KR20170083852A - Light emitting diode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광도 개선을 위한 활성층 구조가 구비된 발광소자에 관한 발명이다. 본 발명의 실시예에 따른 발광소자는, 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 위에 형성되는 활성층; 및 상기 활성층 위에 형성되는 제2 반도체층;을 포함하되, 상기 활성층은, 제1 질화물층, 제2 질화물층, 제3 질화물층 및 제4 질화물층을 포함하는 제1 블록층이 적어도 1회 이상 반복적으로 적층된 초격자층을 포함하며, 상기 제2 질화물층은 상기 제1 질화물층 위에 적층되고, 상기 제1 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며, 상기 제3 질화물층은 상기 제2 질화물층 위에 적층되고, 상기 제2 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며, 상기 제4 질화물층은 상기 제3 질화물층 위에 적층되고, 상기 제3 질화물층보다 낮은 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.The present invention relates to a light emitting device having an active layer structure for improving brightness. A light emitting device according to an embodiment of the present invention includes: a first semiconductor layer; An active layer formed on the first semiconductor layer; And a second semiconductor layer formed on the active layer, wherein the active layer includes a first block layer including a first nitride layer, a second nitride layer, a third nitride layer, and a fourth nitride layer at least once or more Wherein the second nitride layer is stacked over the first nitride layer and has a higher band gap energy than the first nitride layer, and the third nitride layer comprises a second nitride layer And has a band gap energy higher than that of the second nitride layer and the fourth nitride layer is stacked on the third nitride layer and has a lower band gap energy than the third nitride layer.

Description

발광 소자{Light emitting diode}[0001]

본 발명의 실시예는 질화물 반도체 발광 소자에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device.

발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.Light emitting diodes (LEDs) are a kind of semiconductor devices that convert the electricity into infrared rays or light by using the characteristics of compound semiconductors, exchange signals, or use as a light source.

Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD:Laser Diode) 등 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.III-V nitride semiconductors (group III-V nitride semiconductors) are attracting attention as a core material for light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) due to their physical and chemical properties.

이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다. 이에, 발광 다이오드의 광 추출 효율을 개선하기 위한 노력들이 다양하게 시도되고 있다.Since such a light emitting diode does not contain environmentally harmful substances such as mercury (Hg) used in conventional lighting devices such as incandescent lamps and fluorescent lamps, it has excellent environmental friendliness, and has advantages such as long life and low power consumption characteristics. . Accordingly, various attempts have been made to improve the light extraction efficiency of light emitting diodes.

발광 다이오드의 활성층에서 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며 그에 상응하는 파장을 가지는 빛이 생성된다. 종래의 발광 다이오드의 경우 홀(hole)의 짧은 이동거리로 인해 활성층 내의 P 형 반도체층에 가까운 우물층 몇 개에서만 발광이 제한적으로 발생하여 광도 향상에 한계가 있다. 이와 동시에 전자 오버플로(electron overflow)에 의한 비방사 재결합(non-radiative recombination)이 발생하여 홀 캐리어 소모(hole carrier consumption)에 의한 광도 하락이 발생한다. As electrons and holes are recombined in the active layer of the light emitting diode, the light is transited to a low energy level and light having a wavelength corresponding thereto is generated. In the conventional light emitting diode, light emission is restricted only to a few well layers close to the P-type semiconductor layer in the active layer due to a short travel distance of the hole, thereby limiting brightness enhancement. At the same time, non-radiative recombination due to electron overflow occurs, resulting in a decrease in light intensity due to hole carrier consumption.

따라서, 활성층 내에서 광도 향상을 위한 활성층 구조에 관한 기술의 제공이 요구 된다.Therefore, it is required to provide a technique relating to the active layer structure for improving the light intensity in the active layer.

