KR20170001138A - Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device - Google Patents
Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170001138A KR20170001138A KR1020150090700A KR20150090700A KR20170001138A KR 20170001138 A KR20170001138 A KR 20170001138A KR 1020150090700 A KR1020150090700 A KR 1020150090700A KR 20150090700 A KR20150090700 A KR 20150090700A KR 20170001138 A KR20170001138 A KR 20170001138A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- undoped
- based semiconductor
- semiconductor layer
- algan
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
- H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
- H01L33/16—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
- H01L33/18—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light emitting region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 system
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12041—LED
Abstract
Description
실시 예는 자외선 발광소자, 자외선 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다.Embodiments relate to an ultraviolet light emitting device, a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device, a light emitting device package, and a lighting device.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 3족-5족 원소 또는 2족-6족 원소가 화합되어 생성될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.A light emitting device can be formed by combining a group III-V element or a group II-VI element in the periodic table with a pn junction diode in which electrical energy is converted into light energy, Various colors can be realized by adjusting.
질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭 넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 자외선(UV) 발광소자, 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 적색(RED) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.Nitride semiconductors have attracted great interest in the development of optical devices and high output electronic devices due to their high thermal stability and wide band gap energy. Particularly, ultraviolet (UV) light emitting elements, blue light emitting elements, green light emitting elements, and red light emitting elements using nitride semiconductors are commercially available and widely used.
상기 자외선 발광소자(UV LED)는 200nm~400nm 파장대의 빛을 발광하는 발광소자이다. 상기 자외선 발광소자는 용도에 따라 단파장 및 장파장으로 구성된다. 상기 단파장은 살균 또는 정화 등에 사용되고, 장파장은 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다.The ultraviolet light emitting device (UV LED) is a light emitting device that emits light in a wavelength range of 200 nm to 400 nm. The ultraviolet light-emitting device has a short wavelength and a long wavelength depending on the application. The short wavelength may be used for sterilization or purification, and the long wavelength may be used for an exposure machine, a curing machine, or the like.
한편, 자외선 발광소자는 청색 발광소자에 비해, 광 취득 효율 및 광 출력이 떨어진다는 문제가 있다. 이는 자외선 발광소자의 실용화에 장벽으로 작용하고 있다.On the other hand, the ultraviolet light-emitting device has a problem that the light-receiving efficiency and the light output are lower than that of the blue light-emitting device. This serves as a barrier to practical use of the ultraviolet light emitting element.
예컨대 자외선 발광소자에 사용되는 Ⅲ족 질화물은 가시광선에서 자외선까지 광범위하게 활용될 수 있으나, 가시광선 대비 자외선의 효율이 떨어지는 문제가 있다. 그 이유는 자외선의 파장으로 갈수록 Ⅲ족 질화물이 자외선을 흡수한다는 것과, 낮은 결정성에 의한 내부 양자효율의 저하가 원인이다.For example, a group III nitride used in an ultraviolet light emitting device can be widely used from visible light to ultraviolet light, but the efficiency of ultraviolet light compared to visible light is inferior. The reason is that Group III nitride absorbs ultraviolet rays toward the wavelength of ultraviolet rays and degradation of internal quantum efficiency due to low crystallinity.
자외선 발광장치는 In 조성이 낮으므로 양자우물(Quantum Well)에서 Blue LED 대비 In 국부 효과(Localization effect)를 보기 어렵다. 따라서 종래기술에서는 하부층에서 올라오는 확산전위(Threading dislocation)의 제어 및 결정성이 칩의 광도에 영향을 미친다.Since the In composition of the ultraviolet light emitting device is low, it is difficult to see the localization effect of In compared to the blue LED in the quantum well. Therefore, in the prior art, the control and crystallinity of the threading dislocation coming from the lower layer affects the brightness of the chip.
실시 예는 결정 품질 향상에 따라 광도가 향상된 자외선 발광소자, 자외선 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.Embodiments can provide an ultraviolet light emitting device, a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device, a light emitting device package, and a lighting device having improved brightness in accordance with an improvement in crystal quality.
또한, 실시 예는 결함을 개선하여 광도가 향상된 자외선 발광소자, 자외선 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.In addition, embodiments can provide an ultraviolet light emitting device, a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device, a light emitting device package, and a lighting device improved in defect and improved in brightness.
실시 예에 따른 자외선 발광소자는 기판(105); 상기 기판(105) 상에 평평한 상부면 및 V핏(V)을 포함하는 제1 언도프트 GaN층(106a); 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 상에 배치된 제1 질화물층(107); 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)과 상기 제1 질화물층(107) 상에 배치된 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108); 및 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108) 상에 위치한 제2 언도프트 GaN층(106b)을 포함하고, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 평평한 상부면 상에 위치한 제1 영역(108a) 및 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 상에 위치한 제2 영역(108b)을 포함하고,An ultraviolet light-emitting device according to an embodiment includes a
상기 제1 영역(108a)의 Al 조성은 상기 제2 영역(108b)의 Al 조성보다 큰 수 있다.The Al composition of the
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 상기 자외선 발광소자를 포함할 수 있다.The light emitting device package according to the embodiment may include the ultraviolet light emitting device.
