KR20040073808A - 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광소자 및 그의제조방법 - Google Patents

질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광소자 및 그의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 기판의 상부에 제 1 N-화합물 반도체층, 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층, 제 2 N-화합물 반도체층, 활성층과 P-화합물 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계와; 상기 P-화합물 반도체층에서 제 1 N-화합물 반도체층의 일부까지 메사(Mesa)식각하는 단계와; 상기 P-화합물 반도체층의 상부에 P-전극을 형성하고, 상기 메사 식각된 제 1 N-화합물 반도체층의 상부에 N-전극을 형성하는 단계를 수행하여 소자를 제조한다.
따라서, 본 발명은 전체 N-화합물 반도체층의 도핑 농도를 증가시키지 않고, N-화합물 반도체층의 일부에 N타입 캐리어의 도핑 농도를 증가시키고, 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 층을 전기 전도의 채널로 이용함으로써, 결함 생성을 억제함과 동시에 전기 저항을 낮출 수 있는 효과가 발생한다.

Description

질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 및 그의 제조 방법{Light emitting device using nitride compound semiconductor and method of manufacturing the same}
본 발명은 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 N-화합물 반도체층의 일부에 N타입 캐리어의 도핑 농도를 증가시키고, 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 층을 전기 전도의 채널로 이용함으로써, 결함 생성을 억제함과 동시에 전기 저항을 낮출 수 있는 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 질화물계 화합물 반도체를 사용한 발광 소자는 점차 그 용도가 여러 분야로 넓혀지고 있다.
특히, 이들 물질을 이용한 LD 및 LED는 총 천연색 전광판, 신호등과 같은 디스플레이 그리고 고밀도 광 기록 매체의 개발 등을 위해서 필수적이라고 할 수 있겠다.
이러한 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자는 그 응용범위를 일반 조명 영역까지 확대해가고 있다.
이처럼, 고휘도의 밝기를 요구하는 응용분야에 대응하기 위해서는 지시등 등의 저휘도 소자와는 달리 대면적의 고출력 소자가 요구된다.
저출력 소자에서 전기저항의 상당부분이 P-GaN에서 기인한 것에 비해 대면적의 고출력 소자에서는 N-GaN에서 기인하는 전기저항 부분이 더욱 커지는 것으로 알려져 있다.
따라서, 지금까지 크게 문제되지 않았던 N-GaN의 전기전도도를 증가시키는것이 안정적인 소자 특성 구현을 위한 중요한 요소로 등장하였다.
N-GaN은 실리콘 도핑을 통해 얻어지고, 저항을 감소시키기 위해서는 실리콘 도핑 농도를 증가시키는 것이 가장 일반적인 방법이다.
그러나, 실리콘 도핑 농도가 5 X 1018/㎤이상으로 증가하게 되면, 실리콘 도핑에 따른 스트레인(Strain) 증가에 따라 N-GaN에 크랙이 발생하는 등의 구조적 결함이 나타나게 된다.
따라서, 실리콘 도핑만으로 N-GaN의 저항을 낮추는 데에는 한계가 존재한다.
제한된 실리콘 도핑 농도에서 더 낮은 저항을 갖는 N-GaN을 형성하기 위해서는 다른 구조적 변화가 필요하고, 이를 통하여 N-GaN의 전기 전도도를 낮출 수 있다면, 질화물계 발광소자의 특성향상과 수명 향상에 기여할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자의 단면도로서, 기판(100)의 상부에 형성되어 상부의 일부가 식각된 N-화합물 반도체층(101)과; 상기 N-화합물 반도체층(101)의 식각되지 않은 상부에 형성된 활성층(111)과; 상기 활성층(111)의 상부에 형성된 P-화합물 반도체층(102)과; 상기 P-화합물 반도체층(102)의 상부에 형성된 전류 확산용 투명전극(105)과; 상기 전류 확산용 투명전극(105)의 상부에 형성된 P-전극(107)과; 상기 N-화합물 반도체층의 식각된 상부에 형성된 N-전극(108)으로 구성된다.
