KR20100056601A - Light emitting diode having superlattice layer - Google Patents

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KR20100056601A
KR20100056601A KR1020080115475A KR20080115475A KR20100056601A KR 20100056601 A KR20100056601 A KR 20100056601A KR 1020080115475 A KR1020080115475 A KR 1020080115475A KR 20080115475 A KR20080115475 A KR 20080115475A KR 20100056601 A KR20100056601 A KR 20100056601A
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서울옵토디바이스주식회사
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Abstract

PURPOSE: A light emitting diode with a superlattice layer is provided to alleviate a strain inside an active area by forming an InN or InxGa1-xN superlattice layer between a nitride semiconductor layer and the active area. CONSTITUTION: An active area(29) of multiple quantum wells is interposed between an n-type nitride semiconductor layer(27) and a p-type nitride semiconductor layer(33). The active area of multiple quantum wells comprises an InGaN quantum-well layer. A superlattice layer(28) is interposed between the n-type nitride semiconductor layer and an active area. The superlattice layer has a structure in which an InN layer and an InxGa1-xN(0<=x<1) layer are alternatively stacked. The In content of the InxGa1-xN(0<=x<1) layer inside the superlattice layer is less than that of an InGaN quantum-well layer inside the active area. The InxGa1-xN(0<=x<1) layer is contacted with the active area in the superlattice layer.

Description

초격자층을 갖는 발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE HAVING SUPERLATTICE LAYER}LIGHT EMITTING DIODE HAVING SUPERLATTICE LAYER}

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초격자층을 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly to a light emitting diode having a superlattice layer.

일반적으로, 질화물계 반도체는 풀컬러 디스플레이, 교통 신호등, 일반조명 및 광통신 기기의 광원으로 자외선, 청/녹색 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 레이저 다이오드(laser diode)에 널리 이용되고 있다. 이러한 질화물계 발광 소자는 n형 및 p형 질화물반도체층 사이에 위치한 InGaN 계열의 다중양자우물 구조의 활성영역을 포함하며, 상기 활성영역 내의 양자우물층에서 전자와 정공이 재결합하는 원리로 빛을 생성시켜 방출시킨다.In general, nitride-based semiconductors are widely used in ultraviolet, blue / green light emitting diodes, or laser diodes as light sources for full color displays, traffic lights, general lighting, and optical communication devices. The nitride-based light emitting device includes an active region of an InGaN-based multi-quantum well structure located between n-type and p-type nitride semiconductor layers, and generates light based on the recombination of electrons and holes in the quantum well layer in the active region. To release.

이러한 종래의 질화물계 화합물 반도체는 GaN와 InN 사이에 11%의 격자부정합이 존재하기 때문에 InGaN 계열 다중양자우물구조에서는 양자우물과 양자장벽 계면에 강력한 스트레인이 발생하게 된다. 이러한 스트레인은 양자우물 내의 압전필드를 유발하여 내부양자효율(internal quantum efficiency)의 저하를 초래한다. 특히, 녹색 발광 다이오드의 경우, 양자우물에 함유되는 In의 양이 증가하기 때문에 압전필드에 의해 내부양자효율이 더욱 감소된다.In the conventional nitride compound semiconductor, since 11% lattice mismatch exists between GaN and InN, strong strain is generated at the interface between the quantum well and the quantum barrier in the InGaN-based multi-quantum well structure. This strain causes a piezoelectric field in the quantum well, leading to a decrease in internal quantum efficiency. In particular, in the case of the green light emitting diode, since the amount of In contained in the quantum well increases, the internal quantum efficiency is further reduced by the piezoelectric field.