실시 예에 따른 조명장치는 상기 자외선 발광소자를 포함할 수 있다.The illumination device according to the embodiment may include the ultraviolet light emitting element.
실시 예는 발광구조물의 결정품질 향상시킴으로써, 자외선 발광소자의 광도를 향상시킬 수 있다.The embodiment can improve the crystal quality of the light emitting structure, thereby improving the brightness of the ultraviolet light emitting element.
또한 실시 예는 발광구조물의 결함을 개선함으로써, 자외선 발광소자의 광도를 향상시킬 수 있다.Further, the embodiment can improve the luminous intensity of the ultraviolet light-emitting element by improving defects of the light-emitting structure.
도 1은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 언도프트 AlGaN 계열 반도체층이 포함된 자외선 발광소자의 결함정도를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 비교예와 실험예의 TD Density 비교 사진이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an ultraviolet light-emitting device according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the degree of defects of an ultraviolet light-emitting device including the undoped AlGaN-based semiconductor layer of FIG. 1;
3 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an ultraviolet light-emitting device according to an embodiment.
8 is a cross-sectional view illustrating an ultraviolet light-emitting device according to another embodiment.
9A and 9B are photographs of TD density comparison of Comparative Examples and Experimental Examples.
10 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package according to an embodiment.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under" the substrate, each layer Quot; on "and" under "are intended to include both" directly "or" indirectly " do. Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도 1은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 언도프트 AlGaN 계열 반도체층이 포함된 자외선 발광소자의 결함정도를 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an ultraviolet light-emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the degree of defects of an ultraviolet light-emitting device including the undoped AlGaN-based semiconductor layer of FIG.
도 1 및 도 2에 도시된 바와같이, 자외선 발광소자(100)는 제1 언도프트 GaN층(106a), 질화물층(107), 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108), 제2 언도프트 GaN층(106b)을 포함할 수 있다.1 and 2, the ultraviolet
상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 기판(105) 상에 위치할 수 있다. 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 적어도 하나 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 2 이상의 복수의 층일 수 있다. 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 제어하여 다수의 V핏(V)을 가질 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 조절하여 Ga의 이동도를 저하시킬 수 있고, 이에 따라 러프니스(Roughness)를 포함하는 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)을 형성할 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 적어도 일부가 측면 또는 상부면을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 측면들은 다수의 V핏(V)을 포함하여 형성할 수 있다. 상기 러프니스는 규칙적 또는 불규칙적으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The first undoped GaN
상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V) 내에 위치할 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V)의 하단지점에 형성될 수 있다. 상기 질화물층(107)은 SiNx(x>0)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 질화물층(107)은 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V)에 형성되어 V핏(V)의 하단지점에서 발생하는 결함을 개선할 수 있다. 예컨대 상기 질화물층(107)은 비정질 물질로 형성되어 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V)의 하단에 형성되어 V핏(V)의 하단에서 발생하는 결함(dislocation)이 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)으로 전파되는 것을 줄일 수 있고, 결함이 전파되는 경로를 벤딩(bending)시킬 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V)하단 이외에도 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)에 형성되는 상부면 상에도 위치할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.The
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 질화물층(107) 상에 위치할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 질화물층(107)과 직접 접촉될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면 및 측면(V핏 측면)에서 성장될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면 상에 위치한 제1 영역(108a) 및 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 상에 위치한 제2 영역(108b)을 포함할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 성장속도는 제1 영역(108a)이 제2 영역(108b)보다 느릴 수 있다. 이로 인해 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 농도는 상기 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 상대적으로 클 수 있다. 즉, Al 농도가 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 크므로 제1 영역(108a)의 AlGaN의 결합에너지가 제2 영역(108b)보다 크게되고, 이로 인해 V핏(V)의 하단에서 전파되는 결함이 제1 영역(108a)보다 제2 영역(108b)으로 벤딩되므로 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)으로 전파되는 결함을 줄일 수 있다.The undoped AlGaN-based
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 AlxGa1-xN(0.4≤x≤0.8)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 조성(x)이 0.4 미만일 경우, 상기 제1 영역(108a)의 결함 차단(Dislocation Blocking)이 저하될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 조성(x)이 0.8 초과일 경우, 상기 제2 영역(108b)의 결함 벤딩(Dislocation Bending) 효과가 저하될 수 있다. The undoped AlGaN-based
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께는 50㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께는 5㎚ 내지 15㎚일 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께가 5㎚ 미만일 경우, 상기 제1 영역(108a)의 결함 차단이 저하될 수 있고, 상기 제2 영역(108b)의 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께가 15㎚ 초과일 경우, 높은 조성(High Composition)에 의해 격자상수 차이로 결정성이 저하될 수 있다.The thickness of the undoped AlGaN-based
상기 제2 언도프트 GaN층(106b)은 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108) 상에 위치할 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께는 800㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께는 800㎚ 내지 1500㎚일 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께가 800㎚ 미만일 경우, 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다.The second undoped GaN
