KR20120118055A - 우물 두께가 다른 다수의 양자 우물 구조체를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드 구조체 - Google Patents

우물 두께가 다른 다수의 양자 우물 구조체를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드 구조체 Download PDF

Info

Publication number
KR20120118055A
KR20120118055A KR1020127022637A KR20127022637A KR20120118055A KR 20120118055 A KR20120118055 A KR 20120118055A KR 1020127022637 A KR1020127022637 A KR 1020127022637A KR 20127022637 A KR20127022637 A KR 20127022637A KR 20120118055 A KR20120118055 A KR 20120118055A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
well
thickness
layer
group iii
iii nitride
Prior art date
Application number
KR1020127022637A
Other languages
English (en)
Inventor
마이클 존 버그만
다니엘 칼튼 드리스콜
아쇼니타 차반
파블로 칸투-알레한드로
제임스 이벗트슨
Original Assignee
크리, 인코포레이티드
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 크리, 인코포레이티드 filed Critical 크리, 인코포레이티드
Publication of KR20120118055A publication Critical patent/KR20120118055A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

3족 질화물계 발광 다이오드는 p-형 3족 질화물계 반도체 층, 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과 P-N 접합을 형성하는 n-형 3족 질화물계 반도체 층, 및 상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층 상의 3족 질화물계 활성 영역을 포함한다. 상기 활성 영역은 각각의 우물층을 포함하는 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물을 포함한다. 상기 복수의 우물층은 제1 두께를 갖는 제1 우물층과 제2 두께를 갖는 제2 우물층을 포함한다. 상기 제2 우물층은 상기 P-N 접합과 상기 제1 우물층 사이에 존재하며, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 크다.

Description

우물 두께가 다른 다수의 양자 우물 구조체를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드 구조체{GROUP III NITRIDE BASED LIGHT EMITTING DIODE STRUCTURES WITH MULTIPLE QUANTUM WELL STRUCTURES HAVING VARYING WELL THICKNESSES}
본 발명은 마이크로전자 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 발광 다이오드(LEDs)와 같은 3족 질화물 반도체 소자에 사용될 수 있는 구조체에 관한 것이다.
발광 다이오드(LEDs)는 소비자 및 상업적 응용에서 폭넓게 사용되고 있다. LED 기술의 지속적인 개발의 결과 가시 스펙트럼 이상을 커버할 수 있는 매우 효율적이면서 기계적으로 강력한 광원이 나왔다. 이러한 특성은 고상 소자의 긴 서비스 수명과 관련된 것으로, 각종 새로운 디스플레이 응용을 가능하게 하였고, 심지어 잠재적으로 백열등 및 형광등을 대체할 수 있는 범용 조명 응용에도 LED를 활용하는 결과를 가져왔다.
당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 발광 다이오드는 일반적으로 전류가 소자를 통과할 때 전자-정공의 재결합에 의해 광을 발생하도록 적절한 밴드갭을 갖는 물질로 제조된 활성 영역을 포함한다. 특히, 3족 질화물계 물질들, 이를 테면, GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 등은 비교적 높은 효율을 갖는 청색, 녹색 및 자외선을 발생하는데 유용한 것으로 밝혀졌다.
3족 질화물계 LED는 (실리콘 카바이드 기판과 같은) 성장 기판 상에 제조되어 (LED와 같은 측면에 두 전기 접촉부를 갖는) 수평형 소자 또는 (LED의 대향 측면에 전기 접촉부를 갖는) 수직형 소자를 제공할 수 있다. 또한, 성장 기판은 제조된 후에 LED 상에 유지되거나 또는 (예를 들어, 식각, 연삭, 연마 등을 통해) 제거될 수 있다. 성장 기판은, 예를 들어, 결과적인 LED의 두께를 줄이고 및/또는 수직형 LED를 통해 순방향 전압을 낮추기 위해 제거될 수 있다. (성장 기판이 존재하거나 존재하지 않는) 수평형 소자는, 예를 들어, 캐리어 기판 또는 인쇄 회로 기판에 (예를 들어, 솔더를 이용하여) 플립칩(flip chip) 접합되거나, 또는 와이어 접합될 수 있다. (성장 기판이 존재하거나 존재하지 않는) 수직형 소자에는 제1 단자 솔더가 캐리어 기판 또는 인쇄 회로 기판에 접합될 수 있고 제2 단자 와이어가 캐리어 기판 또는 인쇄 회로 기판에 접합될 수 있다.
3족 질화물계 소자의 광의 출력을 개선하려는 시도에는 그 소자의 활성 영역들의 구성을 다르게 하는 것을 제공하는 것이 포함되어 있다. 그러한 시도에서, 예를 들어, 단일 및/또는 이중 이종접합구조(double heterostructure) 활성 영역이 활용되었다. 유사하게, 하나 이상의 3족 질화물 양자 우물(quantum wells)을 갖는 양자 우물 소자도 또한 제조되었다. 그러한 시도가 3족 질화물계 소자의 효율을 개선하였지만, 다른 개선도 여전히 성취될 수 있다.
특히, 3족 질화물 소자에서 경험한 한가지 문제는 전류 드룹(droop)이라는 것인데, 이것은 광의 출력이 전류 밀도에 따라 어느 정도 증가한 다음에, 안정되기 시작하는 현상을 말한다. 따라서, 소자 효율은 고전류에서 떨어질 수 있다. 어떠한 특정 이론에도 구속되지 않지만, 현재 전류 드룹은 높은 소자 전류에서 정공 주입의 포화 및/또는 비효율적인(즉, 광을 발생하지 않는) 전자-정공 재결합을 포함한 하나 또는 여러 요인들의 결과일 수 있다고 믿고 있다.
몇몇 실시예에 따른 3족 질화물계 발광 다이오드는 p-형 3족 질화물계 반도체 층, n-형 3족 질화물계 반도체 층, 및 상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층 상의 3족 질화물계 활성 영역을 포함한다. 상기 활성 영역은 각각의 우물층을 포함하는 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물을 포함한다. 상기 복수의 우물층은 제1 두께를 갖는 제1 우물층과 제2 두께를 갖는 제2 우물층을 포함한다. 상기 제2 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과 상기 제1 우물층 사이에 있고, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 크다.
몇몇 실시예에 따른 발광 다이오드는 활성화되는 것에 응답하여 약 30 nm 미만의 반치폭(full width half maximum: FWHM)으로 특징지어진 스펙트럼 순도(spectral purity)를 갖는 광을 방출할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 광은 약 20 nm 미만의 FWHM으로 특징지어진 스펙트럼 순도를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 광은 약 15 nm 미만 또 다른 실시예에서는 약 10 nm 미만의 FWHM으로 특징지어진 스펙트럼 순도를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 우물층은 제1 밴드갭을 갖고, 상기 제2 우물층은 제2 밴드갭을 갖고, 상기 제1 밴드갭은 상기 제2 밴드갭보다 작을 수 있다.
상기 제1 우물층은 InX1Ga1 - X1N을 포함할 수 있고, 상기 제2 우물층은 InX2Ga1-X2N을 포함할 수 있으며, 여기서 X1>X2 이다.
상기 복수의 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 감소하는 각각의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 복수의 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 감소하는 각각의 밴드갭을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 우물층은 InXGa1 - XN을 포함하며, 여기서 X는 상기 각각의 우물층의 두께에 반비례하여 변한다. 상기 복수의 우물층은 상기 각각의 우물층의 두께에 비례하여 변하는 각각의 밴드갭을 갖는다.
상기 복수의 우물층은 InXGa1 - XN을 포함하고, 여기서 0<X<1 이며, 상기 복수의 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 증가하는 인듐 조성비를 갖는다.
상기 복수의 우물층은 우물층마다 거의 선형적으로 감소하는 두께를 갖는다.
상기 복수의 우물층은 상기 제1 두께를 갖는 제1 복수의 우물층과 상기 제2 두께를 갖는 제2 복수의 우물층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 우물층은 상기 제1 두께를 갖는 제1 복수의 우물층과 상기 제1 두께에서 상기 제2 두께로 증가하는 두께를 갖는 제2 복수의 우물층을 포함할 수 있다.
상기 제2 복수의 우물층은 상기 제1 두께에서 상기 제2 두께로 거의 선형적으로 증가하는 두께를 가질 수 있다.
상기 제2 복수의 우물층은 상기 제1 복수의 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있을 수 있다.
상기 복수의 우물층은 상기 제1 두께에서 상기 제2 두께로 증가하는 두께를 갖는 제1 복수의 우물층과 상기 제2 두께를 갖는 제2 복수의 우물층을 포함할 수 있다.
상기 제1 복수의 우물층은 상기 제1 두께에서 상기 제2 두께로 거의 선형적으로 증가하는 두께를 갖는다.
상기 제2 복수의 우물층은 상기 제1 복수의 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 존재할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 적어도 약 18% 클 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 약 25% 클 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 약 35% 클 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 약 40% 클 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 약 50% 클 수 있다.
상기 우물층은 인듐을 포함할 수 있고, 상기 제1 우물층 내의 인듐의 조성비는 상기 제2 우물층 내의 인듐의 조성비보다 클 수 있다. 상기 우물층 내의 상기 인듐의 조성비는 약 0.05부터 약 0.5까지의 범위를 가질 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 제1 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 상기 제1 우물층 상의 제1 장벽층과, 상기 제2 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 상기 제2 우물층 상의 제2 장벽층을 포함하여 상기 우물층들 중 각각의 우물층 상에 복수의 장벽층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 장벽층은 상기 제2 장벽층보다 두꺼울 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 복수의 우물층들 중 각각의 우물층 상에 복수의 장벽층을 더 포함할 수 있으며, 상기 복수의 장벽층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 증가하는 두께를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상기 장벽층은 두께가 거의 동일하다. 또한, 상기 장벽층의 두께는 상기 우물층의 두께의 변화와 무관한 방식으로 변할 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 제1 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 상기 제1 우물층 상의 제1 장벽층과, 상기 제2 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 상기 제2 우물층 상의 제2 장벽층을 포함하여 상기 우물층들 중 각각의 우물층 상에 복수의 장벽층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 장벽층은 상기 제1 장벽층보다 두꺼울 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 복수의 우물층들 중 각각의 우물층 상에 복수의 장벽층을 더 포함할 수 있으며, 상기 복수의 장벽층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 감소하는 두께를 갖는다.
상기 활성 영역은 복수의 우물 그룹을 포함할 수 있다. 각각의 상기 우물 그룹은 3족 질화물계 우물 지지층 - 상기 우물 지지층 상에 3족 질화물계 우물층이 있음 -, 및 상기 3족 질화물계 우물 층 상의 3족 질화물계 우물 캡층을 포함할 수 있다. 상기 우물 지지층과 상기 우물 캡층을 결합한 두께는 약 50 Å부터 약 400 Å까지 일 수 있다. 상기 우물층은 약 10 Å부터 약 50 Å까지의 두께를 갖는다.
다른 실시예에 따른 3족 질화물계 발광 다이오드는 n-형 3족 질화물계 반도체 층 및 상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층과 P-N 접합을 형성하는 p-형 3족 질화물계 반도체 층을 포함한다. 상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층 상의 3족 질화물계 활성 영역은 상기 P-N 접합에 인접한다. 상기 활성 영역은 각각의 우물층을 포함하는 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물을 포함한다. 상기 복수의 우물층은 제1 두께를 갖는 제1 우물층과 제2 두께를 갖는 제2 우물층을 포함할 수 있다. 상기 제2 우물층은 상기 P-N 접합과 상기 제1 우물층 사이에 있으며, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 크다.
3족 질화물계 발광 다이오드를 형성하는 방법은 n-형 3족 질화물계 반도체 층을 제공하는 단계, 상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층 상에 3족 질화물계 다중 우물 활성 영역을 제공하는 단계 - 상기 활성 영역은 각각의 우물층을 포함하는 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물을 포함함 -, 및 상기 활성 영역 상에 p-형 3족 질화물계 반도체 층을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 복수의 우물층 중 제1 우물층은 제1 두께를 갖고, 상기 복수의 우물층 중 제2 우물층은 제2 두께를 갖는다. 상기 복수의 우물층 중 상기 제2 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과 상기 복수의 우물층 중 상기 제1 우물층 사이에 형성되며, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 크다.
또 다른 실시예에 따른 3족 질화물계 발광 다이오드는 p-형 3족 질화물계 반도체 층, 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과 P-N 접합을 형성하는 n-형 3족 질화물계 반도체 층, 및 상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층 상에 3족 질화물계 활성 영역을 포함한다. 상기 활성 영역은 각각의 우물층을 포함하는 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물을 포함한다. 상기 복수의 우물층은 제1 두께를 갖는 제1 우물층과 제2 두께를 갖는 제2 우물층을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 크다. 상기 발광 다이오드는 활성화되는 것에 응답하여 약 30 nm 미만의 반치폭(full width half maximum: FWHM)으로 특징지어진 스펙트럼 순도를 갖는 광을 방출할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 광은 약 20 nm 미만의 FWHM으로 특징지어진 스펙트럼 순도를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 광은 약 15 nm 미만 또 다른 실시예에서는 약 10 nm 미만의 FWHM으로 특징지어진 스펙트럼 순도를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 3족 질화물계 발광 다이오드는 제1 두께를 가지며 전류를 통과시킴으로써 활성화될 때 제1 주파장(dominant wavelength)을 갖는 광을 발생하도록 구성된 제1 발광 우물층, 및 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 가지며 전류를 통과함으로써 활성화될 때 제2 주파장을 갖는 광을 발생하도록 구성된 제2 발광 우물층을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 제1 주파장은 상기 제2 주파장과 약 10 nm 이하 다를 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제1 주파장은 상기 제2 주파장과 약 5 nm 이하 다를 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제1 주파장은 상기 제2 주파장과 약 2.5 nm 이하 다를 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 광을 발생하는 방법은 제1 및 제2 우물층을 포함하는 발광 소자의 활성층에 전류를 통과시키는 단계를 포함하며, 상기 제1 우물층은 제1 전류 밀도에서 내부 양자 효율을 증가시키도록 구성되며 상기 제2 우물은 상기 제1 전류 밀도와 다른 제2 전류 밀도에서 내부 효율을 증가시키도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징은 첨부의 도면과 함께 읽어 볼 때 본 발명의 특정 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 실시예를 포함한 3족 질화물 발광 다이오드를 개략적으로 예시한다.