한편, 다중양자우물구조 내에 생성되는 스트레인은 활성층에 인접한 n형 질화물 반도체층에 의해 영향을 받는다. n형 질화물 반도체층, 예컨대 n형 콘택층과 양자우물층의 격자 상수 불일치가 클수록, 활성영역 내에 더 큰 스트레인이 유발된다. 이러한 스트레인은 양자우물층 내에 전위(dislocation)와 같은 격자 결함을 증가시켜 발광 효율을 떨어뜨리고, 양자우물 구조 내에 압전 전계를 더욱 증가시켜 발광 파장을 변경하고 순방향 전압을 증가시킨다.On the other hand, the strain generated in the multi-quantum well structure is affected by the n-type nitride semiconductor layer adjacent to the active layer. The larger the lattice constant mismatch between the n-type nitride semiconductor layer, such as the n-type contact layer and the quantum well layer, causes a larger strain in the active region. Such strain decreases luminous efficiency by increasing lattice defects such as dislocations in the quantum well layer, and further increases the piezoelectric field in the quantum well structure to change the emission wavelength and increase the forward voltage.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 활성영역 내에 유발되는 스트레인을 완화시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting diode that can mitigate the strain caused in the active region.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 InGaN 계열의 양자우물구조에 접하며, InGaN 계열의 양자우물구조에 유발되는 스트레인을 감소시킬 수 있는 초격자층을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a superlattice layer that is in contact with the InGaN-based quantum well structure, and can reduce the strain caused by the InGaN-based quantum well structure.

상기 과제들을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는 n형 질화물 반도체층, p형 질화물 반도체층, 상기 n형 질화물 반도체층과 상기 p형 질화물 반도체층 사이에 개재되고, InGaN 양자우물층을 포함하는 다중양자우물 구조의 활성영역 및 상기 n형 질화물 반도체층과 상기 활성영역 사이에 개재된 초격자층을 포함한다. 한편, 상기 초격자층은 InN층과 InxGa1-xN(0≤x<1)층이 교대로 적층된 구조이다. 양자우물층의 조성과 유사한 InN/InxGa1-xN 초격자층을 n형 질화물 반도체층과 활성영역 사이에 형성함으로써 활성영역에 발생되는 스트레인을 완화시킬 수 있으며, 양자우물의 결정성을 개선하여 캐리어의 재결합율을 높일 수 있다.In order to solve the above problems, the light emitting diode according to the embodiments of the present invention is interposed between the n-type nitride semiconductor layer, p-type nitride semiconductor layer, the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer, InGaN quantum An active region of a multi-quantum well structure including a well layer and a superlattice layer interposed between the n-type nitride semiconductor layer and the active region. The superlattice layer has a structure in which an InN layer and an In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layer are alternately stacked. By forming an InN / In x Ga 1-x N superlattice layer similar to the composition of the quantum well layer between the n-type nitride semiconductor layer and the active region, strain generated in the active region can be alleviated, and the crystallinity of the quantum well By improving the recombination rate of the carrier can be increased.

특히, 본 발명은 InGaN 양자우물층에 비해 격자 상수가 큰 InN층을 이용하기 때문에, 종래 InGaN 양자우물층에 유발되는 압축 스트레인을 완화시킬 수 있으며, 이에 따라 발광 효율을 개선할 수 있다.In particular, since the present invention uses an InN layer having a larger lattice constant than the InGaN quantum well layer, the compressive strain caused by the conventional InGaN quantum well layer can be alleviated, thereby improving luminous efficiency.

상기 다중 양자우물구조는 InGaN 양자우물층과 InGaN 양자장벽층이 교대로 적층된 구조인 것이 바람직하다. 이러한 다중양자우물 구조와 상기 InN/InxGa1-xN 초격자층의 조합에 의해 다중양자우물 구조 내의 스트레인을 더욱 감소시킬 수 있다.The multi-quantum well structure is preferably a structure in which the InGaN quantum well layer and the InGaN quantum barrier layer are alternately stacked. By combining the multi-quantum well structure and the InN / In x Ga 1-x N superlattice layer, the strain in the multi-quantum well structure can be further reduced.

바람직하게, 상기 초격자층에서 InxGa1-xN층이 활성영역에 접한다. 상기 InxGa1-xN층은 상기 다중양자우물 구조의 양자장벽층에 접하는 것이 바람직하다. 이경우, 상기 InxGa1-xN층 및 그것에 접하는 양자장벽층은 동일한 조성, 예컨대 동일한 In 함량을 갖는 것이 바람직하다.Preferably, the In x Ga 1-x N layer in the superlattice layer is in contact with the active region. The In x Ga 1-x N layer is preferably in contact with the quantum barrier layer of the multi-quantum well structure. In this case, the In x Ga 1-x N layer and the quantum barrier layer in contact with the same preferably have the same composition, for example, the same In content.