실시 예의 자외선 발광소자(100)는 발광구조물(110)을 포함할 수 있다. 상기 발광구조물(110)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b) 상에 위치할 수 있다. 상기 발광구조물(110)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)과 직접 접촉할 수 있다.The ultraviolet
상기 발광구조물(110)은 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 포함할 수 있다.The
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 AlnGa1-nN (0≤n≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The first conductive AlGaN-based
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
상기 활성층(114)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(114)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.The
상기 활성층(114)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(114)는 예로서 Ⅱ족-Ⅳ족 및 Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.The
상기 활성층(114)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 상기 활성층(114)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물과 양자벽이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물과 양자벽은 각각 InxAlyGa1-x-y(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있거나, AlGaN/GaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaP/AlGaP, InGaP AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 AlpGa1-pN (0≤p≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.The second conductive AlGaN-based
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 설명하고 있지만, 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)을 p형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 n형 반도체층으로 형성할 수도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.Although the first conductive AlGaN-based
실시 예의 발광구조물(110)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112) 및 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)으로 설명하고 있지만, 제1 도전형 GaN 계열 반도체층 및 제2 도전형 GaN 계열 반도체층으로 형성할 수 도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Although the
실시 예의 자외선 발광소자(100)는 투광성 전극층(120), 제1 및 제2 전극(151, 153)을 포함할 수 있다.The ultraviolet
상기 투광성 전극층(120)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116) 상에 위치할 수 있다. 상기 투광성 전극층(120)은 오믹층(미도시)을 포함할 수 있다. The
상기 제1 전극(151)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112) 상에 위치할 수 있다.The
상기 제2 전극(153)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116) 상에 위치할 수 있다.The
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)과 상기 투광성 전극층(120)상에는 러프니스와 같은 광 추출 패턴이 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.A light extracting pattern such as a roughness may be formed on the second conductive AlGaN-based
일 실시 예의 자외선 발광소자(100)는 상기 질화물층(107) 위에 접촉되어 상기 제1 언도프트 GaN층(106a) 상에 형성된 상기 언도프트 AlGaN 반도체층(108)에 의해 상기 발광구조물(110)의 아래에 위치한 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 결정성을 향상시키고, 결함을 개선할 수 있다.The ultraviolet
도 2를 참조하면, 일 실시 예의 자외선 발광소자(100)는 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면에 위치한 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 제1 영역(108a)과, 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V)에 위치한 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 제2 영역(108b)을 포함할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 성장속도는 제1 영역(108a)이 제2 영역(108b)보다 느릴 수 있다. 이로 인해 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 농도가 상기 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 상대적으로 클 수 있다. 즉, Al 농도가 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)가 크므로 제1 영역(108a)의 AlGaN의 결합에너지가 제2 영역(108b)보다 크게 되고, 이로 인해 V핏(V)의 하단에서 전파되는 결함이 제1 영역(108a)보다 제2 영역(108b)으로 벤딩하게 되어 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)로 전파되는 것을 줄일 수 있다.Referring to FIG. 2, the ultraviolet
일 실시예에 따른 자외선 발광소자(100)는 수평형으로 한정하지 않고, 수직형 자외선 발광소자에도 적용될 수 있다.The ultraviolet
도 3 내지 도 7은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.3 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an ultraviolet light-emitting device according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 제1 언도프트 GaN층(106a)은 기판(105) 상에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the first
상기 기판(105)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예컨대 상기 기판(105)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(105) 상에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 적어도 하나 이상일 수 있다. 즉, 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 2 이상의 복수의 층일 수 있다. 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 제어하여 다수의 V핏(V)을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 조절하여 Ga의 이동도를 저하시킬 수 있고, 이에 따라 러프니스를 포함하는 제1 언도프트 GaN층(106a)을 형성할 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 적어도 일부가 측면과 상부면을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 측면들은 다수의 V핏(V)을 포함하여 형성할 수 있다. 예컨대 상기 러프니스는 규칙적 또는 불규칙적으로 형성할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.The first
도 4를 참조하면, 질화물층(107)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a) 상에 형성될 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V) 내에 위치할 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V)의 하단에 형성될 수 있다. 상기 질화물층(107)은 SiNx(x>0)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 질화물층(107)은 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 내에 배치되어 V핏(V)의 하단에서 발생하는 결함을 차단할 수 있다. 예컨대 상기 질화물층(107)은 비정질 물질로 형성되어 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V)의 하단에 형성되어 V핏의 하단에서 발생하는 결함이 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)으로 전파되는 것을 줄일 수 있고, 결함이 전파되는 경로를 벤딩시킬 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V)하단 이외에도 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)에 형성되는 상부면 상에도 위치할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.Referring to FIG. 4, a
