KR20150090998A

KR20150090998A - Led 반도체 부품

Info

Publication number: KR20150090998A
Application number: KR1020150001211A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 푸어만; 플로리안 던저
Original assignee: 아주르 스페이스 솔라 파워 게엠베하
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2015-08-07
Also published as: JP5889452B2; JP2015142138A; US20150214427A1; CN104821353A; US9299886B2; EP2903027A1; KR101603473B1; TWI553905B; TW201539785A; EP2903027B1; CN104821353B

Abstract

LED 반도체 부품으로서, n형-도핑 기판층, 상기 기판층 상에 위치되는 제1 n형-도핑 클래딩층, 발광층을 포함하고 상기 제1 클래딩층 상에 위치되는 액티브층, 상기 액티브층 상에 위치되는 제2 p형-도핑 클래딩층, 상기 제2 클래딩층 상에 위치되는 p형-도핑 전류 확산층, 및 상기 전류 확산층 상에 위치되는 p형-도핑 접촉층을 포함하고, 상기 p형-도핑 접촉층은, 알루미늄 함유층으로 이루어지고, 탄소를 도펀트로서 구비하는, LED 반도체 부품.

Description

LED 반도체 부품{LED SEMICONDUCTOR COMPONENT}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 LED 반도체 부품에 관한 것이다.

DE 10 2007 057 674 A1, DE 102 11 531 B4, US 8 330 174 B2 및 US 7 151 307에 LED 반도체 부품들이 알려져 있다. 또한, Y. Yu 등의 Vacuum 69 (2003), 489-493 페이지, M. D'Hondt 등의 Journal of Crystal Growth 195 (1998), 655-639 페이지, 및 H. Jifang 등의 Journal of Semiconductors 2011, 32 (4)에도 LED 구조들이 알려져 있다.

이러한 배경기술에 대하여, 본 발명의 목적은 종래기술의 상태를 개선하는 디바이스를 명시하고자 하는 것이다.

이러한 목적은 특허청구범위 제1항의 특징들을 갖는 LED 반도체 부품에 의해 달성된다. 본 발명의 유익한 실시예들은 종속 청구항들의 청구 대상이다.

본 발명의 청구 대상에 따르면, LED 반도체 부품으로서, n형-도핑 기판층, 상기 기판층 상에 위치되는 제1 n형-도핑 클래딩층, 발광층을 포함하고 상기 제1 클래딩층 상에 위치되는 액티브층, 상기 액티브층 상에 위치되는 제2 p형-도핑 클래딩층, 상기 제2 클래딩층 상에 위치되는 p형-도핑 전류 확산층, 및 상기 전류 확산층 상에 위치되는 p형-도핑 접촉층을 포함하고, 상기 p형-도핑 접촉층은, 알루미늄 함유층으로 이루어지고, 탄소를 도펀트로서 구비하는, LED 반도체 부품이 제공된다. 상용 LED에 대하여, 상술된 층 구조는 일반적으로 인케이싱되고(encased) 전기 단자들이 제공되는 것이 마땅하다. 또한, 놀랍게도, 최상위 층의 알루미늄 함량을 높이면 탄소 도핑을 높일 수 있게 되고, 그렇게 함으로써 부품 특성을 향상시킬 수 있게 된다는 점에도 유의해야 한다.

본 발명에 따른 디바이스의 이점은, 본 발명에 따른 설계의 결과, 발광 효율이 증가하고, LED의 순방향 전압이 강하한다는 점이다. 이는 효율성을 높이고 제조를 단순하게 한다. 더욱이 제조 비용이 절감된다.

정제시, 알루미늄의 농도는 전류 확산층에서 보다 접촉층에서 더 높다. 바람직하게는, 접촉층이, Al_xGa₁ _- _xAs로 이루어지고, 여기서 알루미늄 함량 x > 0.1이다.

일 실시예에서, 접촉층의 탄소 농도는 2.5 x 10¹⁹ 보다 크다. 연구에 따르면, 100 nm 미만의 접촉층의 두께이면 충분하다. 본 발명에 따른 설계는, 기판층 상에 위치되는 클래딩층 및 전류 확산층 각각이 AlGaAs 화합물을 포함하는 경우 특히 유리하게 사용될 수 있다. 특히, 기판층이, 게르마늄 또는 GaAs를 포함하거나, 또는 GaAs 또는 게르마늄으로 이루어지는 경우 유리하다. 각각의 경우 기판층이 도핑되는 것이 마땅하다. 바람직하게는, 기판층이 n형-도핑된다.

정제시, 발광층은 적외선 스펙트럼 영역의 광이 해당 층에 의해 방출되도록 설계된다. 바람직하게는 이러한 층이 750 nm와 1000 nm 사이의 스펙트럼 영역에서의 광을 방출한다. 연구에 따르면, 발광층이 다수의 양자 우물 구조를 포함하는 경우 특히 유리하다. 특히, 다수의 양자 우물 구조는, GaAs 및/또는 AlGaAs 및/또는 InGaAs 및/또는 GaAsP 및/또는 InGaAsP 및/또는 InAlGaAs의 조합을 포함한다. 더욱이, 전류 확산층은 제2 클래딩층과는 다른 화학적 조성을 갖는다는 점에 유의해야 한다. 어떠한 경우에도, 이들 2개 층은 단일 동종 층으로서 형성될 수 없다. 바람직하게는, 전류 확산층이 또한 제2 클래딩층과는 층 두께가 다르다.

이하 도면들을 참조하여 본 발명이 상세히 설명된다. 유사한 부분들은 본 명세서에서 동일하게 지정되어 레이블된다. 도시된 실시예들은 고도로 도식적인 것으로, 거리 및 수평 및 수직 크기는 축적대로 그려지지 않은 것이고, 달리 특정되지 않으면 상호 임의의 추론가능한 기하학적 관계를 갖지도 않는다.
도 1은 층 구조의 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 층 구조의 2개 최상위 층에서의 알루미늄 농도의 곡선을 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 층 구조의 2개 최상위 층에서의 도펀트 농도의 곡선을 도시한다.

도 1의 도해는 n형-도핑 기판층(N-SUB)을 갖는 LED 반도체 부품(LEDA)의 층 구조의 단면도를 도시하는 것으로, 기판층(N-SUB)은 게르마늄 또는 GaAs 화합물을 포함한다. n형-도핑 기판층(N-SUB) 상에는 n형-도핑 클래딩층(N-MAN)이 형성되고, 클래딩층(N-MAN)은, 특히, 기판층(N-SUB) 상에 일체로 배치된다. 액티브층(AKT)이 클래딩층(N-MAN) 상에 형성되고, 액티브층은, 발광층을 포함하며, 바람직하게는 제1 클래딩층(N-MAN) 상에 일체로 배치된다. 발광층은 다수의 양자 우물 구조를 포함하며, 이는 도시되지 않는다. 액티브층(AKT) 상에는 제2 p형-도핑 클래딩층(P-MAN)이 형성되고, 제2 p형-도핑 클래딩층(P-MAN)은 액티브층(AKT)에 일체로 연결된다. p형-도핑 전류 확산층(P-VERT)이 제2 클래딩층(P-MAN) 상에 위치되고, 전류 확산층(P-VERT)은 제2 클래딩층(P-MAN)에 일체로 연결된다. 전류 확산층(P-VERT) 상에는 p형-도핑 접촉층(P-KON)이 배치되고, p형-도핑 접촉층(P-KON)은 전류 확산층(P-VERT)에 일체로 연결된다. 이러한 설계에서, p형-도핑 접촉층(P-KON)은, 알루미늄 함유층을 포함하고, 탄소를 도펀트로서 구비한다.

도 2의 도해는 2개의 최상위 층, 즉, 도 1에 도시된 층 구조의 접촉층(P-KON) 및 전류 확산층(P-VERT)에서의 알루미늄 농도(AN)의 예시적 곡선들을 도시한다. 도 1의 도해와 다른 점들만 이하 설명된다. 종래 기술에 따른 알루미늄 농도(AN)의 곡선은 예시적으로 점선 곡선(AL0)으로 표시된다. 전류 확산층(P-VERT)에서 15%의 농도로 시작하여, 알루미늄 농도(AN)는 검출 한계 아래로 급속히 떨어진다는 점이 명백하다. 명시적으로, 검출 한계는 0%로 표시된다. 이에 비해, 파선 곡선(AL1)에 따르면, 본 발명에 따른 접촉층(P-KON)에서의 알루미늄 농도(AN)가 15% 위의 값으로 상승한다. 도시된 다른 실시예에서, 실선 곡선(AL2)에 따르면, 접촉층(P-KON)에서의 알루미늄 농도(AN)는 곡선(AL1)에서 보다 훨씬 급격하게 상승한다.