한편, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN 층의 In 함량은 활성영역 내의 InGaN 양자우물층에 비해 더 적은 것이 바람직하다. 이에 따라, 활성영역 내에 전하를 가둘 수 있어 전자와 정공의 재결합율을 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the In content of the In x Ga 1-x N layer in the superlattice layer is preferably smaller than that of the InGaN quantum well layer in the active region. Accordingly, charges can be confined in the active region, thereby improving the recombination rate of electrons and holes.

또한, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN층은 InN층에 비해 더 높은 불순물 농도로 도핑될 수 있다. 나아가, 상기 InN층은 의도적으로 불순물이 도핑되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 초격자층으로부터 상기 활성영역 내로 전자를 원활하게 주입할 수 있으며, 또한 전류 분산을 도울 수 있다.In addition, the In x Ga 1-x N layer in the superlattice layer may be doped with a higher impurity concentration than the InN layer. Furthermore, the InN layer may be intentionally not doped with impurities. Accordingly, electrons can be smoothly injected from the superlattice layer into the active region, and can also assist current dispersion.

한편, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN층들의 In 함량은 모두 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN층들의 In 함량은 서로 다를 수 있다. 바람직하게, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN층들은 상기 활성영역 에 근접할 수록 더 많은 In 함량을 가질 수 있다.Meanwhile, the In content of the In x Ga 1-x N layers in the superlattice layer may be the same, but is not limited thereto. That is, the In content of the In x Ga 1-x N layers in the superlattice layer may be different. Preferably, the In x Ga 1-x N layers in the superlattice layer may have more In content as the closer to the active region.

본 발명의 또 다른 태양에 따른 발광 다이오드는, 상기 n형 질화물 반도체층과 상기 활성영역 사이에 개재된 초격자층이 InN층, InxGa1-xN(0<x<1)층 및 GaN층이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이들 층들을 교대로 적층함으로서 InN층과 InxGa1-xN층을 교대로 적층한 초격자층과 같은 효과를 달성할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a light emitting diode includes an InN layer, an In x Ga 1-x N (0 <x <1) layer, and a GaN interposed between the n-type nitride semiconductor layer and the active region. The layers may have a structure in which alternating layers are stacked. By alternately stacking these layers, the same effect as the superlattice layer in which the InN layer and the In x Ga 1-x N layer are alternately stacked can be achieved.

한편, 상기 활성영역은 InGaN 양자우물층과 InGaN 양자장벽층이 교대로 적층된 다중양자우물 구조일 수 있으며, 이때 상기 초격자층 내의 InGaN(0<x<1)층이 상기 활성영역에 접하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the active region may be a multi-quantum well structure in which an InGaN quantum well layer and an InGaN quantum barrier layer are alternately stacked, wherein an InGaN (0 <x <1) layer in the superlattice layer is in contact with the active region. desirable.

또한, 상기 초격자층 내에서 InGaN(0<x<1)층 및 GaN층은 불순물로 도핑되고, InN층은 의도적으로 도핑되지 않을 수 있으며, 상기 초격자층 내에서 InGaN(0<x<1)층 및 GaN층이 InN층에 비해 더 높은 농도로 불순물이 도핑될 수 있다.InGaN (0 <x <1) and GaN layers may be doped with impurities, and the InN layer may not be intentionally doped in the superlattice layer, and InGaN (0 <x <1) may be intentionally not doped in the superlattice layer. ) And GaN layers may be doped with impurities at a higher concentration than the InN layers.