한국공개특허 제 2014-0090282 호Korean Patent Publication No. 2014-0090282

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광도 향상을 위한 활성층 구조를 포함하는 발광소자를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a light emitting device including an active layer structure for improving brightness.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자는, 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 위에 형성되며는 활성층; 및 상기 활성층 위에 형성되는 제2 반도체층;을 포함하되, 상기 활성층은, 제1 질화물층, 제2 질화물층, 제3 질화물층 및 제4 질화물층을 포함하는 제1 블록층이 적어도 1회 이상 반복적으로 적층된 초격자층을 포함하며, 상기 제2 질화물층은 상기 제1 질화물층 위에 적층되고, 상기 제1 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며, 상기 제3 질화물층은 상기 제2 질화물층 위에 적층되고, 상기 제2 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며, 상기 제4 질화물층은 상기 제3 질화물층 위에 적층되고, 상기 제3 질화물층보다 낮은 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting device comprising: a first semiconductor layer; An active layer formed on the first semiconductor layer; And a second semiconductor layer formed on the active layer, wherein the active layer includes a first block layer including a first nitride layer, a second nitride layer, a third nitride layer, and a fourth nitride layer at least once or more Wherein the second nitride layer is stacked over the first nitride layer and has a higher band gap energy than the first nitride layer, and the third nitride layer comprises a second nitride layer And has a band gap energy higher than that of the second nitride layer and the fourth nitride layer is stacked on the third nitride layer and has a lower band gap energy than the third nitride layer.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 활성층 내의 스트레인(strain)을 완화하고 전제 컨파인먼트(confinement)와 홀 인젝션(hole injection)을 개선하여 발광소자의 광도를 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the strain in the active layer is relaxed, and the luminous intensity of the light emitting device is improved by improving the total confinement and hole injection.

도 1은 종래의 발광소자의 단면도와 상기 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층 내의 Al 함유량을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 Al 함유량을 가지는 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층 내의 Al 함유량을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 Al 함유량을 가지는 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 Si 의 함유량을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 발광 파장 대비 광도 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 역방향 전압(VR) 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional light emitting device and an energy band gap of an active layer of the light emitting device.
2 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing an energy band gap of an active layer of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the Al content in the active layer of the light emitting device according to the embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the energy band gap of the active layer having the Al content in FIG.
6 is a diagram showing the Al content in the active layer of the light emitting device according to the embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the energy band gap of the active layer having the Al content in FIG.
8 is a cross-sectional view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
9 is a view showing energy bandgap of an active layer of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
10 and 11 are views showing the content of Si in the active layer of the light emitting device according to another embodiment of the present invention.
12 is a graph of luminous intensity versus wavelength of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph of a reverse voltage (VR) of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view of a light emitting device package including a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

도 1은 종래의 발광소자의 단면도와 상기 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view of a conventional light emitting device and an energy band gap of an active layer of the light emitting device.

도 1을 참조하면, 종래의 발광소자(100)은 제1 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 반도체층(130)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a conventional light emitting device 100 may include a first semiconductor layer 110, an active layer 120, and a second semiconductor layer 130.

활성층(120)은 제1 반도체층(110) 위에 적층되어 형성되며, 제2 반도체층(130)은 활성층(120) 위에 적층되어 형성될 수 있다.The active layer 120 may be formed on the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 130 may be formed on the active layer 120.

제1 반도체층(110)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다. The first semiconductor layer 110 may be an n-type semiconductor layer doped with an n-type dopant, such as a Group III-V or II-VI group compound semiconductor.

제2 반도체층(130)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현되며, p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다.The second semiconductor layer 130 may be a p-type semiconductor layer doped with a p-type dopant and may be formed of a compound semiconductor such as group III-V or II-VI.

활성층(120)은 InGaN층(122)와 GaN층(124)이 교번하여 적층된 초격자층 구조를 포함할 수 있다. InGaN층(122)의 밴드갭 에너지가 GaN층(124)의 밴드갭 에너지보다 낮기 때문에, InGaN층(122)는 양자우물층이고 GaN층(124)는 양자장벽층일 수 있다.The active layer 120 may include a superlattice layer structure in which an InGaN layer 122 and a GaN layer 124 are alternately stacked. Since the band gap energy of the InGaN layer 122 is lower than the band gap energy of the GaN layer 124, the InGaN layer 122 may be a quantum well layer and the GaN layer 124 may be a quantum barrier layer.

예시적으로 도 1에 도시된 것과 같이, 활성층(120)은 InGaN층(122)와 GaN층(124)이 교번적으로 2번 적층된 구조일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.Illustratively, as shown in FIG. 1, the active layer 120 may be a structure in which the InGaN layer 122 and the GaN layer 124 are alternately stacked twice, but the present invention is not limited thereto.

도 1의 하단에 도시된 에너지 밴드갭 그래프를 참조하면, 활성층(120)에 포함된 InGaN층(122)의 밴드갭 에너지가 GaN층(120)의 밴드갭 에너지보다 낮기 때문에 양자우물층으로 도시되어 있고, GaN층(120)은 양자장벽층으로 도시되어 있다.1, the bandgap energy of the InGaN layer 122 included in the active layer 120 is lower than the band gap energy of the GaN layer 120, and thus is shown as a quantum well layer And the GaN layer 120 is shown as a quantum barrier layer.

종래의 발광소자(100)의 활성층(120)은 InGaN층(122)이 저온에서 성장되기 때문에 결정 품질이 낮다. 상대적으로 저품질의 InGaN층(122)으로 광출력을 개선하는 것이 제한되며, 제품 목적에 맞는 파장에 따라 InGaN의 조성 역시 제한적인 문제점이 있다. The active layer 120 of the conventional light emitting device 100 has a low crystal quality because the InGaN layer 122 is grown at a low temperature. The improvement of the light output is limited by the relatively low quality InGaN layer 122 and the composition of InGaN is also limited according to wavelengths suitable for the purpose of the product.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 발광소자(200)는 제1 반도체층(110)과 제2 반도체층(130)을 포함하며, 제1 반도체층(110)과 제2 반도체층(130) 사이에 형성되는 활성층(250)을 포함할 수 있다.The light emitting device 200 according to an embodiment of the present invention includes a first semiconductor layer 110 and a second semiconductor layer 130 and is formed between the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 130 The active layer 250 may be formed of a metal.

활성층(250)은 제1 질화물층(122), 제2 질화물층(124), 제3 질화물층(126) 및 제4 질화물층(128)를 포함하는 제1 블록층(210)이 적어도 1회 이상 반복적으로 적층된 초격자층을 포함할 수 있다.The active layer 250 is formed by the first block layer 210 including the first nitride layer 122, the second nitride layer 124, the third nitride layer 126 and the fourth nitride layer 128 at least once A superlattice layer repeatedly stacked over the superlattice layer.

예시적으로 도 2에 도시된 것과 같이, 활성층(250)은 제1 블록층(210, 212)이 2회(210, 212) 적층된 초격자층일 수 있지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다. 2, the active layer 250 may be a superlattice layer in which the first block layers 210 and 212 are laminated twice (210 and 212), but this is only an example and is not limited thereto .

이하 중복된 설명을 생략하고 설명의 편의를 위하여 제1 블록층(210, 212)는 지시 번호 210을 기준으로 설명한다.For the sake of convenience of description, the first block layers 210 and 212 will be described with reference to the index number 210.

제2 질화물층(124)은 제1 질화물층(122) 위에 적층되고, 제1 질화물층(122)보다 높은 밴드갭 에너지를 가진다. 제3 질화물층(126)은 제2 질화물층(124) 위에 적층되고, 제2 질화물층(124)보다 높은 밴드갭 에너지를 가진다. 제4 질화물층(128)은 제3 질화물층(126)위에 적층되고, 제3 질화물층(126)보다 낮은 밴드갭 에너지를 가진다.The second nitride layer 124 is deposited over the first nitride layer 122 and has a higher band gap energy than the first nitride layer 122. The third nitride layer 126 is deposited over the second nitride layer 124 and has a higher band gap energy than the second nitride layer 124. The fourth nitride layer 128 is deposited over the third nitride layer 126 and has a lower band gap energy than the third nitride layer 126.

제1 질화물층(122)은 InGaN을 포함하는 양자우물층일 수 있다.The first nitride layer 122 may be a quantum well layer comprising InGaN.

제2 질화물층(124)과 제4 질화물층(128)은 GaN을 포함하는 제1 양자장벽층일 수 있다. The second nitride layer 124 and the fourth nitride layer 128 may be a first quantum barrier layer comprising GaN.

제3 질화물층(126)은 AlxGa(1-x)N (0 < x < 1) 을 포함하는 제2 양자장벽층일 수 있다. 상기 x는 0보다 크고 0.1 보다 작은 값을 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.The third nitride layer 126 may be a second quantum barrier layer containing AlxGa (1-x) N (0 <x <1). The above x may have a value larger than 0 and smaller than 0.1, but is not limited thereto.

제1 블록층(210)에 포함된 포함된 각각의 제3 질화물층(126)에 속하는 Al의 농도는, 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130) 방향으로 갈수록 증가 또는 감소할 수 있다. 상기 증가는 선형적인 증가일 수도 있고 계단적으로 증가하는 것일 수 있다. 상기 감소는 선형적인 감소일 수도 있고 계단적으로 감소하는 것일 수 있다. The concentration of Al in each of the included third nitride layers 126 included in the first block layer 210 increases or decreases from the first semiconductor layer 110 toward the second semiconductor layer 130 . The increase may be a linear increase or a steady increase. The decrease may be a linear decrease or a steady decrease.

제1 블록층(210)에 포함된 포함된 각각의 제3 질화물층(126)에 속하는 Al의 농도는, 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130) 방향으로 갈수록 증가하다가 감소할 수 있으며, 감소하다가 증가할 수도 있다.The concentration of Al in each of the included third nitride layers 126 included in the first block layer 210 increases from the first semiconductor layer 110 toward the second semiconductor layer 130 and decreases And may decrease and then increase.

