KR20160131724A - Light emitting device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명 실시 예는 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a light emitting device and a method of manufacturing the same.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저 전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다. 최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 액정 표시 장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다.A light emitting diode (LED) is one of light emitting devices that emits light when current is applied. The light emitting diode is capable of emitting light with high efficiency at a low voltage, thus providing excellent energy saving effect. In recent years, the problem of luminance of a light emitting diode has been greatly improved, and it has been applied to various devices such as a backlight unit of a liquid crystal display device, a display board, a display device, and a home appliance.
발광 소자는 지지 기판 상에 구비되는 N형 반도체층, 활성층, 및 P형 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 포함하며, 발광 구조물과 접속되는 N형 전극과 P형 전극을 포함한다.The light emitting device includes a light emitting structure including an N-type semiconductor layer, an active layer, and a P-type semiconductor layer provided on a support substrate, and includes an N-type electrode and a P-type electrode connected to the light emitting structure.
그런데, 발광 구조물과 지지 기판의 큰 격자 불일치로 인해, 제 1 반도체층에 전위(Dislocation)와 같은 격자 결함이 형성될 수 있다. 전위는 활성층까지 연장될 수 있으며, 전위가 활성층까지 연장된 경우 발광 소자의 누설 전류가 발생된다. 또한, 외부에서 정전기가 인가되는 경우 전위에 의해 활성층이 파괴되어 발광 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다.However, due to a large lattice mismatch between the light emitting structure and the supporting substrate, lattice defects such as dislocation can be formed in the first semiconductor layer. The potential can extend to the active layer, and when the potential extends to the active layer, a leakage current of the light emitting element is generated. In addition, when static electricity is applied from the outside, the active layer may be broken by the electric potential, so that the reliability of the light emitting device may be deteriorated.
본 발명 실시 예는 정전기 방전 내성을 향상시킴과 동시에 발광 효율의 감소를 보상할 수 있는 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a light emitting device capable of improving electrostatic discharge resistance and compensating for a decrease in luminous efficiency, and a method of manufacturing the same.
실시 예의 발광 소자는 지지 기판; 상기 지지 기판 상에 차례로 형성된 제 1 반도체층, 내부에 트리거층이 삽입된 핏 형성층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 바닥이 상기 제 1 반도체층과 상기 트리거층 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 1 핏을 포함하는 제 1 핏(Pit); 및 바닥이 상기 트리거층과 상기 활성층 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 2 핏을 포함하는 제 2 핏군을 포함한다.The light emitting device of the embodiment includes a support substrate; A light emitting structure including a first semiconductor layer sequentially formed on the support substrate, a pit forming layer having a trigger layer inserted therein, an active layer, and a second semiconductor layer; A first pit including a bottom at least one first pit disposed between the first semiconductor layer and the trigger layer; And at least one second pit whose bottom is disposed between the trigger layer and the active layer.
실시 예의 발광 소자는 지지 기판; 및 상기 지지 기판 상에 차례로 형성된 제 1 반도체층, 내부에 트리거층이 삽입된 핏 형성층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 포함하며, 상기 핏 형성층의 인듐 함량은 상기 핏 형성층의 인듐 함량 보다 높다.The light emitting device of the embodiment includes a support substrate; And a light emitting structure including a first semiconductor layer formed in sequence on the support substrate, a pit forming layer having a trigger layer inserted therein, an active layer, and a second semiconductor layer, wherein the indium content of the pit forming layer .
실시 예의 발광 소자의 제조 방법은 지지 기판 상에 제 1 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층을 형성하는 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도에서 상기 제 1 반도체층 상에 핏 형성층을 형성하는 단계; 상기 핏 형성층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 제 2 반도체층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 핏 형성층을 형성하는 단계는 상기 제 2 온도보다 낮은 제 3 온도에서 적어도 하나의 트리거층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment includes forming a first semiconductor layer on a supporting substrate; Forming a fin formation layer on the first semiconductor layer at a second temperature lower than a first temperature for forming the first semiconductor layer; Forming an active layer on the pitch-forming layer; And forming a second semiconductor layer on the active layer, wherein forming the pitch formation layer includes forming at least one trigger layer at a third temperature lower than the second temperature.
본 발명 실시 예의 발광 소자 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The light emitting device of the embodiment of the present invention and its manufacturing method have the following effects.
첫째, 제 1 반도체층 상에 핏(Pit) 형성층을 구비하여 전위(Dislocation)가 활성층까지 연장되는 것을 방지할 수 있다.First, a pit forming layer may be provided on the first semiconductor layer to prevent the dislocation from extending to the active layer.
둘째, 핏 형성층에 트리거층을 삽입하여 트리거층을 기준으로 핏 형성층을 제 1 영역과 제 2 영역으로 구분할 수 있다. 트리거층과 제 1 반도체층 사이의 제 1 영역에 바닥이 구비되는 제 1 핏은 정전기 방전(Electrostatic Discharge; ESD) 내성을 확보하고, 발광 구조물의 변형을 방지할 수 있다. 그리고, 트리거층과 활성층 사이의 제 2 영역에 바닥이 구비되는 제 2 핏은 제 1 핏에 의한 내부 양자 효율(Internal Quantum Efficiency; IQE)의 감소를 보상할 수 있다.Second, by inserting a trigger layer in the pit formation layer, the pit formation layer can be divided into the first region and the second region based on the trigger layer. The first pit having a bottom in the first region between the trigger layer and the first semiconductor layer secures electrostatic discharge (ESD) immunity and can prevent deformation of the light emitting structure. The second pit having the bottom in the second region between the trigger layer and the active layer can compensate for the decrease in the internal quantum efficiency (IQE) due to the first pit.
셋째, 핏 형성층이 차례로 적층된 제 1 핏 형성층과 트리거층이 삽입된 제 2 핏 형성층을 포함하여 이루어져, 제 1 핏 형성층 내에 바닥을 갖는 제 1 핏과 트리거층 상에 바닥을 갖는 제 2 핏이 충분한 폭의 차이를 가질 수 있다.Third, a first pit forming layer in which a pit forming layer is sequentially stacked and a second pit forming layer in which a trigger layer is inserted are formed, and a first pit having a bottom in the first pit forming layer and a second pit having a bottom on the trigger layer It can have a sufficient width difference.
넷째, 핏 형성층 내부에 복수 개의 트리거층을 형성함으로써, 핏의 폭 및 핏의 상부 면적을 용이하게 조절할 수 있다.Fourth, by forming a plurality of trigger layers in the pitch formation layer, the width of the pit and the upper surface area of the pit can be easily controlled.
도 1a는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 A 영역의 확대도이다.
도 2는 핏의 크기에 따른 발광 소자의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 1a의 제 1 핏 및 제 2 핏을 나타낸 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 B 영역의 확대도이다.
도 5는 도 4a의 제 1 핏 및 제 2 핏을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 4a의 제 2 핏 형성층의 다른 구조를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 단면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 9a는 본 발명 실시 예의 활성층의 평면도이다.
도 9b는 본 발명 실시 예의 활성층 사진이다.1A is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
1B is an enlarged view of region A of FIG. 1A.
2 is a graph showing characteristics of a light emitting device according to the size of a pit.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the first and second fits of FIG. 1a.
4A is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4B is an enlarged view of the area B in FIG. 4A. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the first and second fits of FIG. 4A. FIG.
6 is a cross-sectional view showing another structure of the second pinning layer of FIG. 4A.
7 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the present invention.
8A to 8F are process sectional views showing a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
9A is a plan view of the active layer of the embodiment of the present invention.
9B is a photograph of the active layer of the embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the embodiments of the present invention are not intended to be limited to the specific embodiments but include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the embodiments.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the embodiments, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the embodiments of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiments, in the case where one element is described as being formed "on or under" another element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예의 발광 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the light emitting device of the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이며, 도 1b는 도 1a의 A 영역의 확대도이다.1A is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged view of a region A of FIG. 1A.
도 1a 및 도 1b와 같이, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 지지 기판(10), 및 상기 지지기판 상에 배치되는 발광 구조물을 포함한다. 발광 구조물은 지지 기판(10) 상에 차례로 형성된 제 1 반도체층(15), 내부에 트리거층(25)이 삽입된 핏(Pit) 형성층(20), 활성층(30) 및 제 2 반도체층(35)을 포함한다. 1A and 1B, the light emitting device of the embodiment of the present invention includes a
지지 기판(10)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 지지 기판(10)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 지지 기판(10)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The supporting
발광 구조물과 지지 기판(10) 사이에 버퍼층(11)이 더 구비될 수 있다. 버퍼층(11)은 지지 기판(10) 상에 구비된 발광 구조물과 지지 기판(10)의 격자 부정합을 완화시키기 위한 것이다. A
버퍼층(11)은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있다. 버퍼층(11)에는 도펀트가 도핑될 수도 있으나, 이에 한정하지 않는다. The
버퍼층(11)은 지지 기판(10) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(11)은 버퍼층(11)상에 성장하는 제 1 반도체층(15)의 결정성을 향상시킬 수 있다.The
지지 기판(10) 상에 구비되는 발광 구조물은 제 1 반도체층(15), 트리거층(25)을 포함하는 핏 형성층(20), 활성층 및 제 2 반도체층(35)을 포함한다. 일반적으로 상기와 같은 발광 구조물은 지지 기판(10)을 절단하여 복수 개로 분리될 수 있다.The light emitting structure provided on the supporting
제 1 반도체층(15)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 1 반도체층(15)에 제 1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 1 반도체층(15)은 Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제 1 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제 1 도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제 1 도펀트가 도핑된 제 1 반도체층(15)은 n형 반도체층일 수 있다.The
일반적으로, 지지 기판(10)과 제 1 반도체층(15)의 큰 격자 불일치로 인해 제 1 반도체층(15)에 많은 전위(Dislocation)(10a)와 같은 격자 결함이 발생할 수 있다. 그리고, 전위(10a)는 활성층(30)까지 연장되어 전위(10a)에 의해 누설 전류가 증가하고 발광 소자는 외부 정전기에 취약해질 수 있다.Generally, a large lattice mismatch between the supporting
본 발명 실시 예의 발광 소자는 제 1 반도체층(15) 상에 형성된 핏 형성층(20)을 포함할 수 있다. 핏 형성층(20)은 전위(10a)와 접촉하는 핏을 형성할 수 있다. 핏 형성층(20)은 Inx2Ga1-x2N(0≤x2≤1)으로 형성될 수 있다. 이 때, x2>x1(제 1 반도체층의 인듐 함량)이다. 즉, 핏 형성층(20)의 인듐(In) 함량이 제 1 반도체층(15)의 인듐 함량보다 많을 수 있다.The light emitting device of the embodiment of the present invention may include a
일반적으로, 인듐(In)은 격자의 크기가 크다. 따라서, 인듐이 많이 함유된 갈륨 질화물(GaN)층일수록 격자 부정합에 의한 핏이 용이하게 형성될 수 있다. 핏(Pit)은 제 1 반도체층(15)과 활성층(30)의 응력(Strain)을 완화시키며, 전위(10a)가 활성층(30) 및 제 2 반도체층(35)에 연장되는 것을 방지하여 발광 소자의 품질을 향상시킨다. 더욱이, 핏은 전위(10a)에 의한 누설 전류를 방지하여 정전기 방전 수율을 향상시킬 수 있다.Generally, indium (In) has a large lattice size. Therefore, a pit due to lattice mismatching can be easily formed as a gallium nitride (GaN) layer containing a large amount of indium. The pits mitigate the stress of the
