KR20110125363A - 3족 질화물 반도체 발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 제1 도전성을 가지는 제1 질화물 반도체층과, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 질화물 반도체층과, 제1 질화물 반도체층과 제2 질화물 반도체층 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층과, 적어도 제2 질화물 반도체층이 일부가 제거되어 형성된 홈과, 제거되어 노출된 제1 질화물 반도체층 위에 형성된 제1 전극과, 제2 질화물 반도체층 위에 형성된 제2 전극과, 제2 질화물 반도체층 및 제2 전극에 전기적으로 연결된 가지 전극으로서 일부가 홈에 위치하는 가지 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
Description
본 개시는 전체적으로 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 손상에 대한 저항력이 향상된 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
여기서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물 반도체층을 포함하는 발광다이오드와 같은 3족 질화물 반도체 발광소자를 의미하며, 추가적으로 SiC, SiN, SiCN, CN와 같은 다른 족(group)의 원소들로 이루어진 물질이나 이들 물질로 된 반도체층을 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(10), 기판(10) 위에 성장되는 버퍼층(20), 버퍼층(20) 위에 성장되는 n형 질화물 반도체층(30), n형 질화물 반도체층(30) 위에 성장되는 활성층(40), 활성층(40) 위에 성장되는 p형 질화물 반도체층(50), p형 질화물 반도체층(50) 위에 형성되는 p측 전극(60), p측 전극(60) 위에 형성되는 p측 패드전극(70), p형 질화물 반도체층(50)과 활성층(40)이 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(30) 위에 형성되는 n측 전극(80), 그리고 보호막(90)을 포함한다.
기판(10)은 동종기판으로 GaN계 기판이 이용되며, 이종기판으로 사파이어 기판, SiC 기판 또는 Si 기판 등이 이용되지만, 질화물 반도체층이 성장될 수 있는 기판이라면 어떠한 형태이어도 좋다. SiC 기판이 사용될 경우에 n측 전극(80)은 SiC 기판 측에 형성될 수 있다.
기판(10) 위에 성장되는 질화물 반도체층들은 주로 MOCVD(유기금속기상성장법)에 의해 성장된다.
p측 전극(60)은 p형 질화물 반도체층(50) 전체로 전류가 잘 공급되도록 하기 위해 구비되는 것이며, 미국특허 제5,563,422호에는 p형 질화물 반도체층의 거의 전면에 걸쳐서 형성되며 p형 질화물 반도체층(50)과 오믹접촉하고 Ni과 Au로 이루어진 투광성 전극(light-transmitting electrode)에 관한 기술이 기재되어 있으며, 미국특허 제6,515,306호에는 p형 질화물 반도체층 위에 n형 초격자층을 형성한 다음 그 위에 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 투광성 전극을 형성한 기술이 기재되어 있다.
p측 패드전극(70)과 n측 전극(80)은 전류의 공급과 외부로의 와이어 본딩을 위한 것이며, 미국특허 제5,563,422호에는 n측 전극(80)을 Ti과 Al으로 구성한 기술이 개시되어 있다.
보호막(90)은 이산화규소와 같은 물질로 형성되며, 생략될 수도 있다.
전류확산 도모를 위해 p측 패드전극(70)과 n측 패드전극으로 기능하는 n측 전극(80)이 발광소자 내에서 배치되는 위치가 중요하며, 전류확산을 위해 가지전극을 형성하기도 한다.
도 2는 미국특허 6,307,218호에 개시된 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 대면적화되거나 제품사양에 따라 전극의 배치변화를 주어야 하는 3족 질화물 반도체 발광소자에서, 원활한 전류공급을 위해 n측 전극(800), n측 가지전극(810), p측 패드전극(700) 및 p측 가지전극(710)이 핑거(finger) 형상을 이루는 기술이 개시되어 있다.
그러나 상기와 같이 원활한 전류공급을 위해 구비되는 가지전극은 발광소자의 표면으로 노출되어 있어서, 사파이어를 그라인딩(grinding) 하는 공정 및 개별 칩으로 분리하기 위한 브레이킹(Breaking) 공정, 특성 측정 및 칩 분류(sorting) 공정 등의 후공정에서 칩 전면의 패드전극 및 가지전극이 손상되는 경우가 빈번히 발생하여 공정의 수율이 저하되는 문제가 있다.
특히 p측 패드전극 및 이와 전기적으로 연결된 p측 가지전극은 발광소자의 가장 윗부분에 노출되어 있고, p측 가지전극은 p측 전극과의 접촉면적이 작아서 p측 전극으로부터 떨어져 나가는 필링(peeling) 손상이 빈번히 발생하는 문제가 있다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
이를 위하여, 본 개시는 제1 도전성을 가지는 제1 질화물 반도체층과, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 질화물 반도체층과, 제1 질화물 반도체층과 제2 질화물 반도체층 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층과, 적어도 제2 질화물 반도체층이 일부가 제거되어 형성된 홈과, 제거되어 노출된 제1 질화물 반도체층 위에 형성된 제1 전극과, 제2 질화물 반도체층 위에 형성된 제2 전극과, 제2 질화물 반도체층 및 제2 전극에 전기적으로 연결된 가지 전극으로서 일부가 홈에 위치하는 가지 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 미국특허 6,307,218호에 개시된 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3 내지 도 8은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 나타내는 도면들,
도 9는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면.
도 2는 미국특허 6,307,218호에 개시된 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3 내지 도 8은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 나타내는 도면들,
도 9는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 3 내지 도 8은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 나타내는 도면들이다. 도 3은 n형 질화물 반도체층을 노출하는 공정을 설명하는 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 사파이어 또는 SiC 등의 기판(310) 위에 성장의 씨앗으로 역할하는 버퍼층(320) 내지는 씨앗(seed)층, n형 질화물 반도체층(330), 질화물 반도체로 된 양자 우물층들 및 장벽층들로 이루어진 활성층(340), p형 질화물 반도체층(350)을 차례로 형성한다. 버퍼층(320)은 이종기판(310)과 질화물 반도체 사이의 격자상수 및 열팽창계수의 차이를 극복하기 위한 것이다. n형 질화물 반도체층(330)은, 예를 들어, Si, Ge, Sn로 이루어진 군중에서 적어도 한가지 물질이 n형 불순물로 도핑되며, 일반적으로 n형 질화물 반도체층(330)은 GaN로 이루어지고, Si으로 도핑된다. 활성층(340)은 전자와 정공의 재결합을 통해 광자(빛)를 생성하는 층으로서, 주로 InxGa1-xN(0<x≤1)로 이루어지고, 하나의 우물층이나 복수개의 우물층들로 구성된다. p형 질화물 반도체층(350)은 GaN으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, Zn, Mg,Ca, Be로 이루어진 군중에서 적어도 한가지 물질이 p형 불순물로 도핑되며, 활성화(Activation) 공정을 거쳐 p형 전도성을 가지거나 활성화 공정 없이 p형 질화물 반도체층(350)이 p형 전도성을 가질 수도 있다.
기판(310) 위에 에피성장 되는 질화물 반도체층들은 주로 유기금속기상성장법 (MOCVD)에 의해 성장되며, 필요에 따라서 각 층들은 다시 세부층들을 포함할 수 있다.
이후, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, n측 전극이 형성될 n형 질화물 반도체층(330)을 노출하는 공정을 수행한다. 본 개시에서는 후술될 n측 전극이 형성될 n형 질화물 반도체층(330)을 노출하는 공정과 동시에 후술될 p측 가지전극에 대응하는 n형 질화물 반도체층(330)을 노출한다. n형 질화물 반도체층(330)을 전술한 것과 같이 노출하기 위해 p형 질화물 반도체층(350)을 식각하여 제거한다. 건식식각법 및 습식식각법이 이용될 수 있으며, 대부분 건식식각법을 이용한다. p형 질화물 반도체층(350) 및 활성층(340)을 식각하면서, n형 질화물 반도체층(330)도 일부 식각된다. n형 질화물 반도체층(330), 예를 들어, n형 GaN층의 식각 깊이는 0.5um 이상일 수 있으며, 통상적으로는 1 내지 2 um 정도의 깊이로 메사식각될 수 있다. n측 전극에 대응하여 n형 질화물 반도체층(330)의 짧은 변측의 가장자리가 부분적으로 노출될 수 있고, p측 가지전극의 형상에 대응하는 형상으로 n형 질화물 반도체층(330)이 노출될 수 있다. 상기한 식각공정의 결과, p형 질화물 반도체층(350)에는 p측 가지전극에 대응하는 홈(333)이 형성된다.
도 5는 절연층 및 p측 전극을 형성하는 공정을 설명하는 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
n형 질화물 반도체층(330)을 노출하는 공정 이후, 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 홈(333)에 절연층(305)을 형성한다. 홈(333)에서 n형 질화물 반도체층(330)이 노출되어 있으므로, p측 전극(360) 및 p측 가지전극과의 쇼트(short)를 방지하기 위해 절연층(305)을 형성한다. 예를 들어, SiO2를 사용하여 PECVD나 LPCVD 방법으로 홈(333)의 바닥, 내측면 및 홈(333) 주변의 p형 질화물 반도체층(350)에 절연층(305)을 형성한다. 절연층(305)의 두께는 쇼트를 방지하기 위해 100Å이상으로 형성될 수 있다. 절연층(305)은 전류 블록킹층(blocking layer)으로 기능하므로 n측 전극과 p측 전극(360) 사이의 전류확산을 촉진시켜 광추출효율이 증가된다.
계속해서, 스퍼터링(Sputtering)법, 전자빔 증작법(E-beam Evaporation), 열증착법 등을 사용하여 p형 질화물 반도체층(350) 및 홈(333)에 p측 전극(360)을 형성한다. 따라서 홈(333)에는 절연층(305) 및 p측 전극(360)이 적층된다. p측 전극(360)은 니켈, 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 알루미늄, 주석, ITO, IZO, ZnO, CIO(copper Indium Oxide), 인듐, 탄탈륨, 구리, 코발트, 철, 루테늄, 지르코늄, 텅스텐 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 주로 ITO 또는 Ni/Au 산화막으로 형성된다. 예를 들어, ITO로 500Å 내지 3000Å 두께로 p측 전극(360)을 형성할 수 있다. p측 전극(360)은 전류확산 전극으로 기능하며, p측 전극(360)이 너무 얇으면 전류확산에 불리하여 구동전압이 높아지며, 너무 두꺼우면 광흡수로 인해 광추출효율이 저하될 수 있다.
도 7은 n측 전극, p측 패드전극 및 p측 가지전극을 형성하는 공정을 설명하는 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 III-III' 선을 따라 절단한 단면도이다.
p측 전극(360)을 형성한 이후, 스퍼터링(Sputtering)법, 전자빔 증작법(E-beam Evaporation), 열증착법 등의 방법을 이용하며, n측 전극(380), p측 패드전극(370) 및 p측 가지전극(375)을 형성한다. n측 전극(380), p측 패드전극(370) 및 p측 가지전극(375)은 니켈, 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 알루미늄, 주석, 인듐, 탄탈륨, 구리, 코발트, 철, 루테늄, 지르코늄, 텅스텐, 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 예를 들어, n측 전극(380), p측 패드전극(370) 및 p측 가지전극(375)은 대략 0.5um 내지 3um의 두께로, 바람직하게는 1um 내지 1.5um 두께로 크롬, 니켈 및 금을 적층하여 형성될 수 있다. n측 전극(380)이 n측 패드전극의 역할을 하며, 전류가 인가된다.
n측 전극(380), p측 패드전극(370) 및 p측 가지전극(375)을 형성한 이후, n측 전극(380) 및 p측 패드전극(370)을 제외한 3족 질화물 반도체 발광소자의 전면에 SiOx, SiNx, SiON, BCB, 폴리이미드(Polyimide) 등을 이용하여 보호막을 형성할 수 있으며, 보호막은 생략될 수도 있다.
예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이, 3족 질화물 반도체 발광소자(300)는 정면에서 관찰하면, 대략 직사각 형상을 가질 수 있다. n측 전극(380)은 3족 질화물 반도체 발광소자(300)의 일측 짧은 변에 근접하게 n형 질화물 반도체층(330) 위에 형성되며, p측 패드전극(370)은 3족 질화물 반도체 발광소자의 타측 짧은 변에 근접한 p측 전극(360) 위에 형성될 수 있다.
홈(333)은 p측 패드전극(370)측으로부터 n측 전극(380)을 향하여 일정한 폭으로 형성되며, n측 전극(380)에 근접하는 위치에서 2개의 가지로 분기되어 있다. p측 가지전극(375)은 홈(333)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 따라서 p측 패드전극(370)으로부터 3족 질화물 반도체 발광소자의 긴 변과 나란하게 뻗은 제1 가지와, 제1 가지의 단부에서 n측 전극(380) 주변을 감싸는 형상의 제2 가지를 포함할 수 있다. p측 가지전극(375)의 형상, n측 전극(380) 및 p측 패드전극(370)의 배치는 3족 질화물 반도체 발광소자의 설계 방식에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
p측 가지전극(375)은 홈(333)보다 작은 폭으로 형성되어 홈(333)의 내에 위치한다. 따라서 홈(333)에는 절연층(305), p측 전극(360) 및 p측 가지전극(375)이 순차로 적층되어 있다. p측 가지전극(375)이 p측 전극(360) 위에 형성되어 있으므로 p측 가지전극(375)과 p측 전극(360)은 전기적으로 연결되어 있고, p측 가지전극(375)이 전류확산 기능을 효과적으로 수행할 수 있다. p측 가지전극(375)은 p측 전극(360)을 기준으로 p측 패드전극(370)보다 낮은 높이로 형성된다. 일 예로, 도 8에서 홈(333)에 삽입된 p측 가지전극(375)은 p측 전극(360)을 기준으로 p측 패드전극(370)보다 낮은 높이로 형성되어 있다. p측 가지전극(375)은 홈(333)의 내측면을 따라 연장되어 p측 패드전극(370)에 직접 연결되거나 전기적으로 연결될 수 있다.
이후, 사파이어를 그라인딩(grinding) 하는 공정 및 개별 칩으로 분리하기 위한 브레이킹(Breaking) 공정과, 특성 측정 및 칩 분류(sorting) 공정 등의 후공정이 수행될 수 있다.
전술한 것과 같이 p측 가지전극(375)을 형성하면, p측 가지전극(375)의 폭이 매우 작아도 p측 가지전극(375)의 대부분이 홈(333)에 위치하므로 상기한 후공정에서 p측 가지전극(375)이 손상을 입거나 벗겨지는(peeling) 불량이 현저히 감소된다. 따라서, p측 가지전극(375)의 폭을 더욱 작게 형성할 수 있어서 p측 가지전극(375)으로 인하여 광추출효율이 감소되는 크기를 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 3족 질화물 반도체 발광소자(500)는 홈(533)의 깊이와 절연층이 생략된 것을 제외하고는 도 3 내지 도 8에서 설명된 3족 질화물 반도체 발광소자(300)와 실질적으로 동일하다. 따라서 중복된 설명은 생략한다.
홈(533)은 n형 질화물 반도체층(530)을 노출하지 않는 깊이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 홈(533)은 p형 질화물 반도체층(550)의 두께보다 작은 깊이로 형성되어 활성층(540)이 홈(533)에 의해 노출되지 않는다. 예를 들어, n-contact 공정으로 n측 전극(580)이 형성될 n형 질화물 반도체층(530)을 노출하기 위해 p형 질화물 반도체층(550) 및 활성층(540)과, n형 질화물 반도체층(530) 일부를 제거한 이후, 공정조건을 다르게 하여 p측 가지전극(575)에 대응하는 p측 질화물 반도체층을 일부 식각하여 홈(533)을 형성할 수 있다.
홈(533)에 의해 n형 질화물 반도체층(530)이 노출되지 않으므로, 절연층은 필요하지 않고, 홈(533)에 p측 전극(560) 및 p측 가지전극(575)이 적층되어 있다. 따라서 p측 가지전극(575)은 p측 전극(560)을 기준으로 p측 패드전극(570)보다 낮은 높이로 형성되어 있다. 설계 조건에 따라 p형 질화물 반도체층(550)의 두께가 충분한 경우라면, n형 질화물 반도체층(530)을 노출하지 않는 방식을 적용할 수 있다.
따라서 도 9에서 설명된 3족 질화물 반도체 발광소자에 의하면, p측 가지전극(575)의 벗겨짐이 방지되고, 광추출효율의 감소를 매우 작게 하고, 절연층 형성 공정을 생략할 수 있다.
이하, 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자에서, n측 전극과 p측 전극의 위치는 바뀔 수 있다. 예를 들어, 기판 위에 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층 순서로 적층될 수도 있다. 이 경우, n측 전극이 전류확산 전극이 되고, n측 패드전극 및 n측 가지전극이 n측 전극 위에 형성되고, 식각되어 노출된 p형 질화물 반도체층에 p측 전극이 형성될 수 있다. n형 질화물 반도체층에 홈이 형성되고, n측 가지전극이 홈에 형성될 수 있다.
(2) 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자에서, p측 가지전극은 홈보다 넓은 폭으로 형성되어 홈 주변의 p측 전극까지 연장될 수 있다.
본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 예들에 의하면, 가지전극의 벗겨짐이나 손상이 실질적으로 방지되며, 가지전극의 폭을 더욱 작게 하여도 손상을 피할 수 있기 때문에 가지전극으로 인한 광추출효율의 감소를 매우 작게 할 수 있다.
300 : 3족 질화물 반도체 발광소자 305 : 절연층
310 : 기판 320 : 버퍼층
330 : n형 질화물 반도체층 340 : 활성층
350 : p형 질화물 반도체층 360 : p측 전극
370 : p측 패드전극 375 : p측 가지전극
380 : n측 전극 390 : 보호막
310 : 기판 320 : 버퍼층
330 : n형 질화물 반도체층 340 : 활성층
350 : p형 질화물 반도체층 360 : p측 전극
370 : p측 패드전극 375 : p측 가지전극
380 : n측 전극 390 : 보호막
Claims (10)
- 제1 도전성을 가지는 제1 질화물 반도체층;
제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 질화물 반도체층;
제1 질화물 반도체층과 제2 질화물 반도체층 사이에 위치하며, 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층;
적어도 제2 질화물 반도체층이 일부가 제거되어 형성된 홈;
제거되어 노출된 제1 질화물 반도체층 위에 형성된 제1 전극;
제2 질화물 반도체층 위에 형성된 제2 전극; 그리고
제2 질화물 반도체층 및 제2 전극에 전기적으로 연결된 가지 전극;으로서, 일부가 홈에 위치하는 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 전극은
제2 질화물 반도체층 위에 형성된 전류확산 전극; 그리고
전류확산 전극 위에 형성되며, 가지전극과 전기적으로 연결된 패드전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 2에 있어서,
가지전극은 전류확산 전극을 기준으로 패드전극보다 낮은 높이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 2에 있어서,
홈은 제1 질화물 반도체층이 노출되는 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 4에 있어서,
제1 질화물 반도체층으로부터 가지전극을 절연하는 절연층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 5에 있어서,
홈에는 절연층, 전류확산 전극 및 가지전극이 순차로 적층된 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 6에 있어서,
가지전극은 홈의 폭보다 작은 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 6에 있어서,
가지전극은 홈의 내측면을 따라 연장되어 홈 주변의 전류확산 전극까지 형성된 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 2에 있어서,
홈은 제1 질화물 반도체층이 노출되지 않는 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자. - 청구항 9에 있어서,
홈에는 전류확산 전극 및 가지전극이 순차로 적층된 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.
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| JP5178360B2 (ja) * | 2007-09-14 | 2013-04-10 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015096520A1 (zh) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 发光器件 |
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