KR20080079538A - 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20080079538A KR20070019864A KR20070019864A KR20080079538A KR 20080079538 A KR20080079538 A KR 20080079538A KR 20070019864 A KR20070019864 A KR 20070019864A KR 20070019864 A KR20070019864 A KR 20070019864A KR 20080079538 A KR20080079538 A KR 20080079538A
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Abstract

본 발명은, 기판과; 상기 기판 상에 순차 형성된 n형 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층과; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되고, 위로 돌출된 다수의 양자점을 갖는 자발형성 양자점층을 포함하는, 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
질화물 반도체, 발광 소자, LED, 광추출 효율

Description

질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법{Nitride Semiconductor Light Emitting Device and Method for Manufacturing the Same}
도 1a는 종래기술에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 발광소자에서의 광경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 발광소자에서의 광경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 6은 자발형성 양자점층 형성시 시간에 따른 스트레인 에너지를 나타낸 그래프이다.
도 7은 자발형성 양자점층 형성 공정을 나타내는 단면도들이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300: 발광 다이오드 101: 기판
102: n형 질화물 반도체층 103: 활성층
104: p형 질화물 반도체층 110: 자발형성 양자점층
112: 자발형성 양자점 122a: n측 전극
124a: p측 전극
본 발명은 반도체 발광 소자에 관한 것으로, 특히 광추출효율이 더욱 개선된 질화물 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 3족 질화물 반도체(간단히 '질화물 반도체'라고 함)는 LCD 백라이트, 카메라용 플래쉬, 조명 등 다양한 분야에서 자외선(UV), 청색광, 녹색광의 발광소자 재료로 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 질화물 반도체는 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는다. 이러한 질화물 반도체 발광소자(LED 등을 포함)를 제조하기 위해, 사파이어 등의 성장용 기판 위에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광 구조물을 형성한 다.
질화물 반도체는 에폭시 또는 공기 등의 외부 환경에 비해 높은 굴절율을 가지고 있다. 외부 환경(공기 또는 에폭시 등의 수지)와 질화물 반도체간의 큰 굴절율 차이로 인해, 질화물 반도체 발광소자 내부에서 생성된 광자들 중 상당한 부분은 계면 또는 벽면에서 여러번 반사됨으로써 외부로 탈출하지 못하고, 소자 내부에서 소멸된다. 이러한 내부 전반사로 인한 광손실이 상당히 크기 때문에, 질화물 반도체 발광소자의 외부 양자 효율은 충분히 높지 못한 실정이다.
도 1a는 종래의 질화물 반도체 발광소자의 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 발광소자에서의 광경로를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다. 도 1a를 참조하면, 발광소자(10)는 사파이어 기판(11)과 그 위에 순차적으로 성장된 n형 반도체층(12), 활성층(13) 및 p형 반도체층(14)를 포함한다. 식각에 의해 노출된 일부 n형 반도체층(12)과 p형 반도체층(14) 상에는 n측 전극(22) 및 p측 전극(24)이 각각 형성되어 있다.
도 1b를 참조하면, 활성층(13)의 한 지점에서 방출된 광자는 다양한 진행각도를 가질 수 있다. 이 광자가 소자 벽면 또는 경계면를 통하여 외부로 방출되기 위해서는 광자의 진행방향이 임계각(θc)보다 작아야하고, 이 임계각보다 큰 각도로 진행하는 광자는 소자 경계면에서 전반사되어 소자 내부에 갇히게 되고 결국 열 로서 소실된다. 이러한 내부 전반사 및 열로의 소실로 인해 질화물 반도체 발광소자의 외부 양자 효율은 낮은 값을 갖게 된다.