본 발명 실시 예의 발광 소자는 제 1 반도체층(15)보다 핏 형성층(20)의 인듐 함량이 많다. 따라서, 핏 형성층(20)과 제 1 반도체층(15)의 인듐 함량 차이에 의해 제 1 반도체층(15)의 상부면까지 연장된 전위에서 핏 형성층(20)의 일부가 제거된 구조의 제 1 핏(70)의 발생 확률이 높아진다. 즉, 제 1 핏(70)은 확률적으로 전위(10a)가 형성된 부분에서 시작되어, 제 1 핏(70)의 바닥은 전위(10a)와 접촉될 수 있다.In the light emitting device of the embodiment of the present invention, the indium content of the pinning
제 1 핏(70)은 오목한(Concave) 형태일 수 있으며, 제 1 핏(70)의 단면은 원형, 다각형 등일 수 있으며, 제 1 핏(70)을 평면에서 본 형상은 반원형, 원형, 타원형, 다각형 등일 수 있다, 도면에서는 제 1 핏(70)의 단면이 상부로 갈수록 폭(L)이 넓어지는 V 형태인 것을 도시하였으나 반드시 이에 한정하지 않는다.The
본 발명 실시 예의 발광 소자는 외부에서 정전기가 인가될 때, 제 1 핏(70)이 전위(10a)를 통해 집중되는 전류를 차단할 수 있다. 따라서, 제 1 핏(70)은 전위(10a)에 의한 누설 전류를 감소시킬 수 있다. 또한, 제 1 핏(70)에 의해 발광 구조물과 지지 기판(10)의 응력이 완화되어 발광 소자의 변형이 방지될 수 있다.The light emitting device of the embodiment of the present invention can block the current that the
그런데, 제 1 핏(70)은 활성층(30)까지 연장되므로 제 1 핏(70)의 폭이 넓어질수록 핏 형성층(20) 상에 형성되는 활성층(30)의 면적이 감소될 수 있다. 그리고, 이로 인해 발광 소자의 내부 양자 효율(Internal Quantum Efficiency; IQE)이 감소되어 발광 효율과 같은 출력 전력이 감소할 수 있다. Since the
따라서, 핏 형성층(20) 내부에 트리거층(25)이 배치될 수 있다. 트리거층(25)은 제 1 핏(70)보다 폭 및 상부 면적이 좁은 제 2 핏(75)을 형성하기 위한 것이다.Therefore, the
트리거층(25)은 Inx3Ga1-x3N(0≤x3≤1)으로 형성될 수 있다. 이 때, x2(x2는 핏 형성층의 인듐 함량)<x3이다. 즉, 트리거층(25)의 인듐(In) 함량은 핏 형성층(20)의 인듐 함량보다 많을 수 있다. The
따라서, 핏 형성층(20)과 트리거층(25)의 인듐 함량 차이에 핏 형성층(20)까지 연장된 전위에서 트리거층(25)의 일부가 제거된 구조의 제 2 핏(75)의 발생 확률이 높아진다. 제 2 핏(75)은 제 1 핏(70)에 의해 제거되지 못하고 핏 형성층(20)까지 연장된 전위(10a)에 대응되는 영역에서 형성되어, 제 2 핏(75)의 바닥은 전위(10a)와 접하는 구조일 수 있다. The probability of occurrence of the
또한, 알루미늄을 포함하는 갈륨 질화물(GaN)에는 핏이 용이하게 형성될 수 있다. 따라서, 트리거층(25)은 알루미늄을 포함하며 핏 형성층(20)과 인듐 함량이 동일한 Inx2AlyGa1-x2-yN(0≤x2≤1, 0≤y≤1, 0≤x2+y≤1)으로 이루어지거나, AlGaN으로 이루어질 수 있다.Further, a pit can be easily formed in gallium nitride (GaN) containing aluminum. Therefore, the
상기와 같은 트리거층(25)을 기준으로 트리거층(25)과 제 1 반도체층(15) 사이의 핏 형성층(20)은 제 1 영역(20a)으로 정의될 수 있고, 트리거층(25)과 활성층(30) 사이의 핏 형성층(20)은 제 2 영역(20b)으로 정의될 수 있다. The
제 1 핏(70)의 바닥은 핏 형성층(20)의 제 1 영역(20a)에 형성되어 제 1 핏(70)의 바닥은 제 1 영역(20a)에서 전위(10a)와 접할 수 있다. 그리고, 제 2 핏(75)의 바닥은 핏 형성층(20)의 제 2 영역(20b)에 형성되어 제 2 핏(75)의 바닥은 제 2 영역(20b)에서 전위(10a)와 접할 수 있다. 따라서, 지지 기판(10)과 활성층(30) 사이에서 발생한 전위(10a)는 핏 형성층(20)에서 형성되는 제 1 핏(70) 및 제 2 핏(75)의 바닥과 접하게 되어, 전위(10a)가 활성층(30)까지 연장되는 것이 방지된다.The bottom of the
핏의 폭은 핏의 바닥이 활성층(30)보다 제 1 반도체층(15)과 인접할수록 넓어진다. 즉, 제 1 영역(20a)에 바닥이 구비되는 제 1 핏(70)의 폭(L1)이 제 2 영역(20b)에 바닥이 구비되는 제 2 핏(75)의 폭(L2)보다 넓다. The width of the pit is wider as the bottom of the pit is closer to the
도 2는 핏의 크기에 따른 발광 소자의 특성을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing characteristics of a light emitting device according to the size of a pit.
도 2와 같이, 핏의 폭이 넓어질수록 발광 소자의 정전기 방전 수율이 향상되나, 활성층의 면적이 좁아져 발광 소자의 출력 전력은 저하된다. 즉, 핏의 폭에 따른 발광 소자의 정전기 방지 수율과 출력 전력은 트레이드 오프(Trade Off) 관계이다.As shown in FIG. 2, as the width of the pit becomes wider, the electrostatic discharge yield of the light emitting device is improved, but the area of the active layer is narrowed and the output power of the light emitting device is lowered. That is, the static electricity prevention yield and the output power of the light emitting device according to the width of the pit are in a trade off relationship.
따라서, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 폭이 상이한 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)을 형성한다. 즉, 바닥이 핏 형성층(20)의 제 1 영역(20a)에 구비되는 제 1 핏(70)과 바닥이 핏 형성층(20)의 제 2 영역(20b)에 구비되는 제 2 핏(75)에 의해 발광 효율의 감소를 보상함과 동시에 정전기 방전 내성을 향상시킬 수 있다. Therefore, the light emitting device of the embodiment of the present invention forms
구체적으로, 제 2 핏(75)의 폭보다 넓은 폭을 갖는 제 1 핏(70)은 정전기 방전(Electrostatic Discharge; ESD) 내성을 확보하고, 발광 구조물의 변형을 방지하며, 제 2 핏(75)은 제 1 핏(70)에 의한 내부 양자 효율(Internal Quantum Efficiency; IQE)의 감소를 보상할 수 있다. 이 때, 제 1 핏(70)은 정전기 방전 수율을 확보하기 위해 200㎚보다 넓은 폭을 가지며, 제 1 핏(70)의 폭(L1)은 300㎚ 내지 350㎚일 수 있다. 그리고, 제 2 핏(75)은 IQE 향상을 위해 200㎚보다 좁은 폭을 가지며, 제 2 핏(75)의 폭(L2)은 150㎚ 내지 200㎚일 수 있다.Specifically, the
핏 형성층(20)의 두께에 따라 제 1 핏(70)의 깊이 및 폭이 조절될 수 있다. 구체적으로, 제 1 반도체층(15)과 트리거층(25) 사이의 핏 형성층(20)의 두께가 두꺼울수록 제 1 핏(70)의 깊이가 깊어져 폭이 넓어지고, 핏 형성층(20)의 두께가 얇을수록 제 1 핏(70)의 깊이가 얕아져 폭이 좁아진다. 따라서, 제 1 반도체층(15)과 트리거층(25) 사이의 핏 형성층(20)의 두께는 20㎚ 내지 300㎚일 수 있다.The depth and width of the
그리고, 트리거층(25)의 두께가 얇을수록 적어도 하나의 제 2 핏(75)의 폭의 편차를 감소시켜 일정한 폭을 갖는 제 2 핏(75)을 형성할 수 있다. 따라서, 트리거층(25)의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다.As the thickness of the
도 3은 본 발명 실시 예의 제 1 핏 및 제 2 핏을 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the first and second fits of the embodiment of the present invention.
