KR20140122817A - Light emitting diode having improved esd characteristics - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a light emitting diode having improved electrostatic discharge (ESD) characteristics. The light emitting diode comprises an n-type contact layer; a p-type contact layer; an active region which is interposed between the n-type contact layer and the p-type contact layer and includes a barrier layer and a well layer; and a carrier possessing region which is positioned between the n-type contact layer and the p-type contact layer, being in contact with the active region, in order to possess carriers. The carrier possessing region includes a band gap adjusted layer, the energy band gap of which is adjusted in order to prevent carriers inside thereof from diffusing inside the active region. As a result, the light-emitting diode having improved ESD characteristics and preventing a leakage of current can be provided.

Description

개선된 정전 방전 특성을 갖는 발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE HAVING IMPROVED ESD CHARACTERISTICS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a light emitting diode (LED) having improved electrostatic discharge characteristics,

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개선된 정전 방전 특성을 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a light emitting diode having improved electrostatic discharge characteristics.

일반적으로, 질화갈륨계 반도체는 풀컬러 디스플레이, 교통 신호등, 일반조명 및 광통신 기기의 광원으로 자외선, 청/녹색 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 레이저 다이오드(laser diode)에 널리 이용되고 있다. 이러한 질화갈륨계 발광 소자는 n형 및 p형 질화갈륨계 반도체층 사이에 위치한 InGaN 계열의 다중양자우물 구조의 활성층을 포함한다.In general, gallium nitride based semiconductors are widely used in ultraviolet light, blue / green light emitting diodes or laser diodes as light sources for full color displays, traffic lights, general illumination and optical communication devices. The gallium nitride based light emitting device includes an InGaN-based multi-quantum well structure active layer located between n-type and p-type gallium nitride-based semiconductor layers.

도 1은 종래의 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1의 활성 영역을 확대도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 발광 다이오드의 에너지 밴드갭을 설명하기 위해 개략적인 에너지 밴드 다이어그램이다.FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a conventional light emitting diode, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the active region of FIG. 1, and FIG. 3 is an energy band diagram schematically illustrating an energy band gap of the light emitting diode of FIG. to be.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(11), 버퍼층(13), n형 콘택층(15), 활성영역(17), p형 콘택층(19), n-전극(21) 및 p-전극(23)을 포함한다.1 and 2, the light emitting diode includes a substrate 11, a buffer layer 13, an n-type contact layer 15, an active region 17, a p-type contact layer 19, an n- And a p-electrode 23.

이러한 종래의 발광 다이오드는 n형 콘택층(15)과 p형 콘택층(19) 사이에 다중양자우물 구조의 활성영역(17)을 포함하여 발광 효율을 개선하고 있으며, 다중양자우물 구조 내의 InGaN 우물층의 In 함량을 조절하여 원하는 파장의 광을 방출할 수 있다. Such conventional light emitting diodes include an active region 17 of a multiple quantum well structure between the n-type contact layer 15 and the p-type contact layer 19 to improve the luminous efficiency, and the InGaN well The In content of the layer can be controlled to emit light of a desired wavelength.

상기 n형 콘택층(17)은 통상 1×1018/㎤ ~1×1019/㎤ 범위 내의 도핑 농도를 가지며 전자를 공급하는 역할을 한다. 한편, 전류 누설을 방지하고 양호한 결정 품질을 달성하기 위해 활성 영역(17) 내의 우물층(17w) 및 장벽층(17b)은 대체로 언도프트층으로 형성한다. 활성 영역(17) 내에 도핑을 하는 경우에도, 전류 누설을 방지하기 위해 첫 번째 장벽층(17b)에 약 1×1019/㎤ 이하의 농도로 도핑하고 있다.The n-type contact layer 17 has a doping concentration within a range of usually 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 19 / cm 3 and serves to supply electrons. On the other hand, the well layer 17w and the barrier layer 17b in the active region 17 are formed as a generally undoped layer in order to prevent current leakage and achieve good crystal quality. Even when doping is performed in the active region 17, the first barrier layer 17b is doped to a concentration of about 1 x 10 19 / cm 3 or less to prevent current leakage.