예시적으로, 제3 질화물층(126)의 두께는 0.5 내지 1 [nm]일 수 있다.Illustratively, the thickness of the third nitride layer 126 may be 0.5 to 1 [nm].

예시적으로, 제2 질화물층(124) 또는 제4 질화물층(128)의 두께 대비 제3 질화물층(126)의 두께의 비율은 1: 0.5 또는 1:1 일 수 있다. 즉, 제2 질화물층(124) 또는 제4 질화물층(128)의 두께가 1 인 경우에 상대적으로 제3 질화물층(126)의 두께는 0.5 또는 1 일 수 있다. Illustratively, the ratio of the thickness of the third nitride layer 126 to the thickness of the second nitride layer 124 or the fourth nitride layer 128 may be 1: 0.5 or 1: 1. That is, when the thickness of the second nitride layer 124 or the fourth nitride layer 128 is 1, the thickness of the third nitride layer 126 may be 0.5 or 1.

활성층(250)은 제1 블록층(210)이 1회 이상 적층된 구조를 포함하고, 마지막 적층된 제1 블록층과 제2 반도체층(130) 사이에 적층된 제1 질화물층(122)를 포함할 수 있다.The active layer 250 includes a structure in which the first block layer 210 is laminated one or more times and a first nitride layer 122 stacked between the last stacked first block layer and the second semiconductor layer 130 .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing an energy band gap of an active layer of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 도2에서 발광소자(200 ) 내에 제1 블록층(210)이 2 회 적층되어 있으므로, 제2 질화물층(124), 제3 질화물층(126) 및 제4 질화물층(128)에 의한 양자장벽층이 2개 도시되어 있다. 제3 질화물층(126)의 밴드갭 에너지가 제2 질화물층(124) 및 제4 질화물층(128)보다 높기 때문에 에너지 밴드갭 그래프에서 돌출되어 표시될 수 있다.Referring to FIG. 3, since the first block layer 210 is deposited twice in the light emitting device 200 in FIG. 2, the second nitride layer 124, the third nitride layer 126, and the fourth nitride layer 128 shown in Fig. Since the band gap energy of the third nitride layer 126 is higher than that of the second nitride layer 124 and the fourth nitride layer 128, it can be projected and displayed in the energy band gap graph.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자(200)의 활성층 내의 Al 함유량을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 Al 함유량을 가지는 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.Fig. 4 is a diagram showing the Al content in the active layer of the light emitting device 200, and Fig. 5 is a graph showing the energy band gap of the active layer having the Al content in Fig. 4, according to the embodiment of the present invention.

도 4는, 설명의 편의를 위하여, 제1 블록층(210)이 4회 적층된 활성층의 Al 의 함유량을 나타낸 도면이다. 제1 블록층(210)에 포함된 제3 질화물층(126)의 Al 함유량은 n형 반도체층인 제1 반도체층(110) 에서 p형 반도체층인 제2 반도체층(130)으로 갈수록 감소할 수 있다. 4 is a diagram showing the content of Al in the active layer in which the first block layer 210 is laminated four times for convenience of explanation. The Al content of the third nitride layer 126 included in the first block layer 210 decreases from the first semiconductor layer 110 which is an n-type semiconductor layer to the second semiconductor layer 130 which is a p-type semiconductor layer .

도 5를 참조하면, 도4에 도시된 것과 같이 Al 의 함유량이 감소함에 따라, 양자장벽층(510, 520, 530, 540)의 높이도 감소할 수 있다.Referring to FIG. 5, as the content of Al decreases as shown in FIG. 4, the heights of the quantum barrier layers 510, 520, 530 and 540 may also decrease.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 활성층 내의 Al 함유량을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 Al 함유량을 가지는 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a graph showing the Al content in the active layer of the light emitting device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a graph showing the energy band gap of the active layer having the Al content in FIG.

도 6은, 설명의 편의를 위하여, 제1 블록층(210)이 4회 적층된 활성층의 Al 의 함유량을 나타낸 도면이다. 제1 블록층(210)에 포함된 제3 질화물층(126)의 Al 함유량은 n형 반도체층인 제1 반도체층(110) 에서 p형 반도체층인 제2 반도체층(130)으로 갈수록 증가할 수 있다. 6 is a diagram showing the content of Al in the active layer in which the first block layer 210 is laminated four times for convenience of explanation. The Al content of the third nitride layer 126 included in the first block layer 210 increases from the first semiconductor layer 110 which is an n-type semiconductor layer to the second semiconductor layer 130 which is a p-type semiconductor layer .

도 7를 참조하면, 도6에 도시된 것과 같이 Al 의 함유량이 증가함에 따라, 양자장벽층(510, 520, 530, 540)의 높이도 증가할 수 있다.Referring to FIG. 7, as the content of Al increases as shown in FIG. 6, the heights of the quantum barrier layers 510, 520, 530 and 540 may also increase.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(300)은 1회 이상 적층된 제1 블록층(210), 제2 블록층(310) 및 1회 이상 적층된 제3 블록층(320)을 포함하는 활성층(350)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, a light emitting device 300 according to another embodiment of the present invention includes a first block layer 210, a second block layer 310, and a third block layer 310 stacked one or more times. And an active layer 350 including an active layer 320.

제1 블록층(210)은 적어도 1회 이상 적층될 수 있다. 예시적으로 도 8을 참조하면, 제1 블록층(210)은 2회(210, 212) 적층될 수 있지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.The first block layer 210 may be stacked at least once. Illustratively, referring to FIG. 8, the first block layer 210 may be laminated twice (210, 212), but this is only an example and not limited thereto.

활성층(350)은 1회 이상 적층된 제1 블록층(210) 위에 제2 블록층(310)이 적층되고, 제2 블록층(310) 위에 제3 블록층(320)이 1회 이상 적층된 구조를 포함할 수 있다.The active layer 350 is formed by stacking a second block layer 310 on the first block layer 210 and a third block layer 320 on the second block layer 310 at least once Structure.

제2 블록층(310)은, 제1 질화물층(122) 및 제2 질화물층(124)이 차례대로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 예시적으로,제2 블록층(310)은 3.0 [nm]의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.The second block layer 310 may include a structure in which a first nitride layer 122 and a second nitride layer 124 are sequentially stacked. Illustratively, the second blocking layer 310 may have a thickness of 3.0 [nm], but is not limited thereto.

제3 블록층(320)은, 제1 질화물층(122)과 제5 질화물층(822)이 교번하여 적층된 초격자층 구조를 포함할 수 있다.The third block layer 320 may include a superlattice layer structure in which the first nitride layer 122 and the fifth nitride layer 822 are alternately stacked.

제5 질화물층(822) 은 밴드갭 에너지가 제1 질화물층(122) 보다 높을 수 있다. 제5 질화물층(822) 은 제2 질화물층(124)에 Si가 도펀트(dopant)로 도핑(doping)된 n형 질화물층일 수 있다. 상기 Si 도펀트는 1e18 내지 내지 1e19 [atoms/cm3] 의 범위에 속하는 농도를 가질 수 있다.The fifth nitride layer 822 may have a higher band gap energy than the first nitride layer 122. The fifth nitride layer 822 may be an n-type nitride layer in which Si is doped with a dopant in the second nitride layer 124. The Si dopant may have a concentration in the range of 1e18 to 1e19 [atoms / cm &lt; 3 &gt;].

제3 블록층(320)에 포함된 각각의 제5 질화물층(822) 의 상기 Si 도펀트의 농도는 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130) 방향으로 갈수록 증가 또는 감소할 수 있다. 상기 증가는 선형적인 증가일 수도 있고 계단적으로 증가하는 것일 수 있다. 상기 감소는 선형적인 감소일 수도 있고 계단적으로 감소하는 것일 수 있다. The concentration of the Si dopant in each fifth nitride layer 822 included in the third block layer 320 may increase or decrease toward the second semiconductor layer 130 from the first semiconductor layer 110 . The increase may be a linear increase or a steady increase. The decrease may be a linear decrease or a steady decrease.

제3 블록층(320)에 포함된 각각의 제5 질화물층(822) 의 Si 도펀트의 농도는, 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130) 방향으로 갈수록 증가하다가 감소할 수 있으며, 감소하다가 증가할 수도 있다.The concentration of the Si dopant in each fifth nitride layer 822 included in the third block layer 320 increases from the first semiconductor layer 110 toward the second semiconductor layer 130 and may decrease , It may decrease and then increase.

활성층(250)은 마지막 적층된 제3 블록층과 제2 반도체층(130) 사이에 적층된 제1 질화물층(122)를 포함할 수 있다.The active layer 250 may include a first nitride layer 122 stacked between the last stacked third block layer and the second semiconductor layer 130.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 에너지 밴드갭을 나타내는 도면이다.9 is a view showing energy bandgap of an active layer of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(300)의 활성층(350)에 제3 블록층(320)이 2회 적층된 경우, 2 개의 제5 질화물층(822) 이 존재할 수 있고, 제5 질화물층(822) 은 제1 질화물층(122)보다 밴드갭 에너지가 높기 때문에 양자장벽층일 수 있다. 9, when the third block layer 320 is deposited twice on the active layer 350 of the light emitting device 300 according to another embodiment of the present invention, two fifth nitride layers 822 exist And the fifth nitride layer 822 may be a quantum barrier layer because it has a higher band gap energy than the first nitride layer 122.

제5 질화물층(822) 은 Si가 도핑되어 있으므로, 제5 질화물층(822)에 의한 양자장벽층에서 홀의 포텐셜 배리어(potential barrier) 높이는 증가하고 전자의 포텐셜 배리어 높이는 감소할 수 있다. 이것은 Si 도너(donor)가 스캐터 센터(scatter center)로 작용하여 홀의 확산을 감소시키기 때문이다.Since the fifth nitride layer 822 is doped with Si, the potential barrier height of the holes in the quantum barrier layer by the fifth nitride layer 822 may increase and the potential barrier height of electrons may decrease. This is because the Si donor acts as a scatter center to reduce diffusion of holes.

도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 발광소자의 활성층의 Si 의 함유량을 나타내는 도면이다.10 and 11 are views showing the content of Si in the active layer of the light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(300)의 활성층(350) 에서 Si 농도가 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130)으로 갈수록 감소하는 것은 나타낸다. 10 shows that the Si concentration decreases from the first semiconductor layer 110 to the second semiconductor layer 130 in the active layer 350 of the light emitting device 300 according to another embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자(300)의 활성층(350) 에서 Si 농도가 제1 반도체층(110)에서 제2 반도체층(130)으로 갈수록 증가하는 것은 나타낸다. 11 shows that the Si concentration increases from the first semiconductor layer 110 to the second semiconductor layer 130 in the active layer 350 of the light emitting device 300 according to another embodiment of the present invention.

도 10과 도 11은, 상기 Si 농도가 감소 또는 증가하는 것만을 나타내었지만 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다. 상기 Si 농도는 증가하다가 감소할 수도 있으며, 감소하다가 증가할 수도 있다.10 and 11 show only that the Si concentration is decreased or increased, but this is only an example and is not limited thereto. The Si concentration may increase, then decrease, or decrease and then increase.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 발광 파장 대비 광도 그래프이다.12 is a graph of luminous intensity versus wavelength of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 종래의 발광 소자(100)의 발광 파장(WD)에 따른 광도(PO) 분포(검은색)과 본 발명의 발광 소자(200, 300)의 발광 파장(WD)에 따른 광도(PO) 분포(붉은색)을 비교하면, 본 발명의 발광 소자(200, 300)가 장파장 영역에서 광도 드랍(drop)이 개선되는 효과가 있다.Referring to FIG. 12, the light intensity distribution PO (black) according to the light emission wavelength WD of the conventional light emitting device 100 and the light intensity distribution WD according to the light emission wavelength WD of the light emitting devices 200 and 300 of the present invention (Red), the luminous intensity drop of the light emitting devices 200 and 300 of the present invention is improved in the long wavelength region.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 발광소자의 역방향 전압(VR) 그래프이다.13 is a graph of a reverse voltage (VR) of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 종래의 발광 소자(100)과 비교하여 본 발명의 발광 소자(200, 300)의 역방향 전압(녹색)이 줄어든 것을 확인할 수 있다. 이것은, AlGaN 배리어와 Si 도핑된 배리어로 인하여 전자와 홀이 이동이 용이해짐으로써 구동 전압이 낮아졌기 때문이다.Referring to FIG. 13, it can be seen that the reverse voltage (green) of the light emitting devices 200 and 300 of the present invention is reduced as compared with the conventional light emitting device 100. This is because the electron and hole move easily due to the AlGaN barrier and the Si-doped barrier, thereby lowering the driving voltage.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.14 is a cross-sectional view of a light emitting device package including a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지는 몸체(1015), 몸체(1015) 상에 형성된 발광 소자(200, 300), 발광 소자(200, 300)와 연결된 제 1 리드 프레임(1015a)과 제 2 리드 프레임(1015b) 및 발광 소자(200, 300)를 감싸는 몰딩부(1035)를 포함한다.14, the light emitting device package of the present invention includes a body 1015, light emitting devices 200 and 300 formed on the body 1015, a first lead frame 1015a connected to the light emitting devices 200 and 300, And a molding part 1035 surrounding the second lead frame 1015b and the light emitting devices 200 and 300.

몸체(1015)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 몸체(1015)가 금속과 같은 전도성 물질로 이루어지면, 몸체(1015) 표면에 절연 물질을 더 형성하여 제 1 리드 프레임(1015a)과 제 2 리드 프레임(1015b)의 전기적 연결을 방지할 수 있다.The body 1015 may be formed of a silicon material, a synthetic resin material, or a metal material, but is not limited thereto. If the body 1015 is made of a conductive material such as a metal, an insulating material may be further formed on the surface of the body 1015 to prevent electrical connection between the first lead frame 1015a and the second lead frame 1015b.

발광 소자(200, 300)는 몸체(1015) 상에 설치되거나 제 1 리드 프레임(1015a) 또는 제 2 리드 프레임(1015b) 상에 설치될 수도 있다. 도면에서는 발광 소자(200, 300)가 제 1 리드 프레임(1015a)과 직접 연결되고, 발광 소자(200, 300)가 제 2 리드 프레임(1015b)과는 와이어(1025)를 통해 연결된 것을 도시하였다. 이 때, 제 1 리드 프레임(1015a)은 발광 소자(200, 300)의 제 1 반도체층(230)과 전기적으로 연결되는 제 1 전극(미도시)와 연결되고, 제 2 리드 프레임(1015b)은 발광 소자(200, 300)의 제 2 반도체층(280)과 전기적으로 연결되는 제 2 전극(미도시)와 연결될 수 있다.The light emitting devices 200 and 300 may be mounted on the body 1015 or may be mounted on the first lead frame 1015a or the second lead frame 1015b. The light emitting devices 200 and 300 are directly connected to the first lead frame 1015a and the light emitting devices 200 and 300 are connected to the second lead frame 1015b through the wires 1025. [ In this case, the first lead frame 1015a is connected to a first electrode (not shown) electrically connected to the first semiconductor layer 230 of the light emitting devices 200 and 300, and the second lead frame 1015b is connected to the first electrode (Not shown) electrically connected to the second semiconductor layer 280 of the light emitting devices 200 and 300.

몰딩부(1035)는 발광 소자(200, 300)를 덮으며, 도시하지는 않았으나 몰딩부(1035)는 형광체와 같은 파장 변환 입자를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The molding part 1035 covers the light emitting devices 200 and 300. Although not shown, the molding part 1035 may further include wavelength conversion particles such as a fluorescent material.

상기와 같은 본 발명 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 of the present invention may further include an optical member such as a light guide plate, a prism sheet, and a diffusion sheet to 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.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

100, 200, 300 : 발광 소자
110 : 제1 반도체층
120 : 활성층
122 : 제1 질화물층
124 : 제2 질화물층
126 : 제3 질화물층
128 : 제4 질화물층
822 : 제5 질화물층100, 200, 300: Light emitting element
110: first semiconductor layer
120: active layer
122: first nitride layer
124: second nitride layer
126: third nitride layer
128: fourth nitride layer
822: a fifth nitride layer

Claims (14)

제1 반도체층;
상기 제1 반도체층 위에 형성되는 활성층; 및
상기 활성층 위에 형성되는 제2 반도체층;을 포함하되,
상기 활성층은,
제1 질화물층, 제2 질화물층, 제3 질화물층 및 제4 질화물층을 포함하는 제1 블록층이 적어도 1회 이상 반복적으로 적층된 초격자층을 포함하며,
상기 제2 질화물층은 상기 제1 질화물층 위에 적층되고, 상기 제1 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며,
상기 제3 질화물층은 상기 제2 질화물층 위에 적층되고, 상기 제2 질화물층보다 높은 밴드갭 에너지를 가지며,
상기 제4 질화물층은 상기 제3 질화물층 위에 적층되고, 상기 제3 질화물층보다 낮은 밴드갭 에너지를 가지는,
발광소자.A first semiconductor layer;
An active layer formed on the first semiconductor layer; And
And a second semiconductor layer formed on the active layer,
Wherein,
And a super lattice layer in which a first block layer including a first nitride layer, a second nitride layer, a third nitride layer and a fourth nitride layer is repeatedly laminated at least once,
Wherein the second nitride layer is deposited on the first nitride layer and has a higher band gap energy than the first nitride layer,
The third nitride layer is overlaid on the second nitride layer and has a higher band gap energy than the second nitride layer,
Wherein the fourth nitride layer is overlaid on the third nitride layer and has a lower band gap energy than the third nitride layer,
Light emitting element. 제1항에 있어서,
상기 제1 질화물층은 InGaN 을 포함하는 양자우물층인,
발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the first nitride layer is a quantum well layer including InGaN,
Light emitting element. 제1항에 있어서,
상기 제2 질화물층 및 상기 제4 질화물층은 GaN 을 포함하는 제1 양자장벽층인,
발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the second nitride layer and the fourth nitride layer are a first quantum barrier layer comprising GaN,
Light emitting element. 제1항에 있어서,
상기 제3 질화물층은 AlxGa(1-x)N (0 < x < 1)을 포함하는 제2 양자장벽층인,
발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the third nitride layer is a second quantum barrier layer comprising AlxGa (1-x) N (0 < x <
Light emitting element. 제4항에 있어서,
상기 x는 0보다 크고 0.1 보다 작은 값을 가지는,
발광소자.5. The method of claim 4,
Wherein x is greater than 0 and less than 0.1,
Light emitting element. 제1항에 있어서,
상기 제1 블록층에 포함된 각각의 상기 제3 질화물층에 속하는 Al의 농도는,
상기 제1 반도체층에서 상기 제2 반도체층 방향으로 갈수록 증가 또는 감소하는,
발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the concentration of Al belonging to each of the third nitride layers included in the first block layer is a value
Wherein the second semiconductor layer has a first semiconductor layer and a second semiconductor layer,
Light emitting element. 제1항에 있어서,
상기 제2 질화물층 또는 상기 제4 질화물층의 두께 대비 상기 제3 질화물층의 두께의 비용을 1:0.5 또는 1:1인,
발광소자.The method according to claim 1,
Wherein a ratio of a thickness of the third nitride layer to a thickness of the second nitride layer or the fourth nitride layer is 1: 0.5 or 1: 1,
Light emitting element. 제1항에 있어서,
상기 제3 질화물층의 두께는 0.5 내지 1 [nm]인,
발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the third nitride layer is 0.5 to 1 [nm]
Light emitting element. 제1항에 있어서,
상기 활성층은,
상기 제1 블록층이 반복적으로 적층된 초격자층 위에 상기 제1 질화물층 및 상기 제2 질화물층이 차례대로 적층된 제2 블록층 및 상기 제2 블록층 위에 상기 제1 질화물층과 제5 질화물층이 교번하여 적어도 1회 이상 반복적으로 적층되는 제3 블록층을 더 포함하며,
상기 제5 질화물층은 밴드갭 에너지가 상기 제1 질화물층보다 높은,
발광소자.The method according to claim 1,
Wherein,
A second block layer in which the first nitride layer and the second nitride layer are sequentially stacked on the super lattice layer in which the first block layer is repeatedly stacked and a second block layer in which the first nitride layer and the fifth nitride layer Further comprising a third block layer in which layers are alternately repeatedly laminated at least one time,
Wherein the fifth nitride layer has a band gap energy higher than that of the first nitride layer,
Light emitting element. 제9항에 있어서,
상기 제5 질화물층은,
상기 제2 질화물층에 Si가 도펀트로 도핑된 n형 질화물층인,
발광소자.10. The method of claim 9,
Wherein the fifth nitride layer is a nitride layer,
Type nitride layer in which Si is doped with a dopant in the second nitride layer,
Light emitting element. 제10항에 있어서,
상기 Si 도펀트는 1e18 내지 1e19 [atoms/cm3] 의 범위에 속하는 농도를 가지는,
발광소자.11. The method of claim 10,
Wherein the Si dopant has a concentration in the range of 1e18 to 1e19 [atoms / cm &lt; 3 &
Light emitting element. 제10항에 있어서,
상기 제3 블록층에 포함된 각각의 상기 제5 질화물층의 Si 도펀트의 농도는,
상기 제1 반도체층 에서 상기 제2 반도체층 방향으로 갈수록 증가 또는 감소하는,
발광소자.11. The method of claim 10,
The concentration of the Si dopant in each of the fifth nitride layers included in the third block layer,
Wherein the second semiconductor layer has a first semiconductor layer and a second semiconductor layer,
Light emitting element. 제9항에 있어서,
상기 제2 블록층은 3.0 [nm]의 두께를 가지는,
발광 소자.10. The method of claim 9,
And the second block layer has a thickness of 3.0 [nm]
Light emitting element. 몸체;
상기 몸체에 배치되는 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임;
상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되도록 상기 몸체에 장착되는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 발광소자; 및
상기 발광소자를 포위하는 몰딩부를 포함하는,
발광소자 패키지.Body;
A first lead frame and a second lead frame disposed on the body;
The light emitting device according to any one of claims 1 to 13, which is mounted on the body so as to be electrically connected to the first lead frame and the second lead frame. And
And a molding portion surrounding the light emitting element.
A light emitting device package.
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