이러한 외부 양자 효율의 저감 문제를 해결하고자 여러 기술이 제안되었다. 예를 들어, 발광소자 구조 자체를 변형하거나 질화물 반도체층 표면에 요철 패턴 등의 표면 텍스쳐(texture)를 형성하기 위해 표면을 식각하는 기술이 제안되었다. 그러나, 발광소자 구조 자체의 변경을 위해서는 제조 공정 스펙의 대폭적인 수정을 요구하고 추가적인 단위 공정이 필요하다. 또한 질화물 반도체층 표면의 식각에 의한 표면 텍스쳐 제공 방법은 활성층 등의 주요부분을 손상시키는 문제점을 야기시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 광 추출 효율이 더욱 향상된 질화물 반도체 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 개선된 광추출 효율을 갖는 질화물 반도체 발광소자를 높은 공정 신뢰도로 제조할 수 있는 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상에 순차 형성된 n형 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층과; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되고, 위로 돌출된 다수의 양자점을 갖는 자발형성 양자점층을 포함하는, 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 자발형성 양자점층은 상기 p형 질화물 반도체층의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는다. 상기 자발형성 양자점층은 InGaN으로 이루어질 수 있다. 상기 자발형성 양자점층 내의 상기 양자점의 지름은 5-50nm이고, 상기 양자점의 높이는 1-10nm일 수 있다. 또한 상기 자발형성 양자점층 내의 양자점의 분포 밀도는 1×108 내지 1×1012 cm-2일 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 질화물 반도체 발광소자는 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p측 전극과 상기 n형 질화물 반도체층의 일부 영역 상에 형성된 n측 전극을 더 포함하되, 상기 n측 전극과 p측 전극은 상기 발광소자의 동일측으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 질화물 반도체 발광소자는 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p측 전극과 기판 하면에 형성된 n측 전극을 더 포함하되, 상기 기판은 도전성 기판일 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 위로 돌출된 다수의 양자점을 갖는 자발형성 양자점층을 형성하는 단계를 포함하는, 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 자발형성 양자점층은 스트란스키-크라스타노프(Stranski-Krastanov: 이하, 간단히 'S-K' 라고도 함) 성장방법을 이용하여 성장될 수 있다. 상기 자발형성 양자점층은 InGaN으로 형성될 수 있다.
상기 양자점은 5-50nm의 지름과 1-10nm의 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한 상기 자발형성 양자점층은 상기 양자점의 분포 밀도가 1×108 내지 1×1012 cm-2 가 되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 질화물 반도체 발광소자 제조방법은, 상기 n형 질화물 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 자발형성 양자점층, p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 에칭하는 단계와; 상기 노출된 n형 질화물 반도체층 영역 상에 n측 전극을 형성하는 단계와; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 p측 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 p측 전극을 형성하는 단계 전에 p측 전극이 형성될 영역에서 자발형성 양자점층 및 p형 질화물 반도체층의 일부 두께를 메사 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 질화물 반도체 발광소자 제조방법은, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 p측 전극을 형성하는 단계와; 상기 기판 하면에 n측 전극을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 기판은 도전성 기판일 수 있다. 이 경우, 상기 p측 전극을 형성하는 단계전에, p측 전극이 형성될 영역에서 상기 자발형성 양자점층 및 p형 질화물 반도체층의 일부를 메사 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2에서는 편의상 소자의 전극부를 도시하지 않았지만, 발광소자(100)가 수평형 또는 수직형 발광소자인지에 따라 n측 전극과 p측 전극이 소자의 동일측 또는 대향측에 형성될 수 있다(도 4 및 도 5 등 참조).
도 2를 참조하면, 기판(101) 상에는 n형 질화물 반도체층(102), 활성층(103) 및 p형 질화물 반도체층(104)이 순차적으로 성장되어 있다. 특히 발광소자(100)는 p형 질화물 반도체층(104) 상에 형성된 자발형성 양자점층(110)을 포함한다. 이 자발형성 양자점층(110)은, 후술하는 바와 같이 소자 표면에서의 광추출 효율을 효과적으로 증대시키는 역할을 하는데, 그 층의 상면에서 위로 돌출된 다수의 양자점(112)들을 포함한다.
자발형성 양자점층(110)은 질화물 반도체 재료로 형성될 수 있으며, 후술하는 바와 같이 스트란스키-크라스타노프(Stranski-Krastanov) 성장법(간단히, S-K 성장법이라고도 함)을 이용하여 p형 반도체층(104) 상에 성장될 수 있다.(도 6 참조). 이러한 자발형성 양자점층(110)은 특히 p형 반도체층(104)의 굴절율보다 더 높은 굴절율을 가질 수 있다. 예를 들어, p형 반도체층(104)이 GaN 또는 AlGaN으로 형성되고, 자발형성 양자점층(110)은 InGaN으로 형성될 수 있다. InGaN은 GaN이나 AlGaN보다 더 큰 상수와 더 작은 에너지 밴드갭을 가지면서 더 큰 굴절율을 나타낸다.