전류 누설을 방지하기 위해 활성 영역(17)과 n형 콘택층(15) 사이의 소정 영역의 도핑 농도가 낮기 때문에, n형 콘택층(15) 내로 공핍 영역이 확대된다. 이러한 공핍 영역은 p형 콘택층(19) 내의 도핑 농도의 증가에 따라 더욱 증대된다. 상기 공핍 영역의 확대는 n형 콘택층(15)과 p형 콘택층(19) 사이의 실효적인 거리(d)를 증가시킨다. 한편, 커패시터의 정전 용량(C)은 거리(d)에 반비례하기 때문에, 상기 공핍 영역의 확대는 n형 콘택층(15)과 p형 콘택층(19) 사이에 형성되는 커패시터의 정전 용량(C)을 감소시킨다. 상기 정전 용량(C)의 감소는 결과적으로 발광 다이오드의 정전 방전 특성을 악화시킨다.The depletion region expands into the n-type contact layer 15 because the doping concentration of the predetermined region between the active region 17 and the n-type contact layer 15 is low to prevent current leakage. This depletion region is further increased with an increase in the doping concentration in the p-type contact layer 19. The enlargement of the depletion region increases the effective distance d between the n-type contact layer 15 and the p-type contact layer 19. On the other hand, since the capacitance C of the capacitor is inversely proportional to the distance d, the depletion region is enlarged by the capacitance C of the capacitor formed between the n-type contact layer 15 and the p- ). The decrease of the capacitance C deteriorates the electrostatic discharge characteristics of the light emitting diode.

한편, 발광 다이오드의 정전 방전 특성을 향상시키기 위해 도 3에 도시한 바와 같이 활성 영역(17)에 접하는 n형 콘택층(15)의 일부 또는 첫 번째 장벽층(17b)에 1E19/㎤ 이상의 고농도의 Si을 도핑하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 고농도 도핑에 따라 생성된 캐리어가 활성 영역(17) 내로 쉽게 이동하기 때문에, 발광 다이오드의 누설전류가 증가하여 발광 다이오드의 전기적 특성이 나빠진다.On the other hand, in order to improve the electrostatic discharge characteristics of the light emitting diode, a part of the n-type contact layer 15 contacting the active region 17 or the first barrier layer 17b in contact with the active region 17 has a high concentration of 1E19 / Doping Si may be considered. However, as described above, since the carrier generated by the high concentration doping easily moves into the active region 17, the leakage current of the light emitting diode increases, and the electrical characteristics of the light emitting diode deteriorate.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 누설전류를 증가시키지 않으면서 정전 방전 특성을 개선한 발광 다이오드를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a light emitting diode having improved electrostatic discharge characteristics without increasing leakage current.

본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드는, n형 콘택층; p형 콘택층; 상기 n형 콘택층과 p형 콘택층 사이에 개재되고, 장벽층과 우물층을 포함하는 활성 영역; 및 상기 n형 콘택층과 상기 활성 영역 사이에서 상기 활성 영역에 접하여 위치하며 캐리어를 보유하기 위한 캐리어 보유 영역을 포함한다. 상기 캐리어 보유 영역은 그 내부의 캐리어가 상기 활성 영역 내로 확산되는 것을 방지하도록 에너지 밴드갭이 조절된 밴드갭 조절층을 갖는다.A light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes an n-type contact layer; a p-type contact layer; An active region interposed between the n-type contact layer and the p-type contact layer, the active region including a barrier layer and a well layer; And a carrier holding region located between the n-type contact layer and the active region in contact with the active region and for holding the carrier. The carrier holding region has a band gap adjusting layer whose energy band gap is adjusted so as to prevent a carrier therein from diffusing into the active region.

상기 캐리어 보유 영역에 의해 공핍 영역이 n형 콘택층 내부로 확대되는 것을 방지할 수 있어, 발광 다이오드의 충분한 정전 용량을 확보할 수 있으며, 이에 따라 개선된 정전 방전 특성을 갖는 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 나아가, 상기 캐리어 보유 영역 내의 캐리어가 상기 활성 영역 내로 확산되는 것을 방지함으로써 발광 다이오드의 전류 누설을 방지할 수 있다.It is possible to prevent the depletion region from expanding into the inside of the n-type contact layer by the carrier holding region, to secure a sufficient electrostatic capacity of the light emitting diode, and to provide the light emitting diode with improved electrostatic discharge characteristics have. Further, it is possible to prevent current leakage of the light emitting diode by preventing carriers in the carrier holding region from diffusing into the active region.