도 3과 같이, 제 1 핏(70) 및 제 2 핏(75)의 바닥은 핏 형성층(20) 내부에 다양하게 위치할 수 있다. 즉, 바닥이 핏 형성층(20)의 제 1 영역(20a), 즉, 제 1 반도체층(15)과 트리거층(25) 사이에 구비되는 제 1 핏(70)들의 바닥은 제 1 영역(20a)에서 전위(10a)와 접할 수 있다.3, the bottoms of the
그리고, 바닥이 핏 형성층(20)의 제 2 영역(20b), 즉, 제 트리거층(25)과 활성층(30) 사이에 구비되는 제 2 핏(75)들의 바닥은 제 2 영역(20b)에서 전위(10a)와 접할 수 있다. 특히, 제 2 영역(20b)은 트리거층(25)보다 인듐 함량이 적어, 대부분의 제 2 핏(75)들의 바닥은 트리거층(25)과 접할 수 있다.The bottom of the
다시 도 1a를 참조하면 핏 형성층(20) 상에 구비되는 활성층(30)까지 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)이 연장된 구조이다. 즉, 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)은 핏 형성층(20), 트리거층(25) 및 활성층(30)의 일부가 제거된 구조이다.Referring to FIG. 1A again, the
활성층(30)은 제 1 반도체층(15)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)과 제 2 반도체층(35)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(30)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.The
활성층(30)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(30)의 구조는 이에 한정하지 않는다. 도면에서는 단일층의 활성층(30)을 도시하였다. 활성층(30)은 Inx4Ga1-x4N으로 형성될 수 있다. 이 때, x4>x2(핏 형성층의 인듐 함량)이어도, 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)이 전위(10a)와 모두 접촉하므로, 활성층(30)에서 새로운 핏이 형성되지 않는다.The
제 2 반도체층(35)은 활성층(30) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 반도체층(35)에 제 2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 2 반도체층(35)은 Inx5Aly2Ga1-x5-y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제 2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 반도체층(35)은 p형 반도체층일 수 있다.The
일반적으로, 제 2 반도체층(35)은 제 1 반도체층(15), 핏 형성층(20), 트리거층(25) 및 활성층(30)보다 높은 온도에서 형성한다. 따라서, 제 2 반도체층(35)까지 핏이 연장되지 않고, 제 2 반도체층(35)이 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)을 덮도록 형성될 수 있다.Generally, the
본 발명 실시 예의 발광 구조물은 n형 반도체층인 제 1 반도체층(15)과 p형 반도체층인 제 2 반도체층(35)을 포함하여 이루어지거나, p형 반도체층인 제 1 반도체층(15)과 n형 반도체층인 제 2 반도체층(35)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 발광 구조물은 제 1 반도체층(15)과 활성층(30) 사이에 n형 또는 p형 반도체층이 더 형성된 구조일 수 있다. 즉, 본 발명 실시 예의 발광 구조물은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나의 구조로 형성될 수 있는 것으로, 본 발명 실시 예의 발광 구조물은 n형 반도체층과 p형 반도체층을 포함하는 다양한 구조일 수 있다.The light emitting structure of the present invention includes a
그리고, 제 1 반도체층(15)은 제 1 전극(40)과 전기적으로 연결되고, 제 2 반도체층(35)은 제 2 전극(45)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 전극(40)과 제 2 전극(45)은 투명 전도성 산화막(Tranparent Conductive Oxide; TCO)으로 형성될 수 있다. 투명 전도성 산화막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx 및 NiO 등에서 선택될 수 있다.The
또한, 제 1 전극(40)과 제 2 전극(45)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 등과 같은 불투명 금속으로 형성될 수 있으며, 투명 전도성 산화막과 불투명 금속이 혼합된 하나 또는 복수 개의 층으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 제 2 전극(45)이 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 경우 활성층(30)에서 발생한 광이 제 2 전극(45)에서 반사되어 제 1 반도체층(15)을 통과하고, 지지 기판(10)을 통해 외부로 방출될 수 있다.The
도시하지는 않았으나, 제 2 반도체층(35)과 제 2 전극(45) 사이에 오믹층이 구비될 수 있다. 오믹층(미도시)은 상술한 투명 전도성 산화막, Pt, Ag, Ti 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 또한, 활성층(30)에서 발생한 광이 지지 기판(10)을 통해 외부로 방출되는 경우, 제 2 반도체층(35)과 제 2 전극(45) 사이에 반사층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 반사층(미도시)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 Hf 등과 같이 반사율이 높은 물질로 형성되거나, 상기 반사율이 높은 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등과 같은 투명 전도성 물질이 혼합되어 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.Although not shown, an ohmic layer may be provided between the
상술한 본 발명 실시 예의 발광 소자는 제 1 반도체층(15) 상에 핏 형성층(20)을 구비하여 전위(Dislocation)가 활성층(30)까지 연장되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 핏 형성층(20)에 삽입된 트리거층(25)과 제 1 반도체층(15) 사이의 제 1 영역(20a)에 바닥이 구비되는 제 1 핏(70)은 정전기 방전(Electrostatic Discharge; ESD) 내성을 확보하고, 발광 구조물의 변형을 방지할 수 있다. 그리고, 트리거층(25)과 활성층(30) 사이의 제 2 영역(20b)에 바닥이 구비되는 제 2 핏(75)은 제 1 핏(70)에 의한 내부 양자 효율(Internal Quantum Efficiency; IQE)의 감소를 보상할 수 있다.The light emitting device of the present invention can prevent the dislocations from extending to the
도 4a는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 단면도이며, 도 4b는 도 4a의 B 영역의 확대도이다. 그리고, 도 5는 도 4a의 제 1 핏 및 제 2 핏을 나타낸 단면도이다.4A is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an enlarged view of a region B in FIG. 4A. 5 is a sectional view showing the first and second fits of FIG. 4A.
도 4a 및 도 4b와 같이, 본 발명의 다른 실시 예의 발광 소자는 핏 형성층(120)이 제 1 핏 형성층(120a)과 제 2 핏 형성층(120b)을 포함하여 이루어지고, 트리거층(125)이 제 2 핏 형성층(120b) 내부에 삽입된 구조이다. 이 때, 제 1 핏(170)의 바닥은 제 1 핏 형성층(120a)에만 구비된다.4A and 4B, a light emitting device according to another embodiment of the present invention includes a
제 1 핏 형성층(120a)은 도 1의 핏 형성층(20)과 동일하다. 즉, 제 1 핏 형성층(120a)은 Inx2Ga1-x2N(0≤x2≤1)으로 형성될 수 있다. 이 때, x2>x1(제 1 반도체층의 인듐 함량)이다. 그리고, 제 2 핏 형성층(120b)의 내부에 삽입되는 트리거층(125) 역시 도 1의 트리거층(25)과 동일하다. 그리고, 제 2 핏 형성층(120b)은 제 1 핏 형성층(120a)보다 높은 온도에서 형성되는 것으로, 벌크(bulk) 구조일 수 있다.The first pinning
즉, 도 5와 같이, 제 1 핏(170)의 바닥은 트리거층(125)과 제 1 반도체층(115) 사이, 구체적으로, 제 1 핏 형성층(120a)에 구비된다. 그리고, 제 2 핏(175)의 바닥은 트리거층(125) 상에 형성되는 것으로, 대부분의 제 2 핏(175)의 바닥은 트리거층(125)과 접하도록 형성될 수 있다.5, the bottom of the
따라서, 상기와 같은 본 발명의 다른 실시 예의 발광 소자는 제 1 핏 형성층(120a)의 두께가 얇고 트리거층(125)과 제 1 핏 형성층(120a) 사이의 제 2 핏 형성층(120b)의 두께가 두꺼울수록 제 1 핏(170)의 폭(L3)과 제 2 핏(175)의 폭(L4)의 폭의 차이가 명확해질 수 있다.Therefore, in the light emitting device according to another embodiment of the present invention, the thickness of the first pinning
특히, 제 2 핏 형성층(120b)은 복수 개의 층이 적층된 구조일 수 있다.In particular, the second pinning
도 6은 도 4a의 제 2 핏 형성층의 다른 구조를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing another structure of the second pinning layer of FIG. 4A.
도 6과 같이, 제 2 핏 형성층(120b)은 초격자(superlattice) 구조일 수 있으며, 제 2 핏 형성층(120b)은 InAlGaN으로 이루어질 수 있다. 이 때, 각 층(Layer)은 인듐의 함유량이 서로 달라 인듐의 함유량이 가장 높은 층을 트리거층으로 대체할 수 있다. As shown in FIG. 6, the second pinning
한편, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 복수 개의 트리거층을 포함할 수 있다. Meanwhile, the light emitting device of the embodiment of the present invention may include a plurality of trigger layers.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the present invention.
도 7과 같이, 본 발명 실시 예의 핏 형성층(220)은 복수 개의 트리거층(225)을 포함할 수 있다. 트리거 층(225)은 핏 형성층(220) 내부에 일정 간격 이격되어 복수 개가 구비되며, 트리거층(225)의 개수에 따라 핏군의 개수가 결정될 수 있다.As shown in FIG. 7, the
핏군의 개수 N과 트리거층(225)의 개수 M은 하기 수학식 1을 만족시킨다.The number of pad groups N and the number M of trigger layers 225 satisfy the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
N = M+1N = M + 1
도시된 바와 같이, 핏 형성층(220) 내부에 3 개의 트리거층(225)이 삽입된 경우, 트리거층(225)에 의해 핏 형성층(220)은 4개의 영역으로 구분된다. 즉, 핏 형성층(220)은 제 1 트리거층(225a)과 제 1 반도체층 사이(215)의 제 1 영역(220a), 제 1 트리거층(225a)과 제 2 트리거층(225b) 사이의 제 2 영역(220b), 제 2 트리거층(225b)과 제 3 트리거층(225c) 사이의 제 3 영역(220c) 및 제 3 트리거층(225c)과 활성층(230) 사이의 제 4 영역(220d)을 포함한다.As shown in the figure, when three trigger layers 225 are inserted into the fat-forming
그런데, 트리거층(225)은 상술한 바와 같이 핏 형성층(220) 및 제 1 반도체층(215)보다 많은 인듐 함량을 가진다. 따라서, 도시된 바와 같이 3개의 트리거층(225)이 핏 형성층(220)에 삽입된 경우, 발광 소자는 4개의 핏 군을 포함한다.However, the trigger layer 225 has an indium content higher than that of the
구체적으로, 발광 소자는 바닥이 제 1 영역(220a)에 구비되어, 제 1 영역(220a)에서 전위(210a)와 접하는 적어도 하나의 제 1 핏(270)을 포함하는 제 1 핏이군, 바닥이 제 2 영역(220b)에 구비되어 제 2 영역(220b)에서 전위(210a)와 접하는 적어도 하나의 제 2 핏(275)을 포함하는 제 2 핏이군, 바닥이 제 3 영역(220c)에 구비되어 제 3 영역(220c)에서 전위(210a)와 접하는 적어도 하나의 제 3 핏(280)을 포함하는 제 3 핏이군 및 바닥이 제 4 영역(220d)에 구비되어 제 4 영역(220d)에서 전위(210a)와 접하는 적어도 하나의 제 4 핏(285)을 포함하는 제 4 핏군을 갖는다.Specifically, the light emitting device is a first pit including a
즉, 상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광 소자는 핏 형성층(220) 내부에 복수 개의 트리거층(225)을 형성함으로써, 핏의 폭 및 핏의 상부 면적을 용이하게 조절할 수 있다.That is, the light emitting device of the embodiment of the present invention as described above can easily adjust the width of the pit and the top area of the pit by forming a plurality of trigger layers 225 in the
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명 실시 예의 발광 소자의 제조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.8A to 8F are process sectional views showing a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 8a와 같이, 지지 기판(10) 상에 제 1 반도체층(15)을 형성한다. 도시하지는 않았으나, 제 1 반도체층(15)을 형성하기 전에, 지지 기판(10) 상에 버퍼층(11)을 더 형성할 수 있다.8A, the
버퍼층(11)은 제 1 반도체층(15)과 지지 기판(10)의 격자 부정합을 완화시킬 수 있다. 버퍼층(11)은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 도펀트가 도핑될 수도 있으나, 이에 한정하지 않는다. 버퍼층(11)은 지지 기판(10)상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(11)은 버퍼층(11)상에 성장하는 제 1 반도체층(15)의 결정성을 향상시킬 수 있다.The
제 1 반도체층(15)을 유기금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD), 화학 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD), 플라즈마 화학 증착법(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD), 분자선 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE), 수소화물 기상 성장법(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.The
제 1 반도체층(15)은 Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택된 물질로 형성할 수 있다.The
그런데, 지지 기판(10)과 제 1 반도체층(15)의 큰 격자 불일치로 인해 제 1 반도체층(15)에 많은 전위(Dislocation)(10a)와 같은 격자 결함이 발생할 수 있다. 전위(10a)는 후술할 활성층(30)까지 연장될 수 있으며, 활성층(30)에 연장된 전위(10a)에 의해 누설 전류가 증가하고 발광 소자는 외부 정전기에 취약해진다.A large lattice mismatch between the supporting
이를 방지하기 위해, 도 8b와 같이, 제 1 반도체층(15) 상에 핏 형성층(20)을 형성한다. 핏 형성층(20)은 Inx2Ga1-x2N(0≤x2≤1)으로 형성할 수 있다. 이 때, x2>x1(제 1 반도체층의 인듐 함량)이다. 즉, 핏 형성층(20)의 인듐 함량이 제 1 반도체층(15)의 인듐 함량보다 많아, 핏 형성층(20)에서 핏이 용이하게 형성될 수 있다. 핏의 바닥은 전위(10a)와 접할 수 있다.In order to prevent this, as shown in FIG. 8B, a fat-forming
핏 형성층(20)의 형성 온도(T2)는 제 1 반도체층(15)의 형성 온도(T1)보다 낮을 수 있다. 핏 형성층(20)의 형성 온도(T2)는 제 1 반도체층(15)의 형성 온도(T1)보다 50℃ 내지 200℃ 낮을 수 있다. 일반적으로 낮은 온도에서 갈륨 질화물(GaN)층을 형성할수록 핏이 용이하게 형성된다.The formation temperature T2 of the
그리고, 핏 형성층(20)을 형성하는 단계는 적어도 하나의 트리거층(25)을 형성하는 단계를 포함한다. 따라서, 핏 형성층(20) 내에 트리거층(25)이 삽입된 구조이다. 제 1 핏(70)은 트리거층(25)을 형성하기 전까지 핏 형성층(20)에서 용이하게 형성될 수 있으며, 제 1 핏(70)의 바닥은 전위(10a)와 접할 수 있다.The step of forming the fat-forming
트리거층(25)을 Inx3Ga1-x3N(0≤x3≤1)으로 형성할 수 있으며, x2(핏 형성층의 인듐 함량)<x3이다. 즉, 트리거층(25)의 인듐(In) 함량은 핏 형성층(20)의 인듐 함량보다 많다. 또한, 트리거층(25)의 형성 온도(T3)는 핏 형성층(20)의 형성 온도(T2)보다 낮을 수 있다. 따라서, 트리거층(25)을 형성할 때 핏이 용이하게 형성된다.The
또한, 트리거층(25)을 알루미늄(Al)을 포함하며 핏 형성층과 인듐 함량이 동일한 Inx2AlyGa1-x2-yN (0≤x2≤1, 0≤y≤1, 0≤x2+y≤1)으로 형성하거나, AlGaN으로 형성할 수 있다. 이 경우, 트리거층(25)을 형성하는 온도(T3)는 핏 형성층(20)의 형성 온도(T2)와 같거나 더 낮을 수 있다.The
트리거층(25)을 형성한 후, 인듐 함량을 감소시키고 형성 온도를 높혀 트리거층(25) 상에 핏 형성층(20)을 더 형성한다. 즉, 트리거층(25)을 기준으로 트리거층(25)과 제 1 반도체층(15) 사이의 핏 형성층(20)은 제 1 영역(20a)으로 정의되고, 트리거층(25)과 활성층(30) 사이의 핏 형성층(20)은 제 2 영역(20b)으로 정의될 수 있다. 제 2 핏(75)의 바닥은 제 2 영역(20b)에서 전위(10a)와 접하며, 제 2 핏(75)의 대부분은 트리거층(25) 내에서 전위(10a)와 용이하게 접할 수 있다. After the
즉, 제 1 반도체층(15)에서 형성된 전위(10a)는 핏 형성층(20) 및 트리거층(25)에서 제 1 핏(70) 및 제 2 핏(75)의 바닥과 접한다. 따라서, 본 발명 실시 예는 전위(10a)가 활성층(30)까지 연장되는 것을 방지할 수 있다.That is, the potential 10a formed in the
도 4b와 같이, 핏 형성층(120)이 제 1 핏 형성층(120a)과 제 2 핏 형성층(120b)을 포함하는 경우, 제 1 반도체층(115) 상에 Inx2Ga1-x2N(0≤x2≤1, x2>x1(제 1 반도체층의 인듐 함량))의 조건을 만족시키도록 제 1 핏 형성층(120a)을 형성하고, 제 1 핏 형성층(120a) 상에 제 1 핏 형성층(120a)의 형성 온도보다 높은 온도에서 제 2 핏 형성층(120b)을 형성한다. 따라서, 제 2 핏 형성층(120b)에서는 핏이 형성되지 않는다. 그리고, 제 2 핏 형성층(120b)을 형성하며 적어도 하나의 트리거층(125)을 형성한다. 이 때, 트리거층(125)을 상술한 바와 같이 Inx3Ga1-x3N(0≤x3≤1, x2(핏 형성층의 인듐 함량)<x3으로 형성할 수 있다. 4b, when the pinning
이어, 도 8c와 같이, 핏 형성층(20) 상에 활성층(30)을 형성한다. 활성층(30)은 제 1 반도체층(15)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)과 후술할 제 2 반도체층(35)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(30)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 8C, the
활성층(30)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(30)의 구조는 이에 한정하지 않는다. 도면에서는 단일층의 활성층(30)을 도시하였다. 활성층(30)은 Inx4Ga1-x4N으로 형성될 수 있다. 이 때, x4>x2(핏 형성층의 인듐 함량)이어도, 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)의 바닥이 전위(10a)와 모두 접하므로, 활성층(30)에서 새로운 핏이 형성되는 것이 방지된다.The
특히, 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)은 활성층(30)까지 연장되므로, 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)에 의해 활성층(30)의 면적이 감소된다. 따라서, 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)은 적당한 폭을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.Particularly, since the
상기 도 2와 같이, 핏의 폭에 따른 발광 소자의 정전기 방지 수율과 출력 전력은 트레이드 오프(Trade Off) 관계이므로, 제 1 핏(70)은 정전기 방전 수율을 확보하기 위해 200㎚보다 넓은 폭을 가지며, 제 1 핏(70)의 폭(L1)은 300㎚ 내지 350㎚일 수 있다. 그리고, 제 2 핏(75)은 IQE 향상을 위해 200㎚보다 좁은 폭을 가지며, 제 2 핏(75)의 폭(L2)은 150㎚ 내지 200㎚일 수 있다. 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)의 폭은 핏 형성층(20)의 제 1 영역(20a)과 제 2 영역(20b) 및 활성층(30)의 두께를 변경하면 용이하게 조절할 수 있다.2, since the anti-static yield and the output power of the light emitting device depend on the width of the pit, the
이어, 도 8d와 같이, 활성층(30) 상에 제 2 반도체층(35)을 형성한다. 제 2 반도체층(35)을 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현할 수 있으며, 제 2 반도체층(35)에 제 2 도펀트를 도핑할 수 있다. 제 2 반도체층(35)을 Inx5Aly2Ga1-x5-y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성할 수 있다. 제 2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 반도체층(35)은 p형 반도체층일 수 있다. Next, as shown in FIG. 8D, a
제 2 반도체층(35)을 제 1 반도체층(15), 핏 형성층(20), 트리거층(25) 및 활성층(30)보다 높은 온도에서 형성하여, 제 2 반도체층(35)까지 핏이 연장되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 2 반도체층(35)을 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)을 덮도록 충분한 두께로 형성한다.The
도 8e와 같이, 제 1 반도체층(1%5, 핏 형성층(20), 활성층(30) 및 제 2 반도체층(35)을 포함하는 발광 구조물에 아이솔레이션(Isolation) 에칭을 실시한다. 아이솔레이션 에칭은 ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 건식 식각 방법에 의해 실시될 수 있다. 아이솔레이션 에칭에 의해 제 1 반도체층(15)의 일부가 발광 구조물 외부로 개방될 수 있다.An isolation etching is performed on the light emitting structure including the first semiconductor layer (1% 5, the pinning
도 8f와 같이, 발광 구조물과 전기적으로 연결되는 제 1 전극(40)과 제 2 전극(45)을 형성한다. 제 1 전극(40)은 제 1 반도체층(15)과 전기적으로 연결되고, 제 2 전극(45)은 제 2 반도체층(35)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, 제 2 전극(45)은 제 2 반도체층(35)의 상부면 중 일부 영역에만 형성될 수 있다.The
제 1 전극(40)과 제 2 전극(45)은 투명 전도성 산화막(Tranparent Conductive Oxide; TCO)으로 형성될 수 있다. 투명 전도성 산화막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx 및 NiO 등에서 선택될 수 있다.The
또한, 제 1 전극(40)과 제 2 전극(45)을 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 등과 같은 불투명 금속으로 형성할 수 있으며, 투명 전도성 산화막과 불투명 금속이 혼합된 하나 또는 복수 개의 층으로 형성할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The
도 9a는 본 발명 실시 예의 활성층의 평면도로, 제 1 핏과 제 2 핏을 평면에서 본 형상이 육각형인 것을 도시하였다. 그리고, 도 9b는 본 발명 실시 예의 활성층 사진이다.FIG. 9A is a plan view of the active layer of the embodiment of the present invention, showing that the first and second pits are hexagonal in plan view. 9B is a photograph of the active layer of the embodiment of the present invention.
도 9a 및 도 9b와 같이, 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)은 활성층(30)까지 연장되므로, 활성층(30) 상부면에 제 1 핏(70)과 제 2 핏(75)이 노출될 수 있다. 제 1 핏(70)은 제 2 핏(75)보다 넓은 폭을 가지며, 도시된 바와 같이, 제 1 핏(70)의 상부 면적이 제 2 핏(75)의 상부 면적보다 넓다.9A and 9B, the
상술한 바와 같이, 본 발명 실시 예의 발광 소자는 제 1 반도체층(15) 상에 핏 형성층(20)을 구비하고, 활성층(30) 하부에 형성된 전위(10a)(Dislocation)가 활성층(30)까지 연장되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the light emitting device of the embodiment of the present invention includes the
특히, 핏 형성층(20)은 트리거층(25)을 포함하여 이루어져, 트리거층(25)과 제 1 반도체층(15) 사이의 제 1 영역(20a)에 바닥이 구비되는 제 1 핏(70)은 정전기 방전(Electrostatic Discharge; ESD) 내성을 확보하고, 발광 구조물의 변형을 방지할 수 있다. 그리고, 트리거층(25)과 활성층(30) 사이의 제 2 영역(20b)에 바닥이 구비되는 제 2 핏(75)은 제 1 핏(70)에 의한 내부 양자 효율(Internal Quantum Efficiency; IQE)의 감소를 보상할 수 있다.In particular, the fat-forming
특히, 핏 형성층(120)이 차례로 적층된 제 1 핏 형성층(120a)과 제 2 핏 형성층(120b)을 포함하여 이루어져, 트리거층(125)을 기준으로 트리거층(125) 하부에 바닥을 갖는 제 1 핏(170)과 트리거층(125) 상에 바닥을 갖는 제 2 핏(170)이 충분한 폭의 차이를 가질 수 있다. 또한, 핏 형성층(220) 내부에 복수 개의 트리거층(225)을 형성함으로써, 핏의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.More specifically, the fat-forming
실시 예의 발광 소자는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 이루어져 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광 소자는 표시 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.The light emitting device of the embodiment further includes optical members such as a light guide plate, a prism sheet, and a diffusion sheet, and can function as a backlight unit. Further, the light emitting element of the embodiment can be further applied to a display device, a lighting device, and a pointing device.
이 때, 표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.At this time, the display device may include a bottom cover, a reflector, a light emitting module, a light guide plate, an optical sheet, a display panel, an image signal output circuit, and a color filter. The bottom cover, the reflector, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may form a backlight unit.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출한다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치된다. The reflector is disposed on the bottom cover, and the light emitting module emits light. The light guide plate is disposed in front of the reflection plate to guide light emitted from the light emitting module forward, and the optical sheet includes a prism sheet or the like and is disposed in front of the light guide plate. The display panel is disposed in front of the optical sheet, and the image signal output circuit supplies an image signal to the display panel, and the color filter is disposed in front of the display panel.
그리고, 조명 장치는 기판과 실시 예의 발광 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 더욱이 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.The lighting device may include a light source module including a substrate and a light emitting device of the embodiment, a heat dissipation unit that dissipates heat of the light source module, and a power supply unit that processes or converts an electric signal provided from the outside and provides the light source module . Further, the lighting device may include a lamp, a head lamp, or a street lamp or the like.
이상에서 설명한 본 발명 실시 예는 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명 실시 예가 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various changes, substitutions, and alterations can be made hereto without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. Will be apparent to those of ordinary skill in the art.
10, 110: 지지 기판
11, 111: 버퍼층
10a, 110a, 210a: 전위
15, 115, 215: 제 1 반도체층
20, 120, 220: 핏 형성층
20a, 120a, 220a: 제 1 영역
20b, 120b, 220b: 제 2 영역
25, 125, 225: 트리거층
30, 130, 230: 활성층
35, 135: 제 2 반도체층
40: 제 1 전극
45: 제 2 전극
70, 170, 270: 제 1 핏
75, 175, 275: 제 2 핏
220c: 제 3 영역
220d: 제 4 영역
225a: 제 1 트리거층
225b: 제 2 트리거층
225c: 제 3 트리거층
280: 제 3 핏
285: 제 4 핏10, 110:
10a, 110a, 210a:
20, 120, 220:
20b, 120b, 220b:
30, 130, 230: an
40: first electrode 45: second electrode
70, 170, 270:
220c:
225a:
225c: third trigger layer 280: third finger
285: Fourth Fit
Claims (20)
상기 지지 기판 상에 차례로 형성된 제 1 반도체층, 내부에 트리거층이 삽입된 핏 형성층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
바닥이 상기 제 1 반도체층과 상기 트리거층 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 1 핏을 포함하는 제 1 핏이군; 및
바닥이 상기 트리거층과 상기 활성층 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 2 핏을 포함하는 제 2 핏군을 포함하는 발광 소자.A support substrate;
A light emitting structure including a first semiconductor layer sequentially formed on the support substrate, a pit forming layer having a trigger layer inserted therein, an active layer, and a second semiconductor layer;
A first pit comprising a bottom having at least one first pit disposed between the first semiconductor layer and the trigger layer; And
And at least one second pit whose bottom is disposed between the trigger layer and the active layer.
상기 제 1 핏과 상기 제 2 핏은 단면이 V 형태인 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the first pit and the second pit have a V-shaped cross section.
상기 제 1 핏의 폭이 상기 제 2 핏의 폭보다 넓고, 상기 제 1 핏의 상부 면적이 상기 제 2 핏의 상부 면적보다 넓은 발광 소자.3. The method of claim 2,
Wherein a width of the first pit is larger than a width of the second pit, and an area of the upper surface of the first pit is larger than an upper surface of the second pit.
상기 트리거층은 상기 핏 형성층 및 상기 활성층보다 인듐(In)의 함량이 많은 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the trigger layer has a larger content of indium (In) than the pinning layer and the active layer.
상기 트리거층은 알루미늄을 포함하며 상기 핏 형성층과 인듐 함량이 동일한 갈륨 질화물(InAlGaN)로 이루어지거나,
상기 트리거층은 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN)로 이루어진 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the trigger layer is made of gallium nitride (InAlGaN) containing aluminum and having an indium content equal to the pitch formation layer,
Wherein the trigger layer is made of aluminum gallium nitride (AlGaN).
상기 제 2 핏의 바닥은 상기 트리거층과 접하는 발광 소자.The method according to claim 1,
And the bottom of the second pit contacts the trigger layer.
상기 트리거층이 상기 핏 형성층에 복수 개 구비된 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the trigger layers are provided in the pin formation layer.
상기 핏군의 개수 N과 상기 트리거층의 개수 M은 하기 수학식 1을 만족시키는 발광 소자.
[수학식 1]
N = M+18. The method of claim 7,
Wherein the number N of pad groups and the number M of the trigger layers satisfy the following expression (1).
[Equation 1]
N = M + 1
상기 제 1 핏의 폭이 300㎚ 내지 350㎚이며, 상기 제 2 핏의 폭은 150㎚ 내지 200㎚인 발광 소자. The method according to claim 1,
Wherein a width of the first pit is 300 nm to 350 nm and a width of the second pit is 150 nm to 200 nm.
상기 핏 형성층은 제 1 핏 형성층과 제 2 핏 형성층이 차례로 적층된 구조이며, 상기 트리거층은 상기 제 2 핏 형성층 내에 구비된 발광 소자.The method according to claim 1,
And the trigger layer is provided in the second pinning layer. The light emitting device according to claim 1, wherein the first pinned layer and the second pinned layer are stacked in this order.
상기 제 1 핏의 바닥은 상기 제 1 핏 형성층 내에만 구비되고,
상기 제 2 핏의 바닥은 상기 트리거층과 접하는 발광 소자.11. The method of claim 10,
Wherein a bottom of the first pit is provided only in the first fit formation layer,
And the bottom of the second pit contacts the trigger layer.
상기 지지 기판 상에 차례로 형성된 제 1 반도체층, 내부에 트리거층이 삽입된 핏 형성층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
상기 핏 형성층의 인듐 함량은 상기 핏 형성층의 인듐 함량 보다 높은 발광 소자.A support substrate;
A light emitting structure including a first semiconductor layer sequentially formed on the support substrate, a pit forming layer having a trigger layer inserted therein, an active layer, and a second semiconductor layer;
Wherein the indium content of the pin formation layer is higher than the indium content of the pin formation layer.
바닥이 상기 제 1 반도체층과 상기 트리거층 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 1 핏; 및
바닥이 상기 트리거층과 상기 활성층 사이에 배치되는 적어도 하나의 제 2 핏을 포함하는 발광 소자.13. The method of claim 12,
At least one first pit having a bottom disposed between the first semiconductor layer and the trigger layer; And
And at least one second pit whose bottom is disposed between the trigger layer and the active layer.
상기 제 1 핏의 폭이 상기 제 2 핏의 폭보다 넓고, 상기 제 1 핏의 상부 면적이 상기 제 2 핏의 상부 면적보다 넓은 발광 소자.14. The method of claim 13,
Wherein a width of the first pit is larger than a width of the second pit, and an area of the upper surface of the first pit is larger than an upper surface of the second pit.
상기 제 1 반도체층을 형성하는 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도에서 상기 제 1 반도체층 상에 핏 형성층을 형성하는 단계;
상기 핏 형성층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및
상기 활성층 상에 제 2 반도체층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 핏 형성층을 형성하는 단계는 상기 제 2 온도보다 낮은 제 3 온도에서 적어도 하나의 트리거층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.Forming a first semiconductor layer on a support substrate;
Forming a fin formation layer on the first semiconductor layer at a second temperature lower than a first temperature for forming the first semiconductor layer;
Forming an active layer on the pitch-forming layer; And
And forming a second semiconductor layer on the active layer,
Wherein forming the pitch formation layer includes forming at least one trigger layer at a third temperature lower than the second temperature.
상기 핏 형성층을 형성하는 단계 시, 바닥이 상기 제 1 반도체층과 상기 트리거층 사이에 구비되는 적어도 하나의 제 1 핏이 형성되고,
상기 트리거층을 형성하는 단계 시, 바닥이 상기 트리거층과 상기 활성층 사이에 구비되는 적어도 하나의 제 2 핏이 형성되는 발광 소자의 제조 방법.16. The method of claim 15,
At least one first pit having a bottom between the first semiconductor layer and the trigger layer is formed in the step of forming the pinning layer,
Wherein at least one second pit whose bottom is provided between the trigger layer and the active layer is formed in the step of forming the trigger layer.
상기 제 1 반도체층보다 많은 인듐(In) 함량을 갖도록 상기 핏 형성층을 형성하는 발광 소자의 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the pin formation layer is formed to have an indium (In) content greater than that of the first semiconductor layer.
상기 트리거층을 형성한 후, 상기 트리거층 상에 상기 제 2 온도에서 상기 핏 형성층을 더 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.16. The method of claim 15,
Forming the trigger layer, and further forming the pitch formation layer at the second temperature on the trigger layer.
상기 핏 형성층보다 많은 인듐(In) 함량을 갖도록 상기 트리거층을 형성하는 발광 소자의 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the trigger layer is formed to have an indium (In) content greater than that of the pin formation layer.
상기 핏 형성층을 형성하는 단계는 제 1 핏 형성층을 형성하는 단계 및 상기 제 1 핏 형성층 상에 제 1 핏 형성층을 형성하는 온도보다 높은 온도에서 제 2 핏 형성층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제 2 핏 형성층을 형성하는 단계는 적어도 하나의 트리거층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.16. The method of claim 15,
The forming of the pin formation layer may include forming a first fin formation layer and forming a second fin formation layer at a temperature higher than a temperature at which the first fin formation layer is formed on the first fin formation layer,
And forming the second fin-shaped layer includes forming at least one trigger layer.
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