KR20060062418A - Method for fabricating iii-v nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device - Google Patents

Method for fabricating iii-v nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device Download PDF

Info

Publication number
KR20060062418A
KR20060062418A KR20040101247A KR20040101247A KR20060062418A KR 20060062418 A KR20060062418 A KR 20060062418A KR 20040101247 A KR20040101247 A KR 20040101247A KR 20040101247 A KR20040101247 A KR 20040101247A KR 20060062418 A KR20060062418 A KR 20060062418A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
contact layer
emitting device
ultraviolet light
light emitting
type
Prior art date
Application number
KR20040101247A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100608929B1 (en
Inventor
권민기
박성주
백성호
박일규
김자연
Original Assignee
광주과학기술원
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 광주과학기술원 filed Critical 광주과학기술원
Priority to KR20040101247A priority Critical patent/KR100608929B1/en
Publication of KR20060062418A publication Critical patent/KR20060062418A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100608929B1 publication Critical patent/KR100608929B1/en

Links

Images

Abstract

Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법에 관하여 개시한다. 본 발명은, 전계에 의해 자외선 빛의 발광시 p형 상부 접촉층에서의 자외선 빛의 흡수가 최소화되고 단일 또는 다중양자 우물구조의 전도대에서 p형 상부 접촉층의 억셉터 준위로의 전이되는 손실이 최소화되도록, p형 상부 접촉층 성장공정이 진행됨에 따라 p형 도펀트의 양을 증가시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, p형 질화갈륨 접촉층에서의 광의 흡수를 최소화할 수 있고, 다중양자 우물의 전도대에서 p형 질화갈륨 접촉층내의 억셉터 준위로 전이되는 손실을 최소화함에 따라 고효율의 자외선 발광소자를 제작할 수 있다. A method for manufacturing a III-V nitride semiconductor ultraviolet light emitting device is disclosed. In the present invention, the absorption of ultraviolet light from the p-type upper contact layer is minimized when the ultraviolet light is emitted by the electric field, and the loss of transition from the conduction band of the single or multi-quantum well structure to the acceptor level of the p-type upper contact layer is reduced. In order to minimize, the amount of the p-type dopant is increased as the p-type upper contact layer growth process proceeds. According to the present invention, it is possible to minimize the absorption of light in the p-type gallium nitride contact layer, and to minimize the loss of transition from the conduction band of the multi-quantum well to the acceptor level in the p-type gallium nitride contact layer, high efficiency ultraviolet light emitting device Can be produced.

자외선 발광소자, 다중양자 우물구조, p형 상부 접촉층, 도펀트UV light emitting device, multi-quantum well structure, p-type upper contact layer, dopant

Description

Ⅲ―Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법{Method for fabricating Ⅲ-Ⅴ nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device} Method for fabricating III-V nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device             

도 1은 일반적인 종래의 질화물 자외선 반도체 발광소자를 나타낸 개략도;1 is a schematic view showing a conventional conventional nitride ultraviolet semiconductor light emitting device;

도 2는 p형 질화갈륨 접촉층 두께에 따른 발광의 세기를 측정한 그래프;2 is a graph measuring the intensity of light emission according to the p-type gallium nitride contact layer thickness;

도 3은 마그네슘을 균일하게 도핑한 종래의 경우와 본 발명에 의한 경우의 온도에 따른 발광의 세기를 측정한 그래프;Figure 3 is a graph measuring the intensity of luminescence according to the temperature in the case of the conventional case of uniformly doped with magnesium and the case of the present invention;

도 4는 마그네슘을 균일하게 도핑한 종래의 경우와 본 발명에 의한 경우의 파장별 발광의 세기를 측정한 그래프; 및Figure 4 is a graph measuring the intensity of light emission for each wavelength in the case of the conventional doped with magnesium uniformly and in the case of the present invention; And

도 5는 마그네슘을 균일하게 도핑한 종래의 경우와 본 발명에 의한 경우의 입력 전류별 발광의 세기를 측정한 그래프이다. Figure 5 is a graph measuring the intensity of light emission for each input current in the case of the conventional doping and uniformly doped with magnesium.