일 실시예에 있어서, 상기 밴드갭 조절층은 상기 우물층보다 넓은 밴드갭을 갖고 상기 장벽층보다 좁은 밴드갭을 가질 수 있다. 또한, 상기 캐리어 보유 영역은 상기 밴드갭 조절층을 복수개 포함할 수 있다. 나아가, 상기 밴드갭 조절층은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 가질 수 있다.In one embodiment, the bandgap control layer may have a band gap wider than the well layer and narrower than the barrier layer. The carrier holding region may include a plurality of the band gap adjusting layers. Further, the bandgap adjusting layer may have a Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm3.

상기 밴드갭 조절층이 장벽층보다 좁은 밴드갭을 갖기 때문에, 캐리어가 밴드갭 조절층 내에 보유될 수 있어 전류 누설을 방지할 수 있다.Since the bandgap adjusting layer has a bandgap narrower than that of the barrier layer, the carrier can be retained in the bandgap adjusting layer to prevent current leakage.

다른 실시예에 있어서, 상기 캐리어 보유 영역은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 갖는 고농도 도핑층을 포함하고, 상기 밴드갭 조절층은 상기 고농도 도핑층과 상기 활성 영역 사이에 위치할 수 있다. 나아가, 상기 밴드갭 조절층은 상기 장벽층보다 넓은 밴드갭을 가질 수 있다. 상기 고농도 도핑층은 상기 장벽층과 동일하거나 그보다 좁은 밴드갭을 가질 수 있다.In another embodiment, the carrier holding region comprises a heavily doped layer having an Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm < 3 >, wherein the bandgap adjusting layer is located between the heavily doped layer and the active region . Further, the band gap adjusting layer may have a band gap wider than the barrier layer. The heavily doped layer may have a bandgap equal to or narrower than the barrier layer.

상기 밴드갭 조절층이 상기 장벽층보다 넓은 밴드갭을 갖기 때문에, 캐리어가 상기 고농도 도핑층으로부터 활성 영역으로 확산하는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 발광 다이오드의 전류 누설을 방지할 수 있다.Since the bandgap adjusting layer has a wider bandgap than the barrier layer, it is possible to prevent carriers from diffusing from the heavily doped layer to the active region, thereby preventing current leakage of the light emitting diode.

몇몇 실시예들에 있어서, 상기 우물층은 InGaN으로 형성되고, 상기 장벽층은 GaN으로 형성되며, 상기 밴드갭 조절층은 상기 우물층보다 In을 적게 함유하는 InGaN으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 밴드갭 조절층은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 가질 수 있다.In some embodiments, the well layer is formed of InGaN, the barrier layer is formed of GaN, and the bandgap control layer may be formed of InGaN containing less In than the well layer. Here, the bandgap control layer may have a Si doping concentration ranging from 1E19 / cm3 to 1E21 / cm3.

다른 실시예들에 있어서, 상기 우물층은 InGaN으로 형성되고, 상기 장벽층은 GaN으로 형성되며, 상기 밴드갭 조절층은 AlGaN으로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 캐리어 보유 영역은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 갖는 고농도 GaN층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 밴드갭 조절층은 상기 고농도 GaN층과 상기 활성 영역 사이에 위치할 수 있다.In other embodiments, the well layer is formed of InGaN, the barrier layer is formed of GaN, and the bandgap control layer may be formed of AlGaN. Further, the carrier holding region may further comprise a high concentration GaN layer having an Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm3. The band gap adjusting layer may be located between the heavily doped GaN layer and the active region.

본 발명의 실시예들에 따르면, n형 콘택층과 활성 영역 사이에 캐리어 보유 영역을 배치함으로써 캐리어를 보유함과 아울러 활성 영역 내로의 캐리어의 확산을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 전류 누설을 방지하면서 정전 방전 특성을 개선할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to prevent carriers from diffusing into the active region while retaining the carriers by arranging the carrier holding region between the n-type contact layer and the active region, A light emitting diode capable of improving electrostatic discharge characteristics can be provided.

도 1은 종래의 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 활성 영역을 확대 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 다이오드의 밴드갭을 설명하기 위한 개략적인 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4의 활성 영역을 확대 도시한 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 4의 발광 다이오드의 밴드갭을 설명하기 위한 개략적인 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 에너지 밴드 다이어그램이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a conventional light emitting diode.
2 is an enlarged schematic cross-sectional view of the active region of FIG.
3 is a schematic energy band diagram for explaining the bandgap of the light emitting diode of FIG.
4 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is an enlarged schematic cross-sectional view of the active region of FIG.
FIG. 6 is a schematic energy band diagram for explaining the band gap of the light emitting diode of FIG. 4; FIG.
7 is a schematic energy band diagram for illustrating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic energy band diagram for explaining a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of constituent elements can be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 4의 활성 영역을 확대 도시한 개략적인 단면도이며, 도 6은 도 4의 발광 다이오드의 밴드갭을 설명하기 위한 개략적인 에너지 밴드 다이어그램이다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해 전도대(conduction band)만을 도시한다.FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an active region of FIG. 4, FIG. Lt; / RTI > is a schematic energy band diagram. In FIG. 6, only the conduction band is shown for convenience of explanation.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(11), 버퍼층(13), n형 콘택층(15), 캐리어 보유 영역(16), 활성영역(17), p형 콘택층(19), n-전극(21) 및 p-전극(23)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광 다이오드는, 상기 활성 영역(17)과 p형 콘택층(19) 사이에 p형 클래드층(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.4 and 5, the light emitting diode includes a substrate 11, a buffer layer 13, an n-type contact layer 15, a carrier holding region 16, an active region 17, a p-type contact layer 19 ), an n-electrode 21, and a p-electrode 23. In addition, the light emitting diode may include a p-type clad layer (not shown) between the active region 17 and the p-type contact layer 19.

상기 기판(51)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시키기 위한 기판으로, 사파이어 기판, SiC 기판, 스피넬 기판, 실리콘 기판, GaN 기판 등 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 패터닝된 사파이어 기판(PSS)일 수 있다.The substrate 51 may be a sapphire substrate, a SiC substrate, a spinel substrate, a silicon substrate, or a GaN substrate, and may be a patterned sapphire substrate (PSS), for example.

상기 버퍼층(13)은 저온 버퍼층 및 고온 버퍼층을 포함할 수 있다. 저온 버퍼층은, 예컨대, 400~600℃의 저온에서 (Al, Ga)N로 형성될 수 있으며, 특히, GaN 또는 AlN로 형성된다. 고온 버퍼층은 기판(11)과 n형 콘택층(15) 사이에서 전위와 같은 결함발생을 완화하기 위한 층으로, 상대적으로 고온에서 성장된다. 상기 고온 버퍼층은 예컨대, 언도프트 GaN로 형성될 수 있다.The buffer layer 13 may include a low-temperature buffer layer and a high-temperature buffer layer. The low-temperature buffer layer may be formed of (Al, Ga) N, for example, at a low temperature of 400 to 600 ° C, and is formed of GaN or AlN in particular. The high-temperature buffer layer is grown at a relatively high temperature as a layer for alleviating the occurrence of defects such as dislocation between the substrate 11 and the n-type contact layer 15. [ The high-temperature buffer layer may be formed of, for example, undoped GaN.

상기 n형 콘택층(15)은 n형 불순물, 예컨대 Si이 도핑된 질화갈륨계 반도체층으로 형성된다. 상기 n형 콘택층은 단일의 GaN층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다중층으로 형성될 수도 있다. 상기 n형 콘택층에 도핑되는 Si 도핑농도는 약 1×1018/㎤ ~1×1019/㎤ 범위 내일 수 있다.The n-type contact layer 15 is formed of a gallium nitride-based semiconductor layer doped with an n-type impurity, for example, Si. The n-type contact layer may be formed of a single GaN layer, but is not limited thereto, and may be formed of multiple layers. The Si doping concentration doped into the n-type contact layer may be in the range of about 1 x 10 18 / cm 3 to about 1 x 10 19 / cm 3.

활성영역(17)은 장벽층(17b)과 우물층(17w)이 교대로 적층된 다중양자우물 구조를 가질 수 있다. 도 5에서 4개의 우물층(17w)이 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 더 적거나 더 많은 우물층(17w)이 사용될 수 있다. 상기 장벽층(17b)은 우물층(17w)에 비해 밴드갭이 넓은 질화갈륨계 반도체층, 예컨대, GaN, InGaN, AlGaN 또는 AlInGaN로 형성될 수 있다. 우물층(17w)은 장벽층(17b)보다 좁은 밴드갭을 갖는다. 우물층(17w)은 또한 n형 콘택층(15)보다 좁은 밴드갭을 갖는 질화갈륨계 반도체층, 예컨대 InGaN으로 형성될 수 있다. 우물층(17w) 내의 In 조성비는 원하는 광 파장에 의해 결정된다. 활성 영역(17)의 첫번째 층은 장벽층(17b)이며, 마지막 층은 장벽층(17b) 또는 우물층(17w)일 수 있다.The active region 17 may have a multiple quantum well structure in which a barrier layer 17b and a well layer 17w are alternately stacked. Although four well layers 17w are shown in Fig. 5, the present invention is not limited thereto, and fewer or more well layers 17w may be used. The barrier layer 17b may be formed of a gallium nitride based semiconductor layer having a larger bandgap than that of the well layer 17w, for example, GaN, InGaN, AlGaN, or AlInGaN. The well layer 17w has a narrower bandgap than the barrier layer 17b. The well layer 17w may also be formed of a gallium nitride based semiconductor layer having a narrower bandgap than the n-type contact layer 15, for example, InGaN. The composition ratio of In in the well layer 17w is determined by the desired light wavelength. The first layer of the active region 17 may be a barrier layer 17b and the last layer may be a barrier layer 17b or a well layer 17w.