본 발명의 실시예들에 따르면, InN/InxGa1-xN초격자층, 또는 InN/InxGa1-xN/GaN 초격자층을 질화물 반도체층과 활성영역 사이에 형성함으로써 InGaN층을 포함하는 활성영역에 발생되는 스트레인을 완화시킬 수 있으며, 양자우물의 결정성을 개선하여 캐리어의 재결합율을 높일 수 있다. 특히, InGaN 양자우물층에 비해 격자 상수가 큰 InN층을 이용함으로서, InGaN 양자우물층에 유발되던 압축 스트레인을 더욱 감소시킬 수 있다. 그 결과, 발광 효율이 향상된 발광 다이오드를 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, an InGaN layer is formed by forming an InN / In x Ga 1-x N superlattice layer, or an InN / In x Ga 1-x N / GaN superlattice layer between a nitride semiconductor layer and an active region. The strain generated in the active region including can be alleviated, and the recombination rate of the carrier can be increased by improving the crystallinity of the quantum well. In particular, by using the InN layer having a larger lattice constant than the InGaN quantum well layer, the compressive strain caused to the InGaN quantum well layer can be further reduced. As a result, it is possible to provide a light emitting diode with improved luminous efficiency.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, widths, lengths, thicknesses, and the like of components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(21), n형 질화물 반도체층(27), 초격자층(28), 다중양자우물 구조의 활성영역(29), p형 질화물 반도체층(33)을 포함한다. 또한, 핵층(23) 및 언도프 GaN층(u-GaN, 25)이 상기 기판(21)과 n형 질화물 반도체층(27) 사이에 개재될 수 있으며, 활성영역(29)과 p형 질화물 반도체층(33) 사이에 p형 클래드층(31)이 개재될 수 있다. 이에 더하여, 상기 p형 질화물 반도체층(33) 상에 투명전극(35) 및 p-전극(37)이 위치하고, n형 질화물 반도체층(27) 상에 n-전극(39)이 위치할 수 있다.Referring to FIG. 1, the light emitting diode includes a substrate 21, an n-type nitride semiconductor layer 27, a superlattice layer 28, an active region 29 having a multi-quantum well structure, and a p-type nitride semiconductor layer 33. It includes. In addition, the nuclear layer 23 and the undoped GaN layer (u-GaN, 25) may be interposed between the substrate 21 and the n-type nitride semiconductor layer 27, the active region 29 and the p-type nitride semiconductor The p-type cladding layer 31 may be interposed between the layers 33. In addition, the transparent electrode 35 and the p-electrode 37 may be positioned on the p-type nitride semiconductor layer 33, and the n-electrode 39 may be positioned on the n-type nitride semiconductor layer 27. .

상기 기판(21)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시키기 위한 기판으로, 사파이어, SiC, 스피넬 등 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는, 도시한 바와 같이, 패터닝된 사파이어 기판(PSS)일 수 있다.The substrate 21 is a substrate for growing a gallium nitride-based semiconductor layer, but is not particularly limited, such as sapphire, SiC, spinel, but preferably, as shown, may be a patterned sapphire substrate (PSS).

상기 핵층(23)은 기판(21) 상에 u-GaN(25)을 성장시키기 위해 400~600℃의 저온에서 (Al, Ga)N로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 AlN로 형성된다. 상기 핵층 은 약 25nm의 두께로 형성될 수 있다.The nuclear layer 23 may be formed of (Al, Ga) N at a low temperature of 400 ~ 600 ℃ to grow u-GaN (25) on the substrate 21, preferably formed of AlN. The nuclear layer may be formed to a thickness of about 25nm.

u-GaN층(25)은 기판과 n형 질화물 반도체층(27) 사이에서 전위와 같은 결함의 발생을 완화하기 위한 층으로, 상대적으로 고온에서 성장된다. 상기 n형 질화물 반도체층(27)은 n-전극(39)이 형성되는 층으로, Si 또는 Ge과 같은 n형 불순물이 도핑될 수 있다.The u-GaN layer 25 is a layer for alleviating the occurrence of defects such as dislocations between the substrate and the n-type nitride semiconductor layer 27, and is grown at a relatively high temperature. The n-type nitride semiconductor layer 27 is a layer on which the n-electrode 39 is formed, and may be doped with n-type impurities such as Si or Ge.