상기 P-전극(107)과 N-전극(108)으로 정공과 전자가 주입되면, 상기 활성층(111)에서 정공과 전자가 재결합하여 광을 방출하게 된다.
도 2는 일반적인 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자의 전자 흐름과 불균일한 발광상태를 도시한 모식도로서, 일반적인 발광 소자에서는 N-전극(108)과 가까운 전자 이동 패스(Pass)를 따라 캐리어의 이동이 많아져, 그 영역에 발광이 집중적으로 발생한다.
그러므로, 종래의 발광 소자에서는 전자 이동이 용이한 영역에서 집중적으로 광이 발생하여, 즉, 전(全) 영역에 발광강도가 균일하지 않아, 국부적인 영역에 열이 과도하게 발생되어 소자의 신뢰성을 저하시키는 문제점을 야기시켰다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전체 N-화합물 반도체층의 도핑 농도를 증가시키지 않고, N-화합물 반도체층의 일부에 N타입 캐리어의 도핑 농도를 증가시키고, 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 층을 전기 전도의 채널로 이용함으로써, 결함 생성을 억제함과 동시에 전기 저항을 낮출 수 있는 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 기판의 상부에 형성되고, 일부 상부가 제거된 제 1 N-화합물 반도체층과;
상기 제 1 N-화합물 반도체층의 상부에 형성된 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층과;
상기 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층의 상부에 형성된 제 2 N-화합물 반도체층과;
상기 제 2 N-화합물 반도체층의 상부에 형성된 활성층과;
상기 활성층의 상부에 형성된 P-화합물 반도체층과;
상기 P-화합물 반도체층의 상부와 제 1 N-화합물 반도체층의 제거된 상부에 각각 형성된 전극으로 구성된 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 기판의 상부에 제 1 N-화합물 반도체층, 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층, 제 2 N-화합물 반도체층, 활성층과 P-화합물 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계와;
상기 P-화합물 반도체층에서 제 1 N-화합물 반도체층의 일부까지 메사(Mesa)식각하는 단계와;
상기 P-화합물 반도체층의 상부에 P-전극을 형성하고, 상기 메사 식각된 제 1 N-화합물 반도체층의 상부에 N-전극을 형성하는 단계로 구성된 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 제조 방법이 제공된다.
도 1은 일반적인 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 일반적인 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자의 전자 흐름과 불균일한 발광상태를 도시한 모식도이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자의 제조 공정 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자의 전자 흐름과 균일한 발광상태를 도시한 모식도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,200 : 기판 101,201,222a,222b,222c : N-화합물 반도체층
111,230 : 활성층 102,240 : P-화합물 반도체층
105 : 투명전극 107,252 : P-전극
108,251 : N-전극
221,221a,221b,221c : 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자의 제조 공정 단면도로서, 먼저, 기판(200)의 상부에 제 1 N-화합물 반도체층(201), 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층(221), 제 2 N-화합물 반도체층(222), 활성층(230)과 P-화합물 반도체층(24O)을 순차적으로 적층한다.(도 3a)
여기서, 상기 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층(221)과 제 2 N-화합물 반도체층(222)으로 이루어진 적층 에피층을 복수로 형성할 수 있다.
그리고, 상기 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층(221)은 실리콘(Si)을 주입하면서 화합물 반도체층을 성장시켜 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화합물 반도체층은 GaN이 바람직하다.
그 후, 상기 P-화합물 반도체층(240)에서 제 2 N-화합물 반도체층(222)의 일부까지 메사(Mesa)식각한다.(도 3b)
마지막으로, 상기 P-화합물 반도체층(240)의 상부에 P-전극(252)을 형성하고, 상기 메사 식각된 N-화합물 반도체층(222)의 상부에 N-전극(251)을 형성한다.(도 3c)
도 4는 본 발명에 따른 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자의 전자 흐름과 균일한 발광상태를 도시한 모식도로서, 본 발명은 고휘도 대면적 청색/녹색 발광소자에서 요구되는 N-화합물 반도체층의 낮은 전기 저항을 구현하기 위하여, N-화합물 반도체층 내에 실리콘 도핑 농도가 다른 채널층(즉, 도 3a에 도시된 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층(221))을 삽입하는 것이다.