본 발명은 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법에 관한 것으 로서, 특히 도펀트의 양을 증가시키면서 p형 상부 접촉층을 형성한 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a III-V nitride semiconductor ultraviolet light emitting device, and more particularly, to a method of manufacturing a III-V nitride semiconductor semiconductor light emitting device in which a p-type upper contact layer is formed while increasing the amount of dopant. .

최근에 질화물 반도체를 이용한 조명용 고휘도 백색 발광소자에 많은 관심이 모아지고 있으며 그 경제적 가치 또한 크다. Recently, much attention has been paid to high-brightness white light emitting devices using nitride semiconductors and their economic value is also great.

고휘도 백색 발광소자를 구현하는 방법은 크게 3가지로 나뉘어 진다.  There are three ways to implement a high brightness white light emitting device.

첫째, 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 내는 3개의 발광소자를 조합하여 백색을 구현하는 방법이다. 이 방법으로 하나의 백색 고휘도 발광소자를 만들기 위해서는 3가지 색 발광소자의 온도 수명이나 소자 수명 등 발광 특성을 개별적으로 제어하는 기술이 선행되어야 하므로 백색 광원 구현에 어려움이 있다. First, a method of implementing white by combining three light emitting devices emitting three primary colors of red, green, and blue. In order to make a single white high luminance light emitting device by this method, a technique of individually controlling light emission characteristics such as temperature life and device life of three color light emitting devices must be preceded, which makes it difficult to implement a white light source.

둘째, 청색 발광소자를 광원으로 사용하여 황색 형광체를 여기시킴으로써 백색을 구현하는 방법이다. 이 방법을 이용하면 발광 효율이 우수한 반면, 연색지수(Color Rendering Index, CRI)가 낮으며 또한 전류 밀도에 따라 연색지수가 변하는 특징이 있기 때문에 태양광에 가까운 백색 고휘도 발광소자를 얻는 데 문제가 있다. Second, white is achieved by exciting a yellow phosphor using a blue light emitting device as a light source. When using this method, the luminous efficiency is excellent, the color rendering index (CRI) is low, and the color rendering index changes according to the current density. Therefore, there is a problem in obtaining a white high luminance light emitting device close to sunlight. .

마지막으로, 자외선 발광 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 이용하여 삼원색 형광체를 여기시켜 백색을 만드는 방법이다. 이 방법은 발광 특성이 우수하며, 연색지수 특성 또한 우수하여 태양광에 가까운 고휘도 백색 발광소자를 구현할 수 있으므로 가장 실현 가능성이 크다. 이 때, 자외선 발광소자의 효율을 높이는 문제가 가장 중요한 문제로 여겨지고 있다.Lastly, a white light is generated by exciting three primary color phosphors by using an ultraviolet light emitting diode (LED) as a light source. This method is most feasible because it has excellent luminescence properties and color rendering index properties, so that a high brightness white light emitting device close to sunlight can be realized. At this time, the problem of increasing the efficiency of the ultraviolet light emitting element is considered to be the most important problem.

도 1은 일반적인 종래의 질화물 자외선 반도체 발광소자를 나타낸 개략도이다. 1 is a schematic view showing a conventional conventional nitride ultraviolet semiconductor light emitting device.