도 5를 참조하면, 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a) 및 상기 질화물층(107) 상에 위치할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 질화물층(107)과 직접 접촉될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면 및 V핏(V)의 측면에서 성장될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면 상에 위치한 제1 영역(108a) 및 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 상에 위치한 제2 영역(108b)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the undoped AlGaN-based
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 성장속도는 제1 영역(108a)이 제2 영역(108b)보다 느릴 수 있다. 이로 인해 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 농도는 상기 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 상대적으로 클 수 있다. 즉, Al 농도가 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 크므로 제1 영역(108a)의 AlGaN의 결합에너지가 제2 영역(108b)보다 크게 되고, 이로 인해 V핏(V)의 하단에서 전파되는 결함이 제1 영역(108a)보다 제2 영역(108b)으로 벤딩되므로 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)으로 전파되는 결함을 줄일 수 있다.The growth rate of the undoped AlGaN-based
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 측면 상에서 상기 질화물층(107) 상부면으로 매워질 수 있다. 따라서, 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 질화물층(107)을 덮을 수 있다.The undoped AlGaN-based
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 AlxGa1-xN(0.4≤x≤0.8)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 조성(x)이 0.4 미만일 경우, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 결함 차단 효과가 저하될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 조성(x)이 0.8 초과일 경우, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 결함 벤딩 효과가 저하될 수 있다. The undoped AlGaN-based
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께는 50㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께는 5㎚ 내지 15㎚일 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께가 5㎚ 미만일 경우, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 결함 차단 효과가 저하될 수 있고, 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께가 15㎚ 초과일 경우, 높은 조성(High Composition)에 의해 격자상수 차이로 결정성이 저하될 수 있다.The thickness of the undoped AlGaN-based
도 6을 참조하면, 제2 언도프트 GaN층(106b)은 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108) 상에 성장될 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)은 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 상부면 및 측면상에 형성될 수 있다. 예컨대 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께는 800㎚ 이상일 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께는 800㎚ 내지 1500㎚일 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께가 800㎚ 미만일 경우, 결함 벤딩 효과가 저하될 수 있다.Referring to FIG. 6, a second
도 7을 참조하면, 발광구조물(110)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b) 상에 형성될 수 있다. 상기 발광구조물(110)은 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, a
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 AlnGa1-nN (0≤n≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The first conductive AlGaN-based
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
상기 활성층(114)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(114)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.The
상기 활성층(114)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(114)는 예로서 Ⅱ족-Ⅳ족 및 Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.The
상기 활성층(114)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 상기 활성층(114)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물과 양자벽이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물과 양자벽은 각각 InxAlyGa1-x-y(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있거나, AlGaN/GaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaP/AlGaP, InGaP AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 AlpGa1-pN (0≤p≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.The second conductive AlGaN-based
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)을 p형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 n형 반도체층으로 형성할 수도 있으며 이에 한정하지 않는다.The first conductive AlGaN-based
실시 예의 자외선 발광소자는 상기 발광구조물(110) 상에 형성된 투광성 전극층(120), 제1 및 제2 전극(151, 154)을 포함할 수 있다.The ultraviolet light emitting device of the embodiment may include a light transmitting
상기 투광성 전극층(120)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116) 상에 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층(120)은 오믹층(미도시)을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다.The
예컨대 상기 투광성 전극층(120)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 전극층(120)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.For example, the light transmitting
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)과 상기 투광성 전극층(120)상에는 광 추출 패턴이 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.The light extracting pattern may be formed on the second conductive AlGaN-based
상기 제1 전극(151)은 활성층(114) 및 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)으로부터 노출된 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112) 상에 형성될 수 있고, 상기 제2 전극(153)은 상기 투광성 전극층(120) 상에 형성될 수 있다.The
상기 제1 전극(151) 또는 제2 전극(153)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나로 단층 또는 다층으로 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 8은 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating an ultraviolet light-emitting device according to another embodiment.
도 8에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 도 1의 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 기술적 특징을 채용할 수 있다.As shown in FIG. 8, the ultraviolet light-emitting device according to another embodiment may adopt the technical features of the ultraviolet light-emitting device according to the embodiment of FIG.
