KR20170088059A - Nitride semiconductor light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 전류 확산 효과가 우수한 질화물 반도체 발광소자 에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device having an excellent current diffusion effect.
질화물계 반도체는 풀컬러 디스플레이, 교통 신호등, 일반조명 및 광통신 기기의 광원으로 자외선, 청/녹색 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 레이저 다이오드(laser diode)에 널리 이용되고 있다. 이러한 질화물계 발광소자는 n형 및 p형 질화물 반도체층 사이에 위치한 InGaN 계열의 다중양자우물 구조의 활성영역을 포함하며, 상기 활성영역 내의 양자우물층에서 전자와 정공이 재결합하는 원리로 빛을 생성시켜 방출시킨다.Nitride semiconductors are widely used in ultraviolet, blue / green light emitting diodes or laser diodes as light sources for full color displays, traffic lights, general lighting and optical communication equipment. Such a nitride-based light emitting device includes an active region of an InGaN-based multi-quantum well structure located between n-type and p-type nitride semiconductor layers, and generates light by recombination of electrons and holes in the quantum well layer in the active region .
종래의 질화물 반도체 소자에는 예를 들어 GaN계 질화물 반도체 소자를 들 수 있다. 종래의 GaN계 질화물 반도체 발광소자는 상기 활성영역의 발광효율을 향상시키기 위하여 n형 질화물 반도체층의 n형 도펀트 또는 p형 질화물층의 p형 도펀트의 함유량을 높여 활성영역의 전도 또는 정공의 유입량을 높이는 방안이 실행되고 있다.The conventional nitride semiconductor device includes, for example, a GaN-based nitride semiconductor device. In the conventional GaN-based nitride semiconductor light emitting device, the content of the p-type dopant of the n-type dopant or the p-type nitride layer of the n-type nitride semiconductor layer is increased to improve the luminous efficiency of the active region, The height is being implemented.
그러나, n형 질화물 반도체층의 n형 도펀트 또는 p형 질화물 반도체층의 p형 도펀트의 함유량을 높인 종래의 질화물 반도체 소자는 균일하지 못한 전류 확산(current spreading)에 의해 발광 효율이 크게 저하된다.However, in the conventional nitride semiconductor device in which the content of the n-type dopant of the n-type nitride semiconductor layer or the content of the p-type dopant of the p-type nitride semiconductor layer is increased, the luminous efficiency is significantly lowered by current spreading which is not uniform.
또한, GaN계 질화물 반도체에 n형 도펀트인 Si의 함유량을 일정 이상 높이게 되면, 표면 모폴로지(morphology)가 열화되며, 오히려 저항이 증가되어 막질 저하의 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 도펀트의 함유량을 높여서 전류 확산을 개선하는 것은 한계가 있다.In addition, if the content of Si as the n-type dopant in the GaN-based nitride semiconductor is increased by a certain amount or more, the surface morphology deteriorates, and resistance may increase, resulting in deterioration of film quality. Therefore, there is a limit to improve the current diffusion by increasing the content of the dopant.
따라서, 종래의 GnN계 질화물 반도체 발광소자는 균일한 전류 확산을 이루어 발광 효율을 향상시키는 기술의 제공이 요구 된다.Therefore, a conventional GnN-based nitride semiconductor light emitting device is required to provide a technique for achieving uniform current diffusion to improve the luminous efficiency.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전류 확산을 개선한 질화물 반도체 발광소자를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a nitride semiconductor light emitting device having improved current diffusion.
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 질화물 반도체 발광소자는 p형 질화물 반도체층; 상기 p형 질화물 반도체층의 아래에 형성된 활성층; 상기 활성층의 아래에 형성된 다중 구조체를 포함하는 n형 질화물 반도체층; 및 상기 n형 질화물 반도체층의 아래에 형성된 버퍼층을 포함하되, 상기 다중 구조체는, 제1 도핑층과 상기 제1 도핑층의 도핑(doping) 농도보다 낮은 도핑 농도를 가지는 제2 도핑층이 교번적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a nitride semiconductor light emitting device including: a p-type nitride semiconductor layer; An active layer formed below the p-type nitride semiconductor layer; An n-type nitride semiconductor layer including a multi-structure formed under the active layer; And a buffer layer formed below the n-type nitride semiconductor layer, wherein the multi-layer structure includes a first doping layer and a second doping layer having a doping concentration lower than a doping concentration of the first doping layer, As shown in FIG.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전류 확산을 개선하여 발광효율을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to improve the current diffusion and improve the luminous efficiency.