초격자층(28)은 InN층(28a)과 InxGa1-xN(0≤x<1)층(28b)이 교대로 적층된 구조를 갖는다. 이들 층들(28a, 28b)은 n형 불순물로 도핑될 수 있으며, 이 경우, InGaN층(28b)이 InN층(28a)에 비해 더 높은 불순물 농도로 도핑되는 것이 바람직하다. 또한, InN층(28a)은 의도적으로 불순물이 도핑되지 않을 수 있다. 이들 초격자층은 Ga 소오스의 공급 및 차단을 반복하여 형성될 수 있으며, InN층과 InxGa1-xN층의 성장온도를 서로 다르게 할 수도 있다.The superlattice layer 28 has a structure in which InN layers 28a and In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layers 28b are alternately stacked. These layers 28a and 28b may be doped with n-type impurities, and in this case, it is preferable that the InGaN layer 28b is doped to a higher impurity concentration than the InN layer 28a. Also, the InN layer 28a may not be intentionally doped with impurities. These superlattice layers may be formed by repeatedly supplying and blocking Ga sources, and may have different growth temperatures of the InN layer and the In x Ga 1-x N layer.

InN/InGaN 초격자층(28)에 도핑되는 불순물, 예컨대 Si은 아래층에서 유발된 전위가 위층으로 전사되는 것을 방지한다. 이에 따라, 초격자층(28) 상에 형성되는 활성영역(29)의 결정성을 향상시킬 수 있다. 초격자층(28)은 2주기 이상 적층될 수 있으며, 바람직하게 약 20 주기로 형성될 수 있다. 주기가 많을 수록 결정성을 향상시킬 수 있으나, 공정시간이 증가되어 바람직하지 않다.Impurities that are doped in the InN / InGaN superlattice layer 28, such as Si, prevent the transfer of the potential induced in the underlying layer to the upper layer. Accordingly, the crystallinity of the active region 29 formed on the superlattice layer 28 can be improved. The superlattice layer 28 may be stacked in two or more cycles, and may be preferably formed in about 20 cycles. More cycles may improve crystallinity, but are not preferred because of increased process time.

한편, 초격자층(28) 내의 각 층의 두께는 10nm 이하 두께로 형성되며, 초격자층(28)의 전체 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 과도하게 두꺼우면 Vf가 증가될 수 있으므로, 활성영역의 전체 두께 정도, 약 100~150nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, InxGa1-xN층(28b)을 InN층에 비해 더 두껍게 할 수 있다. 불순물이 도핑된 InxGa1-xN층(28b)을 두껍게 함으로써 저항을 증가시켜 전류 분산을 도울 수 있다.On the other hand, the thickness of each layer in the superlattice layer 28 is formed to a thickness of less than 10nm, the overall thickness of the superlattice layer 28 is not particularly limited, but if excessively thick Vf may increase, the active region It is preferable to set it as the total thickness of about 100-150 nm or less. In addition, the In x Ga 1-x N layer 28b can be made thicker than the InN layer. By thickening the In x Ga 1-x N layer 28b doped with impurities, the resistance may be increased to assist current dispersion.

InN층에 비해 InGaN층의 밴드갭이 더 넓기 때문에, InxGa1-xN층(28b)이 활성영역(29)에 접하는 것이 바람직하다. 또한, 초격자층(28) 내의 InxGa1-xN층(28b)의 In 조성비는 InGaN 양자우물층 내의 In 조성비보다 적은 것이 바람직한데, 이 경우, 전하를 활성영역 내에 잘 가둘 수 있어 발광효율을 향상시킬 수 있다.Since the bandgap of the InGaN layer is wider than that of the InN layer, it is preferable that the In x Ga 1-x N layer 28b is in contact with the active region 29. Further, the In composition ratio of the In x Ga 1-x N layer 28b in the superlattice layer 28 is preferably less than the In composition ratio in the InGaN quantum well layer. In this case, the charge can be confined in the active region to emit light. The efficiency can be improved.

한편, InxGa1-xN층(28b)들은 모두 동일한 In함량을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 In함량을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 InxGa1-xN층(28b)들 내의 In 함량은 활성영역(29)에 근접할 수록 증가될 수 있다.Meanwhile, the In x Ga 1-x N layers 28b may all have the same In content, but are not limited thereto and may have different In contents. For example, the In content in the In x Ga 1-x N layers 28b may increase as the active region 29 approaches.

활성영역(29)은 양자장벽층과 양자우물층이 교대로 적층된 다중양자우물 구조를 가지며, 양자우물층은 InGaN층을 포함한다. 나아가, 양자장벽층 또한 InGaN층을 포함하는 것이 바람직하다. InGaN 양자장벽층과 InGaN 양자우물층이 교대로 적층된 다중양자우물 구조를 InN/InxGa1-xN 초격자층(28) 상에 형성함으로써 활성영역에 유발되는 스트레인을 더욱 감소시킬 수 있다. 특히, InGaN/InGaN 양자우물구조를 취함으로써, 양자우물 구조의 도전성을 향상시킬 수 있으며, 따라서 발광 다이오드의 순방향 전압을 낮출 수 있다.The active region 29 has a multi-quantum well structure in which a quantum barrier layer and a quantum well layer are alternately stacked, and the quantum well layer includes an InGaN layer. Furthermore, it is preferable that the quantum barrier layer also includes an InGaN layer. By forming a multi-quantum well structure in which an InGaN quantum barrier layer and an InGaN quantum well layer are alternately stacked on the InN / In x Ga 1-x N superlattice layer 28, the strain induced in the active region can be further reduced. . In particular, by taking the InGaN / InGaN quantum well structure, the conductivity of the quantum well structure can be improved, and thus the forward voltage of the light emitting diode can be lowered.

한편, InGaN 양자 장벽층의 경우, 상기 초격자층(28) 내의 InxGa1-xN층의 In 함량은 InGaN 장벽층의 In 함량과 동일하거나 유사한 것이 바람직하다. 예컨대, InGaN 양자장벽층의 In 함량이 2%인 경우, 초격자층 내의 InGaN층의 In 함량은 약 2%일 수 있다. 이 경우, InGaN 양자장벽층과 초격자층 내의 InGaN층의 격자 상수 차이가 크지 않기 때문에, 이들이 서로 접하는 것이 바람직하다.In the InGaN quantum barrier layer, the In content of the In x Ga 1-x N layer in the superlattice layer 28 is preferably the same as or similar to the In content of the InGaN barrier layer. For example, when the In content of the InGaN quantum barrier layer is 2%, the In content of the InGaN layer in the superlattice layer may be about 2%. In this case, since the lattice constant difference between the InGaN quantum barrier layer and the InGaN layer in the superlattice layer is not large, it is preferable that they are in contact with each other.

한편, 상기 p형 클래드층(31)은 통상적인 AlGaN으로 형성될 수 있으며, p형 질화물 반도체층(33)은 GaN로 형성될 수 있다.Meanwhile, the p-type cladding layer 31 may be formed of conventional AlGaN, and the p-type nitride semiconductor layer 33 may be formed of GaN.

또한, 상기 p형 질화물 반도체층(33) 상에 Ni/Au 또는 인디움 틴 산화막(ITO)과 같은 투명 전극(35)이 형성되고, 그 위에 p-전극(37)이 예컨대 리프트오프 공정으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 n형 질화물 반도체층(27) 상에 Ti/Al 등의 n-전극(39)이 리프르오프 공정으로 형성될 수 있다.In addition, a transparent electrode 35 such as Ni / Au or indium tin oxide (ITO) is formed on the p-type nitride semiconductor layer 33, and the p-electrode 37 is formed thereon, for example, by a lift-off process. Can be. In addition, an n-electrode 39 such as Ti / Al may be formed on the n-type nitride semiconductor layer 27 by a lift off process.

종래, GaN층 상에 InGaN 계열의 양자우물층을 형성할 경우, InGaN층이 GaN 층에 비해 격자 상수가 크기 때문에, InGaN 양자우물층에 압축 스트레인이 유발된다. 이에 따라, InGaN 양자우물층에 압전 전계가 유발되고 따라서 발광 효율이 감소된다. 이에 반해, 본 발명의 실시예에 따르면, InGaN층에 비해 격자 상수가 큰 InN층이 초격자층에 채택되며, 따라서 InGaN 양자우물층에 유발되는 압축 스트레인을 완화시킬 수 있다. 더욱이, InGaN 양자우물층에 비해 격자 상수가 큰 InN층과 InGaN 양자우물층에 비해 격자 상수가 작은 InxGa1-xN층을 교대로 적층하여 초격자층을 형성함으로써 InGaN 양자우물층에 유발되는 스트레인을 조절할 수 있다.Conventionally, when an InGaN-based quantum well layer is formed on a GaN layer, since the InGaN layer has a larger lattice constant than the GaN layer, compression strain is caused in the InGaN quantum well layer. As a result, a piezoelectric field is induced in the InGaN quantum well layer, thereby reducing the luminous efficiency. In contrast, according to the embodiment of the present invention, the InN layer having a larger lattice constant than the InGaN layer is adopted in the superlattice layer, and thus, the compressive strain induced in the InGaN quantum well layer can be alleviated. Furthermore, an InN layer having a larger lattice constant than an InGaN quantum well layer and an In x Ga 1-x N layer having a smaller lattice constant than an InGaN quantum well layer are alternately stacked to form a superlattice layer, thereby causing an InGaN quantum well layer. The strain can be adjusted.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서, InN/InxGa1-xN(0≤x<1) 초격자층에 대해 설명하였지만, InN/InxGa1-xN(0<x<1)/GaN 초격자층이 채택될 수 있다. InN/InxGa1-xN 초격자층과 같이, InGaN 양자우물층 내에 유발되는 스트레인을 조절할 수 있다. 이 경우, 양자 장벽층에 접하는 층은 InxGa1-xN층 또는 GaN층일 수 있으며, 양자장벽층이 InGaN층인 경우, InxGa1-xN층이 양자 장벽층에 접하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, InN / In x Ga 1-x N (0≤x <1) superlattice layer was described, but InN / In x Ga 1-x N (0 <x <1) / GaN superlattice layer can be adopted. Like the InN / In x Ga 1-x N superlattice layer, the strain induced in the InGaN quantum well layer can be controlled. In this case, the layer in contact with the quantum barrier layer may be an In x Ga 1-x N layer or a GaN layer. When the quantum barrier layer is an InGaN layer, the In x Ga 1-x N layer is preferably in contact with the quantum barrier layer.

또한, 상기 초격자층 내에서 InGaN(0<x<1)층 및 GaN층은 불순물로 도핑되고, InN층은 의도적으로 도핑되지 않거나, 상기 초격자층 내에서 InGaN(0<x<1)층 및 GaN층은 InN층에 비해 더 높은 농도로 불순물이 도핑될 수 있다.In addition, the InGaN (0 <x <1) layer and the GaN layer are doped with impurities in the superlattice layer, and the InN layer is not intentionally doped, or the InGaN (0 <x <1) layer in the superlattice layer. And the GaN layer may be doped with impurities at a higher concentration than the InN layer.

본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While some embodiments of the present invention have been described by way of example, those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made without departing from the essential features thereof. Therefore, the embodiments described above should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention but merely for better understanding. The scope of the present invention is not limited by these embodiments, and should be interpreted by the following claims, and the technical spirit within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

Claims (14)

n형 질화물 반도체층;an n-type nitride semiconductor layer; p형 질화물 반도체층;p-type nitride semiconductor layer; 상기 n형 질화물 반도체층과 상기 p형 질화물 반도체층 사이에 개재되고, InGaN 양자우물층을 포함하는 다중양자우물 구조의 활성영역; 및An active region interposed between the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer and including an InGaN quantum well layer; And 상기 n형 질화물 반도체층과 상기 활성영역 사이에 개재되고, InN층과 InxGa1-xN(0≤x<1)층이 교대로 적층된 구조를 갖는 초격자층을 포함하는 발광 다이오드.And a superlattice layer interposed between the n-type nitride semiconductor layer and the active region and having a structure in which an InN layer and an In x Ga 1-x N (0≤x <1) layer are alternately stacked. 청구항 1에 있어서, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN(0≤x<1)층의 In 함량은 상기 활성영역 내의 InGaN 양자우물층에 비해 더 적은 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein an In content of the In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layer in the superlattice layer is smaller than that of the InGaN quantum well layer in the active region. 청구항 1에 있어서, 상기 초격자층에서 InxGa1-xN(0≤x<1)층이 상기 활성영역과 접하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein an In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layer is in contact with the active region in the superlattice layer. 청구항 1에 있어서, 상기 양자우물구조의 활성영역은 InGaN 양자우물층과 InGaN 양자장벽층의 적층 구조를 갖는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the active region of the quantum well structure has a stacked structure of an InGaN quantum well layer and an InGaN quantum barrier layer. 청구항 4에 있어서, 상기 초격자층에서 InxGa1-xN(0≤x<1)층이 상기 활성영역 내의 InGaN 양자장벽층과 접하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 4, wherein an In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layer is in contact with an InGaN quantum barrier layer in the active region of the superlattice layer. 청구항 5에 있어서, 상기 서로 접하는 초격자층 내의 InxGa1-xN(0≤x<1)층과 InGaN 양자장벽층은 동일한 In 함량을 갖는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 5, wherein the In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layer and the InGaN quantum barrier layer in the superlattice layer in contact with each other have the same In content. 청구항 1에 있어서, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN(0≤x<1)층들은 상기 활성영역에 근접할 수록 더 많은 In 함량을 갖는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layers in the superlattice layer have a higher In content as they are closer to the active region. 청구항 1에 있어서, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN(0≤x<1)층은 InN 층에 비해 더 높은 농도로 불순물이 도핑된 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layer in the superlattice layer is doped with impurities at a higher concentration than the InN layer. 청구항 1에 있어서, 상기 초격자층 내의 InxGa1-xN(0≤x<1)층은 불순물로 도핑되고, InN 층은 의도적으로 도핑되지 않는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layer in the superlattice layer is doped with an impurity, and the InN layer is not intentionally doped. 청구항 9에 있어서, 상기 초격자층 내에서 InxGa1-xN(0≤x<1)층이 InN층보다 더 두꺼운 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 9, wherein an In x Ga 1-x N (0 ≦ x <1) layer is thicker than an InN layer in the superlattice layer. n형 질화물 반도체층;an n-type nitride semiconductor layer; p형 질화물 반도체층;p-type nitride semiconductor layer; 상기 n형 질화물 반도체층과 상기 p형 질화물 반도체층 사이에 개재되고, InGaN 양자우물층을 포함하는 다중양자우물 구조의 활성영역; 및An active region interposed between the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer and including an InGaN quantum well layer; And 상기 n형 질화물 반도체층과 상기 활성영역 사이에 개재되고, InN층, InGaN(0<x<1)층 및 GaN층이 교대로 적층된 구조를 갖는 초격자층을 포함하는 발광 다이오드.And a superlattice layer interposed between the n-type nitride semiconductor layer and the active region and having a structure in which an InN layer, an InGaN (0 <x <1) layer, and a GaN layer are alternately stacked. 청구항 11에 있어서, 상기 초격자층 내의 InGaN(0<x<1)층이 상기 활성영역에 접하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 11, wherein an InGaN (0 <x <1) layer in the superlattice layer is in contact with the active region. 청구항 11에 있어서, 상기 초격자층 내에서 InGaN(0<x<1)층 및 GaN층은 불순물로 도핑되고, InN층은 의도적으로 도핑되지 않은 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 11, wherein an InGaN (0 <x <1) layer and a GaN layer are doped with impurities in the superlattice layer, and the InN layer is not intentionally doped. 청구항 11에 있어서, 상기 초격자층 내에서 InGaN(0<x<1)층 및 GaN층은 InN층에 비해 더 높은 농도로 불순물이 도핑된 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 11, wherein the InGaN (0 <x <1) layer and the GaN layer are doped with impurities at a higher concentration than the InN layer in the superlattice layer.
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