도 2는 다른 실시예를 포함한 3족 질화물 발광 다이오드를 개략적으로 예시한다.
도 3a 및 도 3b는 몇몇 실시예에 따른 다중 양자 우물 구조체의 일부를 개략적으로 예시한다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 다중 양자 우물 구조체를 개략적으로 예시한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 다중 양자 우물 구조체를 개략적으로 예시한다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d, 도 6e, 도 6f, 도 6g, 도 6h, 도 6i, 도 6j 및 도 6k는 몇몇 실시예에 따른 다중 양자 우물 구조체의 양자 우물의 두께 변화를 예시한다.
도 7a는 몇몇 실시예에 따른 다중 양자 우물 구조체의 선형적인 우물층의 두께 변화를 예시한다.
도 7b, 도 7c, 및 도 7d는 몇몇 실시예에 따른 다중 양자 우물 구조체의 장벽층(barrier layer)의 두께 변화를 예시한다.
도 8a, 도 8b, 도 9a, 및 도 9b는 몇몇 실시예에 따른 다중 양자 우물 구조체의 양자 우물의 두께 변화 및 대응하는 인듐 조성비 변화를 예시한다.
도 10은 우물 두께가 일정한 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자와 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자의 휘도(brightness)의 가변성을 예시한다.
도 11은 우물 두께가 일정한 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자와 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자의 세기 대 전류의 곡선 적합 함수(curve-fit functions)를 예시한다.
도 12a, 도 12b, 도 12c 및 도 12d는 우물 두께가 일정한 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자와 각기 2 mA, 5 mA, 20 mA, 및 40 mA의 순방향 전류 레벨에서 구동할 때의 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자의 발광 세기의 가변성을 예시한다.
도 13a, 도 13b, 및 도 13c는 우물 두께가 일정한 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자와 각기 20 mA, 50 mA, 및 150 mA의 순방향 전류 레벨에서 구동할 때의 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자의 방사속(radiant flux)의 가변성을 예시한다.
도 14는 우물 두께가 일정한 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자와 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 양자 우물 구조체를 갖는 소자의 150 mA 순방향 전류에서 측정된 방사속 대 20 mA 순방향 전류에서 측정된 방사속의 비율을 예시한다.
이제, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부의 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 다른 많은 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 기술된 실시예들로 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 그 보다, 이들 실시예는 본 개시물이 철저하고 완벽해지도록 제공되며, 본 발명의 범주를 당업자에게 충분히 전달할 것이다. 도면에서, 층 및 영역의 상대 두께는 명료성을 기하기 위해 과장될 수 있다. 도면 전체에서 유사한 참조부호는 유사한 구성요소를 지칭한다. 층, 영역 또는 기판과 같은 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 존재하거나 또는 다른 구성요소 "상으로" 연장하는 것으로 언급된 경우, 다른 구성요소 상에 직접 존재하거나 또는 다른 구성요소 상으로 직접 연장할 수 있거나 또는 그 사이에 오는 구성요소도 또한 존재할 수 있음을 이해할 것이다. 이와 대조적으로, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 "상에 직접" 존재하거나 또는 다른 구성요소 "상으로로 적접" 연장하는 것으로 언급된 경우, 그 사이에 오는 구성요소는 존재하지 않는다. 또한, 본 명세서에서 기술되고 예시된 각각의 실시예는 그에 상보적인 도전성 유형(complementary conductivity type)의 실시예도 역시 포함한다.
달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에 사용된 (기술적 및 과학적 용어를 포함한) 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자가 일반적으로 이해하는 것과 같은 의미를 갖는다. 또한, 본 명세서에 사용된 용어는 본 명세서 및 관련 기술의 문맥에서의 그것의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야하며 본 명세서에서 그와 같이 명백하게 규정하지 않는 한 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 함은 물론일 것이다.
본 발명의 실시예는 발광 다이오드(LED) 구조체(40)를 예시하는 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 도 1의 LED 구조체(40)는 4H 또는 6H n-형 실리콘 카바이드일 수 있는 기판(10)을 포함한다. 기판(10)은 또한 사파이어, 벌크 갈륨 질화물, 실리콘, 또는 다른 적절한 기판을 포함할 수 있다. 그러나, 기판(10)은 선택적이며 최종 소자 구조체에서 생략될 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 도 1의 LED 구조체(40)에는 기판(10) 상에 갈륨 질화물계 반도체 층들을 포함하는 적층형 반도체 구조체가 포함된다. 즉, 예시된 LED 구조체(40)는 다음과 같은 층들, 즉 AlGaN을 포함할 수 있는 질화물 버퍼층(11), GaN을 포함할 수 있는 제1 실리콘 도핑된(doped) 질화물 층(12), GaN을 포함할 수 있는 제2 실리콘 도핑된 질화물 층(14), 실리콘 도핑된 GaN 및/또는 InGaN으로 이루어진 교대층(alternating layers)을 포함할 수 있는 질화물 초격자(superlattice) 구조체(16), 다중 양자 우물(multiple quantum well: MQW) 구조체와 같은 다중 우물 구조체에 의해 제공될 수 있는 질화물 활성 영역(active region)(18), AlGaN을 포함할 수 있는 비도핑된(undoped) 질화물 층(22), p-형 불순물이 도핑된 AlGaN을 포함할 수 있는 질화물 층(30), 및 역시 p-형 불순물이 도핑된 질화물 접촉층(32)을 포함한다.
도 1에서 층들의 레이블은 단지 예로서 제공되며, 본 발명의 실시예에 따른 구조체는 도 1에 표시된 바와 다른 물질들로 형성된 층들을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 발광 소자의 "활성 영역"은 다수 및 소수 전자 캐리어들(예컨대, 정공 및 전자들)이 재결합하여 광을 발생하는 영역을 말한다. 일반적으로, 본 발명의 실시예에 따른 활성 영역은 양자 우물 구조체와 같은 우물 구조체 또는 이중 이종접합구조(double heterostructure)를 포함할 수 있다. "질화물 층"은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN 및/또는 AlInGaN과 같은 질화물계 3-5족 반도체 층을 말한다.
접촉층(32)은 수소(H2), 질소(N2), 비활성 가스(들), 및/또는 이들의 혼합물과 같은 캐리어 가스(들)와 함께 소스 가스인 암모니아를 이용하여 성장될 수 있다. 또한, 접촉층(32)은 질소(N2), 비활성 가스(들), 산소(O2), 및/또는 이들의 혼합물을 포함하는 대기 중에서 적어도 약 750℃의 온도에서 증착 후 어닐링(post deposition anneal)될 수 있다.
이 구조체는 기판(10) 상에 n-형 오믹 접촉부(23) 그리고 접촉층(32) 상에 p-형 오믹 접촉부(24)를 더 포함한다.
버퍼층(11)은 등급화된(graded) 알루미늄 조성비를 갖는 n-형 AlGaN을 포함할 수 있다. 실리콘 카바이드와 3족 질화물 물질 사이의 버퍼층들의 예는 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,393,993호, 제5,523,589호, 및 제7,034,328호에 제공되어 있으며, 그 개시내용은 본 명세서에서 상세히 기술된 것처럼 참조문헌으로 인용된다. 유사하게, 본 발명의 실시예는 또한 "Group III Nitride Photonic Devices on Silicon Carbide Substrates With Conductive Buffer Interlayer Structure"라는 명칭의 미국 특허 제6,201,262호에 기술된 바와 같은 구조체를 포함할 수 있으며, 그 개시내용은 본 명세서에서 상세히 기술된 것처럼 본 명세서에서 참조문헌으로 인용된다.
몇몇 실시예에 따른 3족 질화물계 LED는 (LED와 같은 측면에 두 전기 접촉부가 있는) 수평형 소자 또는 (LED의 대향 측면에 전기 접촉부가 있는) 수직형 소자로서 제공될 수 있다. 또한, 성장 기판은 제조 후에 LED 상에 유지되거나 (예를 들어, 식각, 연삭, 연마 등을 통해) 제거될 수 있다. 성장 기판은, 예를 들어, 결과적인 LED의 두께를 줄이고 및/또는 수직형 LED를 통해 순방향 전압을 낮추기 위해 제거될 수 있다. (성장 기판이 존재하거나 존재하지 않는) 수평형 소자는, 예를 들어, 캐리어 기판 또는 인쇄 회로 기판에 (예를 들어, 솔더를 이용하여) 플립 칩 접합되거나 와이어 접합되거나, 또는 와이어 접합될 수 있다. (성장 기판이 존재하거나 존재하지 않는) 수직형 소자에는 제1 단자 솔더가 캐리어 기판, 헤더, 서브마운트 또는 인쇄 회로 기판에 접합되고 제2 단자 와이어가 캐리어 기판, 헤더, 서브마운트 또는 인쇄 회로 기판에 접합될 수 있다.
제1 GaN 층(12)의 두께는 약 500 nm부터 6000 nm까지 일 수 있으며(500 nm와 6000 nm도 포함) 몇몇 실시예에서는 약 4000 nm일 수 있다. 제1 질화물 층(12)은 약 5x1017 cm-3 내지 7x1018 cm-3의 레벨로 실리콘이 도핑될 수 있다. 제2 질화물 층(14)의 두께는 약 10 Å부터 500 Å까지 일 수 있으며(10 Å 및 500 Å도 포함) 몇몇 실시예에서는 약 80 Å일 수 있다. 제2 질화물 층(14)은 약 5x1019 cm-3 미만의 레벨로 실리콘이 도핑될 수 있다.
초격자 구조체(16)는 InXGa1 - XN 및 InYGa1 - YN으로 이루어진 교대층을 포함할 수 있으며, 여기서 X는 0부터 1까지이고(0과 1도 포함) X는 Y와 같지 않다. 몇몇 실시예에서, X=0 이어서, 초격자 구조체(16)는 GaN 및 InGaN으로 이루어진 교대층을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 각각의 InGaN으로 이루어진 교대층의 두께는 약 5부터 40 Å까지이며(5 Å와 40 Å도 포함), GaN으로 이루어진 교대층들 각각의 두께는 약 5부터 100 Å까지이다(5 Å와 100 Å도 포함). 어떤 실시예에서, GaN 층의 두께는 약 50 Å이고 InGaN 층의 두께는 약 15 Å이다. 초격자 구조체(16)는 약 5 내지 약 50 주기(periods)를 포함할 수 있다(여기서 한 주기는 초격자를 포함하는 InXGa1-XN 및 InYGa1 - YN 층들 각각의 1회 반복과 같다). 일 실시예에서, 초격자 구조체(16)는 25 주기를 포함한다. 다른 실시예에서, 초격자 구조체(16)는 10 주기를 포함한다. 그러나, 주기의 개수는, 예를 들어, 각 층의 두께를 증가시킴으로써 줄일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 층들의 두께를 두배로 하면 주기의 개수를 절반으로 할 수 있다. 대안으로, 주기의 개수 및 두께는 서로 독립적일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 초격자(16)에는 약 1x1017 cm-3부터 약 5x1019 cm-3까지의 레벨로 실리콘과 같은 n-형 불순물이 도핑될 수 있다. 이러한 도핑 레벨은 초격자(16)의 층들의 실제 도핑 또는 평균 도핑 레벨일 수 있다. 만일 이러한 도핑 레벨이 평균 도핑 레벨이면, 이는 인접 층들의 도핑이 인접 층들 및 초격자 구조체(16)에 걸쳐 평균된 원하는 평균 도핑을 제공하는 초격자 구조체(16)에 인접한 도핑된 층들을 제공하는데 유리할 수 있다. 기판(10)과 활성 영역(18) 사이에 초격자(16)를 제공함으로써, InGaN계 활성 영역(18)을 성장시키는데 더 양호한 표면이 제공될 수 있다. 어떠한 동작 이론에도 구속하고자 하는 것은 아니지만, 초격자 구조체(16)의 변형 효과(strain effects)는 고품질의 InGaN 함유 활성 영역의 성장에 도전성인 성장 표면을 제공한다고 생각된다. 또한, 초격자는 소자의 동작 전압에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 초격자 두께 및 조성비 파라미터를 적절히 선택하면 동작 전압을 낮출 수 있고 광 효율을 높일 수 있다.
초격자 구조체(16)는 그 구조체에서 고품질의 InGaN 층들의 성장을 가능하게 하는 질소 또는 다른 가스의 대기 중에서 성장될 수 있다. 질소 대기 중에서 실리콘 도핑된 GaN 층 상에 실리콘 도핑된 InGaN/GaN 초격자를 성장시킴으로써 변형을 최적화한 개선된 결정도(crystallinity) 및/또는 도전성을 갖는 구조체가 실현될 수 있다.
일반적으로, 이 구조체에서 GaN계 층들은 수소(H2), 질소(N2), 비활성 가스(들), 및/또는 이들의 혼합물과 같은 캐리어 가스(들)와 함께 소스 가스인 암모니아를 이용하여 성장될 수 있다.