장벽층(17b) 및 우물층(17w)은 활성 영역(17)의 결정 품질을 향상시키기 위해 불순물이 도핑되지 않은 언도프트층으로 형성될 수 있으나, 순방향 전압을 낮추기 위해 일부 또는 전체 활성 영역 내에 1E19/㎤ 이하의 불순물이 도핑될 수도 있다.The barrier layer 17b and the well layer 17w may be formed of an undoped undoped layer to improve the crystal quality of the active region 17 but may be formed in some or all of the active areas to reduce the forward voltage, / Cm < 3 > may be doped.

한편, 캐리어 보유 영역(16)은 상기 n형 콘택층(15)과 활성 영역(17) 사이에 위치하며, 활성 영역(17)에 접한다. 캐리어 보유 영역(16)은 도 6에 도시한 바와 같이 캐리어가 활성 영역(17)으로 확산되는 것을 방지하도록 에너지 밴드갭이 조절된 밴드갭 조절층(16w)으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 밴드갭 조절층(16w)은 장벽층(17b)보다 좁은 밴드갭을 가지며 우물층(17w)보다 넓은 밴드갭을 갖도록 밴드갭이 조절된다. 또한, 밴드갭 조절층(16w)은 n형 콘택층(15)보다 좁은 밴드갭을 가질 수 있다. 상기 밴드갭 조절층(16w)이 첫 번째 장벽층(17b)에 접한다. 상기 밴드갭 조절층(16w)은 또한 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 갖는다. 예를 들어, 상기 장벽층(17b)은 GaN으로 형성되고, 우물층(17w)은 InGaN으로 형성될 수 있으며, 상기 밴드갭 조절층(16w)은 우물층(17w)보다 적은 In 함량을 갖는 InGaN으로 형성될 수 있다.On the other hand, the carrier holding region 16 is located between the n-type contact layer 15 and the active region 17 and is in contact with the active region 17. The carrier holding region 16 may be composed of a bandgap adjusting layer 16w whose energy band gap is adjusted so as to prevent carriers from diffusing into the active region 17 as shown in Fig. That is, the bandgap adjusting layer 16w has a bandgap narrower than that of the barrier layer 17b and has a bandgap adjusted to have a wider bandgap than the well layer 17w. Further, the band gap adjusting layer 16w may have a band gap narrower than that of the n-type contact layer 15. [ The bandgap adjusting layer 16w contacts the first barrier layer 17b. The band gap adjusting layer 16w also has an Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm3. For example, the barrier layer 17b may be formed of GaN, the well layer 17w may be formed of InGaN, and the bandgap control layer 16w may be formed of InGaN having an In content lower than that of the well layer 17w. As shown in FIG.

상기 활성 영역(17) 상에 p형 콘택층(19)이 위치한다. 또한, 상기 활성 영역(17)과 p형 콘택층(19) 사이에 p형 클래드층(도시하지 않음)이 개재될 수 있다. p형 클래드층은 AlGaN일 수 있다. 또한, p형 콘택층(19)은 GaN의 단일층 또는 GaN층을 포함하는 다층 구조일 수 있다.A p-type contact layer 19 is located on the active region 17. In addition, a p-type cladding layer (not shown) may be interposed between the active region 17 and the p-type contact layer 19. The p-type cladding layer may be AlGaN. In addition, the p-type contact layer 19 may be a single layer of GaN or a multi-layer structure including a GaN layer.

한편, n-전극(21)은 n형 콘택층(15)에 전기적으로 접촉하고, p-전극(23)은 p형 콘택층(19)에 전기적으로 접촉한다.On the other hand, the n-electrode 21 is in electrical contact with the n-type contact layer 15 and the p-electrode 23 is in electrical contact with the p-type contact layer 19.

본 실시예에 따르면, 활성 영역(17)에 접하는 밴드갭 조절층(16w)이 고농도의 Si 도핑 농도를 갖기 때문에, 공핍 영역이 n형 콘택층(15)으로 확대되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 n형 콘택층(15)과 p형 콘택층(19) 사이의 정전 용량(C)을 증가시켜 발광 다이오드의 정전 방전 특성을 개선할 수 있다. 나아가, 상기 밴드갭 조절층(16w)을 이용하여 그 내부의 캐리어가 활성 영역(17) 내로 확산하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 발광 다이오드의 전류 누설을 방지할 수 있다.According to this embodiment, the depletion region can be prevented from expanding into the n-type contact layer 15 because the bandgap control layer 16w in contact with the active region 17 has a high concentration of Si doping concentration, the electrostatic capacity C between the n-type contact layer 15 and the p-type contact layer 19 can be increased to improve the electrostatic discharge characteristics of the light emitting diode. Further, it is possible to prevent the carriers inside the bandgap control layer 16w from diffusing into the active region 17, thereby preventing current leakage of the light emitting diode.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 에너지 밴드 다이어그램이다.7 is a schematic energy band diagram for illustrating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 캐리어 보유 영역(16)이 복수개의 밴드갭 조절층(16w)을 포함하는 것에 차이가 있다.Referring to FIG. 7, the light emitting diode according to the present embodiment is substantially similar to the light emitting diode described with reference to FIGS. 4 to 6, except that the carrier holding region 16 includes a plurality of band gap adjusting layers 16w There is a difference.

상기 복수개의 밴드갭 조절층(16w)은 각각 장벽층(17b)보다 좁은 밴드갭을 가지며 우물층(17w)보다 넓은 밴드갭을 갖는다. 또한, 각 밴드갭 조절층(16w)은 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 갖는다.The plurality of bandgap control layers 16w each have a narrower bandgap than the barrier layer 17b and a wider bandgap than the well layer 17w. Each bandgap control layer 16w has a Si doping concentration in the range of 1E19 / cm < 3 > to 1E21 / cm < 3 >

상기 복수개의 밴드갭 조절층(16w)은 서로 동일한 밴드갭을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 밴드갭을 가질 수도 있다. 복수개의 밴드갭 조절층(16w)의 개수, 폭, 도핑 농도, 밴드갭은 다양하게 조절될 수 있다.The plurality of bandgap control layers 16w may have the same band gap, but the present invention is not limited thereto, and they may have different band gaps. The number, width, doping concentration, and band gap of the plurality of band gap adjusting layers 16w can be variously adjusted.

본 실시예에 따르면, 복수개의 밴드갭 조절층(16w)을 채택함으로써 공핍 영역이 확대되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며 또한 전류 누설을 쉽게 방지할 수 있다.According to the present embodiment, it is possible to effectively prevent the depletion region from being enlarged by employing the plurality of bandgap control layers 16w, and also to easily prevent current leakage.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 에너지 밴드 다이어그램이다.8 is a schematic energy band diagram for explaining a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나 캐리어 보유 영역(16)의 밴드 구조에 차이가 있다.Referring to FIG. 8, the light emitting diode according to this embodiment is substantially similar to the light emitting diode described with reference to FIGS. 4 to 6, but differs in the band structure of the carrier holding region 16.

즉, 본 실시예에 따른 캐리어 보유 영역(16)은 고농도 도핑층(16h) 및 밴드갭 조절층(16b)을 포함한다. 상기 고농도 도핑층(16h)은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 가질 수 있으며, 장벽층(17b)과 동일하거나 그보다 좁은 밴드갭을 가질 수 있으며, 또한 n형 콘택층(15)과 동일하거나 그보다 좁은 밴드갭을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 장벽층(17b)은 GaN으로 형성되고, 우물층(17w)은 InGaN으로 형성될 수 있으며, 상기 고농도 도핑층(16h)은 GaN으로 형성될 수 있다.That is, the carrier holding region 16 according to the present embodiment includes a highly doped layer 16h and a bandgap adjusting layer 16b. The heavily doped layer 16h may have an Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm3 and may have a bandgap equal to or narrower than the barrier layer 17b, and may also have an n-type contact layer 15, Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > For example, the barrier layer 17b may be formed of GaN, the well layer 17w may be formed of InGaN, and the heavily doped layer 16h may be formed of GaN.