도 1을 참조하면, 기판(10) 상에 버퍼층(20), 도핑되지 않은 중간층(30), 균일하게 도핑된 n형 접촉층(40), n형 클래드층(50), 활성층, p형 클래드층(70), p형 접촉층(80)이 순차적으로 적층되어 이루어진다. 이 때, n형 접촉층(40)은 GaN으로, n형 클래드층(50)은 AlxGa1-xN(0≤x≤1)으로 이루어지며, 활성층은 Ga1-x-yIn xAlyN(0≤x, y≤1, x+y<1)의 장벽층(61)과 Ga1-x-yInxAlyN(0≤x, y≤1, x+y<1)의 우물층(62)으로 구성된다. 그리고, p형 클래드층(70)은 AlxGa1-xN(0≤x≤1)으로, p형 접촉층(80)은 GaN으로 이루어진다. 이 때, AlxGa1-xN(0≤x≤1)으로 이루어진 n형 클래드층(50) 및 p형 클래드층(70)은 생략되기도 한다. 또한, AlGaN으로 된 n형 클래드층(50)과 p형 클래드층(70)은 GaN과 AlxGa1-xN(0≤x≤1)으로 구성된 초격자층을 이용하기도 한다. 그리고, 기판으로는 GaN, SiC, GaAs, Si, ZnO 등을 사용할 수 있지만, 사파이어 위에 성장한 GaN 박막이 결정성이 양호하고 경제적이기 때문에 일반적으로 사파이어가 주로 사용되고 있다.Referring to FIG. 1, the buffer layer 20, the undoped intermediate layer 30, the uniformly doped n-type contact layer 40, the n-type cladding layer 50, the active layer, and the p-type cladding are formed on the substrate 10. The layer 70 and the p-type contact layer 80 are sequentially stacked. In this case, the n-type contact layer 40 is made of GaN, the n-type cladding layer 50 is made of Al x Ga 1-x N (0≤x≤1), the active layer is Ga 1-xy In x Al y well layer of the N (0≤x, y≤1, x + y <1) of the barrier layer 61 and a Ga 1-xy in x Al y N (0≤x, y≤1, x + y <1) It consists of 62. The p-type cladding layer 70 is made of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) and the p-type contact layer 80 is made of GaN. At this time, the n-type cladding layer 50 and the p-type cladding layer 70 made of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) may be omitted. In addition, the n-type cladding layer 50 and the p-type cladding layer 70 made of AlGaN may use a superlattice layer made of GaN and Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1). As the substrate, GaN, SiC, GaAs, Si, ZnO and the like can be used. Generally, sapphire is mainly used because the GaN thin film grown on sapphire has good crystallinity and is economical.

이 때, 일반적인 발광소자의 다중양자 우물구조에서 전기적 특성을 향상시키기 위해서는 높은 홀(hole) 농도를 갖는 p형 질화갈륨 접촉층(80)이 필수적이다. 일반적으로 자외선 발광소자의 다중양자 우물구조에서 좋은 전기적 특성을 위해서는 1018 이상의 홀농도가 요구되고, 그 때의 깊은 준위의 도너와 억셉터에 의한 에 너지 준위는 약 2.8∼2.6eV 정도가 된다. 이것은, 자외선 발광소자의 다중양자 우물구조에서 발생하는 광의 에너지가 3eV 이상인 점을 고려하면 다중양자 우물구조에서 발생한 광이 p형 질화갈륨 접촉층을 통해 밖으로 나올 때 깊은 준위의 도너와 억셉터에 의한 준위에 의해 광의 흡수가 발생함을 의미한다.In this case, in order to improve electrical characteristics in a multi-quantum well structure of a general light emitting device, a p-type gallium nitride contact layer 80 having a high hole concentration is essential. In general, in the multi-quantum well structure of the ultraviolet light emitting device, a hole concentration of 10 18 or more is required for good electrical characteristics, and the energy level due to the deep donor and acceptor is about 2.8 to 2.6 eV. Considering that the energy of light generated in the multi-quantum well structure of the ultraviolet light emitting device is 3eV or more, this is caused by the deep level donor and acceptor when the light generated in the multi-quantum well structure is emitted through the p-type gallium nitride contact layer. It means that the absorption of light occurs by the level.

또한, 1018 이상의 홀농도를 갖는 p형 질화갈륨 접촉층에서 억셉터 준위가 일반적으로 자외선 발광을 하는 다중양자 우물구조의 가전자대보다 높다. 따라서 다중양자 우물구조에서 빛은 전자와 정공의 재결합에 의하여 발생하는데, 이 때 억셉터 준위가 다중양자 우물구조의 가전자대 보다 높기 때문에 일부 전자와 정공의 재결합 전에 억셉터 준위와의 재결합하게 되고, 이 현상으로 인해 자외선 광의 발광 효율도 감소하게 된다. In addition, in the p-type gallium nitride contact layer having a hole concentration of 10 18 or more, the acceptor level is generally higher than the valence band of the multi-quantum well structure that emits ultraviolet light. Therefore, light is generated by the recombination of electrons and holes in the multi-quantum well structure. At this time, since the acceptor level is higher than the valence band of the multi-quantum well structure, the light is recombined with the acceptor level before recombination of some electrons and holes. This phenomenon also reduces the luminous efficiency of ultraviolet light.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다중양자 우물구조의 전도대에서 p형 질화갈륨 접촉층내의 억셉터 준위로의 전이와 p형 질화갈륨 접촉층에서의 광의 흡수를 감소시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the luminous efficiency by reducing the transition to the acceptor level in the p-type gallium nitride contact layer and the absorption of light in the p-type gallium nitride contact layer in the conduction band of the multi-quantum well structure. The present invention provides a method of manufacturing a III-V nitride semiconductor ultraviolet light emitting device.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법은: n형 AlxGayInZN(0≤x, y, z≤1)으로 이루어지는 하부 접촉층과 p형 AlxGayInZN(0≤x, y, z≤1)으로 이루어지는 상부 접촉층 사이에 개재되되, AlxGayInZN(0≤x, y, z≤1) 장벽층과 AlxGay InZN(0≤x, y, z≤1) 우물층의 단일 또는 다중양자 우물구조로 이루어지는 활성층을 포함하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 자외선 발광소자의 제조방법에 있어서, In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a III-V nitride semiconductor ultraviolet light emitting device according to the present invention includes: a lower contact layer including n-type Al x Ga y In Z N (0 ≦ x, y, z ≦ 1) And an upper contact layer composed of p-type Al x Ga y In Z N (0≤x, y, z≤1), the Al x Ga y In Z N (0≤x, y, z≤1) barrier In the manufacturing method of III-V nitride-based ultraviolet light-emitting device comprising a layer and an active layer consisting of a single or multi-quantum well structure of Al x Ga y In Z N (0≤x, y, z≤1) well layer,

전계에 의해 자외선 빛의 발광시 상기 p형 상부 접촉층에서의 상기 자외선 빛의 흡수가 최소화되고 상기 단일 또는 다중양자 우물구조의 전도대에서 p형 상부 접촉층의 억셉터 준위로의 전이되는 손실이 최소화되도록, 상기 p형 상부 접촉층 성장공정이 진행됨에 따라 p형 도펀트의 양을 증가시키는 것을 특징으로 한다.When the ultraviolet light is emitted by an electric field, absorption of the ultraviolet light in the p-type upper contact layer is minimized and loss of transition from the conduction band of the single or multi-quantum well structure to the acceptor level of the p-type upper contact layer is minimized. Preferably, as the p-type upper contact layer growth process proceeds, the amount of the p-type dopant is increased.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명의 실시예에 따른 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 자외선 발광소자와 종래기술의 도시된 발광소자는 구조가 동일하므로 본 발명의 실시예에 따른 제조방법을 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.Since the III-V nitride based ultraviolet light emitting device according to the embodiment of the present invention and the light emitting device shown in the prior art have the same structure, a manufacturing method according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1을 참조하면 먼저, 1030℃ 이상의 고온에서 10분간 10000sccm의 수소가스를 성장장비내로 유입하여 기판(10)으로 사용된 사파이어(0001)면에 잔존하는 유기물을 제거한다. 그리고, 94마이크로몰/분의 유량으로 트리메틸갈륨을, 13000sccm의 유량으로 암모니아를 각각 유입하여 0.9분 동안 25nm 두께의 질화갈륨(GaN) 버 퍼층(20)을 기판(10) 상에 성장시킨다. 이 때의 공정온도는 550℃이며, 시간은 0.9분이다.Referring to FIG. 1, first, 10000 sccm of hydrogen gas is introduced into a growth apparatus at a high temperature of 1030 ° C. or more for 10 minutes to remove organic substances remaining on the sapphire (0001) surface used as the substrate 10. Then, trimethylgallium at a flow rate of 94 micromoles / minute and ammonia are introduced at a flow rate of 13000 sccm, respectively, and a 25 nm thick gallium nitride (GaN) buffer layer 20 is grown on the substrate 10 for 0.9 minutes. The process temperature at this time is 550 degreeC, and time is 0.9 minutes.

다음에, 105.5마이크로몰/분의 유량으로 트리메틸갈륨을, 7600sccm의 유량으로 암모니아를 각각 유입하여 도핑되지 않은 중간층(30)을 2∼3㎛ 두께로 질화갈륨(GaN) 버퍼층(20) 상에 성장시킨다. 이 때의 공정온도는 1020℃이며 성장 시간은 1시간이다. Next, trimethylgallium at a flow rate of 105.5 micromol / min and ammonia at a flow rate of 7600 sccm were respectively introduced to grow the undoped intermediate layer 30 on the gallium nitride (GaN) buffer layer 20 to a thickness of 2 to 3 µm. Let's do it. The process temperature at this time is 1020 degreeC, and a growth time is 1 hour.

그 다음에, 1∼2㎛ 두께의 n형 질화갈륨 접촉층(40) 형성시킨다. 이때 도펀트로서 수소가스에 10부피%로 희석된 사수소화실리콘(SiH4)을 10∼30sccm의 유량으로 흘려준다. 이것은 n형 질화갈륨의 홀측정(hall measurement) 농도 3x1018∼7x1018/cm3에 해당한다. Next, an n-type gallium nitride contact layer 40 having a thickness of 1 to 2 mu m is formed. At this time, silicon tetrahydride (SiH 4 ) diluted to 10% by volume in hydrogen gas as a dopant is flowed at a flow rate of 10 to 30 sccm. This corresponds to a hall measurement concentration of 3 x 10 18 to 7 x 10 18 / cm 3 of n-type gallium nitride.

본 실시예의 발광소자에서는 n형 클래드층과 p형 클래드층이 생략된 구조를 이용하였다. 또한 본 실시예에서 비교할 종래의 발광소자에서도 n형 클래드층과 p형 클래드층이 생략된 구조이다. In the light emitting device of this embodiment, a structure in which the n-type cladding layer and the p-type cladding layer were omitted was used. In addition, the n-type cladding layer and the p-type cladding layer are omitted in the conventional light emitting device to be compared with the present embodiment.

이어서, 25.4마이크로몰/분의 유량으로 트리메틸갈륨을, 4400sccm의 유량으로 암모니아를 각각 유입하여 n형 질화갈륨 접촉층(40) 상에 질화갈륨(GaN) 장벽층(61)을 성장시킨다. Subsequently, trimethylgallium at a flow rate of 25.4 micromoles / minute and ammonia at a flow rate of 4400 sccm are respectively introduced to grow a gallium nitride (GaN) barrier layer 61 on the n-type gallium nitride contact layer 40.

계속해서, 10.8마이크로몰/분의 유량으로 트리메틸갈륨을, 11.08마이크로몰/분의 유량으로 트리메틸인듐을, 4400sccm의 유량으로 암모니아를 각각 유입하여 장벽층(61) 위에 2nm 두께의 질화인듐(InGaN) 우물층(62)을 성장시킨다. 이 때의 공 정온도는 800℃이다.Subsequently, trimethylgallium at a flow rate of 10.8 micromoles / minute, trimethylindium at a flow rate of 11.08 micromoles / minute, and ammonia at a flow rate of 4400 sccm were respectively introduced to indium nitride (InGaN) having a thickness of 2 nm on the barrier layer 61. The well layer 62 is grown. At this time, the process temperature is 800 ° C.

우물층(62)상에 장벽층(61)을 다시 형성한다. The barrier layer 61 is formed again on the well layer 62.

본 실시예에서는 장벽층과 우물층을 5번 주기적으로 반복되었다.In this embodiment, the barrier layer and the well layer are repeated five times.

그리고, 105.5마이크로몰/분의 유량으로 트리메틸 갈륨을, 7600smm의 유량으로 암모니아를, 그리고, 비시사이클로펜다이에닐 마그네슘을 유입하여 상기 다중양자 우물구조 위에 0.1㎛ 두께의 p형 질화갈륨 접촉층(80)을 유기금속화학기상증착법 또는 분자선 에피탁시를 이용하여 성장시킨다. 이 때 공정시간은 5분인데, 비시사이클로펜다이에닐 마그네슘의 양은 0 에서부터 분당 0.35마이크로몰씩 선형 또는 계단형으로 증가시킨다. 한편, 비시사이클로펜다이에닐 마그네슘의 양을 지수함수적 또는 불연속적으로 증가시킬 수도 있다.And a p-type gallium nitride contact layer having a thickness of 0.1 μm on the multi-quantum well structure by introducing trimethyl gallium at a flow rate of 105.5 micromol / min, ammonia at a flow rate of 7600 smm, and bicyclocyclodienyl magnesium; 80) is grown using organometallic chemical vapor deposition or molecular beam epitaxy. At this time, the process time is 5 minutes, and the amount of bicyclocyclodienyl magnesium is increased linearly or stepwise from 0 to 0.35 micromoles per minute. On the other hand, the amount of bicyclocyclodienyl magnesium may be increased exponentially or discontinuously.

도 2는 p형 질화갈륨 접촉층 두께에 따른 발광의 세기를 측정한 그래프이다. 2 is a graph measuring the intensity of light emission according to the p-type gallium nitride contact layer thickness.

도 2를 참조하면, 발광 파장은 385nm로서 자외선 영역임을 알 수 있다. 그리고, p형 질화갈륨 접촉층의 두께가 0.25㎛에서 0.1㎛로 줄어드는 동안 다중양자 우물구조에서 발생한 광의 세기가 현저히 증가하며, p형 질화갈륨 접촉층의 두께가 0.1㎛로 되었을 때 비로소 파장이 385nm인 자외선 영역의 피크가 두드러지는 것을 알 수 있다. 이것은 p형 질화갈륨 접촉층의 두께가 줄어듦에 따라 p형 질화갈륨 접촉층내의 깊은 준위 도너와 억셉터의 에너지 준위에 의해 형성된 에너지밴드에 의해 광의 흡수가 현저히 줄어들기 때문이다. 즉, p형 질화갈륨 접촉층내의 깊은 준위 도너와 억셉터의 에너지 준위가 다중양자 우물구조에서 발생된 빛의 흡수층으로 작용하는 데, 본 발명과 같이 도펀트의 양을 점차 증가시키면서 p형 질화갈륨 접촉 층을 성장시키면 광의 흡수를 감소시킬 수 있는 것이다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the emission wavelength is 385 nm and is an ultraviolet region. In addition, while the thickness of the p-type gallium nitride contact layer was reduced from 0.25 μm to 0.1 μm, the intensity of light generated in the multi-quantum well structure increased significantly. When the thickness of the p-type gallium nitride contact layer became 0.1 μm, the wavelength was 385 nm. It can be seen that the peak in the ultraviolet region is significant. This is because as the thickness of the p-type gallium nitride contact layer decreases, absorption of light is significantly reduced by the energy band formed by the deep level donor and acceptor energy level in the p-type gallium nitride contact layer. That is, the deep level donor and acceptor energy level in the p-type gallium nitride contact layer act as an absorbing layer of light generated in the multi-quantum well structure. As shown in the present invention, the p-type gallium nitride contact is gradually increased while increasing the amount of dopant. Growing a layer can reduce the absorption of light.

도 3은 마그네슘을 균일하게 도핑한 종래의 경우와 본 발명에 의한 경우의 온도에 따른 발광의 세기를 측정한 그래프이다. Figure 3 is a graph measuring the intensity of luminescence according to the temperature in the case of the conventional case of uniformly doped with magnesium and the case of the present invention.

도 3을 참조하면, 종래의 일반적인 경우에는 온도가 올라가게 되면 우물층에 속박되어 있던 전자나 정공이 열적에너지에 의해 우물층에서 밖으로 빠져나가게 되므로 광의 세기가 감소한다. 하지만, 본 발명에 의할 경우에는 종래에 의할 경우 보다 그 감소 폭이 작음을 알 수 있다. 이것은, 다중양자 우물구조에서 열적에너지에 의해 우물층 밖으로 빠져나가는 양이 같다고 볼 때 상기에서 설명한 바와 같이 다중양자 우물구조의 전도대에서 p형 질화갈륨 접촉층내의 억셉터 준위로 전이되는 현상이 본 발명에 의할 경우에는 줄어듦을 입증한다.Referring to FIG. 3, in the conventional case, when the temperature is raised, electrons or holes that are bound to the well layer are released from the well layer by thermal energy, and thus the light intensity decreases. However, in the case of the present invention, it can be seen that the reduction is smaller than that of the conventional case. This is because, in the multi-quantum well structure, the amount of escaped from the well layer by the thermal energy is the same, and as described above, the phenomenon in which the transition from the conduction band of the multi-quantum well structure to the acceptor level in the p-type gallium nitride contact layer occurs. In case of, the reduction is proved.

도 4는 마그네슘을 균일하게 도핑한 종래의 경우와 본 발명에 의한 경우의 파장별 발광의 세기를 측정한 그래프이다. Figure 4 is a graph measuring the intensity of light emission for each wavelength in the case of the conventional doping of magnesium uniformly and in the case of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 의할 경우에 발광소자의 발광의 세기가 크고, 일반적으로 질화갈륨 내에 결함에 의해 발생하는 걸로 알려진 600nm 파장의 황색 발광이 종래보다 줄어들었음을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, it can be seen that yellow light emission of 600 nm wavelength, which is known to be caused by a defect in gallium nitride, is generally larger than that of the light emitting device according to the present invention.

도 5는 마그네슘을 균일하게 도핑한 종래의 경우와 본 발명에 의한 경우의 입력 전류별 발광의 세기를 측정한 그래프이다. Figure 5 is a graph measuring the intensity of light emission for each input current in the case of the conventional doping and uniformly doped with magnesium.

도 5를 참조하면, 동일한 전류를 입력할 때 본 발명에 의할 경우가 종래의 경우보다 발광의 세기가 큼을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의할 경우에는 종래의 경우보다 광추출 효율이 큰 폭으로 증가하게 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that when the same current is input, the intensity of light emission is greater than in the case of the present invention. That is, in the case of the present invention, it can be seen that the light extraction efficiency is greatly increased than the conventional case.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법에 의하면, p형 질화갈륨 접촉층의 성장시에 도펀트를 증가시키면서 도핑하는 방법을 사용하므로써 광의 흡수를 최소화할 수 있고, 다중양자 우물의 전도대에서 p형 질화갈륨 접촉층내의 억셉터 준위로 전이되는 손실을 최소화함에 따라 고효율의 자외선 발광소자를 제작할 수 있다. According to the method of manufacturing the III-V nitride semiconductor ultraviolet light emitting device according to the present invention as described above, the absorption of light can be minimized by using a method of doping with increasing dopant during growth of the p-type gallium nitride contact layer. In this case, a highly efficient ultraviolet light emitting device can be fabricated by minimizing the loss transition from the conduction band of the multi-quantum well to the acceptor level in the p-type gallium nitride contact layer.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.

Claims (9)

n형 AlxGayInZN(0≤x, y, z≤1)으로 이루어지는 하부 접촉층과 p형 AlxGayInZN(0≤x, y, z≤1)으로 이루어지는 상부 접촉층 사이에 개재되되, AlxGayInZN(0≤x, y, z≤1) 장벽층과 AlxGayIn ZN(0≤x, y, z≤1) 우물층의 단일 또는 다중양자 우물구조로 이루어지는 활성층을 포함하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 자외선 발광소자의 제조방법에 있어서, a bottom contact layer consisting of n-type Al x Ga y In Z N (0≤x, y, z≤1) and a top contact consisting of p-type Al x Ga y In Z N (0≤x, y, z≤1) doedoe interposed between the layer, Al x Ga y in Z N (0≤x, y, z≤1) barrier layer and the Al x Ga y in Z N ( 0≤x, y, z≤1) a single well layer, or In the manufacturing method of III-V nitride-based ultraviolet light-emitting device comprising an active layer consisting of a multi-quantum well structure, 전계에 의해 자외선 빛의 발광시 상기 p형 상부 접촉층에서의 상기 자외선 빛의 흡수가 최소화되고 상기 단일 또는 다중양자 우물구조의 전도대에서 p형 상부 접촉층의 억셉터 준위로의 전이되는 손실이 최소화되도록, 상기 p형 상부 접촉층 성장공정이 진행됨에 따라 p형 도펀트의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.When the ultraviolet light is emitted by an electric field, absorption of the ultraviolet light in the p-type upper contact layer is minimized and loss of transition from the conduction band of the single or multi-quantum well structure to the acceptor level of the p-type upper contact layer is minimized. The method of manufacturing a III-V nitride semiconductor UV light emitting device according to claim 1, wherein the amount of the p-type dopant is increased as the p-type upper contact layer growth process is performed. 제 1항에 있어서, 상기 p형 상부 접촉층은 유기금속화학기상증착법 또는 분자선 에피탁시를 이용하여 성장시키는 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the p-type upper contact layer is grown using an organometallic chemical vapor deposition method or molecular beam epitaxy. 제 1항에 있어서, 상기 상부 접촉층의 두께는 0.1∼0.3㎛인 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.The method of manufacturing a III-V nitride semiconductor UV light emitting device according to claim 1, wherein the upper contact layer has a thickness of 0.1 to 0.3 µm. 제 1항에 있어서, 상기 도펀트는 비시사이클로펜다이에닐 마그네슘인 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the dopant is bicyclocyclodienyl magnesium. 제 1항에 있어서, 상기 도펀트의 양을 선형적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.The method of manufacturing a III-V nitride based semiconductor ultraviolet light emitting device according to claim 1, wherein the amount of the dopant is linearly increased. 제 1항에 있어서, 상기 도펀트의 양을 계단형으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.The method of manufacturing a III-V nitride semiconductor ultraviolet light emitting device according to claim 1, wherein the amount of the dopant is increased stepwise. 제 1항에 있어서, 상기 도펀트의 양을 지수함수적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the amount of the dopant is exponentially increased. 제 1항에 있어서, 상기 도펀트의 양을 불연속적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the amount of the dopant is discontinuously increased. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 5분 동안 상기 p형 상부 접촉층을 0.1㎛의 두께로 성장시키는 경우에, 상기 도펀트의 양을 0에서부터 분당 0.35마이크로몰씩 증가시키는 것을 특징으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 질화물계 반도체 자외선 발광소자의 제조방법.The method of claim 5, wherein when the p-type upper contact layer is grown to a thickness of 0.1 μm for 5 minutes, the amount of dopant is increased from 0 to 0.35 micromoles per minute. A method of manufacturing a III-V nitride semiconductor ultraviolet light emitting device.
KR20040101247A 2004-12-03 2004-12-03 Method for fabricating ?-? nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device KR100608929B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20040101247A KR100608929B1 (en) 2004-12-03 2004-12-03 Method for fabricating ?-? nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20040101247A KR100608929B1 (en) 2004-12-03 2004-12-03 Method for fabricating ?-? nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060062418A true KR20060062418A (en) 2006-06-12
KR100608929B1 KR100608929B1 (en) 2006-08-08

Family

ID=37158580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20040101247A KR100608929B1 (en) 2004-12-03 2004-12-03 Method for fabricating ?-? nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100608929B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102181490B1 (en) * 2014-06-19 2020-11-23 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device and lighting system

Also Published As

Publication number Publication date
KR100608929B1 (en) 2006-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6881602B2 (en) Gallium nitride-based semiconductor light emitting device and method
US8421058B2 (en) Light emitting diode structure having superlattice with reduced electron kinetic energy therein
CN101488550B (en) Manufacturing method for LED in high In ingredient multiple InGaN/GaN quantum wells structure
KR102191213B1 (en) Uv light emitting device
CN101359710A (en) Manufacturing method of green light LED
CN101488548A (en) LED in high In ingredient multiple InGaN/GaN quantum wells structure
JP6587673B2 (en) Light emitting element
CN102881788A (en) Epitaxial growth method for improving GaN-based light-emitting diode (LED) quantum well structure to improve carrier recombination efficiency
KR20150025264A (en) Semiconductor light emitting device including hole injection layer
US9318645B2 (en) Nitride semiconductor light-emitting element
KR20130141945A (en) Light emitting device having electron blocking layer
KR101199187B1 (en) Light emitting diode and fabricating method thereof
KR100682873B1 (en) Semiconductor emitting device and manufacturing method for the same
KR100770440B1 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP2007088269A (en) Semiconductor light emitting element, lighting device using the same and manufacturing method of semiconductor light emitting element
KR100646570B1 (en) Light emitting diode and fabricating method thereof
WO2011101929A1 (en) Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same
KR100608929B1 (en) Method for fabricating ?-? nitride compound semiconductor ultraviolet light-emitting device
CN103325896A (en) Gallium nitride-based LED (Light Emitting Diode) epitaxial growth method improving light emitting efficiency
KR100608928B1 (en) ?-? nitride compound semiconductor light-emitting device and fabrication method thereof
CN107546305A (en) A kind of GaN base light emitting epitaxial structure
CN112802869A (en) White light LED with adjustable single-chip integrated nitride light-emitting wavelength and preparation method thereof
KR100881053B1 (en) Nitride based light emitting device
KR100853935B1 (en) Semiconductor light emitting diode and method for manufacturing the same
KR20130094451A (en) Nitride semiconductor light emitting device and method for fabricating the same

Legal Events

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

Payment date: 20130701

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150701

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee