KR102564122B1 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
실시예는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층에서 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층까지 연장되는 복수 개의 리세스를 포함하는 반도체 구조물; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고 상기 제2 도전형 반도체층보다 작은 에너지 밴드 갭을 가지는 물질로 이루어지는 전류 확산층; 상기 리세스 영역에서 제1 도전형 반도체층과 접촉하는 제1 전극층; 및 상기 전류 확산층과 접촉하는 제2 전극층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층은 상기 리세스와 수직 방향으로 중첩되는 제1 영역 및 상기 리세스와 수직 방향으로 비중첩되는 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 하부면이 노출되고, 상기 전류 확산층은 상기 제2 영역 상에 배치되는 반도체 소자를 제공한다.The embodiment includes a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer, and a plurality of recesses extending from the second conductivity type semiconductor layer to the first conductivity type semiconductor layer through the active layer. A semiconductor structure comprising; a current diffusion layer disposed on the second conductivity type semiconductor layer and made of a material having an energy band gap smaller than that of the second conductivity type semiconductor layer; a first electrode layer contacting the first conductivity type semiconductor layer in the recess region; and a second electrode layer contacting the current diffusion layer, wherein the second conductivity type semiconductor layer includes a first region overlapping the recess in a vertical direction and a second region overlapping the recess in a vertical direction, A lower surface of the second conductivity type semiconductor layer is exposed in the first region, and the current diffusion layer provides a semiconductor device disposed on the second region.
Description
실시예는 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광추출 효율이 향상된 반도체 소자에 관한 것이다.Embodiments relate to semiconductor devices, and more particularly, to semiconductor devices with improved light extraction efficiency.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.Semiconductor devices including compounds such as GaN and AlGaN have many advantages, such as having a wide and easily adjustable band gap energy, and can be used in various ways such as light emitting devices, light receiving devices, 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 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 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 are developed in thin film growth technology and device materials to produce red, green, Various colors such as blue and ultraviolet can be realized, and white light with high efficiency can be realized by using fluorescent materials or combining colors. , safety, and environmental friendliness.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.In addition, when light receiving devices such as photodetectors or solar cells are manufactured using group 3-5 or group 2-6 compound semiconductor materials, photocurrent is generated by absorbing light in various wavelength ranges through the development of device materials. By doing so, it is possible to use light in a wide range of wavelengths from gamma rays to radio wavelengths. In addition, it has the advantages of fast response speed, safety, environmental friendliness, and easy control of element materials, so that it can be easily used in power control or ultra-high frequency circuits or communication modules.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.Accordingly, the semiconductor device can replace a transmission module of an optical communication means, a light emitting diode backlight that replaces a Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, and can replace a fluorescent lamp or an incandescent bulb. Applications are expanding to white light emitting diode lighting devices, automobile headlights and traffic lights, and sensors that detect gas or fire. In addition, applications of semiconductor devices can be expanded to high-frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional light emitting device.
발광소자(100)는 기판(110) 위에 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하는 발광구조물(120)이 배치되고, 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 상에 각각 제1 전극(162)과 제2 전극(166)이 배치된다.In the
그리고, 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(124)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 활성층(124)에서 방출되는 빛은 활성층을 이루는 물질의 조성에 따라 다를 수 있으며, 청색광이나 자외선(UV) 또는 심자외선(Deep UV) 등일 수 있다.In addition, the energy determined by the energy band inherent to the material constituting the
그러나, 종래의 발광소자는 다음과 같은 문제점이 있다.However, conventional light emitting devices have the following problems.
자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자의 경우, 제2 도전형 반도체층(126)으로 p-GaN을 사용하거나 또는 p-AlGaN 상에 전류 스프레딩을 위하여 p-GaN을 배치할 수 있다. 이때, p-GaN은 자외선 특히 UVC 파장 영역의 광 흡수도가 높아서, 발광소자의 광추출 효율이 저하될 수 있다.In the case of a light emitting device emitting light in the ultraviolet wavelength region, p-GaN may be used as the second
실시예는 발광소자의 광추출 효율을 향상시키고자 한다.The embodiment is intended to improve the light extraction efficiency of the light emitting device.
실시예는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층에서 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층까지 연장되는 복수 개의 리세스를 포함하는 반도체 구조물; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고 상기 제2 도전형 반도체층보다 작은 에너지 밴드 갭을 가지는 물질로 이루어지는 전류 확산층; 상기 리세스 영역에서 제1 도전형 반도체층과 접촉하는 제1 전극층; 및 상기 전류 확산층과 접촉하는 제2 전극층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층은 상기 리세스와 수직 방향으로 중첩되는 제1 영역 및 상기 리세스와 수직 방향으로 비중첩되는 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 하부면이 노출되고, 상기 전류 확산층은 상기 제2 영역 상에 배치되는 반도체 소자를 제공한다.The embodiment includes a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer, and a plurality of recesses extending from the second conductivity type semiconductor layer to the first conductivity type semiconductor layer through the active layer. A semiconductor structure comprising; a current diffusion layer disposed on the second conductivity type semiconductor layer and made of a material having an energy band gap smaller than that of the second conductivity type semiconductor layer; a first electrode layer contacting the first conductivity type semiconductor layer in the recess region; and a second electrode layer contacting the current diffusion layer, wherein the second conductivity type semiconductor layer includes a first region overlapping the recess in a vertical direction and a second region overlapping the recess in a vertical direction, A lower surface of the second conductivity type semiconductor layer is exposed in the first region, and the current diffusion layer provides a semiconductor device disposed on the second region.
제1 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 두께가 상기 제2 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 두께보다 얇을 수 있다.A thickness of the second conductivity type semiconductor layer in the first region may be smaller than a thickness of the second conductivity type semiconductor layer in the second region.
활성층은 자외선 파장 영역의 광을 방출할 수 있다.The active layer may emit light in the ultraviolet wavelength region.
제2 도전형 반도체층은 제2 도전형의 도펀트가 도핑된 AlxGa(1-x)N으로 이루어지고, x는 0.4 이상이고 0.8 이하일 수 있다.The second conductivity type semiconductor layer is made of AlxGa(1-x)N doped with a second conductivity type dopant, and x may be 0.4 or more and 0.8 or less.
제1 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 두께는 상기 제2 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 두께의 1/5 내지 1/20일 수 있다.A thickness of the second conductivity type semiconductor layer in the first region may be 1/5 to 1/20 of a thickness of the second conductivity type semiconductor layer in the second region.
전류 확산층 내에서 Al의 조성비는, 40% 이상일 수 있다.The composition ratio of Al in the current diffusion layer may be 40% or more.
제1 영역의 제2 도전형 반도체층의 하부면의 폭은, 2 마이크로 미터 내지 5 마이크로 미터일 수 있다.A width of the lower surface of the second conductivity type semiconductor layer in the first region may be 2 micrometers to 5 micrometers.
리세스의 내부에서 상기 발광 구조물의 표면으로부터, 상기 전류 확산층의 하부면에 연장되어 배치되는 제1 절연층을 더 포함하고, 상기 제1 절연층은 상기 제2 전극층과 이격될 수 있다.The recess may further include a first insulating layer disposed to extend from a surface of the light emitting structure to a lower surface of the current diffusion layer in the recess, and the first insulating layer may be spaced apart from the second electrode layer.
반도체 소자는 제2 전극층을 둘러싸고 배치되는 도전성의 반사층을 더 포함하고, 상기 반사층은 상기 제1 절연층과 상기 제2 전극층의 사이에서 상기 전류 확산층과 쇼트키 컨택할 수 있다.The semiconductor device may further include a conductive reflective layer disposed surrounding the second electrode layer, and the reflective layer may make Schottky contact with the current diffusion layer between the first insulating layer and the second electrode layer.
반사층은 상기 제2 도전형 반도체층의 하부면 상의 제1 절연층에 연장되어 배치되고, 상기 반사층의 끝단은 상기 제2 도전형 반도체층의 하부면 상의 상기 제1 절연층의 끝단으로부터 1 마이크로 미터 내지 2 마이크로 미터 이격되어 배치될 수 있다.The reflective layer extends from the first insulating layer on the lower surface of the second conductivity type semiconductor layer, and the end of the reflective layer is 1 micrometer away from the end of the first insulating layer on the lower surface of the second conductivity type semiconductor layer. to 2 micrometers apart.
반도체 소자는 제1 절연층과 상기 반사층의 하부에 배치되는 제2 절연층을 더 포함하고, 상기 제2 절연층은 상기 리세스 내에서 상기 제1 절연층과 상기 제1 전극층의 사이에서 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉할 수 있다.The semiconductor device further includes a second insulating layer disposed under the first insulating layer and the reflective layer, wherein the second insulating layer is interposed between the first insulating layer and the first electrode layer in the recess. It can come into contact with a 1-conductivity semiconductor layer.
실시예에 따른 제2 도전형 반도체층이 적어도 2개의 두께를 가지는 단차 구조를 이루고, n형 전극층인 제1 전극층과 인접한 제1 영역에서 제2 도전형 반도체층의 두께가 상대적으로 얇게 형성될 수 있다. 이러한 구조는, GaN에 의한 자외선 파장 영역의 광 흡수 증가를 방지할 수 있다.The second conductivity type semiconductor layer according to the embodiment forms a stepped structure having at least two thicknesses, and the thickness of the second conductivity type semiconductor layer may be formed to be relatively thin in a first region adjacent to the first electrode layer, which is an n-type electrode layer. there is. This structure can prevent an increase in light absorption in the ultraviolet wavelength region by GaN.
도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이고,
도 2는 반도체 소자의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 'A' 영역의 실시예들을 상세히 나타낸 도면이고,
도 4는 AlGaN의 광투과율을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2의 반도체 소자가 배치된 패키지를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional light emitting device,
2 is a diagram showing an embodiment of a semiconductor device;
3A to 3C are diagrams showing detailed embodiments of area 'A' of FIG. 2;
4 is a diagram showing the light transmittance of AlGaN,
FIG. 5 is a view illustrating a package in which the semiconductor device of FIG. 2 is disposed.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed on "on or under" of each element, on or under (on or under) or under) includes both elements formed by directly contacting each other or by indirectly placing one or more other elements between the two elements. In addition, when expressed as "on or under", it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one element.
실시예에 따른 반도체 소자는 발광소자, 수광 소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광소자와 수광소자는 모두 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment 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 first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer.
본 실시예에 따른 반도체 소자는 발광소자일 수 있다.A semiconductor device according to this embodiment may be a light emitting device.
발광소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드갭에 의해서 결정된다. 따라서, 방출되는 빛은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.The light emitting device emits light by recombination of electrons and holes, and the wavelength of this light is determined by the energy band gap inherent in the material. Thus, emitted light may vary depending on the composition of the material.
발광 구조물이 Al의 조성비가 큰 AlGaN을 포함하면, 자외선 특히 심자외선 파장 영역의 광을 방출할 수 있다. 자외선은 예를 들면 10 나노미터 내지 400 나노미터 범위의 파장을 가질 수 있고, UV-A(근자외선)는 예를 들면 320 나노미터 내지 400 나노미터 범위의 파장을 가질 수 있고, UV-B(원자외선)는 280 나노미터 내지 320 나노미터 범위의 파장을 가질 수 있으며, UV-C(심자외선)는 100 나노미터 내지 280 나노미터 범위의 파장을 가질 수 있다.When the light emitting structure includes AlGaN having a large Al composition ratio, it can emit light in the ultraviolet, especially deep ultraviolet wavelength region. Ultraviolet light may have a wavelength in the range of, for example, 10 nanometers to 400 nanometers, UV-A (near ultraviolet ray) may have a wavelength in the range of, for example, 320 nanometers to 400 nanometers, and UV-B ( Far ultraviolet rays) may have a wavelength ranging from 280 nanometers to 320 nanometers, and UV-C (deep ultraviolet rays) may have a wavelength ranging from 100 nanometers to 280 nanometers.
도 2는 반도체 소자의 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 3a 내지 도 3cs는 도 2의 'A' 영역의 실시예들을 상세히 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of a semiconductor device, and FIGS. 3A to 3CS are diagrams illustrating exemplary embodiments of region 'A' of FIG. 2 in detail.
본 실시예에 따른 반도체 소자는, 제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224) 및 제2 도전형 반도체층(226)을 포함하는 반도체 구조물(220)과, 제1 도전형 반도체층(222)과 접촉하는 제1 전극층(242) 및 제2 도전형 반도체층(226)과 접촉하는 제2 전극층(246)을 포함하고, 제2 도전형 반도체층(226)의 두께가 제1 전극층(242)과 인접한 제1 영역보다 제1 전극층(242)과 이격된 제2 영역에서 더 두꺼울 수 있다. 제1 영역(first region)은 리세스와 수직 방향으로 중첩되는 영역이고, 제2 영역은 리세스와 수직 방향으로 비중첩되는 영역일 수 있다.The semiconductor device according to the present embodiment includes a