한편, 상기 밴드갭 조절층(16b)은 고농도 도핑층(16h)과 활성 영역(17) 사이에 위치한다. 상기 밴드갭 조절층(16b)은 장벽층(17b)보다 넓은 밴드갭을 가지며, 예를 들어 AlGaN으로 형성될 수 있다. 밴드갭 조절층(16b)은 고농도 도핑층(16h) 내의 캐리어가 활성 영역(17)으로 확산하는 것을 방지하여 전류 누설을 방지한다.On the other hand, the bandgap adjusting layer 16b is located between the heavily doped layer 16h and the active region 17. The band gap adjusting layer 16b has a band gap wider than the barrier layer 17b and may be formed of, for example, AlGaN. The band gap adjusting layer 16b prevents the carriers in the heavily doped layer 16h from diffusing into the active region 17 to prevent current leakage.

(실험예)(Experimental Example)

MOCVD 장비를 사용하여 에피층들을 성장시켜 약 600×600 ㎛2 크기의 발광 다이오드를 제작하였다. 다른 조건은 모두 동일하게 하고, 비교예 1은 첫 번째 장벽층에 Si을 1E19/㎤ 미만 도핑하였고, 비교예 2는 첫 번째 장벽층에 Si을 약 1E19/㎤ 도핑하였으며, 비교예 3은 첫 번째 장벽층에 Si을 1.5E19/㎤ 도핑하였고, 실시예는 첫 번째 장벽층 앞에 우물층(17w)보다 대략 4% 적은 In 함량을 갖는 밴드갭 조절층(16w: 준 우물층)을 형성하고, 밴드갭 조절층(16w)에 약 1.5E19/㎤의 Si을 도핑하였다.The epitaxial layers were grown using MOCVD equipment to fabricate a LED having a size of about 600 × 600 μm 2 . The first barrier layer was doped with Si to less than 1E19 / cm < 3 >, the second barrier layer was doped with Si to about 1E19 / cm < 3 & The barrier layer was doped with Si at 1.5E19 / cm3, and the example formed a bandgap control layer (16w: quasi-well layer) with an In content of about 4% less than the well layer 17w before the first barrier layer, And the gap adjusting layer 16w was doped with about 1.5E19 / cm < 3 > of Si.

웨이퍼 레벨에서 역방향 전류 Ir(@-5V)는 비교예 1, 2 및 실시예가 큰 차이를 나타내지 않았으나, 비교예 3은 비교예 1의 10배 이상의 역방형 전류 값을 나타내었다. 칩 레벨에서도 역방향 전류 Ir(@-5V)는 비교예 1, 2 및 실시예가 큰 차이를 나타내지 않았으나, 비교예 3은 비교예 1의 3배 이상의 역방향 전류 값을 나타내었다. At the wafer level, the reverse current Ir (@ -5V) showed no significant difference in Comparative Examples 1 and 2, but the Comparative Example 3 showed a reverse quadrature current value of at least 10 times that of Comparative Example 1. Even at the chip level, the reverse current Ir (@ -5 V) showed no significant difference in Comparative Examples 1 and 2, and Example 3, but the reverse current value was 3 or more times that of Comparative Example 1.

한편, ESD 테스트 결과, 비교예 1은 약 30%의 ESD 수율(ESD 테스트 후 양호한 상태의 칩 수율)을 나타내었으며, 비교예 2는 55.7%, 비교예 3은 66.0%, 실시예는 78.5%의 ESD 수율을 나타내었다.On the other hand, as a result of the ESD test, Comparative Example 1 showed an ESD yield of about 30% (chip yield in a good state after ESD test), Comparative Example 2 was 55.7%, Comparative Example 3 was 66.0%, Example was 78.5% ESD yield.

결국, 본 발명에 따른 실시예는 전류 누설이 나빠지지 않으면서 가장 양호한 ESD 수율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.As a result, it can be seen that the embodiment according to the present invention exhibits the best ESD yield without deteriorating current leakage.