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 제1 언도프트 GaN층(106a), 제1 질화물층(107a), 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108), 제2 언도프트 GaN층(106b), 제2 질화물층(107b), 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109) 및 제3 언도프트 GaN층(106c)을 포함할 수 있다.The ultraviolet light emitting device according to another embodiment includes a first
V핏(V1)을 포함하는 상기 제1 언도프트 GaN층(106a), 제1 질화물층(107a), 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108), 제2 언도프트 GaN층(106b)은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 참조하여 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 제2 언도프트 GaN층(106b)은 V핏(V2)을 포함할 수 있다.The first
상기 제2 질화물층(107b)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 V핏(V) 내에 위치할 수 있다. 상기 제2 질화물층(107b)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 V핏(V2)의 하단에 형성될 수 있다. 상기 제2 질화물층(107b)은 SiNx(x>0)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 질화물층(107b)은 제2 언도프트 GaN층(106b)의 V핏(V2)에 형성되어 V핏(V2)의 하단에서 발생하는 결함을 차단할 수 있다. 예컨대 상기 제2 질화물층(107b)은 비정질 물질로 형성되어 제2 언도프트 GaN층(106b)의 V핏(V2)의 하단에 형성되어 V핏(V2)의 하단에서 발생하는 결함이 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)으로 전파되는 것을 줄일 수 있고, 결함이 전파되는 경로를 벤딩시킬 수 있다. 상기 제2 질화물층(107b)은 상기 V핏(V2)하단 이외에도 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)에 형성되는 상부면 상에도 위치할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.The
상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 상기 제2 질화물층(107b) 상에 위치할 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 상기 제2 질화물층(107b)과 직접 접촉될 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 상부면 및 측면(V핏 측면)에서 성장될 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 상부면 상에 형성된 제3 영역(109a) 및 상기 제2 언도프트 GaN층(102b)의 V핏(V2) 상에 형성된 제4 영역(109b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 성장속도는 제3 영역(109a)이 제4 영역(109b)보다 느릴 수 있다. 이로 인해 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 Al 농도는 상기 제4 영역(109b)보다 제3 영역(109a)이 상대적으로 클 수 있다. 즉, Al 농도가 제4 영역(109b)보다 제3 영역(109a)이 크므로 제3 영역(109a)의 AlGaN의 결합에너지가 제4 영역(109b)보다 크게 되고, 이로 인해 V핏(V2)의 하단에서 전파되는 결함이 제3 영역(109a)보다 제4 영역(109b)으로 벤딩되므로 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)으로 전파되는 결함을 줄일 수 있다.The second undoped AlGaN-based
상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 AlyGa1-yN(0.4≤y≤0.8)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 Al 조성(y)이 0.4 미만일 경우, 상기 제3 영역(109a)의 결함 차단 효과가 저하될 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 Al 조성(y)이 0.8 초과일 경우, 상기 제4 영역(109b)의 결함 벤딩 효과가 저하될 수 있다. The second undoped AlGaN-based
상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 두께는 50㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 두께는 5㎚ 내지 15㎚일 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 두께가 5㎚ 미만일 경우, 상기 제3 영역(109a)의 결함 차단 효과가 저하될 수 있고, 상기 제4 영역(109b)의 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 두께가 15㎚ 초과일 경우, 높은 조성에 의해 격자상수 차이로 결정성이 저하될 수 있다.The thickness of the second undoped AlGaN-based
상기 제3 언도프트 GaN층(106c)은 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109) 상에 위치할 수 있다. 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)의 두께는 800㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)의 두께는 800㎚ 내지 1500㎚일 수 있다. 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)의 두께가 800㎚ 미만일 경우, 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다.The third
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 상기 제2 언도프트 GaN층(106b) 및 제2 질화물층(107b) 상에 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)이 위치하여 결정성을 더 향상시키고, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)을 통과한 결함을 개선시킬 수 있다.In the ultraviolet light emitting device according to another embodiment, the second undoped AlGaN-based
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)이 제1 질화물층(107a) 상에 위치하고, 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)이 제2 질화물층(107b) 상에 위치한 구조를 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 제1 질화물층(107a) 상에 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108) 및 제2 언도프트 GaN층(106b)이 적어도 2쌍 이상 교번될 수 있고, 제2 질화물층(107b) 상에 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109) 및 제3 언도프트 GaN층(106c)이 적어도 2쌍 이상 교번될 수 있다.The ultraviolet light emitting device according to another embodiment is characterized in that the first undoped AlGaN-based
(x=0.4, T:5㎚)Experimental Example 1
(x = 0.4, T: 5 nm)
(x=0.4, T:10㎚)Experimental Example 2
(x = 0.4, T: 10 nm)
(x=0.6, T:10㎚)Experimental Example 3
(x = 0.6, T: 10 nm)
(center/edge)nAlGaN (002)
(center / edge)
(center/edge)nAlGaN (102)
(center / edge)
표1은 언도프트 GaN층 상에 언도프트 AlGaN 계열 반도체층이 형성되지 않은 비교예와, 언도프트 GaN층 상에 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 포함하는 도 8의 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자가 적용된 실험예1 내지 실험예3의결정성 및 TDD(Threading dislocation Density)를 비교한 데이터이다. 여기서, 상기 결정성은 웨이퍼의 중심(center) 영역과 가장자리(edge) 영역을 비교할 수 있다. 또한, XRD 측정은 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층의 002면 및 102면을 측정한 데이터이다.Table 1 shows a comparative example in which an undoped AlGaN-based semiconductor layer is not formed on the undoped GaN layer and a comparative example in which the undoped GaN layer is formed on the undoped GaN layer in the other embodiment of FIG. 8 including the first and second undoped AlGaN- Are data obtained by comparing the crystallinity and TDD (Threading Dislocation Density) of Experimental Examples 1 to 3 to which the ultraviolet light emitting device according to the present invention is applied. Here, the crystallinity can compare the center region and the edge region of the wafer. The XRD measurement is data obtained by measuring the 002 and 102 planes of the first conductive AlGaN-based semiconductor layer.