이 자발형성 양자점층(112)에서는 위로 돌출된 양자점들(112)이 다수 분포하며, 이 돌출된 구조들은 소자 경계에서의 전반사를 억제하는데에 기여한다. 이 양자점(112)은 수 내지 수십 나노미터 사이즈의 나노구조물이다. 예를 들어, S-K 성 장법 등을 이용하여, 5-50nm의 지름과 1-10nm의 높이를 갖는 양자점들이 분포되어 있는 자발형성 양자점층을 형성할 수 있다. 돌출된 양자점들(112) 사이에는 평평한 층부분(2차원 성장 부분)이 형성되어 있다.
도 3은 도 2의 발광소자(100)에 있어서 소자 표면부에서의 광경로를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다. 도 3을 참조하면, 활성층에서 발생된 광자는 다양한 각도로 진행한다. 자발형성 양자점층(110)의 굴절율이 p형 반도체층(104)의 굴절율보다 크기 때문에, 이 2개층(110, 104)간의 계면에서는 전반사가 일어나지 않는다. 자발형성 양자점층(110)과 외부(공기 또는 봉지재 수지 등)간에는, 2차원 성장 부분 표면에서 일부 전반사가 일어날 수 있으나, 3차원 구조의 양자점(112)으로 인해 광추출 효율이 상당히 증가하게 된다.
구체적으로 설명하면, 자발형성 양자점층(110) 물질(높은 굴절율)과 외부 물질(낮은 굴절율)의 굴절율에 의해서 정해지는 임계각(θ)이상의 각(수직선과 이루는 각)을 이루면서 빛이 진행하더라도, 양자점이 갖는 돌출된 3차원 구조로 인해 쉽게 외부로 빛이 추출되어진다. 나노 사이즈의 양자점들에 의해 빛이 계면에서 산란될 경우, 빛은 더욱 잘 빠져나올 수 있다. 결국, 활성층(103)에서 출발한 광자 중 상당부분(a, b, d)이 외부로 추출되고 일부 광자(c)가 표면에서 전반사되고, 전체적인 광추출 효율은 종래에 비하여 크게 개선된다.
전술한 실시형태에서는, 자발형성 양자점층(110)의 굴절율이 그 아래에 있는 p형 질화물 반도체층(104)의 굴절율보다 크지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 자발형성 양자점층(110)의 굴절율이 p형 질화물 반도체층보다 낮거나 같다하더라도(다만, 공기 또는 수지 등의 외부 환경의 굴절율보다는 높음), 돌출된 구조의 양자점들로 인한 광추출 증대 효과를 얻을 수 있다.
도 4는 일 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 나타낸 것으로, 특히 n측 전극과 p측 전극이 소자의 동일측에 배치된 '수평형' 발광소자의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 발광소자(200)는, 사파이어 기판 등의 성장용 기판(101a) 상에 순차 성장된 n형 질화물 반도체층(102), 활성층(103) 및 p형 질화물 반도체층(104)을 포함한다. 반도체층(102, 103, 104)의 메사 에칭에 의해 노출된 n형 반도체층(102)의 일부 영역 상에는 n측 전극(122a)이 형성되어 있고, p형 반도체층(104)의 일부 영역 상에는 p측 전극(124a)이 형성되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, p측 전극 형성 영역 이외의 p형 반도체층(104) 상에는 자발형성 양자점층(110)이 형성되어 있다. 이 자발형성 양자점층(110)은 p형 반도체층(104)보다 더 높은 굴절율을 가질 수 있으면, 예컨대 p형 반돛층(104)보다 더 높은 In 조성을 갖는 InGaN으로 형성될 수 있다. 이 자발형성 양자점층(110)의 상부에는 위로 돌출된 다수의 양자점들(112)이 분포되어 있으며, 이 양자점들은 전술한 바와 같이 광추출 효율 향상에 기여하게 된다.
도 5는 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 나타낸 것으로서, 특히 n측 전극과 p측 전극이 서로 대향하여 배치된 '수직형' 발광소자의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 질화물 반도체 발광소자(300)는, 도전성 기판(101b) 상에 순차 형성된 n형 질화물 반도체층(102), 활성층(103) 및 p형 질화물 반도체층(104)을 포함한다. 도전성 기판(101b)은 예컨대 GaAs, SiC, GaN 기판 또는 Si 기판일 수 있다. p형 질화물 반도체층(104) 상에는 p측 전극(124a)이 형성되어 있고, 도전성 기판(101b) 하면에는 n측 전극(122b)이 형성되어 있다.
