갈수록 증가하는 것은 나타낸다.
도 10과 도 11은, 상기 Si 농도가 감소 또는 증가하는 것만을 나타내었지만 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다. 상기 Si 농도는 증가하다가 감소할 수도 있으며, 감소하다가 증가할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 발광 파장 대비 광도 그래프이다.
도 12를 참조하면, 종래의 발광 소자(100)의 발광 파장(WD)에 따른 광도(PO) 분포(검은색)과 본 발명의 발광 소자(200, 300)의 발광 파장(WD)에 따른 광도(PO) 분포(붉은색)을 비교하면, 본 발명의 발광 소자(200, 300)가 장파장 영역에서 광도 드랍(drop)이 개선되는 효과가 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 역방향 전압(VR) 그래프이다.
도 13을 참조하면, 종래의 발광 소자(100)과 비교하여 본 발명의 발광 소자(200, 300)의 역방향 전압(녹색)이 줄어든 것을 확인할 수 있다. 이것은, AlGaN 배리어와 Si 도핑된 배리어로 인하여 전자와 홀이 이동이 용이해짐으로써 구동 전압이 낮아졌기 때문이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지는 몸체(1015), 몸체(1015) 상에 형성된 발광 소자(200, 300), 발광 소자(200, 300)와 연결된 제 1 리드 프레임(1015a)과 제 2 리드 프레임(1015b) 및 발광 소자(200, 300)를 감싸는 몰딩부(1035)를 포함한다.
몸체(1015)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 몸체(1015)가 금속과 같은 전도성 물질로 이루어지면, 몸체(1015) 표면에 절연 물질을 더 형성하여 제 1 리드 프레임(1015a)과 제 2 리드 프레임(1015b)의 전기적 연결을 방지할 수 있다.
발광 소자(200, 300)는 몸체(1015) 상에 설치되거나 제 1 리드 프레임(1015a) 또는 제 2 리드 프레임(1015b) 상에 설치될 수도 있다. 도면에서는 발광 소자(200, 300)가 제 1 리드 프레임(1015a)과 직접 연결되고, 발광 소자(200, 300)가 제 2 리드 프레임(1015b)과는 와이어(1025)를 통해 연결된 것을 도시하였다. 이 때, 제 1 리드 프레임(1015a)은 발광 소자(200, 300)의 제 1 반도체층(230)과 전기적으로 연결되는 제 1 전극(미도시)와 연결되고, 제 2 리드 프레임(1015b)은 발광 소자(200, 300)의 제 2 반도체층(280)과 전기적으로 연결되는 제 2 전극(미도시)와 연결될 수 있다.
몰딩부(1035)는 발광 소자(200, 300)를 덮으며, 도시하지는 않았으나 몰딩부(1035)는 형광체와 같은 파장 변환 입자를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광 소자는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 이루어져 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광 소자는 표시 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 300 : 발광 소자
110 : 제1 반도체층
120 : 활성층
122 : 제1 질화물층
124 : 제2 질화물층
126 : 제3 질화물층
128 : 제4 질화물층
822 : 제5 질화물층

Claims (14)

  1. 제1 반도체층;
    상기 제1 반도체층 위에 형성되는 활성층; 및
    상기 활성층 위에 형성되는 제2 반도체층;을 포함하되,
    상기 활성층은,
    제1 질화물층, 제2 질화물층, 제3 질화물층 및 제4 질화물층을 포함하는 제1 블록층이 적어도 1회 이상 반복적으로 적층된 초격자층을 포함하며,
    상기 제2 질화물층은 상기 제1 질화물층 위에 적층되고, 상기 제1 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며,
    상기 제3 질화물층은 상기 제2 질화물층 위에 적층되고, 상기 제2 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며,
    상기 제4 질화물층은 상기 제3 질화물층 위에 적층되고, 상기 제3 질화물층보다 낮은 밴드갭 에너지를 가지고,
    상기 활성층은,
    상기 제1 블록층이 반복적으로 적층된 초격자층 위에 상기 제1 질화물층 및 상기 제2 질화물층이 차례대로 적층된 제2 블록층 및 상기 제2 블록층 위에 상기 제1 질화물층과 제5 질화물층이 교번하여 적어도 1회 이상 반복적으로 적층되는 제3 블록층을 더 포함하며,
    상기 제5 질화물층은, 밴드갭 에너지가 상기 제1 질화물층보다 높고,
    상기 제 5 질화물층은, 상기 제 2 질화물층에 Si가 도펀트로 도핑된 n형 질화물 층인 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 질화물층은, InGaN 을 포함하는 양자우물층이고,
    상기 제2 질화물층 및 상기 제4 질화물층은, GaN 을 포함하는 제1 양자장벽층이고,
    상기 제3 질화물층은, AlxGa(1-x)N (0 < x < 1)을 포함하는 제2 양자장벽층이고,
    상기 x는, 0보다 크고 0.1 보다 작은 값을 가지고,
    상기 제1 블록층에 포함된 각각의 상기 제3 질화물층에 속하는 Al의 농도는,
    상기 제1 반도체층에서 상기 제2 반도체층 방향으로 갈수록 증가 또는 감소하는,
    발광소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 질화물층 또는 상기 제4 질화물층의 두께 대비 상기 제3 질화물층의 두께의 비율은 1:0.5 또는 1:1이고,
    상기 제3 질화물층의 두께는, 0.5 내지 1 [nm]인,
    발광소자.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 Si가 도펀트로 도핑된 도펀트는, 1e18 내지 1e19 [atoms/cm3] 의 범위에 속하는 농도를 가지고,
    상기 제3 블록층에 포함된 각각의 상기 제5 질화물층의 Si 도펀트의 농도는,
    상기 제1 반도체층 에서 상기 제2 반도체층 방향으로 갈수록 증가 또는 감소하는,
    발광소자.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
KR1020160003248A 2016-01-11 2016-01-11 발광 소자 KR102524007B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160003248A KR102524007B1 (ko) 2016-01-11 2016-01-11 발광 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160003248A KR102524007B1 (ko) 2016-01-11 2016-01-11 발광 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170083852A KR20170083852A (ko) 2017-07-19
KR102524007B1 true KR102524007B1 (ko) 2023-04-20

Family

ID=59427557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160003248A KR102524007B1 (ko) 2016-01-11 2016-01-11 발광 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102524007B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100604406B1 (ko) * 2005-08-25 2006-07-25 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140090282A (ko) 2012-12-11 2014-07-17 엘지이노텍 주식회사 발광소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100604406B1 (ko) * 2005-08-25 2006-07-25 삼성전기주식회사 질화물 반도체 소자

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170083852A (ko) 2017-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI569467B (zh) 半導體發光元件
JP7209338B2 (ja) 半導体素子
CN102142492A (zh) 多量子阱结构及其制造方法、发光二极管
KR101011757B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR102524007B1 (ko) 발광 소자
KR20200009847A (ko) 반도체 소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
US11538960B2 (en) Epitaxial light emitting structure and light emitting diode
KR20140145739A (ko) 발광소자
KR20140059512A (ko) 발광 소자
US11393948B2 (en) Group III nitride LED structures with improved electrical performance
EP2816616B1 (en) Light emitting device and lighting system
KR102511112B1 (ko) 반도체 소자
KR102643093B1 (ko) 반도체 소자 및 조명장치
KR101143275B1 (ko) 전자 소모층을 갖는 반도체 광소자 구조 및 그 제조 방법
KR101253682B1 (ko) 질화물 반도체 소자
KR20120013080A (ko) 발광 소자
KR100891826B1 (ko) 반도체 발광소자
KR102608517B1 (ko) 반도체 소자
KR20130011918A (ko) 반도체 발광소자
US20240136471A1 (en) Light-emitting device and light-emitting apparatus
KR101904034B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템
KR20180082887A (ko) 반도체 소자 및 조명장치
CN102122688A (zh) 多量子阱结构及其制造方法、发光二极管
KR102425850B1 (ko) 발광소자
KR102354251B1 (ko) 발광소자 및 조명장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant