KR20110041683A - 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은

상면에 형성된 피트를 갖는 n형 반도체층과, 상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물로 도핑된 영역을 구비하여 형성된 중간층과, 상기 중간층 상에 형성된 활성층 및 상기 활성층 상에 형성된 p형 반도체층을 포함하며, 상기 중간층은 상기 피트를 제외한 상기 n형 반도체층 상면 위에 형성된 저 저항영역 및 상기 피트의 사면에 형성되되 상기 저 저항영역보다 전기전도도가 낮은 고 저항영역으로 나뉘는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 제공한다.

본 발명에 따르면, 발광구조물을 이루는 반도체층의 결정 결함을 낮추어 발광효율의 향상된 반도체 발광소자를 얻을 수 있다. 특히, n형 반도체층의 피트를 이용하여 발광 재결합을 증가시킬 수 있으며, 상기 피트 사면을 고 저항영역으로 형성함으로써 누설 전류의 발생을 줄일 수 있다.

발광소자, 질화물, LED, 피트, 누설 전류

Description

반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법 {Semiconductor light emitting device and manufacturing method of the same}

본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 특히, V 형상 피트를 갖는 반도체 발광 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 질화물 반도체는 풀컬러 디스플레이, 이미지 스캐너, 각종 신호시스템 및 광 통신기기에 광원으로 제공되는 녹색 또는 청색 발광 다이오드(light emitting diode:LED) 또는 레이저 다이오드(laser diode: LD)에 널리 사용되어 왔다. 이러한 질화물 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합원리를 이용하는 청색 및 녹색을 포함하는 다양한 광의 방출하는 활성층을 갖는 발광소자로서 제공될 수 있다.

이러한 질화물 발광소자가 개발된 후에, 많은 기술적 발전을 이루어져 그 활용 범위가 확대되어 일반 조명 및 전장용 광원으로 많은 연구가 되고 있다. 특히, 종래에는 질화물 발광소자는 주로 저 전류/저 출력의 모바일 제품에 적용되는 부품으로 사용되었으며, 최근에는 점차 그 활용범위가 고 전류/고 출력 분야로 확대되고 있다.

질화물 반도체 발광소자의 경우, 성장용 기판으로 주로 사용되는 사파이어 기판과 격자 상수 및 열팽창계수의 차이가 커서 성장되는 질화물 반도체에는 많은 수의 결함이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 마스크를 이용한 측 방향 성장 기술이 제안되었으나, 성장 과정에서 웨이퍼를 꺼내어 패터닝 작업을 진행해야하는 관계로 공정의 번거로움과 비용의 증가를 초래한다.

또한, 격자 상수 차이를 줄이고자 질화물 반도체로 이루어진 기판을 성장용 기판으로 이용하는 방법이 있으나, 질화물 반도체 기판의 비용이 높아 양산성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 일 목적은 발광구조물을 이루는 반도체층의 결정 결함을 낮추어 발광효율의 향상을 기대할 수 있는 반도체 발광소자를 제공하는 것에 있으며, 특히, n형 반도체층의 피트를 이용하여 발광 재결합을 증가시키면서 누설 전류 발생을 줄이는 것을 목적으로 한다.

이와 더불어, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 구조를 갖는 반도체 발광소자를 용이하게 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,

상면에 형성된 피트를 갖는 n형 반도체층과, 상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물로 도핑된 영역을 구비하여 형성된 중간층과, 상기 중간층 상에 형성된 활성층 및 상기 활성층 상에 형성된 p형 반도체층을 포함하며, 상기 중간층은 상기 피트를 제외한 상기 n형 반도체층 상면 위에 형성된 저 저항영역 및 상기 피트의 사면에 형성되되 상기 저 저항영역보다 전기전도도가 낮은 고 저항영역으로 나뉘는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 고 저항영역은 상기 저 저항영역보다 p형 불순물의 도핑 농도가 낮을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 중간층은 p형 불순물 및 n형 불순물이 교대로 도핑된 영역을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 중간층은 p형 불순물 도핑 영역 및 고의로 도핑하지 않은 언도프 영역의 교대 배치 구조를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층 및 p형 반도체층 상에 형성되며, 상기 활성층을 이루는 물질보다 높은 밴드갭 에너지를 갖는 전자차단층을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전자자단층은 p형 불순물로 도핑될 수 있다.

또한, 상기 활성층은 상기 피트에 대응하는 영역의 상면이 상기 피트를 향하여 만곡될 수 있다.

또한, 상기 전자차단층은 상기 활성층의 만곡된 영역을 채우도록 형성되되, 상기 p형 반도체층을 향하는 상면은 평탄하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층은 상기 피트에 대응하는 영역의 상면이 상기 피트를 향하여 만곡되며, 상기 만곡된 영역의 밴드갭 에너지는 만곡되지 않은 영역의 밴드갭 에너지보다 높을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 중간층은 상기 고 저항영역에 해당하는 영역의 상면이 상기 피트를 향하여 만곡될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층은 질화물 반도체로 이루어지며, 상기 n형 반도체층의 상면은 (0001) 면일 수 있다.

또한, 상기 피트는 역피라미드 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 피트의 사면은 (1-101) 면일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면은,

상면에 피트를 갖는 n형 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 피트를 제외한 상기 n형 반도체층 상면 위에 형성된 저 저항영역 및 상기 피트의 사면에 형성되되 상기 저 저항영역보다 전기전도도가 낮은 고 저항영역으로 나뉘도록 상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물로 도핑된 영역을 구비하는 중간층을 형성하는 단계와, 상기 중간층 상에 활성층을 형성하는 단계 및 상기 활성층 상에 p형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 고 저항영역은 상기 저 저항영역보다 p형 불순물의 도핑 농도가 낮을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 중간층을 형성하는 단계는 상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물 및 n형 불순물이 교대로 도핑된 반도체층을 형성하는 단계를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 중간층을 형성하는 단계는 상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물 도핑 영역 및 고의로 도핑하지 않은 언도프 영역의 교대 배치 구조를 형성하는 단계를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층 및 p형 반도체층 사이에 상기 활성층을 이루는 물질보다 높은 밴드갭 에너지를 갖는 전자차단층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 활성층을 형성하는 단계는 상기 활성층에서 상기 피트에 대응하는 위치의 상면이 상기 피트를 향하여 만곡되도록 실행될 수 있다.

또한, 상기 전자차단층을 형성하는 단계는 상기 전자차단층이 상기 활성층의 만곡된 영역을 채우되, 상기 p형 반도체층을 향하는 상면은 평탄하게 형성되도록 실행될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 피트는 상기 n형 반도체층의 성장 과정에서 자발적으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 발광구조물을 이루는 반도체층의 결정 결함을 낮추어 발광효율의 향상된 반도체 발광소자를 얻을 수 있다. 특히, n형 반도체층의 피트를 이용하여 발광 재결합을 증가시킬 수 있으며, 상기 피트 사면을 고 저항영역으로 형성함으로써 누설 전류의 발생을 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전 하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다. 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(100)는 n형 반도체층(101), p형 반도체층(105) 및 이들 사이에 형성된 활성층(103)을 구비하는 구조이다. 또한, n형 반도체층(101)과 활성층(103) 사이에는 p형 불순물로 도핑된 반도체층을 갖는 중간층(102)이 형성된다.

n형 및 p형 반도체층(101, 105)은 질화물 반도체, 즉, Al_xIn_yGa_(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑 된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 있다. 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn, Be 등이 사용될 수 있다. n형 및 p형 반도체층(101, 105)의 경우, 당 기술 분야에서 공지된 MOCVD, MBE, HVPE 공정 등으로 성장될 수 있다. n형 및 p형 반도체층(101, 105) 사이에 형성된 활성층(103)은 전자와 정공의 발광 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 인듐 함량에 따라 밴드갭 에너지가 조절되도록 In_xGa_{1 - x}N(0≤x≤1) 등의 물질로 이루어질 수 있다.

본 실시 형태의 경우, n형 반도체층(101) 상면에는 피트 구조가 형성된다. 도 2는 도 1의 피트 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 1의 피트 구조의 주변 영역(A)을 확대하여 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 피트(P)는 n형 반도체층(101) 상면에 V 형상, 보다 구체적으로, 육각 피라미드 등의 형상으로 형성될 수 있으며, n형 반도체층(101) 상면이 (0001)면일 경우, 특정 결정면, 예컨대, (1-101)면을 사면으로 가질 수 있다. 이러한 피트(P)는 n형 반도체층(101)을 성장시킨 후 상면을 에칭하는 방법으로도 형성될 수 있으나, 성장 속도, 온도 등의 조건을 적절히 조절하여, 도 3에 도시된 것과 같이, n형 반도체층(101)의 전위(D) 주변에서 자발적으로 형성되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이, n형 반도체층(101) 상에는 중간층(102)과 활성층(103)이 형성되며, 이 경우, 중간층(102) 및 활성층(103)은 n형 반도체층(101)의 피트에 대응하는 위치에 해당하는 영역이 피트의 형상에 대응하여 만곡되도록 형성된다. 이러한 만곡 구조를 가질 경우, 활성층(103)은 피트의 사면에 형성되는 부분의 두께가 피트를 제외한 n형 반도체층(101) 상면, 즉, 도 2를 기준으로 (0001)면에 형성되는 부분의 두께보다 얇다. 이에 따라, 피트의 사면 영역에서 활성층(103)의 밴드갭 에너지는 상대적으로 커지게 되어 캐리어가 전위(D) 등의 비발광 영역으로 이동하는 것을 차단하는 역할을 함으로써 캐리어의 재결합 효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 피트 구조의 장점 더불어 본 실시 형태의 경우, 피트의 사면을 전기적인 패시베이션(passivation) 구조에 해당하는 고 저항영역이 되도록 하였다. 이를 위하여, p형 불순물로 도핑된 구조를 갖는 중간층(102)이 n형 반도체층(101) 상에 형성된다. 중간층(102)은 p형 불순물로 도핑된 반도체층을 구비하는 구조로서, 피트의 사면에서는 p형 불순물에 의해 도핑이 잘 되지 않는 점을 이용한 것이다. 즉, 피트를 갖는 n형 반도체층(101) 상에 p형 반도체층을 형성할 경우, 피트의 사면에서는 결정학적으로 p형 도핑 효율이 떨어지게 되며, 이에 따라, 중간층(102)은 피트의 사면에 형성된 고 저항영역(102b)과 피트 외의 영역에 형성된 저 저항영역(102a)으로 나뉘게 된다. 피트 구조를 중심으로 중간층(102)에 고 저항영역(102b)이 형성됨에 따라 전위(D) 등의 결함을 타고 흐르는 순방향 및 역방향의 누설 전류를 감소될 수 있다. 이 경우, 중간층(102)의 도핑에 사용되는 p형 불순물은 Mg, Zn, Be 등이 있다.

도 4 및 도 5는 도 3의 실시 형태에서 중간층의 변형 예를 나타낸 것이다.

도 3의 실시 형태와 같이, 중간층(102)은 p형 불순물로만 도핑될 수도 있으나, 성능 향상이나 필요에 따라 다른 도핑 구조를 가질 수도 있다. 우선, 도 4에 도시된 것과 같이, p형 불순물과 n형 불순물을 교대로 도핑할 수 있다. p형 불순물만을 도핑할 경우에는 고 저항영역에 의한 누설 전류 차단 면에서는 성능 향상을 기대할 수 있지만, 동작전압이 높아질 가능성이 있다. 따라서, p형 불순물로 도핑된 반도체층과 n형 불순물로 도핑된 반도체층을 교대로 형성함으로써 동작전압의 상승을 최소화하면서 누설 전류 차단 특성을 얻을 수 있다. 이 경우, 중간층(102)의 도핑에 사용되는 n형 불순물은 Si, Ge, Se, Te 등이 있다.

p형 및 n형의 교대 도핑 구조와 더불어 도 5에 도시된 것과 같이, p형 불순물로 도핑된 반도체층과 언도프 반도체층이 교대로 배치된 구조도 사용될 수 있다. 여기서, 언도프 반도체층이란 반도체층을 성장시키는 과정에서 고의로 도핑하지 않은 것을 의미하며, 통상적으로 반도체층에 본래 포함되어 있던 수준의 불순물 농도를 가질 수 있다. 본 실시 형태와 같은 p형 도핑/언도프 구조는 소위 모듈레이션 도핑(modulation doping) 효과를 얻을 수 있어 동작전압의 상승을 최소화할 수 있다.

도 6은 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1의 실시 형태와는 활성층(103)과 p형 반도체층(105) 사이에 전자차단층(104)이 개재된 것에 차이가 있으며, 이하, 전자차단층(104)에 대해서만 설명한다. 전자차단층(104)은 전자의 오버플로우를 방지함으로써 캐리어의 재결합 효율이 향상되도록 활성층(103)을 이루는 물질보다 높은 밴드갭 에너지를 갖는 물질, 예컨대, Al_xGa_{1 - x}N(0≤x≤1) 등으로 이루어진다.

본 실시 형태의 경우, 전자차단층(104)은 피트 구조를 따라 형성된 활성 층(103)의 만곡 영역을 채우도록 형성되며, p형 반도체층(105)을 향하는 상면은 평탄하게 형성된다. 전자차단층(104)의 상면이 피트의 형상에 따라 만곡될 경우, 해당 영역, 구체적으로, 만곡된 영역의 사면은 앞서 설명한 바와 같이, p형 불순물의 도핑 효율이 낮으므로 고 저항영역이 된다. 이에 따라, 누설 전류를 차단하는 효과가 생기지만, 전자차단층(104)의 상면이 만곡되기 위해서는 피트의 크기가 충분히 커야한다. 피트의 크기가 커질 경우에는 활성층(103) 내에서 비발광 영역이 비율이 늘어나는 문제가 생긴다.

본 실시 형태에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 피트의 크기를 줄여 전자차단층(104)의 상면을 평탄하게 형성함으로써 발광 영역이 충분히 확보되도록 하였으며, 중간층(102)에 고 저항영역(102b)을 형성하여 누설 전류를 차단하였다. 따라서, 누설 전류를 효과적으로 차단하면서도 발광 영역을 충분히 확보할 수 있는 장점을 제공한다.

이하, 상술한 구조를 갖는 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 설명한다.

도 7 내지 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 공정별 단면도이다. 우선, 도 7에 도시된 것과 같이, 성장용 기판(200) 상에 상면에 피트(P) 구조를 갖는 n형 반도체층(101)을 형성한다. 성장용 기판(200)은 반도체 단결정, 특히, 질화물 단결정 성장을 위한 것으로 서, 사파이어, Si, ZnO, GaAs, SiC, MgAl₂O₄, MgO, LiAlO₂, LiGaO₂ , GaN 등의 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있다. 이 경우, 사파이어는 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 특히, 질화물 반도체의 성장용 기판으로 주로 사용된다.

앞서 설명한 바와 같이, n형 반도체층(101)은 MOCVD, MBE, HVPE 공정 등으로 성장될 수 있으며, 피트(P) 구조의 경우, 에칭에 의해 형성될 수도 있으나, 성장 속도, 온도 등의 조건을 적절히 조절하여 전위 주변에서 자발적으로 형성시키는 것이 더욱 바람직할 것이다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 피트(P)의 사면에는 중간층에 의해 고 저항영역이 형성될 수 있으므로, 피트(P)의 크기는 그 위에 형성될 전자차단층의 상면이 평탄해질 정도로 상대적으로 작아도 무방하며, 이에 의해, 발광 영역을 충분히 확보할 수 있다.

다음으로, 도 8에 도시된 것과 같이, n형 반도체층(101) 상에 p형 불순물로 도핑된 반도체층을 구비하는 중간층(102)을 형성한다. 중간층(102)은 피트의 사면과 피트를 제외한 영역에 p형 반도체층을 성장시켜 얻어질 수 있으며, 피트의 사면에서는 도핑 효율이 낮아 상대적으로 고 저항영역이 형성될 수 있다. 이 경우, 앞 서 설명한 바와 같이, 중간층(102)은 p형 및 n형 불순물이 교대로 도핑된 구조를 가질 수 있으며, p형 반도체층/언도프 반도체층의 교대 구조도 가능할 수 있다.

다음으로, 도 9에 도시된 것과 같이, 중간층(102) 상에 활성층(103), 전자차단층(104) 및 p형 반도체층(105)을 순차적으로 형성한다. 활성층(103), 전자차단층(104) 및 p형 반도체층(105)은 앞서 설명한 바와 같이 통상적인 질화물 반도체 성장 공정에 의해 형성될 수 있다. 활성층(103)의 경우, 피트에 대응하도록 만곡된 형상을 가지며, 피트 주변에서의 상대적으로 두께가 얇다. 이에 의해 피트 주변에서 높은 밴드갭을 가지며, 캐리어가 결함 밀도가 상대적으로 높은 피트 방향으로 향하는 것을 차단할 수 있다.

다음으로, 도 10에 도시된 것과 같이, 상기에서 얻어진 구조물을 n형 반도체층(101)이 노출되도록 식각한 후 n형 전극(106a)을 형성하며, p형 반도체층(105) 상에는 p형 전극(106b)을 형성한다. 이 경우, p형 반도체층(105)과 p형 전극(106b) 사이에는 오믹 컨택 기능을 향상시키기 위하여 ITO, ZnO 등과 같은 투명 전극이 더 구비될 수 있다. 도 10에 도시된 구조의 경우, n형 및 p형 전극(106a, 106b)이 모두 상부를 향하여 형성된 소위, 수평 전극 구조에 해당한다. 본 발명의 경우, 전류 분산 기능이 향상되도록 수직 전극 구조에도 응용될 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(수직 전극 구조)의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 공정별 단면도이다. 앞서 설명한 수평 전극 구조와 도 7 내지 9까지는 동일한 공정을 거치며, 도 11은 도 9의 공정의 후속 공정에 해당한다. 도 11을 참조하면, p형 반도체층(105)을 형성한 후, p형 반도체층(105) 상에 도전성 지지기판(300)을 형성한다. 도전성 지지기판(300)은 p형 전극 역할과 함께 레이저 리프트 오프 등의 공정에서 발광구조물을 지지하는 지지체의 역할을 수행한다. 즉, 반도체 단결정 성장용 기판은 레이저 리프트 오프 등의 공정에 의해 제거되며, 제거 공정 후의 n형 반도체층(101)의 노출 면에는 n형 전극(도 12의 301)이 형성된다. 이 경우, 도전성 지지기판(300)은 Si, Cu, Ni, Au, W, Ti 등의 물질 또는 이들 중 선택된 금속 물질들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 선택된 물질에 따라, 도금 또는 본딩 접합 등의 방법으로 형성될 수 있다. 한편, 따로 도시하지는 않았으나, p형 반도체층(105)과 도전성 지지기판(301) 사이에는 오믹컨택 기능과 광 반사 기능을 수행하는 반사금속층이 개재될 수 있다.

다음으로, 도 12에 도시된 것과 같이, 레이저 리프트오프(Laser Lift Off, LLO) 공정 등을 이용하여 성장용 기판(200)을 제거하고, 제거되어 노출된 n형 반도체층(101)에 n형 전극(301)을 형성한다. 이 경우, 레이저 리프트오프 외에 다른 기계적 또는 화학적 공정을 통하여서도 성장용 기판(200)의 제거가 가능하다. n형 전극(301)은 APCVD, LPCVD, PECVD 등을 이용한 금속박막증착 등으로 형성될 수 있으며, Ni/Au 등으로 이루어진 물질이 채용될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1의 피트 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 1의 피트 구조의 주변 영역(A)을 확대하여 나타낸 것이다.

도 4 및 도 5는 도 3의 실시 형태에서 중간층의 변형 예를 나타낸 것이다.

도 6은 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 7 내지 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 공정별 단면도이다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(수직 전극 구조)의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 공정별 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101: n형 반도체층 102: 중간층

102a: 저 저항영역 102b: 고 저항영역

103: 활성층 104: 전자차단층

105: p형 반도체층 200: 성장용 기판

106a, 106b: n형 및 p형 전극 300: 도전성 지지기판

301: n형 전극

Claims (21)

1. 상면에 형성된 피트를 갖는 n형 반도체층;

   상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물로 도핑된 영역을 구비하여 형성된 중간층;

   상기 중간층 상에 형성된 활성층; 및

   상기 활성층 상에 형성된 p형 반도체층;을 포함하며,

   상기 중간층은 상기 피트를 제외한 상기 n형 반도체층 상면 위에 형성된 저 저항영역 및 상기 피트의 사면에 형성되되 상기 저 저항영역보다 전기전도도가 낮은 고 저항영역으로 나뉘는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고 저항영역은 상기 저 저항영역보다 p형 불순물의 도핑 농도가 낮은 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 중간층은 p형 불순물 및 n형 불순물이 교대로 도핑된 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 중간층은 p형 불순물 도핑 영역 및 고의로 도핑하지 않은 언도프 영역의 교대 배치 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
5. 제1항에 있어서,

   상기 활성층 및 p형 반도체층 상에 형성되며, 상기 활성층을 이루는 물질보다 높은 밴드갭 에너지를 갖는 전자차단층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
6. 제5항에 있어서,

   상기 전자자단층은 p형 불순물로 도핑된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
7. 제5항에 있어서,

   상기 활성층은 상기 피트에 대응하는 영역의 상면이 상기 피트를 향하여 만 곡된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
8. 제5항에 있어서,

   상기 전자차단층은 상기 활성층의 만곡된 영역을 채우도록 형성되되, 상기 p형 반도체층을 향하는 상면은 평탄하게 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
9. 제1항에 있어서,

   상기 활성층은 상기 피트에 대응하는 영역의 상면이 상기 피트를 향하여 만곡되며, 상기 만곡된 영역의 밴드갭 에너지는 만곡되지 않은 영역의 밴드갭 에너지보다 높은 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
10. 제1항에 있어서,

    상기 중간층은 상기 고 저항영역에 해당하는 영역의 상면이 상기 피트를 향하여 만곡된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
11. 제1항에 있어서,

    상기 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층은 질화물 반도체로 이루어지며, 상기 n형 반도체층의 상면은 (0001) 면인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
12. 제11항에 있어서,

    상기 피트는 역피라미드 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
13. 제11항에 있어서,

    상기 피트의 사면은 (1-101) 면인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
14. 상면에 피트를 갖는 n형 반도체층을 형성하는 단계;

    상기 피트를 제외한 상기 n형 반도체층 상면 위에 형성된 저 저항영역 및 상기 피트의 사면에 형성되되 상기 저 저항영역보다 전기전도도가 낮은 고 저항영역으로 나뉘도록 상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물로 도핑된 영역을 구비하는 중간층을 형성하는 단계;

    상기 중간층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및

    상기 활성층 상에 p형 반도체층을 형성하는 단계;

    를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 고 저항영역은 상기 저 저항영역보다 p형 불순물의 도핑 농도가 낮은 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
16. 제14항에 있어서,

    상기 중간층을 형성하는 단계는 상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물 및 n형 불순물이 교대로 도핑된 반도체층을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
17. 제14항에 있어서,

    상기 중간층을 형성하는 단계는 상기 n형 반도체층 상에 p형 불순물 도핑 영역 및 고의로 도핑하지 않은 언도프 영역의 교대 배치 구조를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
18. 제14항에 있어서,

    상기 활성층 및 p형 반도체층 사이에 상기 활성층을 이루는 물질보다 높은 밴드갭 에너지를 갖는 전자차단층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
19. 제18항에 있어서,

    상기 활성층을 형성하는 단계는 상기 활성층에서 상기 피트에 대응하는 위치의 상면이 상기 피트를 향하여 만곡되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
20. 제18항에 있어서,

    상기 전자차단층을 형성하는 단계는 상기 전자차단층이 상기 활성층의 만곡된 영역을 채우되, 상기 p형 반도체층을 향하는 상면은 평탄하게 형성되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
21. 제14항에 있어서,

    상기 피트는 상기 n형 반도체층의 성장 과정에서 자발적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.

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