도 1은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 전류 집중(current crowding)을 나타낸 도면이다.
도 4는 GaN 과 AlGaN의 Si 도핑의 함유량에 따른 비저항 값을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 전류 확산이 개선된 질화물 반도체 발광소자의 n형 반도체층의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 개선된 전류 확산을 나타낸 도면이다.
도 8은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 발광을 촬영한 이미지이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 질화물 반도체 발광소자의 발광을 촬영한 이미지이다.
도 10은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 Al과 Si의 함유량을 나타낸 SIMS 프로파일이다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른, 질화물 반도체 발광소자의 Al과 Si의 함유량을 나타낸 SIMS 프로파일이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 질화물 반도체 발광소자의 외부양자효율을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발 명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자를 포함하는 질화물 반도체 발광소자 패키지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional nitride semiconductor light emitting device.
2 and 3 are views showing current crowding of a conventional nitride semiconductor light emitting device.
4 is a graph showing resistivity values depending on the content of Si doping of GaN and AlGaN.
5 is a diagram illustrating a structure of an n-type semiconductor layer of a nitride semiconductor light emitting device having improved current diffusion according to an embodiment of the present invention.
Figures 6 and 7 show improved current spreading, in accordance with an embodiment of the present invention.
8 is an image of light emission of a conventional nitride semiconductor light emitting device.
9 is an image of light emission of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
10 is an SIMS profile showing the content of Al and Si in the conventional nitride semiconductor light emitting device.
11 is an SIMS profile showing the content of Al and Si in the nitride semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
12 is a graph showing external quantum efficiency of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device package including a nitride semiconductor 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 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional nitride semiconductor light emitting device.
도 1을 참조하면, 종래의 질화물 반도체 발광소자(100)는, 기판(110), 버퍼층(120), n형 반도체층(130), 활성층(140), p형 반도체층(150), 오믹층(160), n형 전극(170) 및 p형 전극(180)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a conventional nitride semiconductor
기판(110)은 질화갈륨계 반도체층을 성장시키기 위한 기판으로, 사파이어, SiC 또는 스피넬 를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판(110)은 패터닝된 사파이어 기판(Patterned sapphire substrate:PSS)일 수 있지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.The
버퍼층(120)은 기판(110)과 n형 반도체층(130) 사이에 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 기판 상에 형성된 발광 구조물과 기판(110)의 격자 부정합 및 열팽창 계수 차이를 완화시키기 위한 것일 수 있다.The
버퍼층(120)은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있다. 버퍼층(120)에는 도펀트가 도핑될 수도 있으나, 이에 한정하지 않는다.The
n형 반도체층(130)은 버퍼층(120) 위에 형성될 수 있다. n형 반도체층(130)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, n형 반도체층(130)에 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. n형 반도체층(130)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. The n-
활성층(140)은 n형 반도체층(130) 위에 형성될 수 있다. 활성층(140)은 n형 반도체층(130)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)과 p형 반도체층(150)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(140)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성한다.The
활성층(140)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(140)의 구조는 이에 한정하지 않는다.The
활성층(140)이 우물 구조로 형성되는 경우, 활성층(140)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.InGaN / InGaN, GaN / AlGaN, InAlGaN / GaN, GaAs (InGaAs) / AlGaAs, GaP (InGaP) / InGaN / GaN, / AlGaP, but the present invention is not limited thereto. The well layer may be formed of a material having a band gap smaller than the band gap of the barrier layer.
p형 반도체층(150)은 활성층(140) 위에 형성될 수 있다. p형 반도체층(150)은 은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, p형 반도체층(150)에 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트가 도핑될 수 있다. p형 반도체층(150)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. The p-
오믹층(160)은 p형 반도체층(150)과 p형 전극(180) 사이에 형성될 수 있다. 오믹층(160)은 p형 전극(180)을 통해 주입된 전류를 p형 반도체층(150)에 넓게 확산시키기 위한 것으로, 면저항이 적고 광 투과율이 좋은 재료로 선택될 수 있다. The
오믹층(160)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, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The
p형 전극(180)은 p형 반도체층(150) 위에 형성되며, n형 전극(170)은 n형 반도체층(130) 위에 형성된다. The p-
종래의 질화물 반도체 발광소자(100)의 단면도는 메사(mesa) 구조일 수 있다. Sectional view of a conventional nitride semiconductor
도 2 및 도 3은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 전류 집중(current crowding)을 나타낸 도면이다.2 and 3 are views showing current crowding of a conventional nitride semiconductor light emitting device.
종래의 질화물 반도체 발광소자(100)의 n형 반도체층(130)은 Si 도펀트가 일정하게 도핑된 n-GaN 일 수 있다. The n-
p형 전극(180)과 n형 전극(170)을 통하여 발광소자(100)에 전류가 인가되면, 캐리어(carrier)들은 최단 전류 경로를 따라 주입되기 때문에, p형 전극(180)과 n형 전극(170)의 최단 거리 부근에만 전류 집중(current crowding)이 발생할 수 있다. 이러한 전류 집중은 발광층 전체를 사용하기 어렵게 만들기 때문에 발광 효율을 떨어뜨리게 된다.carriers are injected along the shortest current path when a current is applied to the
도 2를 참조하면, 화살표는 전류의 흐름을 나타내며, 화살표의 두께는 전류의 상대적인 세기를 나타낸다. 최단 거리 영역(220)에는 전류가 많이 흐르지만, 가장자리 영역(210)에는 전류가 거의 흐르지 안는다.Referring to FIG. 2, arrows indicate the current flow, and the thickness of the arrows indicates the relative intensity of the current. Although a large amount of current flows in the
도 3을 참조하면, x 축 상의 300 내지 400 영역이 n형 전극(170)의 영역이고, 50 내지 150이 p형 전극(180)의 영역일 때, 삼각형은 전류의 방향과 세기를 나타낸다. 삼각형의 크기가 클수록 전류의 세기가 큰 것을 나타낸다. 전류는 n형 전극(170) 주변에 대부분 집중되어 있다.Referring to FIG. 3, when the
도 4는 GaN 과 AlGaN의 Si 도핑의 함유량에 따른 비저항 값을 나타낸 도면이다.4 is a graph showing resistivity values depending on the content of Si doping of GaN and AlGaN.
메사 구조의 발광소자에서 전류 집중을 완화하고 전류 확산을 개선하기 위해서는 n형 반도체층(130)의 비저항을 감소시켜야 한다. n형 반도체층(130)에 도핑되는 Si 도펀트의 함유량을 높이면 비저항을 감소시킬 수 있다. The resistivity of the n-
종래의 n형 반도체층(130)에 사용되는 질화물인 GaN은 Si의 함유량이 일정 수준을 넘어가면 더 이상 비저항이 감소하지 않기 때문에, Si의 함유량을 늘리는 것은 한계가 있다.GaN, which is a nitride used in the conventional n-
도 4의 그래프를 참조하면, GaN의 Si 함유량과 비저항의 관계(310)은 GaN의 Si 함유량이 1020[cm-3] 이상이면 비저항은 더 이상 감소하지 않는 것을 보여주고 있다. 이에 반하여, AlGaN의 Si 함유량과 비정항의 관계(320)은 AlGaN 의 Si 함유량이 늘어나면 이에 비례하여 비저항이 지속적으로 감소하는 것을 보여주고 있다.Referring to the graph of FIG. 4, the relationship (310) between the Si content and the resistivity of GaN shows that the resistivity is no longer decreased when the Si content of GaN is 1020 [cm -3] or more. On the other hand, the relationship between the Si content and the Si content of AlGaN (320) shows that the resistivity decreases continuously as the Si content of AlGaN increases.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 n형 반도체층(130)에 Si 도펀트의 함유량을 늘린 AlGaN을 사용하여, 비저항을 감소시키고 전류 집중을 완화시킨다.Therefore, in the embodiment of the present invention, AlGaN in which the content of the Si dopant is increased in the n-
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 전류 확산이 개선된 질화물 반도체 발광소자의 n형 반도체층의 구조를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a structure of an n-type semiconductor layer of a nitride semiconductor light emitting device having improved current diffusion according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른, 질화물 반도체 발광소자(400)의 n형 반도체층(430)은 제1 도핑층(132)과 제2 도핑층(134)이 교번적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다.The n-
제1 도핑층(132)의 도펀트 함유량은 제2 도핑층(134)보다 높다. The dopant content of the
제1 도핑층(132)은 AlGaN 으로 형성될 수 있다. 제1 도핑층(132)에는 Si 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 Si 도펀트의 농도는1E19 이상일 수 있으며, 바람직하게는 1E19 내지 3E19 [atoms/cm3]의 범위일 수 있지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.The
제2 도핑층(134)은 GaN 으로 형성될 수 있다. 제2 도핑층(134)은 도핑되지 않은 u-GaN 으로 형성되거나, Si 도펀트가 저농도로 도핑될 수 있다. 제2 도핑층(134)에 도핑되는 Si 도펀트의 농도는 제1 도핑층(132)의 Si 도펀트의 농도 보다 낮아야 한다. The
제2 도핑층(134)의 Si 도펀트 농도는 제1 도핑층(132)의 Si 도펀트 농도 보다 낮아야 한다. 제2 도핑층(134)의 Si 도펀트의 농도를 위하여 제2 도핑층(134)에 별도의 Si 도핑을 요구하지 않는다. 제2 도핑층(134)의 Si 도펀트는 제1 도핑층(132)의 성장 중에 디퓨전(diffusion)된 것일 수 있다.The Si dopant concentration of the
예를 들어, 제2 도핑층(134)의 Si 도펀트 농도는 1E18 내지 1E19 [atoms/cm3]일 수 있지만, 이에 한정되지 않으며, 0 내지 1E18 [atoms/cm3] 범위의 농도를 가질 수 있다.For example, the Si dopant concentration of the
일반적으로 종래의 n-GaN 층의 Si 도펀트 농도는 6E18 내지 8E18 [atoms/cm3] 이다, 따라서, 제2 도핑층(134)의 Si 도펀트 농도는, 종래의 n-GaN 층의 Si 도펀트 농도보다 낮고 제1 도핑층(132)의 Si 도펀트 농도 보다 낮은 것이 바람직하다.In general, the Si dopant concentration of the conventional n-GaN layer is 6E18 to 8E18 [atoms / cm3]. Therefore, the Si dopant concentration of the
제1 도핑층(132)의 두께는 3 내지 30 [nm] 일 수 있고, 제2 도핑층(134)의 두께는 3 내지 30 [nm]일 수 있고, 제1 도핑층(132)와 제2 도핑층(134)의 두께는 모두 10 [nm] 인 것이 바람직하지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.The thickness of the
도 5를 참조하면, n형 반도체층(430)에는 제1 도핑층(132)과 제2 도핑층(134)이 교번적으로 2회 적층되어 있지만 이것은 설명의 편의를 위해 제한적으로 표시한 것일 뿐이며 이에 한정되지 않는다. 예를 들어서, 제1 도핑층(132)과 제2 도핑층(134)은 교번적으로 10 회 내지 30 회 적층될 수 있다.5, the
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 개선된 전류 확산을 나타낸 도면이다.Figures 6 and 7 show improved current spreading, in accordance with an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 n형 반도체층(430)에 의해서 전류 확산이 개선되어, 전류는 n형 반도체층(430)의 가장자리(210)까지 확산되어 흐르는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, current diffusion is improved by the n-
도 7을 참조하면, 실험적으로, n형 반도체층(430)에 의해서 n형 반도체층(430)의 n형 전극(170)의 반대편 가장자리까지 퍼져 있는 것을 알 수 있다. 도 3을 다시 참조하여 도 7과 비교하면, 종래의 발광소자에 비하여 본 발명의 실시예는 x축 상에서 왼쪽으로 좀 더 전류의 분포가 확산된 효과가 있다.Referring to FIG. 7, experimentally, it is found that the n-
도 8은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 발광을 촬영한 이미지이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 질화물 반도체 발광소자의 발광을 촬영한 이미지이다.FIG. 8 is an image of light emission of a conventional nitride semiconductor light emitting device, and FIG. 9 is an image of light emission of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 8과 도 9를 참조하면, 발광소자의 윗부분에서 찍은 평면도에서 왼쪽 원형체가 n형 전극(170)이고 오른쪽 원형체가 p형 전극(180) 부분이다. 붉은 색이 전류의 밀도가 높은 것을 나타내며 초록색으로 갈수록 전류의 밀도가 낮은 것을 나타낸다.8 and 9, in the plan view taken on the upper part of the light emitting device, the left circular body is the n-
도 8과 도 9를 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자는 전류가 종래의 발광소자에 비하여 p형 전극 부근에 더 많이 몰려 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 종래의 발광소자에 비하여 전류 확산이 더 개선된 것을 알 수 있다.8 and 9, it can be seen that the light emitting device according to the embodiment of the present invention is more concentrated in the vicinity of the p-type electrode than the conventional light emitting device. Therefore, it can be seen that the current diffusion is further improved in the embodiment of the present invention as compared with the conventional light emitting device.
도 10은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 Al과 Si의 함유량을 나타낸 SIMS 프로파일이고, 도 11는 본 발명의 실시예에 따른, 질화물 반도체 발광소자의 Al과 Si의 함유량을 나타낸 SIMS 프로파일이다.FIG. 10 is a SIMS profile showing the content of Al and Si in the conventional nitride semiconductor light emitting device, and FIG. 11 is an SIMS profile showing the content of Al and Si in the nitride semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 종래의 질화물 반도체 발광소자는 Al은 p형 반도체층(150) 또는 활성층에서 사용되기 때문에 그 해당 층 부분에서 Al의 농도는 높게 나오지만 n형 반도체층(130)에서는 농도가 낮아진다. 종래의 질화물 반도체 발광소자의 n형 반도체층(130)에는 Si 도펀트가 일정한 농도로 도핑되어 있기 때문에 Si 농도가 일정하게 나타난다.10, since Al is used in the p-
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(400)는 n형 반도체층(130)에 Si 도펀트가 상대적으로 고농도로 도핑된 AlGaN 을 포함하는 제1 도핑층과 Si 도펀트가 상대적으로 저농도로 도핑된 u-GaN 을 포함하는 제2 도핑층이 교번하여 적층되기 때문에, Al 농도와 Si 농도가 같은 경향을 보이면서 상하 진동하는 형태로 나타난다.Referring to FIG. 11, a nitride semiconductor
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 질화물 반도체 발광소자의 외부양자효율을 나타낸 그래프이다. 12 is a graph showing external quantum efficiency of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
외부양자효율은 주입된 전하수에 대비 밖으로 방출되는 광자의 수를 나타낸다. 따라서, 종래의 발광소자(100)에 따른 외부양자효율(610)과 본 발명의 실시예에 따른 발광소자(400)의 외부양자효율(620)을 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광소자가 좀 더 전류 확산이 개선되어 활성층에서 발광 효율이 좋기 때문에 외부양자효율이 더 높은 것으로 나타난다.External quantum efficiency represents the number of photons emitted out of contrast to the number of charges injected. Therefore, comparing the
도 13은 본 발 명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자를 포함하는 질화물 반도체 발광소자 패키지 의 단면도이다.13 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device package including a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
본 발명 실시 예의 질화물 반도체 발광소자 패키지는 몸체(15), 몸체(15) 상에 형성된 질화물 반도체 발광소자(400), 질화물 반도체 발광소자(400)와 연결된 제 1 리드 프레임(15a)과 제 2 리드 프레임(15b) 및 질화물 반도체 발광소자(400)를 감싸는 몰딩부(35)를 포함한다.The nitride semiconductor light emitting device package of the present invention includes a
몸체(15)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 몸체(15)가 금속과 같은 전도성 물질로 이루어지면, 몸체(15) 표면에 절연 물질을 더 형성하여 제 1 리드 프레임(15a)과 제 2 리드 프레임(15b)의 전기적 연결을 방지할 수 있다.The
질화물 반도체 발광소자(400)는 몸체(15) 상에 설치되거나 제 1 리드 프레임(15a) 또는 제 2 리드 프레임(15b) 상에 설치될 수도 있다. 도면에서는 질화물 반도체 발광소자(400)가 제 1 리드 프레임(15a)과 직접 연결되고, 질화물 반도체 발광소자(400)가 제 2 리드 프레임(15b)과는 와이어(25)를 통해 연결된 것을 도시하였다. 이 때, 제 1 리드 프레임(15a)은 질화물 반도체 발광소자(400)의 제 1 반도체층(10)과 전기적으로 연결되는 제 1 전극(미도시)와 연결되고, 제 2 리드 프레임(15b)은 질화물 반도체 발광소자(400)의 제 2 반도체층(40)과 전기적으로 연결되는 제 2 전극(미도시)와 연결될 수 있다.The nitride semiconductor
몰딩부(35)는 질화물 반도체 발광소자(400)를 덮으며, 도시하지는 않았으나 몰딩부(35)는 형광체와 같은 파장 변환 입자를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The
상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광소자는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 이루어져 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광소자는 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.
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 발광소자에서 발산되는 광을 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 element 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 발광소자를 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, 헤드 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 . Furthermore, the lighting device may include a lamp, a head lamp, a streetlight or the like.
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 : 질화물 반도체 발광소자
110 : 기판
120 : 버퍼층
130 : n형 반도체층
140 : 활성층
150 : p형 반도체층
160 : 오믹층
170 : n형 전극
180 : p형 전극100: nitride semiconductor light emitting element
110: substrate
120: buffer layer
130: an n-type semiconductor layer
140:
150: a p-type semiconductor layer
160: Ohmic layer
170: n-type electrode
180: p-type electrode
Claims (8)
상기 p형 질화물 반도체층의 아래에 형성된 활성층;
상기 활성층의 아래에 형성된 다중 구조체를 포함하는 n형 질화물 반도체층; 및
상기 n형 질화물 반도체층의 아래에 형성된 버퍼층을 포함하되,
상기 다중 구조체는,
제1 도핑층과 상기 제1 도핑층의 도핑(doping) 농도보다 낮은 도핑 농도를 가지는 제2 도핑층이 교번적으로 적층된 구조를 포함하는,
질화물 반도체 발광소자.a p-type nitride semiconductor layer;
An active layer formed below the p-type nitride semiconductor layer;
An n-type nitride semiconductor layer including a multi-structure formed under the active layer; And
And a buffer layer formed under the n-type nitride semiconductor layer,
The multi-
And a second doping layer having a doping concentration lower than a doping concentration of the first doping layer and the second doping layer,
Nitride semiconductor light emitting device.
상기 제1 도핑층은,
Si를 도펀트를 가지는 AlGaN 으로 형성된,
질화물 반도체 발광소자.The method according to claim 1,
The first doping layer may include a first doping layer,
Si is formed of AlGaN having a dopant,
Nitride semiconductor light emitting device.
상기 제1 도핑층의 상기 Si의 농도는 1e19 내지 3e19 [atoms/cm3] 범위를 가지는,
질화물 반도체 발광소자.3. The method of claim 2,
Wherein a concentration of the Si in the first doped layer is in the range of 1e19 to 3e19 [atoms / cm < 3 >],
Nitride semiconductor light emitting device.
상기 제2 도핑층은,
GaN으로 형성된,
질화물 반도체 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the second doping layer comprises a first doping layer,
GaN,
Nitride semiconductor light emitting device.
상기 제2 도핑층의 Si 농도는 1e18 내지 1e19 [atoms/cm3] 범위를 가지는,
질화물 반도체 발광소자.5. The method of claim 4,
Wherein the Si concentration of the second doped layer is in the range of 1e18 to 1e19 [atoms / cm < 3 &
Nitride semiconductor light emitting device.
상기 제1 도핑층의 두께는 10 [nm] 이고,
상기 제2 도핑층의 두께는 10 [nm] 인,
질화물 반도체 발광소자.The method according to claim 1,
The thickness of the first doping layer is 10 [nm]
Wherein the thickness of the second doping layer is 10 [nm]
Nitride semiconductor light emitting device.
상기 제1 도핑층과 제2 도핑층의 교번하여 10회 내지 30회 적층된,
질화물 반도체 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the first doping layer and the second doping layer are alternately stacked 10 to 30 times,
Nitride semiconductor light emitting device.
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 제7항 중 어느 한 항의 질화물 반도체 발광소자; 및
상기 질화물 반도체 발광소자 를 포위하는 몰딩부를 포함하는,
질화물 반도체 발광소자 패키지.Body;
A first lead frame and a second lead frame disposed on the body;
The nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 7, 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 nitride semiconductor light emitting device.
Nitride semiconductor light emitting device package.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
AMND | Amendment | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X601 | Decision of rejection after re-examination |