실험예1은 0.4의 Al 조성(x) 및 5㎚의 두께를 갖는 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 포함하고, 실험예2는 0.4의 Al 조성(x) 및 10㎚의 두께를 갖는 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 포함하고, 실험예3은 0.6의 Al 조성(x) 및 10㎚의 두께를 갖는 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 포함한다.Experimental Example 1 includes first and second undoped AlGaN-based semiconductor layers having an Al composition (x) of 0.4 and a thickness of 5 nm, Experimental Example 2 has an Al composition (x) of 0.4 and a thickness of 10 nm And Example 3 contains first and second undoped AlGaN-based semiconductor layers having an Al composition (x) of 0.6 and a thickness of 10 nm.
실험예1 내지 3은 비교예보다 XRD FWHM이 낮아지므로 결정성이 향상됨을 알 수 있다. It can be seen that Examples 1 to 3 have improved crystallinity because XRD FWHM is lower than that of Comparative Examples.
도 9a 및 도 9b는 비교예와 실험예의 TD Density 비교 사진이다.9A and 9B are photographs of TD density comparison of Comparative Examples and Experimental Examples.
자외선 발광소자는 청색 발광소자에 비해 발광구조물의 인듐(In) 조성이 낮아 In 구속 효과를 보기 어렵다. 자외선 발광소자는 발광구조물의 하부층의 TD(Threading dislocation) 주변에서 비발광 재결합(Non-radiative Recombination)에 의한 광도 저하를 야기한다. 따라서, 자외선 발광소자는 발광구조물 및 상기 발광구조물의 하부층의 TD 제어 및 결정성이 Chip 광도에 큰 영향을 미칠 수 있다.In the ultraviolet light emitting device, the indium (In) composition of the light emitting structure is lower than that of the blue light emitting device, so that the In restraining effect is hardly observed. The ultraviolet light-emitting device causes a decrease in luminous intensity due to non-radiative recombination around the TD (Threading dislocation) of the lower layer of the light emitting structure. Therefore, the ultraviolet light-emitting device can significantly affect the chip luminous efficiency and the TD control and crystallinity of the light-emitting structure and the lower layer of the light-emitting structure.
도 9a는 언도프트 GaN층 상에 언도프트 AlGaN 반도체층이 형성되지 않고 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층이 형성된 비교예의 TD를 나타내고, 도 9b는 언도프트 GaN층 상에 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 형성한 후 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층이 형성된 실험예의 TD를 나타낸다. 실시 예는 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층에 의해 결함이 벤딩되어 TD를 현저히 줄일 수 있다. 따라서, 실시 예의 자외선 발광소자는 인듐(In) 조성이 낮아 TD에서 비발광 재결합(Non-radiative Recombination)을 줄일 수 있다.FIG. 9A shows a TD of a comparative example in which a first conductivity type AlGaN-based semiconductor layer is formed without an undoped AlGaN semiconductor layer on the undoped GaN layer, and FIG. 9B shows a first- And the first conductive AlGaN-based semiconductor layer is formed after the AlGaN-based semiconductor layer is formed. In the embodiment, defects are bent by the undoped AlGaN-based semiconductor layer, so that TD can be remarkably reduced. Therefore, the ultraviolet light emitting device of the embodiment has a low indium (In) composition and can reduce non-radiative recombination in TD.
따라서, 실시 예는 질화물층 상에 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 형성하여 TD를 줄이고, 결정성을 개선하여 비교예보다 Chip 광도를 향상시킬 수 있다.Therefore, the embodiment can improve the crystallinity and improve the Chip luminous intensity as compared with the comparative example by reducing the TD to form the undoped AlGaN-based semiconductor layer on the nitride layer.