11 기판, 13 버퍼층, 15 n형 콘택층, 15h 고농도 도핑층,
16 캐리어 보유 영역, 16w 밴드갭 조절층(고농도 도핑층),
16b: 밴드갭 조절층, 16h: 고농도 도핑층, 17 활성 영역,
17b 장벽층, 17w 우물층, 19 p형 콘택층, 21 n-전극, 23 p-전극11 substrate, 13 buffer layer, 15 n-type contact layer, 15h high concentration doping layer,
16 carrier holding region, a 16 w band gap adjusting layer (heavily doped layer)
16b: bandgap adjusting layer, 16h: heavily doped layer, 17 active region,
17b barrier layer, 17w well layer, 19p-type contact layer, 21n-electrode, 23p-electrode

Claims (11)

n형 콘택층;
p형 콘택층;
상기 n형 콘택층과 p형 콘택층 사이에 개재되고, 장벽층과 우물층을 포함하는 활성 영역; 및
상기 n형 콘택층과 상기 활성 영역 사이에서 상기 활성 영역에 접하여 위치하며 캐리어를 보유하기 위한 캐리어 보유 영역을 포함하되,
상기 캐리어 보유 영역은 그 내부의 캐리어가 상기 활성 영역 내로 확산되는 것을 방지하도록 에너지 밴드갭이 조절된 밴드갭 조절층을 갖는 발광 다이오드.an n-type contact layer;
a p-type contact layer;
An active region interposed between the n-type contact layer and the p-type contact layer, the active region including a barrier layer and a well layer; And
And a carrier holding region for holding a carrier, the carrier holding region being located in contact with the active region between the n-type contact layer and the active region,
Wherein the carrier holding region has a band gap adjusting layer whose energy band gap is adjusted so as to prevent a carrier therein from diffusing into the active region. 청구항 1에 있어서,
상기 밴드갭 조절층은 상기 우물층보다 넓은 밴드갭을 갖고 상기 장벽층보다 좁은 밴드갭을 갖는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the band gap adjusting layer has a band gap wider than the well layer and narrower band gap than the barrier layer. 청구항 2에 있어서,
상기 캐리어 보유 영역은 상기 밴드갭 조절층을 복수개 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 2,
And the carrier holding region includes a plurality of the band gap adjusting layers. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 밴드갭 조절층은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 갖는 발광 다이오드.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the band gap adjusting layer has an Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm3. 청구항 1에 있어서,
상기 캐리어 보유 영역은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 갖는 고농도 도핑층을 포함하고, 상기 밴드갭 조절층은 상기 고농도 도핑층과 상기 활성 영역 사이에 위치하는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the carrier holding region comprises a heavily doped layer having an Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm < 3 >, wherein the bandgap adjusting layer is located between the heavily doped layer and the active region. 청구항 5에 있어서,
상기 밴드갭 조절층은 상기 장벽층보다 넓은 밴드갭을 갖는 발광 다이오드.The method of claim 5,
Wherein the band gap adjusting layer has a band gap wider than the barrier layer. 청구항 5에 있어서,
상기 고농도 도핑층은 상기 장벽층과 동일하거나 그보다 좁은 밴드갭을 갖는 발광 다이오드.The method of claim 5,
Wherein the heavily doped layer has a bandgap equal to or narrower than the barrier layer. 청구항 1에 있어서,
상기 우물층은 InGaN으로 형성되고, 상기 장벽층은 GaN으로 형성되며, 상기 밴드갭 조절층은 상기 우물층보다 In을 적게 함유하는 InGaN으로 형성된 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the well layer is formed of InGaN, the barrier layer is formed of GaN, and the bandgap control layer is made of InGaN containing less In than the well layer. 청구항 8에 있어서,
상기 밴드갭 조절층은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 갖는 발광 다이오드.The method of claim 8,
Wherein the band gap adjusting layer has an Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm3. 청구항 1에 있어서,
상기 우물층은 InGaN으로 형성되고, 상기 장벽층은 GaN으로 형성되며, 상기 밴드갭 조절층은 AlGaN으로 형성된 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the well layer is formed of InGaN, the barrier layer is formed of GaN, and the bandgap control layer is formed of AlGaN. 청구항 10에 있어서,
상기 캐리어 보유 영역은 1E19/㎤~1E21/㎤ 범위의 Si 도핑 농도를 갖는 고농도 GaN층을 더 포함하고,
상기 밴드갭 조절층은 상기 고농도 GaN층과 상기 활성 영역 사이에 위치하는 발광 다이오드.The method of claim 10,
The carrier holding region further comprises a high concentration GaN layer having an Si doping concentration in the range of 1E19 / cm3 to 1E21 / cm3,
Wherein the bandgap adjusting layer is located between the heavily doped GaN layer and the active region.
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