이 실시형태에서도, p형 질화물 반도체층(104) 상에는, 다수의 돌출된 양자점(112)을 포함하는 (예컨대, p형 GaN층 상에 배치되고 InGaN으로 형성된) 자발형성 양자점층(110)이 성장되어 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 광추출 효율의 증대효과를 얻을 수 있다.
도 6은 자발형성 양자점층의 성장 공정에 있어서, 성장 시간에 따른 격자부정합에 의한 스트레인 에너지를 나타내는 그래프이다. 특히, 도 6의 그래프는 스트란스키-크라스타노프(S-K) 성장방법을 이용하여 자발형성 양자점층을 성장시킬 경우의 스트레인 에너지 변화를 나타낸다. 예를 들어, S-K 성장방법을 이용하여, (상대적으로 작은 격자상수를 갖는) p형 GaN층 위에 (상대적으로 큰 격자상수를 갖는) InGaN으로 된 자발형성 양자점층을 성장시킬 수 있다. 이러한 S-K 성장방법을 통한 자발형성 양자점층 형성 공정이 도 7의 (a) 내지 (c)의 단면도에 개략적으로 도시되어 있다.
도 6 및 7을 참조하면, 자발형성 양자점층의 성장초기에는, p형 GaN층(104) 상에서 InGaN층(110a)이 안정적인 2차원 성장(stable 2D growth)으로 성장하다가 임계 웨팅 층두께(tcw)를 넘으면 준안정적인 2차원 성장(metastable 2D growth)으로 성장하면서 계속해서 2차원적으로 성장한다(도 7의 (a)). 이러한 2차원 성장기(도 6의 A 단계: A period)에서는 아래의 GaN층과의 격자 정합을 위해 InGaN층의 스트레인 에너지는 성장시간에 따라 증가하게 된다.
스트레인 에너지가 임계점(X)을 도달하면, 스트레인 에너지가 감소하면서 InGaN 물질이 다수 지점에서 뭉치게 되어 층 내에는 다수의 InGaN 3차원 구조(양자점 구조의 초기 형태)가 생기기 시작한다(도 7의 (b)). 이 때에 해당하는 것이 도 6의 B 단계(B period)로 표시되는 2차원-3차원 성장 전환기(2D-3D transition)로 양자점 구조의 초기형태의 성장과 더불어 스트레인 에너지의 감소가 나타난다.
그 후, 3차원 양자점 성장이 안정화되는 안정기(ripening phase: 도 6의 C 단계)에 이르게 되고 스트레인 에너지는 일정한 값을 유지하게 된다(도 7의 (c)). 이러한 안정기를 거친 후에는, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 위로 돌출된 다수의 양자점(112)을 갖는 자발형성 양자점층(110c)을 얻게 된다.
요컨대, S-K 성장방법을 이용한 자발형성 양자점층의 형성 공정은, 2차원적인 성장이 지배적인 2차원 성장기(2D growth period), 층내의 다수의 지점들에서 3차원 성장이 이루어지는 2차원-3차원 성장 전환기(2D-3D transition period), 3차원 양자점 성장이 안정화되는 안정기(ripening phase)를 포함한다.
다음으로, 질화물 반도체 발광소자의 제조방법에 관하여 설명한다.
도 8 내지 도 10은 일 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8을 참조하면, 사파이어 기판 등의 성장용 기판(101a) 상에 n형 질화물 반도체층(102), 활성층(103) 및 p형 질화물 반도체층(104)을 순차적으로 성장시킨다. 예컨대, MOCVD를 사용하여 사파이어 기판 상에 언도프(undoped) GaN층을 형성한 후, 그 위에 n형 GaN층, InGaN/GaN의 다중양자우물구조 활성층, 및 p형 GaN층을 성장시킬 수 있다.
p형 질화물 반도체층(104) 상에는, 전술한 바와 같은 S-K 성장방법등을 이용하여 다수의 양자점(112)이 분포되어 있는 자발형성 양자점층(110)을 성장시킨다. 이 자발형성 양자점층(110)은, 예컨대 InGaN으로 형성될 수 있으며, 아래의 p형 질화물 반도체층(104)보다 더 큰 굴절율을 가질 수 있다. 자발형성 양자점층(110) 내 의 양자점들(112)은 5-50nm의 지름과 1-10nm의 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한 양자점(112)의 분포 밀도는 1×108 내지 1×1012 cm-2 범위 내로 조절할 수 있다. 이 정도의 양자점 사이즈와 양자점 분포밀도를 가짐으로써, 자발형성 양자점층(110)은 발광소자 상면에서 빛을 더욱 더 효율적으로 추출시킬 수 있다.
그 후, 도 9에 도시된 바와 같이, n형 반도체층(102)의 일부가 노출되도록 상기 자발형성 양자점층(110), p형 반도체층(104), 활성층(103) 및 일부 두께의 n형 반도체층(102)을 메사 에칭한다. 이와 아울러 후속의 P측 전극 형성을 위해, P측 전극이 형성될 영역에서 자발형성 양자점층(110) 및 일부 두께의 P형 반도체층(104)을 메사 에칭할 수 있다.
그 후, 도 10에 도시된 바와 같이, 메사 에칭으로 노출된 n형 반도체층(102) 영역 상에 n측 전극(122a)를 형성하고, p형 질화물 반도체층(104) 상에 p측 전극(124a)를 형성한다. 이로써, 개선된 광추출 효율을 갖는 수평형 질화물 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.
도 11 및 도 12는 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 이 실시형태에서는, n측 전극과 p측 전극이 서로 대향 배치되는 수직형 질화물 반도체 발광소자를 제조한다.
도 11을 참조하면, GaAs, GaN, SiC 또는 Si 등의 도전성 기판(101b) 상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층(102~104)을 순차적으로 성장시킨 후, 전술한 바와 같은 위로 돌출된 양자점들(112)을 갖는 (예컨대, InGaN으로 된) 자발형성 양자점층(110)을 성장시킨다. 이 반도체층들(102~104)은, 각각 n형 GaN층, InGaN/GaN 다중양자우물구조 활성층, p형 GaN층일 수 있다. 후속의 p측 전극 형성을 위해, p측 전극이 형성될 영역(P)에서 자발형성 양자점층 및 일부 두께의 p형 반도체층을 메사 에칭할 수 있다.
그 후, 도 12에 도시된 바와 같이, p형 반도체층(104) 상에 p측 전극(124a)을 형성하고, 도전성 기판(101b)의 하면에 n측 전극(122b)을 형성한다. 이로써, 개선된 광추출 효율을 갖는 수직형 질화물 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 또한, 본 발명은 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, p형 질화물 반도체층 상에, 위로 돌출된 다수의 양 자점을 갖는 자발형성 양자점층을 형성함으로써, 소자 표면에서의 광추출 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 종래와 달리 식각에 의한 요철면 형성이 필요하지 않기 때문에, 식각에 의한 소자층 손상을 방지할 수 있으며, 제조 공정이 단순하고 용이하다.

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 순차 형성된 n형 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층; 및
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되고, 위로 돌출된 다수의 양자점을 갖는 자발형성 양자점층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자발형성 양자점층은 상기 p형 질화물 반도체층의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자발형성 양자점층은 InGaN으로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자발형성 양자점층 내의 상기 양자점의 지름은 5-50nm이고, 상기 양자점의 높이는 1-10nm인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자발형성 양자점층 내의 양자점의 분포 밀도는 1×108 내지 1×1012 cm-2인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p측 전극과, 상기 n형 질화물 반도체층의 일부 영역 상에 형성된 n측 전극을 더 포함하되, 상기 n측 전극과 p측 전극은 상기 발광소자의 동일측으로 배치된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p측 전극과, 상기 기판 하면에 형성된 n측 전극을 더 포함하되, 상기 기판은 도전성 기판인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  8. 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 및
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 위로 돌출된 다수의 양자점을 갖는 자발형성 양자점층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 자발형성 양자점층은 스트란스키-크라스타노프 성장방법을 이용하여 성장되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 자발형성 양자점층은 InGaN으로 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 양자점은 5-50nm의 지름과 1-10nm의 높이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 자발형성 양자점층은 상기 양자점의 분포 밀도가 1×108 내지 1×1012 cm-2 가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 자발형성 양자점층, p 형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 에칭하는 단계;
    상기 노출된 n형 질화물 반도체층 영역 상에 n측 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 p측 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 p측 전극을 형성하는 단계 전에 p측 전극이 형성될 영역에서 자발형성 양자점층 및 p형 질화물 반도체층의 일부 두께를 메사 에칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 p측 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 기판 하면에 n측 전극을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 기판은 도전성 기판인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 p측 전극을 형성하는 단계전에, p측 전극이 형성될 영역에서 상기 자발형성 양자점층 및 p형 질화물 반도체층의 일부를 메사 에칭하는 단계를 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
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