실시 예에 따른 자외선 발광소자는 복수개가 어레이된 구조일 수 있고, 발광소자 패키지에 포함될 수 있다. 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 파장에 따라 경화, 살균, 특수조명 등 다양한 분야에 이용될 수 있다.The ultraviolet light emitting devices according to the embodiments may have a structure in which a plurality of the ultraviolet light emitting devices are arrayed, and may be included in the light emitting device package. The ultraviolet light emitting device according to the embodiments can be used in various fields such as curing, sterilization, special illumination, etc. according to wavelengths.
실시 예에 따른 자외선 발광소자는 백라이트 유닛, 조명장치, 디스플레이 장치, 차량용 표시장치, 스마트 유닛 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The ultraviolet light emitting device according to the embodiment can be applied to a backlight unit, a lighting device, a display device, a vehicle display device, a smart unit, but is not limited thereto.
도 10은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package according to an embodiment.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)과 전기적으로 연결되는 자외선 발광소자(100)와, 상기 자외선 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)가 포함된다.The light emitting
상기 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 자외선 발광소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)은 상기 자외선 발광소자(100)에서 발광된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 기능을 포함할 수 있으며, 상기 자외선 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 기능을 포함 수도 있다.The first
상기 자외선 발광소자(100)는 상기 제1 리드전극(213) 또는 제2 리드전극(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. The ultraviolet
상기 자외선 발광소자(100)는 일 실시예에 따른 자외선 발광소자일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따른 자외선 발광소자일 수도 있다.The ultraviolet light-emitting
상기 몰딩부재(230)에는 형광체(232)가 포함되어 백색광의 발광소자 패키지가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 몰딩부재(230)의 상면은 평평하거나 오목 또는 볼록하게 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.The upper surface of the
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
105: 기판
106a: 제1 언도프트 GaN층
107: 질화물층
108: 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층
106b: 제2 언도프트 GaN층
109: 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층
106c: 제3 언도프트 GaN층105:
107: nitride layer 108: first undoped AlGaN-based semiconductor layer
106b: second undoped GaN layer 109: second undoped AlGaN-based semiconductor layer
106c: a third undoped GaN layer
Claims (8)
상기 기판 상에 적어도 일부에 상부면 및 측면을 갖는 V핏을 포함하는 제1 언도프트 GaN층;
상기 제1 언도프트 GaN층의 V핏 상에 배치된 제1 질화물층;
상기 제1 언도프트 GaN층과 상기 제1 질화물층 상에 배치된 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층; 및
상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층 상에 위치한 제2 언도프트 GaN층을 포함하고,
상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층은 상기 제1 언도프트 GaN층의 상부면 상에 위치한 제1 영역 및 상기 제1 언도프트 GaN층의 V핏 상에 위치한 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역의 Al 농도는 상기 제2 영역의 Al 농도보다 큰 자외선 발광소자.Board;
A first undoped GaN layer comprising a V-pit having a top surface and a side surface on at least a portion of the substrate;
A first nitride layer disposed on the V-pit of the first undoped GaN layer;
A first undoped AlGaN-based semiconductor layer disposed on the first undoped GaN layer and the first nitride layer; And
And a second undoped GaN layer located on the first undoped AlGaN-based semiconductor layer,
Wherein the first undoped AlGaN-based semiconductor layer comprises a first region located on a top surface of the first undoped GaN layer and a second region located on a V-pit of the first undoped GaN layer,
Wherein an Al concentration of the first region is larger than an Al concentration of the second region.
상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층은 AlxGa1-xN(0.4≤x≤0.8)의 Al 조성을 갖는 자외선 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the first undoped AlGaN-based semiconductor layer has an Al composition of Al x Ga 1-x N (0.4 ? X ? 0.8).
상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층의 두께는 5㎚ 내지 15㎚인 자외선 발광소자.The method according to claim 1,
The thickness of the first undoped AlGaN-based semiconductor layer is 5 nm to 15 nm.
상기 제2 언도프트 GaN층의 두께는 800㎚ 내지 1500㎚인 자외선 발광소자.The method according to claim 1,
And the thickness of the second undoped GaN layer is 800 nm to 1500 nm.
상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층 및 상기 제2 언도프트 GaN층은 상기 제1 질하물층 상에 적어도 2쌍 이상 배치된 자외선 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein at least two pairs of the first undoped AlGaN-based semiconductor layer and the second undoped GaN layer are disposed on the first waved layer.