반도체 소자(200A)는, 발광 구조물(200)에 복수 개의 리세스(recess)가 형성되는데, 리세스는 전류 확산층(228)과 제2 도전형 반도체층(226)으로부터 활성층(224) 및 제1 도전형 반도체층(222)의 일부까지 제거되어, 도 2의 리세스의 상부영역에서 제1 도전형 반도체층(222)이 노출될 수 있다.In the
리세스가 형성된 영역을 리세스 영역(recess region)이라 할 수 있으며, 리세스 영역의 단면은 예를 들어 원형, 다각형, 타원형 등이며 반드시 이에 한정하지 않는다. 반도체 소자(200A)의 크기와 전류 밀도 및 광출력을 고려하여 리세스의 개수를 자유롭게 조절할 수 있다.A region in which a recess is formed may be referred to as a recess region, and a cross section of the recess region may be, for example, circular, polygonal, or elliptical, but is not necessarily limited thereto. The number of recesses may be freely adjusted in consideration of the size, current density, and light output of the
제1 도전형 반도체층(222)은 Ⅲ-Ⅳ족, Ⅱ-Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 성장될 수 있다.The first conductivity
특히, 제1 도전형 반도체층(222)이 AlxGa(1-x)N (0.4≤x≤0.8)일 때, 활성층에서 UVB 또는 UVC 파장 영역의 광을 방출할 수 있다.In particular, when the first conductivity
제1 도전형 반도체층(222)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 단층 또는 다층으로 성장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.When the first conductivity-
활성층(224)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The
활성층(224)은 Ⅲ-Ⅳ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs),/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.The
제2 도전형 반도체층(226)이 AlxGa(1-x)N (0.4≤x≤0.8)일 때, 활성층에서 UVB 또는 UVC 파장 영역의 광을 방출할 수 있다.When the second conductivity
활성층(224)의 하부에는 제2 도전형 반도체층(226)이 배치되는데, 제2 도전형 반도체층(226)은 반도체 화합물로 형성될 수 있고, 원료는 예를 들면, 갈륨(Ga)이나 암모니아(NH3)일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 Ⅲ-Ⅳ족, Ⅱ-Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.A second conductivity
제2 도전형 반도체층(226)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.When the second conductivity
자외선 파장 영역, 특히 UVC 영역의 광을 방출하는 발광 소자의 경우, 제2 도전형 반도체층(226)이 AlxGa(1-x)N 기반으로 이루어질 수 있으며, x>0.4일 때, 즉 알루미늄의 조성비가 40% 이상일 때 자외선 파장 영역 특히 UVC 영역의 광이 제2 도전형 반도체층에서 흡수되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.In the case of a light emitting device that emits light in the ultraviolet wavelength region, particularly in the UVC region, the second conductivity
제2 도전형 반도체층(226)이 AlGaN으로 이루어질 경우, AlGaN은 낮은 전기 전도도로 인하여 정공의 주입이 원활하지 않을 수 있고, 전극 재료로 사용되는 금속과 오믹 접합이 상대적으로 원활하지 않을 수 있다. 이때, 상대적으로 전기 전도도가 우수하고 에너지 밴드 갭이 더 작은 GaN 기반의 물질을 제2 도전형 반도체층(226)의 하부에 배치하여 상술한 문제점을 해결할 수 있다. 도 2에서 GaN기반의 전류 확산층(228) 제2 도전형 반도체층(226)의 하부면에 배치될 수 있다.When the second
제1 도전형 반도체층(222)의 상부 표면은 요철이 형성될 수 있는데, 300 나노미터에서 800 나노미터의 높이를 가지고, 평균 500 나노미터의 높이를 가질 때 자외선 영역 특히 UVC 영역에서 발광소자(200A)로부터 방출되는 광의 추출 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)으로부터 활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226) 및 전류 확산층(228) 방향으로 갈수록 폭이 넓어질 수 있는데, 메사 식각 공정에서 발광 구조물(220)의 하부 구조물의 폭이 더 넓게 식각할 수 있기 때문이다.An upper surface of the first conductivity-
도 2에서, 각각의 리세스는 단차를 가지고 구비되는데, 상부 영역의 리세스의 폭보다 하부 영역의 리세스의 폭이 더 넓을 수 있다. 리세스의 단차 구조로 인하여, 제2 도전형 반도체층(226)의 두께가 일정하지 않게 구비될 수 있다.In FIG. 2 , each recess is provided with a step difference, and the width of the recess in the lower region may be wider than that of the recess in the upper region. Due to the stepped structure of the recess, the thickness of the second conductivity
도 3a 내지 도 3c에서 제1 도전형 반도체층(222)은 n형 도펀트가 도핑된 AlGaN일 수 있고, 제2 도전형 반도체층(226)은 p형 도펀트가 도핑된 AlGaN일 수 있고, 전류 확산층(228)은 GaN일 수 있으며 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.3A to 3C, the first conductivity
n-AlGaN으로 이루어지는 제1 도전형 반도체층(222)은 전기 전도도가 낮아서, 제1 도전형 반도체층(222) 내에서 제1 오믹층(242)와 인접한 영역에서 전자의 흐름이 집중되고, 따라서 리세스와 인접한 활성층(224)에서 전자와 전류의 결합이 집중될 수 있다.Since the first conductivity
또한, 상기의 제2 도전형 반도체층(226)이 p-AlGaN일 경우 제2 전극층(246)과 오믹 특성이 좋지 않아서, 제2 전극층(246)과 오믹 특성이 우수한 GaN을 전류 확산층(228)으로 사용할 수 있다.In addition, when the second conductivity-
그리고, 전류 확산층(228)은 상술한 오믹 특성 및 전류 확산 특성을 가지는 장점이 있으나 UV 파장 영역의 광 흡수율이 높은 문제점이 있다.The
따라서, 실시예에 따른 발광소자는 상술한 전자와 전류의 결합이 집중되는 영역의 활성층(224)과 인접 영역에서, GaN으로 이루어지는 전류 확산층(228)에서의 UV 흡수를 줄이기 위하여, 리세스와 인접한 영역에서 전류 확산층(228)을 제거하였다.Therefore, in the light emitting device according to the embodiment, in order to reduce UV absorption in the
도 3a을 참조하면, 제2 도전형 반도체층(226) 중 리세스와 수직 방향으로 중첩하는 부분을 제1 영역이라고 할 수 있고, 제1 영역과 인접하며 리세스와 수직 방향으로 비중첩하는 부분을 제2 영역이라고 할 수 있으며, 제1 영역은 제1 전극층(242)과 인접하고 제2 영역은 제2 전극층(246)과 인접할 수 있고, 제1 영역에서 제2 도전형 반도체층(226)의 두께(t22)는 제2 영역에서 제2 도전형 반도체층(226)의 두께(t21)보다 얇을 수 있다.Referring to FIG. 3A , a portion of the second conductivity-
상세하게는 두께(t22)를 가지는 제2 도전형 반도체층(226)의 제1 영역 중, 활성층(224)과 나란한 하부면의 가로 방향의 폭(w1)은 2 마이크로 미터 내지 5 마이크로 미터일 수 있다. 여기서, 상기의 폭(w1)이 2 마이크로 미터보다 좁으면 활성층(224)에서 방출되는 광의 흡수가 증가할 수 있고, 5 마이크로 미터보다 넓으면 제2 도전형 반도체층(226)에서 활성층(224) 방향으로 공급되는 정공이 감소할 수 있다. 상기의 폭(w1)은 제1 영역을 이루는 제2 도전형 반도체층(226)의 일부일 수 있다.In detail, among the first regions of the second conductivity-
제1 영역에서의 제2 도전형 반도체층(226)의 두께(t22)는 예를 들어 50 나노미터이하일 수 있고, 제2 영역에서의 제2 도전형 반도체층(226)의 두께(t21)의 1/5 내지 1/20일 수 있다.The thickness t22 of the second conductivity
상술한 두께(t22)가 두께(t21)의 1/20보다 작으면 제1 영역에서 제2 도전형 반도체층(226)의 볼륨이 너무 작아 저항이 높기 때문에 제1 영역 내에서 활성층(224) 방향으로의 정공(hole)의 공급이 원활하지 않을 수 있다.If the above-described thickness t22 is less than 1/20 of the thickness t21, the volume of the second
상술한 두께(t22)가 두께(t21)의 1/5보다 크면 제1 영역에서의 제2 도전형 반도체층(226)에서 UV가 일부 흡수될 수 있다.도 3b의 실시예는, 제1 영역에서 전류 차단층(228)이 완전히 제거된 점에서 도 3a의 실시예와 상이하다. 그리고, 제2 도전형 반도체층(226)의 하부면에서 전류 확산층(228)이 배치되지 않은 영역의 폭(w2)은 2 마이크로 미터 내지 5 마이크로 미터일 수 있다.If the aforementioned thickness t22 is greater than 1/5 of the thickness t21, UV may be partially absorbed by the second conductivity
도 3c의 실시예는 도 3a의 실시예와 유사하나, 반사층(250)이 제1 영역의 제2 도전형 반도체층(226)의 하부에까지 연장되어 배치된 차이점이 있다. 제1 영역의 활성층(224)에서 UV의 발생이 집중되는데, 이때 제1 영역에 반사층(250)이 연장되어 배치되어 활성층(224)에서 발생하여 제1 영역 방향으로 진행하는 광을 반사할 수 있다.The embodiment of FIG. 3C is similar to the embodiment of FIG. 3A , but has a difference in that the
그리고, 공정 마진을 고려하며 제2 도전형 반도체층(226)의 하부면의 제1 절연층(231)의 끝단으로부터 거리(d3)를 두고 반사층(250)이 배치될 수 있으며, 거리 (d3)는 1 마이크로 미터 내지 2 마이크로 미터일 수 있다. 거리(d3)가 1 마이크로 미터 보다 작으면 반사층(250)의 형성 공정에서 마진 확보가 어려울 수 있고, 2 마이크로 미터보다 크면 활성층(224)에서 발생된 광 중 하부로 진행하는 광이 반사층(250)에서 반사되지 못하는 영역이 증가할 수 있다.In consideration of the process margin, the
제2 전극층(246)을 둘러싸고 제2 도전형 반도체층(226)의 제2 영역 하부의 전류 확산층(228) 상에는 반사층(250)이 배치될 수 있는데, 반사층(250)은 전류 확산층(228) 하부면의 제2 전극층(246)을 지지하는 캡핑층(capping layer)으로 작용할 수 있다.A
반사층(250)은 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있으며, 상세하게는 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 니켈(Ni)로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있으나 이에 한정하지는 않으며, 활성층(224)에서 방출되어 하부 영역으로 진행하는 광을 반사하여 다시 상부 영역으로 진행시킬 수 있다. 반사층(250)이 다층 구조로 이루어질 때, 활성층(224)과 가장 인접한 도 2의 가장 위에 반사율이 가장 우수한 알루미늄(Al)이 배치될 수 있다.The
제1 전극층(242)와 일정 거리 이격되어 제1 절연층(231)이 배치되며, 제1 절연층(231)은 제1 도전형 반도체층(22)의 노출된 표면으로부터 리세스 영역의 측면에 연장되어 전류 확산층(228)의 표면에까지 배치될 수 있다. 그리고, 전류 확산층(228)의 노출된 하부면에서 제2 전극층(246)의 양끝단에서 일정 거리 이격되어 제1 절연층(231)이 배치될 수 있다. A first insulating
제1 절연층(231)은 후술하는 제2 절연층(232) 및 패시베이션층(290)은 절연성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 산화 알루미늄 또는 질화 알루미늄이 사용될 수 있으며, 상세하게는 SiO2 또는 SiN이 사용될 수 있다.The first insulating
제2 전극층(246)의 두께(t11)은 제1 전극층(242)의 두께와 동일할 수 있고, 제1 절연층(231)의 두께(t12)보다 작을 수 있다. 제2 절연층(232)의 두께(t12)는 4,000 옴스트롱 내지 10,000 옴스트롱일 수 있고, 예를 들면 8,000 옴스트롱일 수 있다.The thickness t11 of the
제2 절연층(232)의 두께(t12)가 상술한 범위보다 얇으면 제2 전극층(246)과 반사층(250) 등의 전기적인 분리를 위한 신뢰성이 저하될 수 있고, 상술한 범위보다 두꺼우면 지지 기판(280)이 접합층(270)을 통하여 접합될 때 주어지는 압력에 의하여 크랙(crack)이나 보이드(void) 등의 결함이 발생하여 신뢰성이 저하될 수 있다.If the thickness t12 of the second insulating
그리고, 제2 전극층(246)과 제1 절연층(231)의 사이의 영역에서, 반사층(250)이 제2 도전형 반도체층(226) 또는 전류 확산층(228)과 쇼트키 컨택(schottky contact)할 수 있다.Further, in a region between the
상술한 쇼트키 컨택하는 영역의 거리(d1)는 1 마이크로 미터 내지 2 마이크로 미터일 수 있는데, 셀프 얼라인(self align) 공정을 통하여 상술한 폭을 확보할 수 있으며, 반사층(250)의 형성시에 스텝 커버리지 특성이 좋아서 신뢰성이 향상될 수 있다.The distance d1 of the above-mentioned Schottky contact area may be 1 micrometer to 2 micrometers, and the above-described width can be secured through a self-align process, and when forming the
발광 구조물(220)의 일측 영역에서는 제1 절연층(231)이 연장되어 배치되며 일부 영역에서 오픈되고, 오픈된 제1 절연층(231) 상에 제2 전극(266)이 배치되고, 제2 전극(266)은 하부의 반사층(250)과 전기적으로 연결될 수 있다.In one area of the
발광 구조물(220)의 상부면과 측면에는 패시베이션층(290)이 배치되는데, 제2 전극(266)과 인접한 영역에서 제1 절연층(231)과 패시베이션층(290)이 접촉할 수 있다.The
제1 절연층(231)과 반사층(250)의 하부에는 제2 절연층(232)이 배치되는데, 제2 절연층(232)은 리세스의 상부 영역에서 제1 도전형 반도체층(222)의 하부면과 제1 전극층(242)과 접촉할 수 있다. 그리고, 제2 절연층(232)은 제1 전극층(242)의 가장 자리와 접촉하며, 제1 전극층(242)의 중앙 영역을 노출시키는데, 노출된 제1 전극층(242)에 후술하는 하부 반사층(275)이 접촉할 수 있다.A second insulating
발광 구조물(220)의 하부면과 리세스의 형상을 따라 하부 반사층(275)과 접합층(270)이 배치될 수 있다. 하부 반사층(275)는 상술한 반사층(250)이 형성되지 않은 영역, 즉 리세스의 하부로 진행하는 UV 광을 상부 방향으로 반사할 수 있다.The lower
하부 반사층(275)은 반사율이 우수한 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들면 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있으며, 자외선 파장 영역에서는 예를 들면 500 옴스트롱 이상의 두께로 구비되어야 80% 이상의 광 반사율을 확보할 수 있다.The lower
접합층(270)은 하부 반사층(275)을 하부의 지지 기판(280)과 Ni, Sn, Au 등이 혼재된 영역을 포함하는 디퓨전(diffusion) 본딩 또는 유테틱(eutectic) 본딩하는 영역을 포함하는 영역일 수 있다.The
하부 반사층(275)과 접합층(270)의 사이에는 확산 방지층(Diffusion Barrier Layer, 미도시)가 배치될 수 있는데, 확산 방지층은 예를 들면 티타늄/니켈/티타늄/니켈의 다층 구조를 가질 수 있다.A diffusion barrier layer (not shown) may be disposed between the lower
지지 기판(280)은 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들면, 금속 또는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 기판(360)의 재료는 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속일 수 있고, 발광소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.The
도 4는 AlGaN의 광투과율을 나타낸 도면이다. 알루미늄의 조성비가 증가하면 광투과율이 증가하는데, 특히 파장이 짧은 영역일수록 광투과도가 증가하므로 즉 광흡수가 증가할 수 있다.4 is a diagram showing light transmittance of AlGaN. When the composition ratio of aluminum increases, the light transmittance increases. In particular, since the light transmittance increases as the wavelength becomes shorter, light absorption may increase.
실시예에 따른 발광 소자는 제2 도전형 반도체층(226)이 적어도 2개의 두께를 가지는 단차 구조를 이루고, n형 전극층인 제1 전극층과 인접한 제1 영역에서 제2 도전형 반도체층(226)의 두께가 상대적으로 얇게 형성될 수 있다. 이러한 구조는, 제1 전극층(242)의 인접 영역에서 AlGaN으로 이루어진 제2 도전형 반도체층(226)의 두께를 얇게 하고 저류 차단층(228)을 제거하여 정공(hole) 주입 특성 저하를 방지하면서도, GaN에 의한 자외선 파장 영역의 광 흡수 증가를 방지할 수 있다.In the light emitting device according to the embodiment, the second conductivity
도 5는 도 2의 반도체 소자가 배치된 패키지를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating a package in which the semiconductor device of FIG. 2 is disposed.
실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는, 패키지 몸체(310)와 제1 전극부(321)와 제2 전극부(322)와 발광소자(200A)를 포함하여 이루어진다.The light emitting
패키지 몸체(310)는 캐비티(cavity)를 가지는 절연성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 PPA(Polypthalamide) 수지나 실리콘 계열의 재료 등을 포함할 수 있다.The
전극부(321)와 제2 전극부(322)는, 각각 패키지 몸체(310) 상에 배치되고, 일부는 캐비티의 바닥면에 배치될 수 있다.The
발광소자(200A)는 상술한 발광소자일 수 있으며, 제1 전극부(321) 상에 배치되고 제2 전극부(322)와는 와이어(330)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.The
발광소자(200)와 와이어(330)의 둘레에는주변은 에어(air)로 채워질 수 있다. 자외선을 방출하는 발광 소자일 경우, 발광소자의 주변 영역에 실리콘 계열의 물질로 몰딩부를 배치하면, 자외선 파장에 대응되는 에너지로 인해 몰딩부에 크랙 등의 결함이 유발되어 신뢰성이 저하될 수 있다.The periphery of the light emitting element 200 and the
발광소자(200A)의 둘레에는 형광체(미도시)가 포함될 수도 있다. 형광체는 야그(YAG) 계열의 형광체나, 나이트라이드(Nitride) 계열의 형광체, 실리케이트(Silicate) 또는 이들이 혼합되어 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.A phosphor (not shown) may be included around the
패키지 몸체(310)의 상부에는 홈이 형성되고 홈 상에 커버(370)가 배치되는데, 커버(370)는 글래스 등의 투광성 재료로 이루어질 수 있으며, 접착제(375)를 통하여 패키지 몸체(310)와 커버(370)가 결합될 수 있으며 접착제(375)는 예를 들면 실리콘 계열의 접착제가 사용될 수 있다.A groove is formed on the top of the
도 5의 패키지의 형상 외에, 반도체 소자는 플립 본딩되어 패키지로 사용될 수 있다.In addition to the shape of the package of FIG. 5 , the semiconductor device may be flip-bonded and used as a package.
상술한 발광소자는 발광소자 패키지로 구성되어, 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다. 특히 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자는 정수가나 공기 청정기 등의 살균 장치나 의료용 장치에 사용될 수 있다.The light emitting device described above is composed of a light emitting device package and can be used as a light source of a lighting system, for example, a light source of an image display device or a light source of a lighting device. In particular, a light emitting device that emits light in the ultraviolet wavelength region may be used in a sterilization device or medical device such as a water purification device or an air purifier.
영상표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.When used as a backlight unit of an image display device, it can be used as an edge-type backlight unit or a direct-type backlight unit, and when used as a light source for a lighting device, it can be used as a lamp or bulb type, and can also be used as a light source for mobile terminals. may be
발광 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있으며, 실시예에 따른 발광소자의 구조는 레이저 다이오드 기타 다른 반도체 소자에 적용될 수 있다.The light emitting device includes a laser diode in addition to the above-described light emitting diode, and the structure of the light emitting device according to the embodiment may be applied to a laser diode and other semiconductor devices.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.Like the light emitting device, the laser diode may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer having the above structure. In addition, an electro-luminescence phenomenon in which light is emitted when a current is passed after bonding a p-type first conductivity type semiconductor and an n-type second conductivity type semiconductor is used, but the directionality of the emitted light There is a difference between and phase. That is, a laser diode can emit light having a specific wavelength (monochromatic beam) with the same phase and in the same direction by using a phenomenon called stimulated emission and a constructive interference phenomenon. Due to this, it can be used for optical communication, medical equipment, and semiconductor processing equipment.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광도전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.A photodetector, which is a type of transducer that detects light and converts its intensity into an electrical signal, may be exemplified as the light receiving element. As such photodetectors, photocells (silicon, selenium), photoconductive devices (cadmium sulfide, cadmium selenide), photodiodes (e.g., PDs having peak wavelengths in the visible blind spectral region or true blind spectral region), phototransistors , photomultiplier tube, photoelectric tube (vacuum, gas filled), IR (Infra-Red) detector, etc., but the embodiment is not limited thereto.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다. In addition, a semiconductor device such as a photodetector may be fabricated using a direct bandgap semiconductor having excellent light conversion efficiency. Alternatively, photodetectors have various structures, and the most common structures include a pin type photodetector using a p-n junction, a Schottky type photodetector using a Schottky junction, and a Metal Semiconductor Metal (MSM) type photodetector. there is.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.Like a light emitting device, a photodiode may include a first conductivity-type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity-type semiconductor layer having the above-described structure, and has a pn junction or pin structure. The photodiode operates by applying a reverse bias or zero bias, and when light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and current flows. In this case, the size of the current may be substantially proportional to the intensity of light incident on the photodiode.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. A photovoltaic cell or solar cell is a type of photodiode and can convert light into electric current. A solar cell, like a light emitting device, may include a first conductivity-type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity-type semiconductor layer having the above structure.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.In addition, it can be used as a rectifier of an electronic circuit through the rectification characteristics of a general diode using a p-n junction, and can be applied to an oscillation circuit by being applied to a microwave circuit.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.In addition, the above-described semiconductor device is not necessarily implemented as a semiconductor and may further include a metal material in some cases. For example, a semiconductor device such as a light receiving device may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, and may be implemented using a p-type or n-type dopant. It may be implemented using a doped semiconductor material or an intrinsic semiconductor material.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 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 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, these are merely examples and do not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs will not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And the differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
100, 200A: 발광소자 110: 기판
122, 222: 제1 도전형 반도체층 124, 224: 활성층
126, 226: 제2 도전형 반도체층 162: 제1 전극
166, 266: 제2 전극 228: 전류 확산층
231: 제1 절연층 232: 제2 절연층
242: 제1 전극층 246: 제2 전극층
260: 반사층 265: 하부 반사층
270: 접합층 280: 지지 기판
290: 패시베이션층 300: 발광소자 패키지100, 200A: light emitting element 110: substrate
122, 222: first conductivity
126, 226: second conductivity type semiconductor layer 162: first electrode
166, 266: second electrode 228: current diffusion layer
231: first insulating layer 232: second insulating layer
242: first electrode layer 246: second electrode layer
260: reflective layer 265: lower reflective layer
270: bonding layer 280: support substrate
290: passivation layer 300: light emitting device package
Claims (10)
상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되고 상기 제2 도전형 반도체층보다 작은 에너지 밴드 갭을 가지는 물질로 이루어지는 전류 확산층;
상기 리세스 내에서 제1 도전형 반도체층과 접촉하는 제1 전극층;
상기 전류 확산층과 접촉하는 제2 전극층; 및
상기 제2 전극층을 둘러싸고 배치되는 반사층;을 포함하고,
상기 제2 도전형 반도체층은 상기 리세스와 수직 방향으로 중첩되는 제1 영역 및 상기 리세스와 상기 수직 방향으로 비중첩되는 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 하부면이 노출되고,
상기 전류 확산층은 상기 제2 영역 상에 배치되고,
상기 제1 도전형 반도체층은 AlxGa(1-x)N으로 이루어지고, x는 0.4 이상이고 0.8 이하인 반도체 소자.A semiconductor including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer, and including a plurality of recesses extending from the second conductivity type semiconductor layer to the first conductivity type semiconductor layer through the active layer structure;
a current diffusion layer disposed on the second conductivity type semiconductor layer and made of a material having an energy band gap smaller than that of the second conductivity type semiconductor layer;
a first electrode layer contacting the first conductivity type semiconductor layer within the recess;
a second electrode layer in contact with the current spreading layer; and
A reflective layer disposed surrounding the second electrode layer; includes,
The second conductivity type semiconductor layer includes a first region overlapping the recess in a vertical direction and a second region overlapping the recess in a vertical direction, and the second conductivity type semiconductor layer is formed in the first region. the lower surface is exposed,
The current diffusion layer is disposed on the second region,
The first conductivity-type semiconductor layer is made of AlxGa(1-x)N, and x is 0.4 or more and 0.8 or less.
상기 활성층은 UVB 또는 UVC 파장 영역의 광을 방출하는 반도체 소자.According to claim 1,
The active layer is a semiconductor device that emits light in the UVB or UVC wavelength region.
상기 제1 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 두께는 상기 제2 영역에서 상기 제2 도전형 반도체층의 두께의 1/5 내지 1/20인 반도체 소자.According to claim 1,
The semiconductor device of claim 1 , wherein a thickness of the second conductivity type semiconductor layer in the first region is 1/5 to 1/20 of a thickness of the second conductivity type semiconductor layer in the second region.
상기 제1 영역의 제2 도전형 반도체층의 가로 방향의 폭은, 2 마이크로 미터 내지 5 마이크로 미터인 반도체 소자.According to claim 1,
A width of the second conductivity-type semiconductor layer in the first region in a horizontal direction is 2 micrometers to 5 micrometers.
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