활성 영역(18)은 밴드갭이 큰 클래딩(cladding) 또는 구속층(confinement layer)에 의해 샌드위치된 밴드갭이 작은 반도체 물질로 이루어진 박막층을 포함하며, 몇몇 실시예에서 양자 우물일 수 있는 다수의 발광 우물을 포함한다. 본 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 양자 우물층은 그 양자 우물층보다 밴드갭이 큰 장벽 또는 구속층들로 둘러싸인, 반도체 물질로 이루어진 매우 얇은, 전형적으로 약 50 nm 미만인 층이다. 장벽층 및 양자 우물층은 함께 양자 우물을 형성한다. 특히, 양자 우물층은 매우 얇아서 양자 우물에서 허용 에너지 레벨이 이산값을 가지므로, 양자 우물은 허용 에너지 레벨의 분포가 완만한 벌크 물질에 비해 최저 허용(이산) 에너지 레벨에서 상당한 상태 밀도를 보인다. 양자 우물은 벌크 재결합/방출에 비해 효율 및/또는 스펙트럼 순도가 개선된 캐리어 재결합을 통해 광자를 생성할 수 있다. 캐리어 재결합은 결정 격자에서 정공이 점유하는 공간을 전자가 채우고 이 전자가 더 낮은 에너지 상태로 이동하여, 열 및/또는 광의 형태로 에너지를 방출할 때 일어난다. 여러 실시예에서, 우물은 양자 우물로서 특징지을 정도로 얇거나 얇지 않을 수 있으며, 본 발명은 양자 우물을 포함한 활성 영역으로 한정되지 않는다.
본 발명의 특정 실시예에서, 활성 영역(18)은 장벽층(도 1에 도시되지 않음)에 의해 분리된 다수의 InGaN 우물층을 포함하는 다중 우물 구조체를 포함한다.
도 1에 예시된 LED에서, 소수 캐리어(minority carriers)(예컨대, 정공)는 활성 영역(18)에 위치하거나 그 활성 영역 근처에 위치한 P-N 접합(50)으로부터 활성 영역(18)으로 주입된다. 주입된 소수 캐리어(예컨대, 정공)는 활성 영역(18) 내 양자 우물들 중 하나로 확산될 수 있으며, 여기서 이들 소수 캐리어는 다수 캐리어(majority carriers)(예컨대, 전자)와 재결합하여, 광의 광자를 발생할 수 있다. P-N 접합은 주입된 소수 캐리어가 높은 확률로 활성 영역(18)으로 확산하여 양자 우물에서 다수 캐리어와 재결합할 수 있도록 활성 영역(18)에 충분히 가깝게 위치할 수 있다. 특히, P-N 접합(50)은 활성 영역(18)으로부터 약 0 및 50 nm 사이에 위치할 수 있다.
활성 영역(18)이 표면적으로는 초격자와 유사한 구조를 가질 수 있지만, 활성 영역(18)은 초격자 구조체(16)와 여러 방식으로 구별될 수 있다. 특히, 우물 기반 활성 영역 구조체 내 우물층들의 밴드갭은 전형적으로 소자 내 모든 층 중 최저로 하여, 우물층 내에서 캐리어 재결합이 일어날 가능성이 가장 크도록 한다. 우물 기반 구조체 내 우물층들의 밴드갭은 원하는 발광 파장을 생성하도록 맞춰진다. 더욱이, 활성 영역(18)은 초격자 구조체(16)보다 소자의 P-N 접합에 더 가까이 배치될 수 있다. 또한, 초격자 구조체(16)는 도전성 목적으로 도핑될 수 있는 반면에 활성 영역의 층들은 전형적으로 단지 비의도적으로 도핑된다.
몇몇 실시예에 따르면, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 활성 영역(18) 내 우물들은 우물 두께, 우물 밴드갭, 물질 조성비 및/또는 장벽층의 두께와 같은, P-N 접합과의 거리에 따라 변하는 하나 이상의 특성을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 특성은 여러 전류 밀도에서 일부 양자 우물들에서 캐리어 재결합을 증가하도록 맞춰질 수 있다.
장벽층(22)은 활성 영역(18) 상에 제공되며 약 0 내지 약 300 Å 사이의(0 Å와 300 Å도 포함) 두께를 갖는 비도핑된 GaN, AlGaN 및/또는 AlInGaN으로 이루어진 층을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "비도핑된"은 의도적으로 불순물이 도핑되지 않은 층 또는 영역을 지칭한다. 3족 질화물계 물질은 전형적으로 성장된 것으로서 본질적으로 n-형이며, 그러므로 장벽층(22)은 성장된 상태의 n-형일 수 있음을 인식할 것이다. 장벽층(22)의 두께는 약 40 Å 이상일 수 있다. 만일 장벽층(22)이 AlGaN을 포함한다면, 그 층에서 알루미늄 비율은 약 0 내지 70%일 수 있으며 어떤 경우에는 약 55% 이하일 수 있다. 장벽층(22)에서 알루미늄의 레벨은 또한 단계적으로 또는 지속적으로 감소하는 방식으로 등급화될 수 있다. 장벽층(22)은 그 층(22)의 결정질을 개선하기 위해 다중 양자 우물 활성 영역(18)에서의 성장 온도보다 높은 온도에서 성장될 수 있다. 장벽층(22)의 주변에는 비도핑된 GaN, AlGaN 및/또는 AlInGaN으로 이루어진 추가층들이 포함될 수 있다. 예를 들어, LED(40)는 활성 영역(18)과 장벽층(22) 사이에 두께가 약 6 내지 9 Å인 비도핑된 AlGaN으로 이루어진 추가층을 포함할 수 있다.
장벽층(22) 상에는, 예를 들어, 마그네슘과 같은 p-형 불순물이 도핑된 AlGaN 및/또는 AlInGaN으로 이루어진 질화물계 층(30)이 제공된다. 층(30)의 두께는 약 0과 300 Å 사이일 수 있으며(0 Å와 300 Å도 포함) 어떤 경우에는 약 150 Å일 수 있다. 층(30) 상에는, 예를 들어, p-형 GaN으로 이루어진 접촉층(32)이 제공되며 이 접촉층의 두께는 약 500 내지 2500 Å일 수 있으며, 몇몇 실시예에서는 약 1800 Å일 수 있다.
P-N 접합(50)은 층(30)과 층(22) 사이의 접합에 형성될 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서는, P-N 접합(50)이 접촉층(32)과 장벽층(22) 사이에 형성될 수 있도록 층(30)을 생략하는 것이 가능하다. 다른 실시예에서, P-N 접합(50)은 그의 상부를 p-형 도펀트로 도핑함으로써 장벽층(22) 내에 형성될 수 있다. P-N 접합은 소수 캐리어를 활성 영역(18)으로 주입하기 위한 메커니즘으로서 작용하며, 여기서 소수 캐리어는 다수 캐리어와 재결합하여 광자(광)를 발생할 수 있다.
오믹 접촉부(24 및 25)는 각기 접촉층(32) 및 기판(10) 상에 제공된다.
도 2는 다중 양자 우물 활성 영역을 포함하는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 예시한다. 도 2에 예시된 본 발명의 실시예는 기판(10) 상에 성장된 갈륨 질화물계 반도체 층들을 포함하는 적층형 반도체 구조체(100)를 제공한다. 전술한 바와 같이, 기판(10)은 선택적이며 SiC, 사파이어, 실리콘, 벌크 갈륨 질화물 등일 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 특정 실시예에 따른 LED는 버퍼층(11), 제1 실리콘 도핑된 질화물 층(12), 제2 실리콘 도핑된 질화물 층(14), 및 실리콘 도핑된 GaN 및/또는 InGaN으로 이루어진 교대층을 포함하는 초격자 구조체(16)를 포함할 수 있다. 구조체(100)는 다중 양자 우물 활성 영역(125)을 더 포함한다. 활성 영역(125) 상에는 비도핑된 질화물 장벽층(22)이 형성되고 장벽층(22) 상에는 질화물 층(30)이 형성되며, 층(30) 상에는 p-형 불순물이 도핑된 질화물 접촉층(32)이 형성된다. 몇몇 실시예에서, 층(30)의 일부분에는 p-형 불순물이 또한 도핑될 수 있다. LED는 기판(10) 상에 n-형 오믹 접촉부(23)와 접촉층(32) 상에 p-형 오믹 접촉부(24)를 더 포함할 수 있다. 기판(10)이 사파이어인 본 발명의 실시예에서, n-형 질화물 층(12) 및/또는 n-형 질화물 층(14) 상에는 n-형 오믹 접촉부(23)가 제공될 수 있다.
활성 영역(125)은 장벽층들(118)을 교대로 사이에 둠으로써 분리된 다수의 InGaN 우물층들(120)을 포함하는 다중 우물 구조체를 포함한다. 장벽층(118)은 InXGa1 - XN을 포함할 수 있으며, 여기서 0≤X<1 이다. 그러나, 장벽층(118)의 인듐 조성비는 우물층(120)의 인듐 조성비보다 작을 수 있으므로, 장벽층(118)은 우물층(120)보다 큰 밴드갭을 갖는다. 장벽층(118) 및 우물층(120)은 도핑되지 않을 수 있다(즉, 실리콘 또는 마그네슘과 같은 불순물 원자가 의도적으로 도핑되지 않을 수 있다). 그러나, 장벽층(118)을, 특히 자외선 방출을 원하는 경우 5x1019 cm-3 보다 작은 레벨로 실리콘으로 도핑하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 장벽층(118)은 AlXInYGa1 -X- YN를 포함하며, 여기서 0<X<1, 0≤Y<1 및 X+Y≤1 이다. 장벽층들(118)의 결정에 인듐을 포함함으로써, 장벽층들(118)은 우물층들(120)에 격자 매칭될 수 있으며, 그럼으로써 우물층들(120)의 결정질을 개선할 수 있어 소자의 발광 효율을 높일 수 있다. 또한 AlInGaN 조성비는 우물들 내에서 전자-정공 오버랩(electron-hole overlap)을 증가시키는데 도움이 될 수 있는 분극 전계(polarization fields)를 저감시키는데 기여할 수 있어, 캐리어 재결합을 보다 효율적으로 하고 그래서 광의 출력을 더 크게 해줄 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 활성 영역(125) 내 우물들은 우물 두께, 우물 밴드갭, 물질 조성비 및/또는 장벽층의 두께와 같은, P-N 접합과의 거리에 따라 다를 수 있는 하나 이상의 특성을 가질 수 있다.
추가적인 실시예에서, 도 2에 예시된 LED 구조체는 초격자(16)와 활성 영역(125) 사이에 배치된 선택적인 스페이서 층(17)을 포함한다. 스페이서 층(17)은 비도핑된 GaN을 포함할 수 있다. 유사하게, 도 1에 예시된 LED 구조체에서 초격자(16)와 활성 영역(18) 사이에 스페이서 층이 역시 제공될 수 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 장벽층(22)은 활성 영역(125) 상에 제공될 수 있으며 3족 질화물 층, 예를 들어 두께가 약 0 Å와 350 Å 사이인(0 Å와 350 Å도 포함) 비도핑된 GaN 또는 AlGaN을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 장벽층(22)의 두께는 약 35 Å일 수 있다. 만일 장벽층(22)이 AlGaN을 포함한다면, 그 층에서 알루미늄 비율은 약 10 내지 70%일 수 있으며 몇몇 실시예에서는 약 55% 일 수 있다. 장벽층(22)에서 알루미늄의 레벨은 또한 단계적으로 또는 지속적으로 감소하는 방식으로 등급이 매겨질 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 장벽층(22)은 AlXGa1-XN을 포함할 수 있으며, 여기서 x는 접해 있는 GaN 층(118)과의 계면에서 0부터 약 0.1 내지 0.7까지 등급화된다. 장벽층(22)은 장벽층(22)의 결정질을 개선하기 위해 활성 영역(125)에서의 성장 온도보다 높은 온도에서 성장될 수 있다. 장벽층(22)의 주변에는 비도핑된 GaN 또는 AlGaN으로 이루어진 추가층들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 예시된 LED는 활성 영역(125)과 장벽층(22) 사이에 두께가 약 6 내지 9 Å인 비도핑된 AlGaN으로 이루어진 추가층을 포함할 수 있다.
장벽층(22) 상에는 마그네슘과 같은 p-형 불순물이 도핑된 질화물계 층(30)이 제공된다. 층(30)은 AlGaN을 포함할 수 있고 층(30)의 두께는 약 0 Å과 300 Å 사이(0 Å과 300 Å도 포함)일 수 있으며 어떤 경우에는 약 150 Å일 수 있다. 층(30) 상에는, 예를 들어, p-형 GaN으로 이루어진 접촉층(32)이 제공되며 이 접촉층의 두께는 약 500 내지 2500 Å일 수 있으며, 몇몇 실시예에서는 약 1800 Å일 수 있다. p-GaN 접촉층(32) 및 기판(10) 상에는 각기 오믹 접촉부(24 및 25)가 제공된다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 갈륨 질화물계 소자의 다중 우물 구조체를 제공하는 본 발명의 실시예가 더 상세히 예시된다. 도 3a 및 도 3b에 예시된 다중 우물 구조체는 도 1 및/또는 도 2에 예시된 LED의 활성 영역을 제공할 수 있다. 도 3a를 참조하면, 다중 우물 활성 영역(225)은 우물층(220)과 그 우물층(220) 상의 장벽층(218)을 포함하는 층들이 주기적으로 반복하는 구조체(221)를 포함할 수 있다. 특히, 장벽층(218)은 우물층(220)과 소자의 P-N 접합 사이에 위치될 수 있다. 또한, 각각의 우물층(220)은 한 쌍의 장벽층들(218) 사이에 위치될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 각각의 장벽층(218)은 고 결정질을 갖는 우물 지지층(218a)과 장벽층(218) 아래에 있는 양자 우물층(220)의 보호 캡층으로서 작용하는 캡층(218b)을 포함할 수 있다. 즉, 구조체(221)가 성장되면, 캡층(218b) 및 우물 지지층(218a)은 함께 인접 우물들(220) 사이에 장벽층(218)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 고 결정질의 우물 지지층(218a)은 InGaN 양자 우물층(220)을 성장시키는데 사용된 온도보다 높은 온도에서 성장된다. 몇몇 실시예에서, 우물 지지층(218a)은 캡층(218b)보다 느린 성장 속도로 성장된다. 다른 실시예에서, 저 성장 속도는 저온 성장 공정 동안에 사용되며 고 성장 속도는 고온 성장 공정 동안에 사용될 수 있다. 예를 들어, InGaN 우물층(220)을 성장시키는 고 품질의 표면을 얻기 위해, 우물 지지층(218a)은 약 700℃ 및 900℃ 사이의 성장 온도에서 성장될 수 있다. 그러면, 성장 챔버의 온도는 약 0℃에서 약 200℃로 낮추어져 고 품질의 InGaN 양자 우물층(220)의 성장을 가능하게 한다. 그러면, 온도가 더 낮은 InGaN 성장 온도에서 유지되는 동안, 캡층(218b)이 성장된다. 이러한 방식으로, 고 품질의 InGaN 층들을 포함한 다중 우물 영역이 제조될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 활성 영역(225) 내 양자 우물층들(220) 및/또는 장벽층들(218)은 구조체 내 위치에 따라 다른 두께를 가질 수 있다.
도 2, 도 3a 및 도 3b의 활성 영역(125 및 225)은 질소 함유 대기에서 성장될 수 있어, InGaN 결정질이 향상될 수 있다. 우물 지지층(218a) 및/또는 캡층(218b)의 두께는 약 50부터 250 Å까지일 수 있다(50 Å와 250 Å도 포함). 우물 지지층(218a) 및 캡층(218b)의 대응하는 층들을 결합한 두께는 약 50부터 250 Å까지의(50 Å와 250 Å도 포함) 두께를 형성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 우물 지지층(218a) 및/또는 캡층(218b)의 두께는 약 90 Å보다 클 수 있으며 특히 약 120 Å일 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 우물 지지층(218a)은 캡층(218b)보다 두꺼울 수 있다. 따라서, 캡층(218b)은 우물층(220)으로부터 인듐의 탈착, 또는 그 우물층의 저하를 계속해서 줄여주면서 가능한 얇게 형성될 수 있다. 우물층(120 및 220)의 두께는 약 10과 50 Å 사이(10 Å과 50 Å도 포함)일 수 있다. 우물층(120 및 220)의 두께는 몇몇 실시예에서 20 Å보다 클 수 있으며 몇몇 실시예에서는 약 25 Å일 수 있다. 우물층(120 및 220) 내에서의 인듐의 두께 및 비율은 원하는 파장을 갖는 광을 발생하기 위해 달라질 수 있다. 전형적으로, 우물층(120 및 220) 내에서의 인듐의 비율은 약 25 내지 30%이지만, 인듐의 비율은 원하는 파장에 따라 약 5%부터 약 50%까지 달라질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 초격자 구조체(16)의 밴드갭은 양자 우물층(120)의 밴드갭을 초과한다. 이것은, 예를 들어, 초격자(16) 내 인듐의 평균 비율을 조절함으로써 성취될 수 있다. 초격자 층들의 두께(또는 주기) 및 그 층들의 평균 인듐 비율은 초격자 구조체(16)의 밴드갭이 우물(120)의 밴드갭보다 크도록 선택되어야 한다. 초격자(16)의 밴드갭을 우물(120)의 밴드갭보다 크게 유지함으로써, 소자 내에서 원하지 않는 흡수를 줄여주고 발광성 방출을 증가시킬 수 있다. 초격자 구조체(16)의 밴드갭은 약 2.95 eV 내지 약 3.35 eV일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 초격자 구조체(16)의 밴드갭은 약 3.15 eV 이다.
몇몇 실시예에 따르면, LED 소자의 활성 영역의 구조체는 다수의 우물 내 다수 및 소수 캐리어의 재결합을 향상시키도록 맞춰질 수 있으며, 그렇게 함으로써 소자가 활성화될 때 광의 출력을 증가시킬 수 있다. 특히, 본 발명자들은 활성 영역으로의 전류 주입의 상이한 레벨들에 대하여 캐리어 재결합을 증가시키기 위해 그 활성 영역의 구조가 변경될 수 있다고 판단하였다. 예를 들어, 활성 영역의 구조는 캐리어 재결합을 증가시키도록 맞춰질 수 있으며, 따라서 구조체에서 방출하는 광의 방사속을 증가시킬 수 있다. 특정 실시예에서, 고전류 응용에서 캐리어 재결합이 향상될 수 있지만, 고전류 응용과 다른 응용의 경우에도 캐리어 재결합이 향상될 수 있다.
소자의 전기 바이어스가 증가함에 따라, 활성 영역의 양자 우물 내에서의 스크리닝(screening) 증가 및 사용가능한 상태의 채움(filling of available states)으로 인해 소자의 내부 전기장이 변한다. 내부 전기장의 변화의 결과로, 어떤 형태의 우물은 고전류 밀도에서 다른 것들보다 더 효율적인 캐리어 재결합을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예는 상이한 우물 두께, 장벽층 두께, 우물 밴드갭 및/또는 우물 물질의 조성비와 같은 상이한 특성을 갖는 다수의 우물들을 제공함으로써 그러한 현상을 이용한다. 몇몇 실시예에 따른 소자에서, 소자 내 몇몇 우물들은 저 전류 밀도에서 더 효율적일 수 있으며, 반면에 소자 내 다른 우물들은 고전류 밀도에서 더 효율적일 수 있다.
소자에서 출력하는 광의 스펙트럼 순도를 유지하기 위하여, 우물들은 자신들의 상이한 물리적 특성에도 불구하고 원하는 파장을 갖는 광을 발생하도록 맞춰질 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에 따른 소자는 비교적 작은 FWHM특성을 갖는 광을 발생할 수 있다. "반치폭"을 의미하는 FWHM은 전형적으로 나노미터로 측정되고 이것은 광원의 스펙트럼 순도의 척도이며, 여기서 FWHM의 값이 작을수록 스펙트럼 순도의 정도가 더 높아짐을 나타낸다. 몇몇 실시예에 따른 LED는 30 nm 이하의 FWHM을 가질 수 있으며, 몇몇 실시예에서 양자 우물들이 상이한 물리적 특성을 갖더라도 20 nm 이하의 FWHM을 가질 수 있다. 이것은 단일 칩으로부터 상이한 광의 색상을 방출하여 광대역 스펙트럼 광을 발생하도록 구성된 양자 우물들을 포함하는 소위 "광대역 스펙트럼" LED와 대조될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 고전류 동작의 경우 다중 우물 활성 영역의 우물 영역들의 두께를 다르게 함으로써 3족 질화물계 반도체 발광 다이오드의 내부 양자 효율이 증가될 수 있다. 특히, 우물층들(120, 220)의 두께는 활성 영역(125, 225)에 또는 그 활성 영역 근처에 형성된 P-N 접합에 가까운 우물층들에서 증가될 수 있다. 즉, 어떤 실시예에서, 소자 구조체의 p-형 층들에 가까이 위치된 우물층들은 소자 구조체의 p-형 층들로부터 멀리 떨어져 위치된 우물층들보다 큰 두께를 가질 수 있다. 본 발명자들은 이러한 방식으로 우물층들을 형성하면 소자 효율을 높이고 및/또는 더 높은 동작 전류에서 LED에 의해 방출하는 광의 휘도를 높여줄 수 있다는 것을 알게 되었다.
3족 질화물계 LED의 에피텍셜층 구조체는 전형적으로 먼저 n-형 (및 비도핑된) 계층들을 성장시킨 다음에, 그 n-형 계층들 상에 p-형 계층들을 성장시킴으로써 형성되어, p-형 도펀트의 소스 가스의 흐름이 차단된 이후에도 그러한 도펀트가 시스템에 잔류하게 할 수 있는 리액터 메모리 효과(reactor memory effects)를 방지할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 도 2에 예시된 구조체(100)와 같은 LED 구조체는 전형적으로 성장 기판 상에 버퍼층(11), n-GaN 층들(12, 14), 초격자(16), 활성 영역(125), 장벽층(22), p-AlGaN 층(30) 및 접촉층(32)을 순서대로 에피텍셜하게 성장시킴으로서 형성된다. 그러므로, 몇몇 실시예에서, 먼저 형성된 활성 영역(125, 225)의 층들은 더 작은 두께를 가질 수 있는 반면에 나중에 형성된 활성 영역(125, 225)의 층들은 더 큰 두께를 가질 수 있다.
3족 질화물계 소자의 활성 영역 내 우물층의 두께는 매우 작을 수 있으며, 전형적으로 약 50 Å 미만일 수 있다. 그러나, 우물층들의 두께는 그 층들의 성장 시간, 예를 들어, 트리메틸 갈륨(TMG), 트리메틸 인듐(TMI), 트리메틸 알루미늄(TMA), 및 암모니아(NH3)와 같은 반응 가스가 화학 기상 증착(CVD) 반응 챔버에 공급되는 시간 양을 제어함으로써 정확히 조절될 수 있다. 우물의 방출 파장은 우물 두께의 변화뿐만 아니라 우물의 에너지 깊이, 또는 우물의 밴드갭에 따라 변할 수 있다. 전술한 바와 같이, 소자 내 모든 우물이 실질적으로 동일한 광의 파장을 방출하여, 소자의 FWHM가 원하지 않은 양으로 증가하지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 본 명세서에서 기술된 여러 구조체 내의 모든 우물의 방출 파장을 동일하게, 또는 실질적으로 유사하게 유지하기 위하여, 우물의 물질 조성비는 변할 수 있다. 우물의 물질 조성비가 변하면 양자 우물의 밴드갭이 변한다. 예를 들어, 각 우물의 인듐 조성비는, 예를 들어, 우물 두께의 차이에도 불구하고 원하는 방출 파장을 유지하도록 맞춰질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 인듐 농도는 우물 두께가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 인듐 농도가 감소하면 우물층 물질의 밴드갭이 증가하여, 우물층의 두께를 증가시킴으로써 야기되는 방출 파장의 변화가 부분적으로 또는 완전히 상쇄될 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 두께가 다른 우물들을 갖는 다중 우물 활성 영역들이 도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 도 5a 및 도 5b에 예시되어 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에 따른 다중 우물 활성 영역(325)이 도 4a에 예시되어 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 활성 영역(325)은 네 개의 우물 그룹(321A 내지 321D)을 포함하는 적층형 구조체를 가지며, 각각의 우물 그룹은 각각의 장벽층들 사이에 위치된 우물 층(320A 내지 320D)을 포함한다. 비록 구조체(325)가 단지 네 개의 양자 우물층만 갖지만, 몇몇 실시예에 따른 구조체는 어떠한 복수의 우물층이라도 가질 수 있으며, 특정 실시예에서 그 구조체 내에 열(10) 개 이상의 우물층을 가질 수 있음을 이해할 것이다.
소자의 P-N 접합은 활성 영역(325) 위에(즉, 활성 영역(325)에 대해 소자의 P-측면 상에) 있을 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, P-N 접합은 활성 영역(325) 내 또는 활성 영역(325) 아래에 활성 영역(325)에 대해 소자의 N-측면 상에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소자의 P-N 접합은 활성 영역(325)으로부터 약 0 Å 및 500 Å 사이의 소자의 P-측면 상에 위치될 수 있다.
도 4a에 예시된 바와 같이, 장벽층(318)에 의해 분리된 우물층(320A 내지 320D)은 소자의 N-측면부터 소자의 P-측면까지 변하는 두께를 갖는다. 즉, 우물층(320A 내지 320D)은 소자의 P-측면과의 거리에 따라 감소하는 두께를 갖는다. 도 4a에 예시된 실시예에서, 우물층(320A 내지 320D)은 소자의 P-측면과의 거리에 따라 선형적으로 감소하는 두께를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 두께는 P-N 접합과의 거리에 따라 감소한다. 층들의 성장 순서의 관점에서, 활성 영역(325)의 우물층(320A 내지 320D)은 제1 우물층(320A)의 제1 두께(T1)부터 마지막 우물층(320D)의 제2 두께(T2)까지 증가하는 두께를 가지며, 여기서 제2 두께 T2는 제1 두께 T1보다 크다. 따라서, 일 양태에서, 활성 영역(325)의 우물층(320A 내지 320D)은 도 2에 예시된 n-GaN 층(16)과 같은 기저 n-GaN 층과의 거리가 증가함에 따라 제1 우물층(320A)의 제1 두께(T1)부터 마지막 우물층(320D)의 제2 두께(T2)까지 증가하는 두께를 가질 수 있다.
우물층(320A 내지 320D)이 소자의 P-측면과의 거리에 따라 감소하는 두께를 가지면 소자를 통과하는 전류에 따라 활성 영역(325) 내에서 캐리어의 재결합이 향상될 수 있다. 예를 들어, 두께는 소자의 P-측면과의 거리에 따라 우물마다 단계적 선형 방식으로 감소할 수 있다(즉, 두께는 우물마다 일정한 간격으로 감소할 수 있다). 이 문맥에서, "선형"이란 우물 두께가 우물마다 일정 양만큼 증가하거나 감소하는 것을 의미한다. 그러나, 우물층(320A 내지 320D)은 계속해서 캐리어 재결합을 향상시켜 휘도를 증가시키면서, 소자의 P-측면과의 거리에 따라 비선형 방식으로 감소하는 두께를 가질 수 있다. 실제로, 구조체 내 양자 우물층이 소자의 P-측면과의 거리에 따라 비선형 방식으로 감소하는 두께를 가지면 우물 두께가 선형적으로 변하는 구조체보다 훨씬 더 캐리어 재결합을 증가시킬 수 있다.
우물 두께의 비선형적인 변화는 많은 방식, 이를 테면, 비단조(non-monotonic) 방식, 단계 함수, 지수 방식, 구분적(piecewise) 선형 방식, 두께를 교대하는 방식(alternating thicknesses), 또는 어떤 다른 방식의 변화를 포함할 수 있으며, 동작 전류에 따라 효율을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 도 4b를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 활성 영역(425)은 네 개의 우물 그룹(421A 내지 421D)을 포함하는 적층형 구조체를 가지며, 각각의 우물 그룹은 각각의 장벽층들(418) 사이에 취치된 우물층(420A 내지 420D)을 포함한다. 소자의 P-N 접합은 활성 영역(425) 위에(즉, 활성 영역(425)에 대해 소자의 P-측면 상에) 있을 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, P-N 접합은 활성 영역(425) 내 또는 활성 영역(425) 아래에 활성 영역(425)에 대해 소자의 N-측면 상에 위치될 수 있다.
우물층(420A 내지 420D)은 소자의 P-측면과의 거리에 따라 비선형적으로 감소하는 두께를 갖는다. 특히, 소자의 P-측면에서 가장 멀리 떨어진 두 우물층(420A, 420B)은 제1 두께 T1를 가지며, 반면에 소자의 P-측면에 가장 가까운 두 우물층(420C, 420D)은 제1 두께 T1보다 큰 제2 두께 T2를 갖는다.
몇몇 실시예에서, 제1 두께 T1은 약 20 Å일 수 있으며, 반면에 제2 두께 T2는 약 30 Å일 수 있다. 일반적으로, 다른 두께 범위도 가능하지만, 제1 두께 T1은 약 15 Å부터 약 25 Å까지의 범위에 있을 수 있으며, 반면에 제2 두께 T2는 약 20 Å부터 약 35 Å까지의 범위에 있을 수 있거나 더 두꺼울 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 두께 T1은 약 20 Å부터 약 25 Å까지의 범위에 있을 수 있다. 제2 두께 T2는 제1 두께 T1보다 약 18% 내지 40% 크거나 그 이상일 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 두께 T2는 제1 두께 T1보다 약 18% 내지 32% 클 수 있다. 어떤 특정한 실시예에서, 제2 두께 T2는 제1 두께 T1보다 약 25% 클 수 있다.
도 4c 및 도 4d에 예시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 양자 우물 두께는 소자의 N-측면에 근접함에 따라 증가할 수 있다. 예를 들어, 도 4c는 장벽층(518)에 의해 분리된 양자 우물층(520A 내지 520D)을 포함하는 활성 영역(525)을 예시한다. 우물층(520A 내지 520D)은 소자의 P-측면과의 거리에 따라 선형적으로 증가하는 두께를 갖는다(즉, 우물이 두꺼울수록 소자의 N-측면에 더 가깝다). 도 4d는 장벽층(618)에 의해 분리된 우물층(620A 내지 620D)을 포함하는 활성 영역(625)을 예시한다. 우물층(620A 내지 620D)은 소자의 P-측면과의 거리에 따라 비선형적으로 증가하는 두께를 갖는다(즉, 우물이 두꺼울수록 소자의 N-측면에 더 가깝다). 특히, 활성 영역(625)에서, 소자의 N-측면에 가까운 양자 우물층(620A 및 620B)은 제1 두께를 갖는 반면, 소자의 P-측면에 가까운 양자 우물층(620C 및 620D)은 제1 두께보다 작은 제2 두께를 갖는다.
몇몇 실시예에서, 장벽층의 두께는 활성 영역의 길이에 걸쳐 다를 수 있다. 예를 들어, 도 5a를 참조하면, 활성 영역(725)은 장벽층(718A 내지 718E)에 의해 분리된 우물층(720A 내지 720D)을 포함한다. 우물층(720A 내지 720D)은 소자의 N-측면과의 거리에 따라 선형적으로 증가하는 두께를 갖는다(즉, 우물이 두꺼울수록 소자의 P-측면에 더 가깝다). 장벽층(718A 내지 718E)은 역시 소자의 N-측면과의 거리에 따라 증가하는 두께를 갖는다. 즉, 장벽층(718A 내지 718E)의 두께는 우물층(720A 내지 720D)의 두께가 증가함에 따라 증가한다.
추가 실시예에서, 장벽층의 두께는 우물층의 두께가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 5b를 참조하면, 활성 영역(825)은 장벽층(818A 내지 818E)에 의해 분리된 우물층(820A 내지 820D)을 포함한다. 우물층(820A 내지 820D)은 소자의 N-측면과의 거리에 따라 선형적으로 증가하는 두께를 갖는다(즉, 우물이 두꺼울수록 소자의 P-측면에 더 가깝다). 반대로, 장벽층(818A 내지 818E)은 소자의 N-측면과의 거리에 따라 감소하는 두께를 갖는다. 즉, 장벽층(818A 내지 818E)의 두께는 우물층(820A 내지 820D)의 두께가 증가함에 따라 감소한다.
몇몇 실시예에 따른 우물층의 두께 프로파일이 도 6a 내지 도 6h에 예시되어 있으며, 이 도면들은 활성 영역 내에 열(10) 개의 양자 우물을 갖는 몇몇 실시예에 따른 발광 소자의 구조체에 대한 우물 번호의 함수로서의 우물 두께의 그래프이다. 도 6a 내지 도 6h에서, 구조체에서 조기에 성장된 우물에 대한 우물 번호는 낮다. 따라서, 우물 번호가 더 높은 우물은 소자의 P-측면에 더 가까울 수 있다.
우물 두께가 소자의 P-측면을 향해 증가하는 도 6a 내지 도 6d에 예시된 우물 구조체들 중 하나를 갖는 발광 소자에서는 캐리어 재결합, 및 그로 인한 내부 양자 효율이 향상될 수 있다. 특히, 몇몇 실시예에 따른 우물 구조체를 갖는 LED의 상대 휘도는 적어도 약 20 mA의 전류에서 구동되는 소자의 통상적인 우물 구조체를 갖는 유사 LED보다 평균적으로 더 높을 수 있다.
도 6a는 우물 두께가 제1 두께 T1에서 제2 두께 T2로 선형적으로 증가하는 LED 구조체를 예시한다. 그러므로, 도 6a에 예시된 구조체는 도 4a에 예시된 구조체와 유사하다.
도 6b는 제1 그룹의 우물이 제1 두께 T1을 갖고, 제2 그룹의 우물이 제1 두께 T1보다 큰 제2 두께 T2를 갖는 구조체를 예시한다. 제2 그룹의 우물은 제1 그룹의 우물 다음에 성장되기 때문에, 제2 그룹의 우물은 제1 그룹의 우물보다 소자의 P-N 접합에 더 가까이 있을 수 있다. 그러므로, 도 6b에 예시된 구조체는 도 5a에 예시된 구조체와 유사하다.
도 6c는 제1 그룹의 우물이 제1 두께 T1을 갖고, 제2 그룹의 우물이 제1 두께 T1에서 제2 두께 T2로 선형적으로 증가하는 두께를 갖는 구조체를 예시한다. 제2 그룹의 우물은 제1 그룹의 우물보다 소자의 P-N 접합에 더 가까이 있을 수 있다.
도 6d는 제1 그룹의 양자 우물이 제1 두께 T1에서 제2 두께 T2로 선형적으로 증가하는 두께를 갖고, 제2 그룹의 우물이 제2 두께 T2를 갖는 구조체를 예시한다. 제2 그룹의 우물은 제1 그룹의 우물보다 소자의 P-N 접합에 더 가까이 있을 수 있다.
도 6e 내지 도 6h는 양자 우물이 성장함에 따라 양자 우물의 두께가 제1 두께 T1에서 제2 두께 T2로 감소하는 실시예를 예시한다. 도 6e는 우물 두께가 선형적으로 감소하는 것을 예시하는 반면, 도 6f는 우물이 단계적인 방식으로 감소하는 두께를 갖는 것을 예시한다. 도 6g 및 도 6h는 우물이 비선형 방식으로 감소하는 두께를 갖는 것을 예시한다.
도 6i 내지 도 6k는 양자 우물의 두께가 다양한 방식으로 교대하는 실시예를 예시한다. 예를 들어, 도 6i 및 도 6j의 실시예에서, 우물 두께는 제1 및 제2 두께 T1 및 T2 사이에서 교대하는 반면, 도 6k에서 우물 두께는 제1, 제2 및 제3 두께 T1, T2 및 T3 사이에서 교대한다. 본 발명의 범주 내에서 다른 많은 변형이 가능하다.
도 7a 내지 도 7d는 몇몇 실시예에 따른 장벽층의 두께 변화를 예시한다. 도 7a는 우물 두께가 소자의 P- 또는 N-측면을 향한 방향 또는 그 P- 또는 N-측면으로부터 멀어지는 방향일 수 있는 제1 두께 T1에서 제2 두께 T2로 선형 방식으로 증가하는 것을 예시한다. 동시에, 우물을 둘러싼 장벽층은 제1 두께 T3에서 제2 두께 T4로 증가하고(도 7b), 제2 두께 T4에서 제1 두께 T3로 감소하는(도 7c) 두께를 가질 수 있거나 또는 우물층의 두께가 감소할 때에도 그대로 유지될 수 있다(도 7d). 몇몇 실시예에서, 장벽층은 약 50 Å 및 250 Å 사이의 두께를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 두께 T3는 약 50 Å일 수 있는 반면, 제2 두께 T4는 약 150 Å일 수 있다.
특히, 우물층의 두께가 증가함에 따라 장벽층의 두께를 감소시키는 것이 유리할 수 있다. 또한, P-N 접합에 가까운 양자 우물의 경우 우물층의 두께를 감소하는 것이 유리할 수 있다. 장벽층의 두께가 감소하면 캐리어 주입이 향상될 수 있으며, 그래서 고전류 밀도에서 발생되는 광의 양이 증가될 수 있다. 더욱이, 우물 구조체의 저면에 있는 장벽층을 더 두껍게 성장시켜 우물층의 물질의 품질을 향상시키는 것이 유리할 수 있다.
전술한 바와 같이, 우물층을 두껍게 할수록 고전류 밀도에서 캐리어 재결합을 향상시킬 수 있다. 어떠한 특정 동작 이론에도 구속되지 않지만, 현재 고전류 밀도에서 더 문제가 되는 원하지 않는 오거 재결합(Auger recombination)은 양자 우물층의 두께를 증가시킴으로써 줄일 수 있다고 생각된다. 오거 재결합은 광이라기보다는 열을 발생하는 캐리어 재결합의 유형을 말한다. 이러한 재결합은 소자의 내부 양자 효율, 즉, 활성적인 전기 캐리어를 유용한 광자로 변환하는 효율을 저감시킨다.
오거 재결합은 쉽게 발생하지 않지만, 이것은 캐리어 농도의 큐브(cube) 함수이므로 고전류 레벨에서 많이 발생한다. 우물 두께를 증가시키면 우물 내 캐리어의 밀도를 줄여서 오거 재결합의 발생 확률을 낮출 수 있다고 생각된다. 오거 재결합은 LED가 고전류 레벨에서 구동할 때 발생하는 양자 효율의 특성 "드룹(droop)"의 원인인 것으로 생각된다. 더욱이, 우물을 넓게 하면 P-N 접합으로부터 주입되는 소수 캐리어의 오버슈트를 작게하여, 캐리어 재결합의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
서로 다른 우물 구조체를 갖는 복수의 LED 소자를 제조하고 에피텍셜 성장 단계와 소자 완제품 단계에서 테스트하였다. 표 1은 우물의 상대 성장 시간을 우물의 상대 두께에 연관시킨 것을 예시한다.
Figure pct00001
표 1은 몇몇 실시예에 따른 양자 우물을 형성하는데 사용될 수 있는 우물 성장 시간 및 인듐 소스 가스(TMI) 유동률을 개시한다. 적절한 두께를 갖는 층들을 형성하는데 사용되는 특정한 성장 시간 및 유동률은 사용되는 특정한 에피텍셜 성장 시스템뿐만 아니라, 성장 온도 및 다른 파라미터에 따라 좌우될 것임을 인식할 것이다. 본 명세서에서 기술된 바와 같은 원하는 층의 두께를 갖는 양자 우물층을 형성하는 성장 파라미터의 최적화는 숙련자의 능력 안에 있다.
표 1에 예시된 바와 같이, 그룹 A LED의 구조체는 도 4 및 도 6a에 예시된 우물 구조체에 대응하며, 즉, 이들 구조체는 제1 두께에서 제2 두께로 선형적으로 증가하는 두께를 갖는다. 그룹 B LED의 구조체는 도 4b 및 도 6b에 예시된 우물 구조체에 대응하며, 즉, 이들 구조체는 제1 두께에서 제2 두께로 단계적으로 증가하는 우물 두께를 갖는다.
그룹 C LED의 구조체는 도 6c에 예시된 우물 구조체에 대응하며, 반면에 그룹 D LED의 구조체는 도 6d에 예시된 우물 구조체에 대응한다. 그룹 E LED의 구조체는 일정한 우물 두께를 갖는다.
표 1에 더 예시된 바와 같이, 우물 두께의 증가는 또한 우물 성장 동안에 트리메틸 인듐(TMI)의 유량, 인듐을 제공하는 소스 가스의 유량을 감소시켜 우물 내 인듐의 양을 감소시키고, 이로 인해 양자 우물의 두께가 증가함에 따라 양자 우물층의 밴드갭을 증가시킴으로써 성취될 수 있다. 전술한 바와 같이, 우물 내에서 인듐 농도를 감소시키면 우물 두께를 증가시킴으로써 야기되는 방출 파장의 변화가 상쇄될 수 있다.
도 8a 및 도 8b와 도 9a 및 도 9b는 몇몇 실시예에 따른 우물 두께와 인듐 조성비 간의 관계를 예시한다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 우물 두께가 제1 두께 T1에서 제2 두께 T2로 선형적으로 증가함에 따라, 우물의 인듐 조성비는 높은 인듐 조성비 X2에서 낮은 인듐 조성비 X1으로 선형적으로 감소한다. 유사하게, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 우물 두께는 우물 1 내지 5의 경우의 제1 두께 T1에서 우물 6 내지 10의 경우의 제2 두께 T2로 증가하며, 인듐 조성비는 우물 1 내지 5의 경우의 높은 인듐 조성비 X2에서 우물 6 내지 10의 경우의 낮은 인듐 조성비 X1으로 감소한다.
몇몇 실시예에서, InXGa1 - XN 양자에서 인듐 조성비는 X=0.05부터 X=0.2까지 변할 수 있다.
도 10은 우물 두께가 일정한 통상적인 다중 우물 구조체를 갖는 소자와 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 우물 구조체를 갖는 소자의 휘도의 가변성을 예시한다. 특히, 그룹(72)은 표 1에서 우물 두께가 일정한 활성 영역을 갖는 그룹 E 발광 소자의 상대 휘도를 나타내며, 반면에 그룹(74)은 표 1에서 두께가 도 4a 및 도 6a에 예시된 바와 같은(즉, P-N 접합에 근접함에 따라 선형적으로 증가하는) 우물을 갖는 그룹 A LED의 상대 휘도를 나타낸다. 특히, 그룹(74)으로 나타낸 소자들은 우물 두께가 약 25 Å부터 약 32 Å까지 총 약 25% 만큼 선형적으로 증가하는 활성 영역을 갖는다.
도 10에 예시된 바와 같이, 그룹(74)의 소자의 평균 상대 휘도는 그룹(72)의 소자의 평균 상대 휘도보다 상당히 컸다.
도 10은 우물층의 두께가 P-N 접합과의 거리에 따라 선형적으로 증가한(즉, 우물이 P-N 접합에 가까이 있을수록 더 얇아짐 - 도 6a에 예시된 프로파일과는 정반대임) 소자(그룹 76)의 상대 휘도를 추가로 포함한다. 이 소자는 그룹(72)의 소자 또는 그룹(74)의 소자와 비교하여 상대 휘도가 더 낮게 나타났다.
도 11은 우물 두께가 일정한 통상적인 다중 우물 구조체를 갖는 소자와 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 우물 구조체를 갖는 소자의 세기 대 전류의 곡선 적합 함수(curve-fit functions)를 예시한다. 특히, 곡선(82)은 활성 영역 내 양자 우물층의 두께가 일정한 통상적인 소자의 세기 대 전류의 곡선 적합 함수를 나타낸다. 곡선(84)은 표 1에서 소자의 P-N 접합에 가까울수록 우물 두께가 단계적으로 증가하는 우물을 갖는 그룹 B 소자의 세기 대 전류를 나타낸다. 곡선(86)은 표 1에서 소자의 P-N 접합에 근접함에 따라 두께가 선형적으로 증가하는 우물을 갖는 그룹 A 소자의 세기 대 전류를 나타낸다. 도 11에 예시된 바와 같이, 표 1의 그룹 A 및 B 소자로부터의 광의 방출은 동작 전류에 따라 통상적인 구조체를 갖는 소자보다 더 빠르게 증가한다.
도 12a, 도 12b, 도 12c 및 도 12d는 우물 두께가 일정한 통상적인 다중 우물 구조체를 갖는 소자와 각기 2 mA, 5 mA, 20 mA, 및 40 mA의 순방향 전류 레벨에서 구동할 때의 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 우물 구조체를 갖는 소자의 방광 세기의 가변성을 예시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 그룹 B 소자에 의한 방출 세기는 구동 전류가 증가함에 따라 다른 소자에 비해 증가한다.
도 13a, 도 13b, 및 도 13c는 우물 두께가 일정한 통상적인 다중 양자 우물 구조체를 갖는 완제품 램프와 각기 20 mA, 50 mA, 및 150 mA의 순방향 전류 레벨에서 구동할 때의 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 양자 우물 구조체를 갖는 램프의 방사속의 가변성을 예시한다. 도 11a 내지 도 11c에서 보는 바와 같이, 그룹 B의 소자는 특히 전류 레벨이 150 mA로 증가함에 따라 상당한 휘도 증가를 보였다. 그룹 B 구조체는 그룹 A 구조체보다 더 양호하게 수행하는 것으로 나타났다.
도 14는 우물 두께가 일정한 통상적인 다중 우물 구조체를 갖는 완제품 램프와 몇몇 실시예에 따른 우물 두께가 다른 다중 우물 구조체를 갖는 램프의 150 mA 순방향 전류에서 측정된 방사속 대 20 mA 순방향 전류에서 측정된 방사속의 비율을 예시한다. 도면에 예시된 바와 같이, 표 1의 그룹 B 소자가 평균적으로, 150 mA 동작 전류에서의 방사속 대 20 mA 동작 전류에서의 방사속의 비율이 가장 큰 것으로 나타났다. 그룹 A의 소자는 통상적인 우물 구조체를 갖는 소자에 비해 150 mA/20 mA 방사속 비율의 증가를 보였다.
본 발명의 실시예가 갈륨 질화물계 소자와 관련하여 기술되었지만, 본 발명의 가르침 및 이익은 다른 3족 질화물에서도 역시 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 3족 질화물계 초격자 구조체, 양자 우물 구조체 및/또는 초격자 및/또는 양자 우물을 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드를 제공한다. 또한, 도면에 예시된 것들 외에 추가적인 층들/서브 층들도 몇몇 실시예에 따른 소자에 포함될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 명백하게 예시된 것들 외에 우물 두께의 다른 변형도 몇몇 실시예에서 가능할 수 있다.
전술한 설명 및 도면과 관련하여 다른 많은 실시예들이 본 명세서에 개시되었다. 이러한 실시예들의 결합 및 부분 결합마다 문자 그대로 기술하고 예시하는 것은 과도하게 중복되고 명확하지 않을 것이라는 것을 이해할 것이다. 따라서, 모든 실시예들은 어떠한 방식 및/또는 조합으로도 결합될 수 있으며, 도면을 포함한 본 명세서는 본 명세서에서 기술된 실시예들, 및 이들을 만들고 사용하는 방식 및 프로세스의, 모든 결합 및 부분 결합에 대한 기재 요건을 완벽하게 달성한 것으로 해석될 것이며, 또한 그러한 어떤 결합 또는 부분 결합에 대한 권리주장을 뒤받침할 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 활성층 구조체는 제1 우물층의 두께가 제2 우물층의 두께보다 큰 제1 및 제2 우물층을 포함할 수 있으며 이 경우 제1 우물층이 소자의 p-측면에 더 가깝다. 본 발명의 원리에 따라서 활성층 구조체를 형성하기 위해 본 명세서에서 기술된 실시예들의 어떤 조합 또는 기술된 실시예들 중 일부라도 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, p-측면에 가까운 우물층의 두께는 n-측면에 가까운 우물층보다 두꺼울 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.
도면 및 명세서에서, 본 발명의 대표적인 바람직한 실시예들이 개시되었으며, 비록 구체적인 용어가 사용되었지만, 이들 용어는 포괄적이고 설명적인 의미로만 사용되고 제한적인 목적으로 사용되지 않으며, 본 발명의 범주는 다음의 특허청구범위에 기술된 바와 같다.

Claims (36)

  1. 3족 질화물계 발광 다이오드(Group III nitride based light emitting diode)로서,
    p-형 3족 질화물계 반도체 층;
    n-형 3족 질화물계 반도체 층; 및
    상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과 상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 3족 질화물계 활성 영역(active region) - 상기 활성 영역은 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물층(well layer)을 포함함 -
    을 포함하며,
    상기 복수의 우물층은 제1 두께를 갖는 제1 우물층과 제2 두께를 갖는 제2 우물층을 포함하고, 상기 제2 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과 상기 제1 우물층 사이에 존재하며, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 큰 3족 질화물계 발광 다이오드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 활성화(energize)되는 것에 응답하여, 약 30 nm 미만의 반치폭(full width half maximum: FWHM)을 갖는 광을 방출하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 광은 약 20 nm 미만의 FWHM을 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 우물층은 제1 밴드갭(bandgap)을 갖고, 상기 제2 우물층은 제2 밴드갭을 갖고, 상기 제1 밴드갭은 상기 제2 밴드갭보다 작은 3족 질화물계 발광 다이오드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 우물층은 InX1Ga1 - X1N을 포함하고, 상기 제2 우물층은 InX2Ga1 - X2N을 포함하며, X1>X2인 3족 질화물계 발광 다이오드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 감소하는 각각의 두께를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 감소하는 각각의 밴드갭을 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  8. 제6항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 InXGa1 - XN을 포함하며, 여기서 X는 각각의 우물층의 두께에 반비례하여 변하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  9. 제6항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 각각의 우물층의 두께에 비례하여 변하는 각각의 밴드갭을 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  10. 제6항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 InXGa1 - XN을 포함하며, 여기서 0<X<1 이고, 상기 복수의 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 증가하는 인듐 조성비를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  11. 제6항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 우물층마다 거의 선형적으로 감소하는 두께를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 상기 제1 두께를 갖는 제1 복수의 우물층과 상기 제2 두께를 갖는 제2 복수의 우물층을 포함하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  13. 제1항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 상기 제1 두께를 갖는 제1 복수의 우물층과 상기 제1 두께에서 상기 제2 두께로 증가하는 두께를 갖는 제2 복수의 우물층을 포함하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 복수의 우물층은 상기 제1 두께에서 상기 제2 두께로 거의 선형적으로 증가하는 두께를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제2 복수의 우물층은 상기 제1 복수의 우물층과 P-N 접합 사이에 존재하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  16. 제1항에 있어서, 상기 복수의 우물층은 상기 제1 두께에서 상기 제2 두께로 증가하는 두께를 갖는 제1 복수의 우물층과 상기 제2 두께를 갖는 제2 복수의 우물층을 포함하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 복수의 우물층은 상기 제1 두께에서 상기 제2 두께로 거의 선형적으로 증가하는 두께를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제2 복수의 우물층은 상기 제1 복수의 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 존재하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 적어도 약 18% 큰 3족 질화물계 발광 다이오드.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 약 25% 큰 3족 질화물계 발광 다이오드.
  21. 제1항에 있어서, 상기 우물층은 인듐을 포함하고, 상기 제1 우물층 내의 인듐의 조성비는 상기 제2 우물층 내의 인듐의 조성비보다 큰 3족 질화물계 발광 다이오드.
  22. 제21항에 있어서, 상기 우물층 내의 상기 인듐의 조성비는 약 0.05부터 약 0.5까지의 범위를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  23. 제1항에 있어서, 상기 제1 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 상기 제1 우물층 상의 제1 장벽층(barrier layer)과, 상기 제2 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 상기 제2 우물층 상의 제2 장벽층을 포함하는, 상기 우물층들 중 각각의 우물층 상의 복수의 장벽층을 더 포함하며,
    상기 제1 장벽층은 상기 제2 장벽층보다 두꺼운 3족 질화물계 발광 다이오드.
  24. 제1항에 있어서, 상기 복수의 우물층 중 각각의 우물층 상의 복수의 장벽층을 더 포함하며,
    상기 복수의 장벽층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 증가하는 두께를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  25. 제1항에 있어서, 상기 제1 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 상기 제1 우물층 상의 제1 장벽층과, 상기 제2 우물층과 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층 사이에 있는 상기 제2 우물층 상의 제2 장벽층을 포함하는, 상기 우물층들 중 각각의 우물층 상의 복수의 장벽층을 더 포함하며,
    상기 제2 장벽층은 상기 제1 장벽층보다 두꺼운 3족 질화물계 발광 다이오드.
  26. 제1항에 있어서, 상기 복수의 우물층 중 각각의 우물층 상의 복수의 장벽층을 더 포함하며,
    상기 복수의 장벽층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과의 거리에 따라 감소하는 두께를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  27. 제1항에 있어서, 상기 활성 영역은 복수의 우물 그룹을 포함하며, 각각의 상기 우물 그룹은,
    3족 질화물계 우물 지지층 - 상기 3족 질화물계 우물층은 상기 우물 지지층 상에 존재함 -; 및
    상기 3족 질화물계 우물층 상의 3족 질화물계 우물 캡층(cap layer)을 포함하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  28. 제27항에 있어서, 상기 우물 지지층과 상기 우물 캡층을 결합한 두께는 약 50 Å부터 약 400 Å까지인 3족 질화물계 발광 다이오드.
  29. 제1항에 있어서, 상기 우물층들은 약 10 Å부터 약 50 Å까지의 두께를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  30. 3족 질화물계 발광 다이오드로서,
    n-형 3족 질화물계 반도체 층;
    상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층과 P-N 접합을 형성하는 p-형 3족 질화물계 반도체 층; 및
    상기 P-N 접합에 인접한 각각의 우물층을 포함하는 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물을 포함하는 3족 질화물계 활성 영역
    을 포함하며,
    복수의 우물층은 제1 두께를 갖는 제1 우물층과 제2 두께를 갖는 제2 우물층을 포함하고, 상기 제2 우물층은 상기 P-N 접합과 상기 제1 우물층 사이에 존재하며, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 큰 3족 질화물계 발광 다이오드.
  31. 3족 질화물계 발광 다이오드를 형성하는 방법으로서,
    n-형 3족 질화물계 반도체 층을 제공하는 단계;
    상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층 상에 3족 질화물계 활성 영역을 제공하는 단계 - 상기 활성 영역은 각각의 우물층을 포함하는 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물을 포함함 -; 및
    상기 활성 영역 상에 p-형 3족 질화물계 반도체 층을 제공하는 단계
    를 포함하며,
    복수의 우물층 중 제1 우물층은 제1 두께를 갖고, 상기 복수의 우물층 중 제2 우물층은 제2 두께를 갖고, 상기 복수의 우물층 중 상기 제2 우물층은 상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과 상기 복수의 우물층 중 상기 제1 우물층 사이에 형성되며, 상기 제2 두께는 상기 제1 두께보다 큰 3족 질화물계 발광 다이오드 형성 방법.
  32. 3족 질화물계 발광 다이오드로서,
    p-형 3족 질화물계 반도체 층;
    상기 p-형 3족 질화물계 반도체 층과 P-N 접합을 형성하는 n-형 3족 질화물계 반도체 층; 및
    상기 n-형 3족 질화물계 반도체 층 상의 3족 질화물계 활성 영역 - 상기 활성 영역은 각각의 우물층을 포함하는 순차적으로 적층된 복수의 3족 질화물계 우물을 포함함 -
    을 포함하며,
    복수의 우물층은 제1 두께를 갖는 제1 우물층과 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖는 제2 우물층을 포함하며,
    상기 발광 다이오드는 활성화되는 것에 응답하여 약 30 nm 미만의 반치폭(full width half maximum: FWHM)을 갖는 광을 방출하는 3족 질화물계 발광 다이오드.
  33. 3족 질화물계 발광 다이오드로서,
    제1 두께를 가지며 전류를 통과시킴으로써 활성화될 때 제1 주파장(dominant wavelength)을 갖는 광을 발생하도록 구성된 제1 발광 우물층; 및
    상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 가지며 전류를 통과시킴으로써 활성화될 때 제2 주파장을 갖는 광을 발생하도록 구성된 제2 발광 우물층
    을 포함하며,
    상기 제1 주파장은 상기 제2 주파장과 약 10 nm 이하만큼 다른 3족 질화물계 발광 다이오드.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1 주파장은 상기 제2 주파장과 약 5 nm 이하만큼 다른 3족 질화물계 발광 다이오드.
  35. 제33항에 있어서, 상기 제1 주파장은 상기 제2 주파장과 약 2.5 nm 이하만큼 다른 3족 질화물계 발광 다이오드.
  36. 광을 발생하는 방법으로서,
    제1 우물층 및 제2 우물층을 포함하는 발광 소자의 활성층에 전류를 통과시키는 단계를 포함하며,
    상기 제1 우물층은 제1 전류 밀도에서 증가된 내부 양자 효율을 갖도록 구성되며 상기 제2 우물은 상기 제1 전류 밀도와 다른 제2 전류 밀도에서 증가된 내부 효율을 갖도록 구성되는 광 발생 방법.
KR1020127022637A 2010-02-03 2011-01-31 우물 두께가 다른 다수의 양자 우물 구조체를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드 구조체 KR20120118055A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/699,541 US8575592B2 (en) 2010-02-03 2010-02-03 Group III nitride based light emitting diode structures with multiple quantum well structures having varying well thicknesses
US12/699,541 2010-02-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120118055A true KR20120118055A (ko) 2012-10-25

Family

ID=44341018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127022637A KR20120118055A (ko) 2010-02-03 2011-01-31 우물 두께가 다른 다수의 양자 우물 구조체를 갖는 3족 질화물계 발광 다이오드 구조체

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8575592B2 (ko)
EP (1) EP2532033B1 (ko)
KR (1) KR20120118055A (ko)
CN (1) CN102822995A (ko)
TW (1) TW201208112A (ko)
WO (1) WO2011097150A1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140040386A (ko) * 2012-09-26 2014-04-03 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20140077294A (ko) * 2012-12-14 2014-06-24 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20140090282A (ko) * 2012-12-11 2014-07-17 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20140104755A (ko) * 2013-02-21 2014-08-29 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
US9337391B2 (en) 2014-08-11 2016-05-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device, light emitting device package comprising the same, and lighting device comprising the same
KR20170010371A (ko) * 2014-05-27 2017-01-31 더 실라나 그룹 피티와이 리미티드 n-형 및 p-형 초격자를 포함하는 전자 디바이스
WO2020091383A1 (ko) * 2018-10-31 2020-05-07 엘지이노텍 주식회사 표면발광 레이저소자 및 이를 포함하는 발광장치
US11862750B2 (en) 2014-05-27 2024-01-02 Silanna UV Technologies Pte Ltd Optoelectronic device
WO2024080688A1 (ko) * 2022-10-11 2024-04-18 서울바이오시스주식회사 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 장치

Families Citing this family (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6958497B2 (en) * 2001-05-30 2005-10-25 Cree, Inc. Group III nitride based light emitting diode structures with a quantum well and superlattice, group III nitride based quantum well structures and group III nitride based superlattice structures
JP4881491B2 (ja) 2009-09-01 2012-02-22 株式会社東芝 半導体発光素子
KR101754900B1 (ko) * 2010-04-09 2017-07-06 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
CN105161402B (zh) 2010-04-30 2020-08-18 波士顿大学理事会 具有能带结构电位波动的高效紫外发光二极管
JP5044704B2 (ja) 2010-08-26 2012-10-10 株式会社東芝 半導体発光素子
EP2503603B1 (en) * 2011-03-25 2019-09-25 LG Innotek Co., Ltd. Light emitting device and method for manufacturing the same
JP5060637B1 (ja) * 2011-05-13 2012-10-31 株式会社東芝 半導体発光素子及びウェーハ
JP2012248795A (ja) * 2011-05-31 2012-12-13 Toshiba Corp 半導体発光素子およびその製造方法
CN103597617A (zh) * 2011-06-10 2014-02-19 加利福尼亚大学董事会 高发射功率和低效率降低的半极性蓝色发光二极管
JP2013012684A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子
JP5996846B2 (ja) 2011-06-30 2016-09-21 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子およびその製造方法
EP2738824B1 (en) * 2011-07-26 2022-08-24 Nichia Corporation Semiconductor light-emitting element
WO2013049817A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 The Regents Of The University Of California Opto-electrical devices with reduced efficiency droop and forward voltage
US9780239B2 (en) * 2011-10-24 2017-10-03 Rosestreet Labs, Llc Nitride UV light sensors on silicon substrates
CN102368525A (zh) * 2011-10-27 2012-03-07 华灿光电股份有限公司 提高载流子复合效率的复合量子阱结构及其制备方法
JP5633056B2 (ja) 2011-12-28 2014-12-03 豊田合成株式会社 半導体発光素子、発光装置
US8723189B1 (en) 2012-01-06 2014-05-13 Trustees Of Boston University Ultraviolet light emitting diode structures and methods of manufacturing the same
US20130270515A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 Industrial Technology Research Institute Light emitting diode
US20130228743A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-05 Industrial Technology Research Institute Light emitting diode
US9722139B2 (en) * 2012-04-16 2017-08-01 Sensor Electronic Technology, Inc. Non-uniform multiple quantum well structure
US9705030B2 (en) * 2012-04-18 2017-07-11 Technische Universität Berlin UV LED with tunnel-injection layer
JP5888133B2 (ja) * 2012-06-08 2016-03-16 豊田合成株式会社 半導体発光素子、発光装置
TWI502767B (zh) * 2012-06-13 2015-10-01 Lextar Electronics Corp 半導體發光結構
US8975616B2 (en) * 2012-07-03 2015-03-10 Liang Wang Quantum efficiency of multiple quantum wells
KR20140019635A (ko) * 2012-08-06 2014-02-17 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR101945808B1 (ko) * 2012-08-06 2019-02-08 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 발광 소자 패키지
JP2014038941A (ja) * 2012-08-16 2014-02-27 Toyoda Gosei Co Ltd 半導体発光素子、発光装置
JP5881560B2 (ja) * 2012-08-30 2016-03-09 株式会社東芝 半導体発光装置及びその製造方法
US9099593B2 (en) * 2012-09-14 2015-08-04 Tsmc Solid State Lighting Ltd. III-V group compound devices with improved efficiency and droop rate
KR101963220B1 (ko) * 2012-10-10 2019-03-28 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR101963222B1 (ko) * 2012-10-31 2019-03-28 엘지이노텍 주식회사 발광소자
TWI499080B (zh) 2012-11-19 2015-09-01 Genesis Photonics Inc 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI535055B (zh) 2012-11-19 2016-05-21 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI675496B (zh) * 2012-11-19 2019-10-21 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI524551B (zh) 2012-11-19 2016-03-01 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI559571B (zh) * 2012-12-27 2016-11-21 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI511327B (zh) * 2012-12-27 2015-12-01 Genesis Photonics Inc 氮化物半導體結構及半導體發光元件
JP2014175426A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Toshiba Corp 半導体発光素子及びその製造方法
US20140291613A1 (en) * 2013-03-27 2014-10-02 Genesis Photonics Inc. Multiple quantum well structure
FR3004005B1 (fr) * 2013-03-28 2016-11-25 Commissariat Energie Atomique Diode electroluminescente a multiples puits quantiques et jonction p-n asymetrique
CN104121497A (zh) * 2013-04-26 2014-10-29 光明半导体（天津）有限公司 照明装置
DE102013107969B4 (de) 2013-07-25 2020-04-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
KR102098295B1 (ko) 2013-07-29 2020-04-07 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 조명시스템
KR102098591B1 (ko) 2014-01-16 2020-04-08 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
TWI556466B (zh) * 2014-09-19 2016-11-01 錼創科技股份有限公司 氮化物半導體結構
JP2016092253A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法
US9985168B1 (en) 2014-11-18 2018-05-29 Cree, Inc. Group III nitride based LED structures including multiple quantum wells with barrier-well unit interface layers
JP6482388B2 (ja) * 2015-06-02 2019-03-13 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子
US9640716B2 (en) 2015-07-28 2017-05-02 Genesis Photonics Inc. Multiple quantum well structure and method for manufacturing the same
TWI553901B (zh) * 2015-09-07 2016-10-11 環球晶圓股份有限公司 紫外光發光二極體及其製造方法
CN105609601B (zh) * 2016-02-23 2018-05-22 华灿光电股份有限公司 具有新型量子阱的发光二极管外延片及其制备方法
TWI738640B (zh) * 2016-03-08 2021-09-11 新世紀光電股份有限公司 半導體結構
KR20170124439A (ko) * 2016-05-02 2017-11-10 서울바이오시스 주식회사 고효율 장파장 발광 소자
CN105932126A (zh) * 2016-05-26 2016-09-07 湘能华磊光电股份有限公司 基于有源层提高发光二极管亮度的外延生长方法
TWI717386B (zh) 2016-09-19 2021-02-01 新世紀光電股份有限公司 含氮半導體元件
JP6669095B2 (ja) * 2017-02-06 2020-03-18 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子の製造方法
US10535739B2 (en) * 2017-04-24 2020-01-14 Enkris Semiconductor, Inc Semiconductor structure and method of preparing semiconductor structure
KR102432226B1 (ko) * 2017-12-01 2022-08-12 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 반도체 소자
WO2019193487A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-10 Silanna UV Technologies Pte Ltd Semiconductor structure with chirp layer
US11393948B2 (en) * 2018-08-31 2022-07-19 Creeled, Inc. Group III nitride LED structures with improved electrical performance
CN109411577B (zh) * 2018-08-31 2020-08-18 华灿光电（浙江）有限公司 一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法
JP6891865B2 (ja) 2018-10-25 2021-06-18 日亜化学工業株式会社 発光素子
CN109473520B (zh) * 2018-11-19 2020-07-07 华灿光电股份有限公司 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN109638121B (zh) * 2018-12-19 2020-01-31 湘能华磊光电股份有限公司 4英寸led外延生长方法
DE102019100625A1 (de) * 2019-01-11 2020-07-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauelement mit mehrfach-quantentopfstruktur und optoelektronische halbleitervorrichtung
US11424393B2 (en) 2019-04-19 2022-08-23 Kaistar Lighting (Xiamen) Co., Ltd. Light-emitting diode and light-emitting module
CN111834498B (zh) * 2019-04-19 2022-01-25 开发晶照明（厦门）有限公司 发光二极管的外延发光结构
CN111048631B (zh) * 2019-10-31 2021-06-15 华灿光电(苏州）有限公司 发光二极管外延片及其制备方法
JP7469677B2 (ja) * 2019-11-26 2024-04-17 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
CN113228309B (zh) 2019-11-26 2022-04-29 重庆康佳光电技术研究院有限公司 发光二极管结构
JP2021090043A (ja) * 2019-12-03 2021-06-10 シャープ福山レーザー株式会社 ３族窒化物ベースレーザダイオード
CN113394313B (zh) * 2020-03-13 2022-12-27 华为技术有限公司 一种led芯片及其制作方法、显示模组、终端
WO2021236729A1 (en) * 2020-05-19 2021-11-25 Raxium, Inc. Combination of strain management layers for light emitting elements
WO2021243178A1 (en) * 2020-05-28 2021-12-02 The Regents Of The University Of California Iii-nitride led with uv emission by auger carrier injection
US11264535B1 (en) * 2020-08-12 2022-03-01 Jyh-Chia Chen Pixel device and display using a monolithic blue/green LED combined with red luminescence materials
CN111900237A (zh) * 2020-08-13 2020-11-06 厦门乾照光电股份有限公司 一种紫外led芯片及其制作方法
JP7319559B2 (ja) * 2020-12-23 2023-08-02 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
KR20220125861A (ko) * 2021-03-04 2022-09-15 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자, 발광 소자의 제조 방법, 및 발광 소자를 포함하는 표시 장치
CN115124489A (zh) * 2022-06-24 2022-09-30 武汉天马微电子有限公司 化合物、显示面板及显示装置

Family Cites Families (100)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6476826A (en) 1987-09-16 1989-03-22 Olympus Optical Co Portable video apparatus
US5818072A (en) * 1992-05-12 1998-10-06 North Carolina State University Integrated heterostructure of group II-VI semiconductor materials including epitaxial ohmic contact and method of fabricating same
US5351255A (en) * 1992-05-12 1994-09-27 North Carolina State University Of Raleigh Inverted integrated heterostructure of group II-VI semiconductor materials including epitaxial ohmic contact and method of fabricating same
US5323022A (en) * 1992-09-10 1994-06-21 North Carolina State University Platinum ohmic contact to p-type silicon carbide
JP2932467B2 (ja) 1993-03-12 1999-08-09 日亜化学工業株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP2932468B2 (ja) 1993-12-10 1999-08-09 日亜化学工業株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
US5393993A (en) * 1993-12-13 1995-02-28 Cree Research, Inc. Buffer structure between silicon carbide and gallium nitride and resulting semiconductor devices
US5679152A (en) * 1994-01-27 1997-10-21 Advanced Technology Materials, Inc. Method of making a single crystals Ga*N article
JP2956489B2 (ja) 1994-06-24 1999-10-04 日亜化学工業株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法
JP2890390B2 (ja) 1994-07-06 1999-05-10 日亜化学工業株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
US5523589A (en) * 1994-09-20 1996-06-04 Cree Research, Inc. Vertical geometry light emitting diode with group III nitride active layer and extended lifetime
JP2790242B2 (ja) 1994-10-07 1998-08-27 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光ダイオード
US5777350A (en) * 1994-12-02 1998-07-07 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor light-emitting device
JP2921746B2 (ja) 1995-01-31 1999-07-19 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
US5585648A (en) * 1995-02-03 1996-12-17 Tischler; Michael A. High brightness electroluminescent device, emitting in the green to ultraviolet spectrum, and method of making the same
US5661074A (en) * 1995-02-03 1997-08-26 Advanced Technology Materials, Inc. High brightness electroluminescent device emitting in the green to ultraviolet spectrum and method of making the same
JP2890396B2 (ja) 1995-03-27 1999-05-10 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
US5670798A (en) * 1995-03-29 1997-09-23 North Carolina State University Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact non-nitride buffer layer and methods of fabricating same
US5679965A (en) * 1995-03-29 1997-10-21 North Carolina State University Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact, non-nitride buffer layer and methods of fabricating same
JP3135041B2 (ja) 1995-09-29 2001-02-13 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
JP2891348B2 (ja) 1995-11-24 1999-05-17 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
JP2900990B2 (ja) 1995-11-24 1999-06-02 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
JP3298390B2 (ja) 1995-12-11 2002-07-02 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体多色発光素子の製造方法
JP3635757B2 (ja) * 1995-12-28 2005-04-06 昭和電工株式会社 ＡｌＧａＩｎＰ発光ダイオード
US5874747A (en) * 1996-02-05 1999-02-23 Advanced Technology Materials, Inc. High brightness electroluminescent device emitting in the green to ultraviolet spectrum and method of making the same
JP3336855B2 (ja) 1996-03-27 2002-10-21 豊田合成株式会社 ３族窒化物化合物半導体発光素子
JP3448450B2 (ja) * 1996-04-26 2003-09-22 三洋電機株式会社 発光素子およびその製造方法
JP3366188B2 (ja) 1996-05-21 2003-01-14 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US5771256A (en) * 1996-06-03 1998-06-23 Bell Communications Research, Inc. InP-based lasers with reduced blue shifts
JPH1012969A (ja) 1996-06-19 1998-01-16 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザ素子
US5684309A (en) * 1996-07-11 1997-11-04 North Carolina State University Stacked quantum well aluminum indium gallium nitride light emitting diodes
JPH1065271A (ja) 1996-08-13 1998-03-06 Toshiba Corp 窒化ガリウム系半導体光発光素子
JP3304787B2 (ja) * 1996-09-08 2002-07-22 豊田合成株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
JP3660446B2 (ja) 1996-11-07 2005-06-15 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子及びその製造方法
JP3424465B2 (ja) 1996-11-15 2003-07-07 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子及び窒化物半導体の成長方法
JP3374737B2 (ja) 1997-01-09 2003-02-10 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
CA2276335C (en) * 1997-01-09 2006-04-11 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
JP3478090B2 (ja) 1997-05-26 2003-12-10 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
JPH10209569A (ja) * 1997-01-16 1998-08-07 Hewlett Packard Co <Hp> ｐ型窒化物半導体装置とその製造方法
JP3679914B2 (ja) * 1997-02-12 2005-08-03 株式会社東芝 半導体発光装置及びその製造方法
ATE550461T1 (de) * 1997-04-11 2012-04-15 Nichia Corp Wachstumsmethode für einen nitrid-halbleiter
JP3642157B2 (ja) 1997-05-26 2005-04-27 ソニー株式会社 ｐ型ＩＩＩ族ナイトライド化合物半導体、発光ダイオードおよび半導体レーザ
JPH1174562A (ja) 1997-06-30 1999-03-16 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
JP3606015B2 (ja) 1997-07-23 2005-01-05 豊田合成株式会社 ３族窒化物半導体素子の製造方法
CN1142598C (zh) 1997-07-25 2004-03-17 日亚化学工业株式会社 氮化物半导体发光器件
JP3744211B2 (ja) 1997-09-01 2006-02-08 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
JP3651260B2 (ja) 1997-10-01 2005-05-25 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US6201262B1 (en) * 1997-10-07 2001-03-13 Cree, Inc. Group III nitride photonic devices on silicon carbide substrates with conductive buffer interlay structure
JP3647236B2 (ja) 1997-12-22 2005-05-11 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
AU2746899A (en) 1998-03-12 1999-09-27 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
US6657300B2 (en) 1998-06-05 2003-12-02 Lumileds Lighting U.S., Llc Formation of ohmic contacts in III-nitride light emitting devices
US6459100B1 (en) * 1998-09-16 2002-10-01 Cree, Inc. Vertical geometry ingan LED
US6608330B1 (en) * 1998-09-21 2003-08-19 Nichia Corporation Light emitting device
JP3063756B1 (ja) 1998-10-06 2000-07-12 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
JP2000133883A (ja) 1998-10-22 2000-05-12 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
US6153894A (en) * 1998-11-12 2000-11-28 Showa Denko Kabushiki Kaisha Group-III nitride semiconductor light-emitting device
JP3470622B2 (ja) 1998-11-18 2003-11-25 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
JP3705047B2 (ja) 1998-12-15 2005-10-12 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子
JP3868136B2 (ja) 1999-01-20 2007-01-17 日亜化学工業株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP2000286448A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP3567790B2 (ja) * 1999-03-31 2004-09-22 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP3656456B2 (ja) 1999-04-21 2005-06-08 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
JP3719047B2 (ja) 1999-06-07 2005-11-24 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US6133589A (en) * 1999-06-08 2000-10-17 Lumileds Lighting, U.S., Llc AlGaInN-based LED having thick epitaxial layer for improved light extraction
DE19952932C1 (de) * 1999-11-03 2001-05-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh LED-Weißlichtquelle mit breitbandiger Anregung
US6504171B1 (en) * 2000-01-24 2003-01-07 Lumileds Lighting, U.S., Llc Chirped multi-well active region LED
TW497277B (en) * 2000-03-10 2002-08-01 Toshiba Corp Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
US6447604B1 (en) * 2000-03-13 2002-09-10 Advanced Technology Materials, Inc. Method for achieving improved epitaxy quality (surface texture and defect density) on free-standing (aluminum, indium, gallium) nitride ((al,in,ga)n) substrates for opto-electronic and electronic devices
JP3624794B2 (ja) * 2000-05-24 2005-03-02 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法
US6586762B2 (en) * 2000-07-07 2003-07-01 Nichia Corporation Nitride semiconductor device with improved lifetime and high output power
JP2002190621A (ja) * 2000-10-12 2002-07-05 Sharp Corp 半導体発光素子およびその製造方法
US6534797B1 (en) * 2000-11-03 2003-03-18 Cree, Inc. Group III nitride light emitting devices with gallium-free layers
JP2002176198A (ja) * 2000-12-11 2002-06-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd 多波長発光素子
US6906352B2 (en) * 2001-01-16 2005-06-14 Cree, Inc. Group III nitride LED with undoped cladding layer and multiple quantum well
US6791119B2 (en) * 2001-02-01 2004-09-14 Cree, Inc. Light emitting diodes including modifications for light extraction
US6794684B2 (en) * 2001-02-01 2004-09-21 Cree, Inc. Reflective ohmic contacts for silicon carbide including a layer consisting essentially of nickel, methods of fabricating same, and light emitting devices including the same
JP3791672B2 (ja) * 2001-04-27 2006-06-28 信越半導体株式会社 発光素子及びその製造方法
US6958497B2 (en) * 2001-05-30 2005-10-25 Cree, Inc. Group III nitride based light emitting diode structures with a quantum well and superlattice, group III nitride based quantum well structures and group III nitride based superlattice structures
US7692182B2 (en) * 2001-05-30 2010-04-06 Cree, Inc. Group III nitride based quantum well light emitting device structures with an indium containing capping structure
JP3876649B2 (ja) * 2001-06-05 2007-02-07 ソニー株式会社 窒化物半導体レーザ及びその製造方法
WO2002103814A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 Cree, Inc. Gan based led formed on a sic substrate
US6833564B2 (en) * 2001-11-02 2004-12-21 Lumileds Lighting U.S., Llc Indium gallium nitride separate confinement heterostructure light emitting devices
TWI275220B (en) * 2001-11-05 2007-03-01 Nichia Corp Nitride semiconductor device
US6995389B2 (en) * 2003-06-18 2006-02-07 Lumileds Lighting, U.S., Llc Heterostructures for III-nitride light emitting devices
US6943381B2 (en) * 2004-01-30 2005-09-13 Lumileds Lighting U.S., Llc III-nitride light-emitting devices with improved high-current efficiency
US8035113B2 (en) * 2004-04-15 2011-10-11 The Trustees Of Boston University Optical devices featuring textured semiconductor layers
US7791061B2 (en) * 2004-05-18 2010-09-07 Cree, Inc. External extraction light emitting diode based upon crystallographic faceted surfaces
US20060002442A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Kevin Haberern Light emitting devices having current blocking structures and methods of fabricating light emitting devices having current blocking structures
US7557380B2 (en) * 2004-07-27 2009-07-07 Cree, Inc. Light emitting devices having a reflective bond pad and methods of fabricating light emitting devices having reflective bond pads
TWI374552B (en) * 2004-07-27 2012-10-11 Cree Inc Ultra-thin ohmic contacts for p-type nitride light emitting devices and methods of forming
DE102004047763A1 (de) * 2004-09-30 2006-04-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Mehrfachleuchtdiodenanordnung
US8148713B2 (en) * 2008-04-04 2012-04-03 The Regents Of The University Of California Method for fabrication of semipolar (Al, In, Ga, B)N based light emitting diodes
US20070018198A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Brandes George R High electron mobility electronic device structures comprising native substrates and methods for making the same
US20070051962A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-08 Mu-Jen Lai Gallium nitride semiconductor light emitting device
JP2007281257A (ja) * 2006-04-07 2007-10-25 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
KR20080035865A (ko) * 2006-10-20 2008-04-24 삼성전자주식회사 반도체 발광 소자
JP2008235804A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Rohm Co Ltd 発光素子
US20080258130A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-23 Bergmann Michael J Beveled LED Chip with Transparent Substrate
CN103715318A (zh) * 2008-02-15 2014-04-09 克里公司 用于提供白色光输出的宽带发光器件灯
US20090283746A1 (en) * 2008-05-15 2009-11-19 Palo Alto Research Center Incorporated Light-emitting devices with modulation doped active layers

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140040386A (ko) * 2012-09-26 2014-04-03 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20140090282A (ko) * 2012-12-11 2014-07-17 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20140077294A (ko) * 2012-12-14 2014-06-24 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20140104755A (ko) * 2013-02-21 2014-08-29 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
KR20170010371A (ko) * 2014-05-27 2017-01-31 더 실라나 그룹 피티와이 리미티드 n-형 및 p-형 초격자를 포함하는 전자 디바이스
US11862750B2 (en) 2014-05-27 2024-01-02 Silanna UV Technologies Pte Ltd Optoelectronic device
US9337391B2 (en) 2014-08-11 2016-05-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device, light emitting device package comprising the same, and lighting device comprising the same
WO2020091383A1 (ko) * 2018-10-31 2020-05-07 엘지이노텍 주식회사 표면발광 레이저소자 및 이를 포함하는 발광장치
US12068583B2 (en) 2018-10-31 2024-08-20 Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. Surface emitting laser device and light emitting device including the same
WO2024080688A1 (ko) * 2022-10-11 2024-04-18 서울바이오시스주식회사 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP2532033A4 (en) 2014-06-18
US20110187294A1 (en) 2011-08-04
EP2532033A1 (en) 2012-12-12
US8575592B2 (en) 2013-11-05
TW201208112A (en) 2012-02-16
EP2532033B1 (en) 2017-08-23
WO2011097150A1 (en) 2011-08-11
CN102822995A (zh) 2012-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2532033B1 (en) Group iii nitride based light emitting diode structures with multiple quantum well structures having varying well thicknesses
US12094998B2 (en) Group III nitride based LED structures including multiple quantum wells with barrier-well unit interface layers
EP1390990B1 (en) Group iii nitride based semiconductor device with a multiple quantum well structure
JP5437253B2 (ja) 蛍光体を含まない赤色及び白色窒化物ベースのｌｅｄの作製
KR101012514B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자
KR100649749B1 (ko) 질화물 반도체 발광 소자
JP4341702B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物系半導体発光素子
JP5048236B2 (ja) 半導体発光素子、および半導体発光素子を作製する方法
JP3890930B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
JP4110222B2 (ja) 発光ダイオード
US20080111123A1 (en) High Efficiency Light-Emitting Diodes
JP2008508720A (ja) インジウムを含むキャッピング構造を有する第ｉｉｉ属窒化物ベースの量子井戸発光デバイス構造
JP6482573B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
WO2014061692A1 (ja) 窒化物半導体発光素子
US20210126162A1 (en) Semiconductor device
US11393948B2 (en) Group III nitride LED structures with improved electrical performance
KR101423720B1 (ko) 다중양자웰 구조의 활성 영역을 갖는 발광 소자 및 그제조방법
US20210066542A1 (en) Epitaxial light emitting structure and light emitting diode
KR20090056319A (ko) 초격자 구조를 가지는 질화물계 반도체 발광소자
KR100608919B1 (ko) 발광 소자 및 이의 제조 방법
JP2023178173A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法
KR101544164B1 (ko) 발광 소자
JP4958288B2 (ja) 発光素子の製造方法
KR20110118935A (ko) 다중 파장을 가지는 발광다이오드 및 그 제조방법
JP2008109166A (ja) 発光素子およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
WITB Written withdrawal of application