도 3의 도해는 2개의 최상위 층, 즉, 도 1에 도시된 층 구조의 접촉층(P-KON) 및 전류 확산층(P-VERT)에서의 도펀트 농도(CN)의 예시적 곡선들을 도시한다. 도 1 및 도 2의 도해와 다른 점들만 이하 설명된다. 종래 기술에 따른 도펀트 농도(CN)는 예시적으로 점선 곡선(AL0)으로 표시된다. 전류 확산층(P-VERT)에서 대략 10¹⁸ N/cm³의 농도로 시작하여, 도펀트 농도(CN)는 10¹⁹ N/cm³ 바로 위의 값으로 급속히 상승한다는 점이 명백하다. 이에 비해, 파선 곡선(AL1)에 따르면, 본 발명에 따른 접촉층(P-KON)에서의 도펀트 농도(CN)가 종래 기술의 값들 위의 값들로 상승하고, 바람직하게는 대략 5 x 10¹⁹ N/cm³의 값들에 도달된다. 도시된 다른 실시예에서, 실선 곡선(AL2)에 따르면, 접촉층(P-KON)에서의 도펀트 농도(CN)는 곡선(AL1)에서 보다 훨씬 급격하게 상승하고, 바람직하게는 대략 2 x 10²⁰ N/cm³ 까지의 값들이 도달된다. 종래 기술에 비하여, 본 경우에는 도펀트로서 Zn 대신에 C, 즉 탄소가 사용된다는 점에 유의해야 한다.

Claims

LED 반도체 부품(LEDA)으로서,
n형-도핑 기판층(N-SUB),
상기 기판층(SUB) 상에 위치하는 제1 n형-도핑 클래딩층(N-MAN),
발광층(AKT)을 포함하고 상기 제1 클래딩층(N-MAN) 상에 위치하는 액티브층(AKT),
상기 액티브층 상에 위치하는 제2 p형-도핑 클래딩층(P-MAN),
상기 제2 클래딩층(P-MAN) 상에 위치하는 p형-도핑 전류 확산층(P-VERT), 및
상기 전류 확산층(P-VERT) 상에 위치하는 p형-도핑 접촉층(P-KON)
을 포함하고,
상기 p형-도핑 접촉층(P-KON)은, 알루미늄 함유층(aluminiferous layer)으로 이루어지고, 도펀트로서 탄소를 구비하고,
상기 접촉층(P-KON)에서의 알루미늄의 농도가 상기 전류 확산층(P-VERT)에서 보다 더 높고,
상기 기판층(SUB) 상에 위치하는 상기 클래딩층들(N-MAN, P-MAN) 및 전류 확산층(P-VERT)은 각각 AlGaAs 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제1항에 있어서,
상기 접촉층(P-KON)은, Al_xGa₁ _- _xAs로 이루어지고, 알루미늄 함량 x > 0.1인 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 접촉층(P-KON)의 탄소 농도는 2.5 x 10¹⁹ 보다 큰 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 접촉층(P-KON)의 두께는 100 nm 미만인 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기판층(SUB)은 게르마늄 또는 GaAs를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발광층은 적외선 스펙트럼 영역에서의 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발광층은 750 nm와 1000 nm 사이의 스펙트럼 영역에서의 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발광층은 다수의 양자 우물 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제8항에 있어서,
상기 다수의 양자 우물 구조는 GaAs 및/또는 AlGaAs 및/또는 InGaAs 및/또는 GaAsP 및/또는 InGaAsP 및/또는 InAlGaAs 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전류 확산층(P-VERT)은 상기 제2 클래딩층(P-MAN)과 화학적 조성이 다른 것을 특징으로 하는 LED 반도체 부품(LEDA).