도 4를 참조하면, 제 1 N-화합물 반도체층(201)의 상부에는 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층(221a,221b,221c)과 제 2 N-화합물 반도체층(222a,222b,222c)으로 이루어진 적층 에피층(220a,220b,220c)이 적층되어있다.
이 때, 실리콘 도핑 농도가 다른 채널층인 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층(221a,221b,221c)은 상기 제 1 N-화합물 반도체층(201)과 제 2 N-화합물 반도체층(222a,222b,222c) 보다 많은 실리콘을 주입하여 전기저항을 낮춘 층으로, 실리콘 도핑에 따른 스트레인 증가에 의해 N-화합물 반도체층에 크랙등의 결함 발생을 억제하기 위하여 10~20㎚의 매우 얇은 두께를 갖도록 구성한다.
그러므로, 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층은 전기 전도의 채널로 이용됨으로써, 본 발명은 고농도 N타입 캐리어를 도핑함에 따른 결함 생성을 억제함과 동시에 전기 저항을 낮추는 장점이 발생한다.
따라서, 본 발명은 전자를 고르게 공급할 수 있는 낮은 저항의 채널층을 이용하여 전 영역의 발광강도 차이를 줄일 수 있고, 전 영역으로 균일하게 발광시켜, 열 발생을 낮출 수 있어 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 N-화합물 반도체층의 일부에만 N타입 캐리어의 도핑 농도를 증가시키고, 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 층을 전기 전도의 채널로 이용함으로써, 결함 생성을 억제함과 동시에 전기 저항을 낮추는 효과가 있다.
더불어, 발광소자 일부에서만 발광이 집중되는 현상을 억제하고, 고르게 발광을 유도할 수 있어서 효율적인 발광과 국부적인 발광에 따른 국부적 열발생에 의한 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 고휘도 대면적 발광 소자 제조에 필요한 전기 전도도를 결함 생성 없이 확보할 수 있고, 소자의 동작 전압을 낮출 수 있는 효과도 발생한다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

  1. 기판의 상부에 형성되고, 일부 상부가 제거된 제 1 N-화합물 반도체층과;
    상기 제 1 N-화합물 반도체층의 상부에 형성된 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층과;
    상기 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층의 상부에 형성된 제 2 N-화합물 반도체층과;
    상기 제 2 N-화합물 반도체층의 상부에 형성된 활성층과;
    상기 활성층의 상부에 형성된 P-화합물 반도체층과;
    상기 P-화합물 반도체층의 상부와 제 1 N-화합물 반도체층의 제거된 상부에 각각 형성된 전극으로 구성된 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자.
  2. 기판의 상부에 제 1 N-화합물 반도체층, 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층, 제 2 N-화합물 반도체층, 활성층과 P-화합물 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계와;
    상기 P-화합물 반도체층에서 제 1 N-화합물 반도체층의 일부까지 메사(Mesa)식각하는 단계와;
    상기 P-화합물 반도체층의 상부에 P-전극을 형성하고, 상기 메사 식각된 제 1 N-화합물 반도체층의 상부에 N-전극을 형성하는 단계로 구성된 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층과 제 2 N-화합물 반도체층으로 이루어진 적층 에피층을 상기 제 1 N-화합물 반도체층과 활성층 사이에 복수개 더 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층은,
    실리콘(Si)을 주입하면서 화합물 반도체층을 성장시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 제조 방법.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 고농도 N타입 캐리어가 도핑된 화합물 반도체층은 10~20㎚ 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 제조 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 화합물 반도체층은 GaN인 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체를 이용한 발광 소자 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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