상기 제2 언도프트 GaN층은 평평한 상부면과 V핏을 포함하고, 상기 제2 언도프트 GaN층의 V핏 상에 배치된 제2 질화물층;
상기 제2 언도프트 GaN층과 상기 제2 질화물층 상에 배치된 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층; 및
상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층 상에 위치한 제3 언도프트 GaN층을 포함하고,
상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층은 상기 제2 언도프트 GaN층의 상부면 상에 위치한 제3 영역 및 상기 제2 언도프트 GaN층의 V핏 상에 위치한 제4 영역을 포함하고,
상기 제3 영역의 Al 농도는 상기 제4 영역의 Al 농도보다 큰 자외선 발광소자.The method according to claim 1,
The second undoped GaN layer comprising a flat top surface and a V-pit, the second nitride layer disposed on the V-pit of the second undoped GaN layer;
A second undoped AlGaN-based semiconductor layer disposed on the second undoped GaN layer and the second nitride layer; And
And a third undoped GaN layer located on the second undoped AlGaN-based semiconductor layer,
The second undoped AlGaN-based semiconductor layer comprises a third region located on the upper surface of the second undoped GaN layer and a fourth region located on the V-pit of the second undoped GaN layer,
And the Al concentration in the third region is larger than the Al concentration in the fourth region.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150090700A KR102353077B1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device |
CN201680037177.6A CN107810563B (en) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | Ultraviolet light emitting diode, light emitting diode package and lighting device |
PCT/KR2016/006734 WO2016209015A1 (en) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | Ultraviolet light emitting diode, light emitting diode package, and lighting device |
US15/579,800 US10243103B2 (en) | 2015-06-25 | 2016-06-24 | Ultraviolet light emitting diode, light emitting diode package, and lighting device |
KR1020220005092A KR102461317B1 (en) | 2015-06-25 | 2022-01-13 | Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150090700A KR102353077B1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220005092A Division KR102461317B1 (en) | 2015-06-25 | 2022-01-13 | Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170001138A true KR20170001138A (en) | 2017-01-04 |
KR102353077B1 KR102353077B1 (en) | 2022-01-19 |
Family
ID=57831874
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150090700A KR102353077B1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device |
KR1020220005092A KR102461317B1 (en) | 2015-06-25 | 2022-01-13 | Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220005092A KR102461317B1 (en) | 2015-06-25 | 2022-01-13 | Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (2) | KR102353077B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117153974A (en) * | 2023-10-26 | 2023-12-01 | 江西兆驰半导体有限公司 | LED epitaxial wafer, preparation method thereof and LED |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130017462A (en) * | 2011-08-10 | 2013-02-20 | 엘지이노텍 주식회사 | Growth substrate, semiconductor device and method for fabricating the same |
KR20130120615A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device and light emitting device package |
-
2015
- 2015-06-25 KR KR1020150090700A patent/KR102353077B1/en active IP Right Grant
-
2022
- 2022-01-13 KR KR1020220005092A patent/KR102461317B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130017462A (en) * | 2011-08-10 | 2013-02-20 | 엘지이노텍 주식회사 | Growth substrate, semiconductor device and method for fabricating the same |
KR20130120615A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device and light emitting device package |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117153974A (en) * | 2023-10-26 | 2023-12-01 | 江西兆驰半导体有限公司 | LED epitaxial wafer, preparation method thereof and LED |
CN117153974B (en) * | 2023-10-26 | 2024-02-20 | 江西兆驰半导体有限公司 | LED epitaxial wafer, preparation method thereof and LED |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220011771A (en) | 2022-01-28 |
KR102461317B1 (en) | 2022-10-31 |
KR102353077B1 (en) | 2022-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107810563B (en) | Ultraviolet light emitting diode, light emitting diode package and lighting device | |
KR102461317B1 (en) | Uv light emitting device, light emitting device package and lighting device | |
US10535795B2 (en) | Ultraviolet light emitting element and lighting system having a quantum barrier structure for improved light emission efficiency | |
US10816143B2 (en) | Ultraviolet light-emitting device and lighting system | |
KR102359824B1 (en) | Uv light emitting device and light emitting device package | |
KR102356232B1 (en) | Uv light emitting device and light emitting device package | |
KR20160107441A (en) | Uv light emitting device and lighting system | |
KR102397266B1 (en) | Light emitting device and lighting apparatus | |
KR102315594B1 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR102515587B1 (en) | Uv light emitting device and lighting system | |
KR101983292B1 (en) | Light emitting device | |
KR102308720B1 (en) | Uv light emitting device and lighting system | |
KR20180018095A (en) | Uv light emitting device and lighting system | |
KR102473393B1 (en) | Uv light emitting device and lighting system | |
KR102200075B1 (en) | Uv light emitting device and lighting system | |
KR102317473B1 (en) | Uv light emitting device and lighting system | |
KR20160016316A (en) | Light emitting device and lighting system having the same | |
KR102237119B1 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR102302855B1 (en) | Light emitting device, and lighting system | |
KR102249647B1 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR102249633B1 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR20160014343A (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR102057719B1 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR20170006536A (en) | Uv light emitting device and light emitting device package | |
KR20160088095A (en) | Uv light emitting device and lighting system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |