KR20180029706A - 반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
실시 예의 반도체 소자는 제1 AlGaN 계열 반도체층과, 제1 AlGaN 계열 반도체층 상의 에칭 차단층과, 에칭 차단층 상의 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층과, 제2 AlGaN 계열 반도체층 상의 제3 AlGaN 계열 반도체층과, 제3 AlGaN 계열 반도체층 상의 활성층, 및 활성층 상의 제6 AlGaN 계열 반도체층을 포함하고, 제2 AlGaN 계열 반도체층은 V핏을 포함하고, V핏의 하부는 에칭 차단층 내에 배치되고, V핏은 상기 활성층까지 연장될 수 있다.
실시 예는 V핏이 활성층까지 연장되어 V핏 하부 주변에 전위결함이 집중되므로 전위결함에 의해 발생하는 누설전류 및 Mg확산에 의한 발광소자의 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.

Description

반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지{SEMICONDUCTOR DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE HAVING THEREOF}
실시 예는 반도체 소자에 관한 것이다.
실시 예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
실시 예는 조명 장치에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
실시 예는 전위결함 주변에서 발생하는 누설전류 및 Mg 확산에 의한 신뢰성 저하를 개선할 수 있는 반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예는 캐리어 주입 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예는 정공 주입 효율을 증대시키고, 전류 퍼짐(current spreading)을 개선할 수 있는 반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예는 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예는 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 이를 갖는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예의 반도체 소자는 제1 AlGaN 계열 반도체층; 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층 상의 에칭 차단층; 상기 에칭 차단층 상의 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층; 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층 상의 제3 AlGaN 계열 반도체층; 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층 상의 활성층; 및 상기 활성층 상의 제6 AlGaN 계열 반도체층을 포함하고, 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층은 V핏을 포함하고, 상기 V핏의 하부는 상기 에칭 차단층 내에 배치되고, 상기 V핏은 상기 활성층까지 연장될 수 있다.
실시 예는 V핏이 활성층까지 연장되어 V핏 하부 주변에 전위결함이 집중되므로 전위결함에 의해 발생하는 누설전류 및 Mg확산에 의한 발광소자의 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.
실시 예는 V핏이 활성층까지 연장되어 V핏 하부 주변에 전위결함이 집중되므로 전위결함에 의해 발생하는 누설전류 및 Mg확산에 의한 발광소자의 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.
실시 예는 V핏을 갖는 질화물계 활성층과 V핏을 메우는 제4 AlGaN 계열 반도체층 및 제5 AlGaN 계열 반도체층을 포함하여, 잔자차단 효율을 향상시키고, 활성층의 캐리어 주입효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예는 에칭 차단층에 의해 일정한 깊이와 직경을 갖는 V핏을 포함하는 자외선 발광소자를 구현함으로써, 제2 도전형 도펀트의 확산 및 전자차단이 향상될 수 있다. 즉, 실시 예는 자외선 발광소자의 장기적 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 반도체 소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 6은 실시 예의 반도체 소자의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 도면이다.
도 8은 전극을 포함하는 수평 타입 발광소자를 도시한 도면이다.
도 9는 전극을 포함하는 수직 타입 발광소자를 도시한 도면이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 발광소자를 갖는 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
반도체 소자는 발광소자, 수광 소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광소자와 수광소자는 모두 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 반도체 소자는 발광소자일 수 있다.
발광소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드 갭에 의해서 결정된다. 따라서, 방출되는 빛은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 도면이고, 도 2는 실시 예에 따른 반도체 소자의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실시 예에 따른 반도체 소자는 200㎚~400㎚ 파장대의 자외선 파장을 발광하는 발광소자(10A)를 일 예로 설명하도록 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 발광소자는 용도에 따라 단파장 및 장파장으로 구성될 수 있다. 상기 단파장은 살균 또는 정화 등에 사용되고, 장파장은 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다.
실시 예의 발광소자(10A)는 캐리어 주입효율을 향상시킬 수 있고, Mg 확산 및 전자차단 기능을 향상시킬 수 있고, 발광효율을 극대화할 수 있다. 이를 위해 실시 예에 따른 발광소자(10A)는 V핏(V)을 포함할 수 있다.
실시 예의 발광소자(10A)는 제1 AlGaN 계열 반도체층(40), 에칭차단층(41), 제2 AlGaN 계열 반도체층(43), 제3 AlGaN 계열 반도체층(45), 활성층(50), 제4 AlGaN 계열 반도체층(61), 제5 AlGaN 계열 반도체층(63), 제6 AlGaN 계열 반도체층(70), 도전층(80)을 포함할 수 있다.
상기 발광소자(10A)는 제1 AlGaN 계열 반도체층(40) 아래에 기판(20), 버퍼층(30) 및 기판(20) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 발광소자(10A)는 제1 AlGaN 계열 반도체층(40) 아래에 버퍼층(30) 및 기판(20)을 모두 포함할 수 있다.
상기 기판(20)은 예를 들어, 투광성, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(20)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, 및 Ga2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기판(20)의 상면 및/또는 하면에는 복수의 돌출부(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 돌출부 각각은 측 단면이, 반구형 형상, 다각형 형상, 타원 형상 중 적어도 하나를 포함하며 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 돌출부는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 버퍼층(30)은 상기 기판(20)과 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40) 사이에 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 예컨대 InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, 및 ZnO와 같은 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(30)은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 초 격자(super lattice) 구조로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 상기 기판(20)과 질화물 계열의 반도체층과의 격자상수의 차이를 완화시켜 주기 위해 배치될 수 있으며, 결함 제어층으로 정의될 수 있다. 상기 버퍼층(30)의 격자 상수는 상기 기판(20)과 질화물 계열의 반도체층 사이의 격자상수 사이의 값을 가질 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 상기 기판(20)과 상기 활성층(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 제1 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 Alx1Ga1 - x1N층(0<x1<1)을 포함할 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 중 서로 다른 두 층을 교대로 배치된 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 n형 반도체층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
<에칭 차단층, 제2 AlGaN 계열 반도체층>
실시 예의 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)은 식각공정에 의해 V핏(V)이 형성되는 층이고, 상기 에칭 차단층(41)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43) 아래에 배치되어 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 V핏(V) 깊이 및 크기를 제어하는 층이다. 즉, 상기 V핏(V)의 하부는 상기 에칭 차단층(41) 상에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 V핏(V)의 하부는 에칭 차단층(41) 내에 배치될 수도 있고, 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43) 내에 배치될 수 있다. 실시 예는 동작전압을 유지함과 동시에 광도(Po)를 개선할 수 있고, 캐리어 주입효율을 향상시키기 위해 식각공정을 통해 V핏(V)을 포함할 수 있는 자외선 발광소자(10A)를 제공한다.
상기 에칭 차단층(41)은 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40) 상에 배치될 수 있다. 상기 에칭 차단층(41)은 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)과 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43) 사이에 배치될 수 있다. 상기 에칭 차단층(41)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 표면으로부터 식각공정을 통해서 형성된 V핏(V)을 깊이 및 크기를 제어하는 기능을 포함할 수 있다. 여기서, V핏(V)은 전위결함주위에 형성될 수 있다. 상기 V핏(V)은 상기 에칭 차단층(41)의 위치에 따라 깊이 및 크기가 결정될 수 있다.
상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 상부면을 기준으로 상기 V핏(V)의 상부 직경(W)은 50㎚ 내지 500㎚일 수 있다. 상기 V핏(V)의 상부 직경(W)이 50㎚ 미만일 경우, 이후 형성되는 제3 AlGaN 계열 반도체층(도5의 45)에 의해 상기 V핏(V)이 메워질 수 있다. 즉, 활성층이 메워진 V핏(V) 상에 형성되므로 전위결함 주변에서 발생하는 누설전류를 개선하기 어렵다. 상기 V핏(V)의 상부 직경(W)이 500㎚ 초과일 경우, 발광면적이 감소하므로 발광효율이 저하될 수 있다.
상기 에칭 차단층(41) 및 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)은 제1 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 에칭 차단층(41) 및 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 에칭 차단층(41) 및 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)은 Alx2Ga1 - x2N층(0<x2<1)을 포함할 수 있다. 상기 에칭 차단층(41) 및 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)은 n형 반도체층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 에칭 차단층(41)의 두께는 5㎚ 내지 100㎚일 수 있다. 구체적으로 상기 상기 에칭 차단층(41)의 두께는 5㎚ 내지 40㎚일 수 있다. 상기 에칭 차단층(41)의 두께가 5㎚미만일 경우, 얇은 두께에 의해 V핏(V) 깊이를 제어하기 위한 에칭 차단기능이 저하될 수 있다. 상기 에칭 차단층(41)의 두께가 100㎚초과일 경우, 상기 에칭 차단층(41) 상부에 압축응력을 가하여 발광효율이 저하될 수 있다. 또한, 상기 에칭 차단층(41)의 두께가 100㎚초과일 경우, 에칭 차단층(41)의 저항이 증가하므로 캐리어 주입 효율이 저하되어 발광효율이 저하될 수 있다.
상기 에칭 차단층(41)의 Al조성은 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)보다 5% 내지 25% 클 수 있다. 상기 에칭 차단층(41)은 Al조성에 의해 V핏(V)을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제3 AlGaN 계열 반도체층(40, 43, 45)의 Al조성은 서로 같을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에칭 차단층(41)의 밴드 갭(G2)은 상기 제1 내지 제3 AlGaN 계열 반도체층(40, 43, 45)의 밴드갭(G1)보다 클 수 있다.
상기 에칭 차단층(41)과 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 Al조성 차이가 5% 미만일 경우, 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)과의 미진한 차이에 의해 V핏(V) 깊이를 제어하기 위한 에칭 차단기능이 저하될 수 있다. 상기 에칭 차단층(41)과 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 Al조성 차이가 25% 초과일 경우, 높은 Al조성에 의해 상기 에칭 차단층(41) 상부에 압축응력을 가하여 발광효율이 저하될 수 있다.
<제3 AlGaN 계열 반도체층>
상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43) 상에 배치될 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 식각공정에 의해 V핏(V)이 형성된 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 표면상에 형성되어 표면 손상을 개선하는 기능을 포함한다. 즉, 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 표면손상을 개선하여 활성층(50)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 제1 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 Alx3Ga1 - x3N층(0<x3<1)을 포함할 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 n형 반도체층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)과 같은 Al조성을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 에칭 차단층(41)보다 낮은 Al조성을 포함할 수 있다.
상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)의 두께는 5㎚ 내지 300㎚일 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)의 두께가 5㎚미만일 경우, 얇은 두께에 의해 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 표면 손상을 개선하기 어려울 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)의 두께가 300㎚초과일 경우, V핏(V)의 직경(또는 너비)을 제어하기 어렵고, V핏(V) 면적이 증가함에 따라 발광 효율이 저하될 수 있다.
<활성층>
상기 활성층(50)은 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45) 상에 배치될 수 있다. 상기 활성층(50)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)에 형성된 V핏(V)이 연장될 수 있다. 즉, 실시 예는 V핏(V)에 의해 활성층(50)으로부터 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43) 및 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)의 일부가 노출될 수 있다. 실시 예는 상기 V핏(V)이 활성층(50)을 관통하는 구조를 개시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예는 전위결함 주위에 형성된 V핏(V) 활성층(50)까지 연장되어 전위결함 주변에서 발생하는 누설전류를 개선할 수 있고, 전위결함 주변에서 발생하는 Mg 확산을 개선하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 활성층(50)은 단일 우물, 단일 양자우물, 다중 우물, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(50)은 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(50)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(50)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(50)은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층(50)이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(50)은 교대로 배치된 복수의 우물층(53)과 복수의 장벽층(55)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 우물층(53)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 상기 장벽층(55)은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 실시 예의 활성층(50)은 자외선 파장을 발광하기 위해 Al 조성을 포함할 수 있다.
상기 우물층(53)/장벽층(55)은 예를 들어, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 우물층(53)/장벽층(55)은 AlGaN/AlGaN을 일 예로 설명하도록 한다.
상기 활성층(50)은 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)에 접하는 첫번째 장벽층(55F) 및 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)에 접하는 라스트 장벽층(55L)을 포함할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 활성층(50)과 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)사이에는 초격자 구조의 반도체층을 더 포함할 수 있다. 상기 초격자 구조의 반도체층은 예컨대 복수의 페어의 GaN/AlGaN일 수 있다. 상기 초격자 구조의 반도체층은 전류 퍼짐(current spreading) 및 응력 완화 기능을 포함할 수 있다.
<제4 AlGaN 계열 반도체층>
상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 상기 활성층(50) 상에 배치될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 일정한 두께를 포함할 수 있고, 전자를 차단하고 정공을 가두는 기능을 포함할 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(60)은 V핏(V) 상에 배치될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(60)의 단면은 V핏(V)과 대응될 수 있다. 즉, 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(60)은 상기 V핏(V)과 대응되는 영역에서 단면이 V형상의 오목구조를 포함할 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 활성층(50)으로부터 전자를 차단하고, 정공을 가두어 발광특성을 향상시킬 수 있고, p형 도펀트의 확산을 개선할 수 있다.
상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 Alx4Ga1 - x4N층(0<x4<1)을 포함할 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 p형 반도체층일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 언도프트 AlGaN일 수 있다.
상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)의 두께는 2㎚ 내지 50㎚일 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)의 두께가 2㎚미만일 경우, 얇은 두께에 의해 P형 도펀트의 확산 방지, 전자 차단 기능이 저하될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)의 두께가 50㎚초과일 경우, Al조성 및 두께에 의해 저항이 증가될 수 있다. 예컨대 50㎚초과의 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)의 두께는 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)로부터의 정공 주입 시에 저항을 야기하므로 정공 주입 효율이 저하될 수 있다.
상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)의 Al조성은 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)보다 클 수 있다. 예컨대 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)의 Al조성은 상기 활성층(50)의 베리어(55)보다 클 수 있다. 즉, 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)의 밴드 갭(G4)은 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)의 밴드 갭(G5) 및 베리어(55)의 밴드 갭(G3)보다 클 수 있다. 예컨대 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)의 Al조성은 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)보다 10%이상 클 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)과 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)의 Al조성 차이가 10% 미만일 경우, 밴드 갭 차이가 줄어들고 에너지 장벽기능이 저하되어 전자 차단이 어려워질 수 있다.
<제5 AlGaN 계열 반도체층>
제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 상에 배치될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상면이 평탄할 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 및 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 및 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 사이의 계면 저항을 완화시킬 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 및 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 사이의 전류 퍼짐을 개선시킬 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 및 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 사이의 계면에서 활성층(50)으로부터 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)으로 진행하는 전자를 차단하는 기능을 더 포함할 수 있다.
상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 제2 도전형 도펀트를 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 제2 도전형의 도펀트 예컨대 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 Alx5Ga1 - x5N층(0<x5<1)을 포함할 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)보다 낮은 Al조성을 포함할 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)보다 낮은 Al조성을 포함하여 정공농도 및 이동도가 향상될 수 있다.
상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)의 두께는 10㎚ 내지 100㎚일 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)의 두께가 10㎚미만일 경우, 얇은 두께에 의해 V핏(V)을 완전히 메우기 어렵다. 즉, 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)의 두께가 10㎚미만일 경우, 상면 전체가 평탄한 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)을 구현하기 어렵다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)의 두께가 100㎚ 초과일 경우, 저항이 증가하므로 캐리어 주입 효율이 저하되고, 발광층(50)에 압축응력을 가하여 발광효율이 저하될 수 있다.
실시 예는 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)이 V핏(V)을 완전히 메우는 구조를 제공함으로써, V핏(V) 주변의 전위결함을 따라 발생하는 누설전류를 개선하고, 상기 전위결함을 따라 Mg 확산 발생을 개선할 수 있다.
<제6 AlGaN 계열 반도체층>
상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63) 상에 배치될 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 제2 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 Alx5Ga1 - x5N층(0<x5<1)을 포함할 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 중 서로 다른 두 층을 교대로 배치된 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 p형 반도체층일 수 있으며, 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트를 포함할 수 있다.
<도전층>
도전층(80)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)상에 배치될 수 있다. 상기 도전층(80)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)과 오믹 접촉될 수 있고, 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 도전층(80)은 단층 또는 다층일 수 있다. 상기 도전층(80)상에는 광추출 효율 향상을 위한 패턴이 형성될 수도 있으나 이에 한정하지 않는다.
상기 도전층(80)은 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전층(80)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 도전층(80)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, Pt, Ni, Au, Rh 또는 Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예는 V핏(V)이 활성층(50)까지 연장되어 V핏(V) 하부 주변에 전위결함이 집중되므로 전위결함에 의해 발생하는 누설전류 및 Mg확산에 의한 발광소자(10A)의 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.
실시 예는 에칭 차단층(41)에 의해 일정한 깊이와 직경(W)을 갖는 V핏(V)을 포함하는 자외선 발광소자(10A)를 구현함으로써, 제2 도전형 도펀트의 확산 및 전자차단이 향상될 수 있다. 즉, 실시 예는 자외선 발광소자(10A)의 장기적 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시 예는 에칭 차단층(41)에 의해 일정한 깊이와 직경(W)을 갖는 V핏(V)을 형성하고, 습식식각에 의한 표면손상을 개선하는 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)이 배치되어, 이후 형성된 활성층(50)의 고품질을 구현할 수 있다. 즉, 실시 예는 발광효율이 우수한 자외선 발광소자(10A)를 제공할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 실시 예의 반도체 소자의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 실시 예는 기판(20) 상에 버퍼층(30), 제1 AlGaN 계열 반도체층(40), 에칭차단층(41), 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)이 형성될 수 있다.
기판(20)은 성장 장비에 로딩되고, 그 위에 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 층 또는 패턴 형태로 형성될 수 있다.
상기 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등이 채용될 수 있으며, 이러한 장비로 한정되지는 않는다.
상기 기판(20)은 도전성 기판 또는 절연성 기판 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 성장 기판(20)은 사파이어 기판(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, 그리고 GaAs 등으로 이루어진 군에서 어느 하나로 선택될 수 있다.
상기 버퍼층(30)은 상기 기판(20)상에 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, 및 ZnO와 같은 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 상기 버퍼층(30) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 제1 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 Alx1Ga1 - x1N층(0<x1<1)을 포함할 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 중 서로 다른 두 층을 교대로 배치된 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 n형 반도체층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 에칭 차단층(41)은 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)상에 형성되고, 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)은 상기 에칭 차단층(41) 상에 형성될 수 있다. 상기 에칭 차단층(41)은 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)은 도 1 및 도 2의 기술적 특징을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 식각공정을 통해서 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)에 V핏(V)이 형성될 수 있다. 상기 V핏(V)은 습식식각을 통해서 형성될 수 있다. 상기 V핏(V)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)보다 Al조성이 높은 에칭 차단층(41)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 상기 V핏(V)은 상기 에칭 차단층(41)을 관통하지 못하므로 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)까지 연장되지 못한다.
상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)의 상부면을 기준으로 상기 V핏(V)의 상부 직경(W)은 50㎚ 내지 500㎚일 수 있다. 상기 V핏(V)의 상부 직경(W)이 50㎚ 미만일 경우, 이후 형성되는 제3 AlGaN 계열 반도체층(도5의 45)에 의해 상기 V핏(V)이 메워질 수 있다. 즉, 활성층이 메워진 V핏(V) 상에 형성되므로 전위결함 주변에서 발생하는 누설전류를 개선하기 어렵다. 상기 V핏(V)의 상부 직경(W)이 500㎚ 초과일 경우, 발광면적이 감소하므로 발광효율이 저하될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43) 상에 형성되고, 활성층(50)은 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45) 상에 형성될 수 있다.
상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 제1 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 Alx3Ga1 - x3N층(0<x3<1)을 포함할 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 n형 반도체층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)과 같은 Al조성을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)은 에칭 차단층(41)보다 낮은 Al조성을 포함할 수 있다.
상기 활성층(50)은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)에 형성된 V핏(V)이 연장될 수 있다. 상기 활성층(50)은 단일 우물, 단일 양자우물, 다중 우물, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(50)은 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(50)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(50)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(50)은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층(50)이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(50)은 교대로 배치된 복수의 우물층(53)과 복수의 장벽층(55)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 활성층(50) 상에 형성될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(60)은 V핏(V) 상에 배치될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(60)의 단면은 V핏(V)과 대응될 수 있다. 즉, 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 상기 V핏(V)과 대응되는 영역에서 단면이 V형상의 오목구조를 포함할 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(50)은 활성층(50)으로부터 전자를 차단하고, 정공을 가두어 발광특성을 향상시킬 수 있고, p형 도펀트의 확산을 개선할 수 있다.
상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 Alx4Ga1 - x4N층(0<x4<1)을 포함할 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 p형 반도체층일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 언도프트 AlGaN일 수 있다. 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)은 도 1 및 도 2의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 상에 형성될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상면이 평탄할 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 및 제2 도전형 반도체층(80) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(70)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 및 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 사이의 계면 저항을 완화시킬 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 및 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 사이의 전류 퍼짐을 개선시킬 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61) 및 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 사이의 계면에서 활성층(50)으로부터 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)으로 진행하는 전자를 차단하는 기능을 더 포함할 수 있다.
상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 제2 도전형 도펀트를 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 제2 도전형의 도펀트 예컨대 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 Alx5Ga1 - x5N층(0<x5<1)을 포함할 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)보다 낮은 Al조성을 포함할 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층(61)보다 낮은 Al조성을 포함하여 정공농도 및 이동도가 향상될 수 있다. 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)은 도 1 및 도 2의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층(63)의 평탄한 상부면 상에 형성될 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 제2 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 예컨대 AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 Alx5Ga1-x5N층(0<x5<1)을 포함할 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, AlN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP 중 서로 다른 두 층을 교대로 배치된 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)은 p형 반도체층일 수 있으며, 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트를 포함할 수 있다.
도전층(80)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)상에 배치될 수 있다. 상기 도전층(80)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)과 오믹 접촉될 수 있고, 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 도전층(80)은 단층 또는 다층일 수 있다. 상기 도전층(80)은 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전층(80)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 도전층(80)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, Pt, Ni, Au, Rh 또는 Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 따른 반도체 소자(10B)는 V핏(V) 형상을 제외하고 도 1 내지 도 6의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
다른 실시 예의 V핏(V)은 식각공정에 의해 제2 AlGaN 계열 반도체층(43)에 형성될 수 있다. 상기 V핏(V)은 전위결함주위에 형성될 수 있다. 상기 V핏(V)은 에칭 차단층(41)에 의해 깊이 및 크기를 제어될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 V핏(V)은 에칭 차단층(41)의 상부면으로부터 이격되어 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43) 내에 형성될 수 있다. 즉, 상기 V핏(V)의 하부 끝단은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층(43) 내에 위치하되, 상기 에칭 차단층(41)의 상부면으로부터 이격될 수 있다. 또한, 상기 V핏(V)의 형상은 원뿔 또는 다각뿔 형상에 한정되지 않고, 하부끝단이 면 타입일 수 있다. 예컨대 상기 V핏(V)의 형상은 단면이 역 사다리꼴 형상일 수 있다. 다른 실시 예의 V핏(V)은 동작전압을 유지함과 동시에 광도(Po)를 개선할 수 있고, 캐리어 주입효율을 향상시킬 수 있다.
도 8은 전극을 포함하는 수평 타입 발광소자를 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 발광소자(101)는 도 1 내지 도 7에 개시된 구성과 대응되는 구성은 동일한 부호를 병기하고, 도 1 내지 도 7에 기술적 특징을 채용할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 발광소자(101)는 제1 전극(191) 및 제2 전극(195)을 포함한다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)에 제1 전극(191)이 전기적으로 연결되며, 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)에 제2 전극(195)이 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(191)은 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40) 위에 배치될 수 있으며, 상기 제2 전극(195)은 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 위에 배치될 수 있다.
상기 제1 전극(191) 및 상기 제2 전극(195)은 암(arm) 구조 또는 핑거(finger) 구조의 전류 확산 패턴이 더 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(191) 및 제2 전극(195)은 오믹 접촉, 접착층, 본딩층의 특성을 갖는 금속으로 비 투광성으로 이루어질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 전극(193) 및 제2 전극(195)은 Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있다. 상기 제2 전극(195)과 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)과 직접 접할 수 있다.
도전층(80) 상에는 절연층(180)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(180)은 상기 도전층(80), 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)의 상면 및 반도체층들의 측면에 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 전극(191, 195)과 선택적으로 접촉될 수 있다. 상기 절연층(180)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 절연층(180)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(180)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9은 전극을 포함하는 수직 타입 발광소자를 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 발광소자(102)는 도 1 내지 도 7에 개시된 구성과 대응되는 구성은 동일한 부호를 병기하고, 도 1 내지 도 7에 기술적 특징을 채용할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 발광소자(102)는 제1 AlGaN 계열 반도체층(40) 위에 제1 전극(291) 및 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 아래에 제2 전극(295)을 포함한다.
상기 제2 전극(295)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 아래에 배치되며, 도전층(281), 반사층(297), 본딩층(298) 및 지지 부재(299)를 포함한다. 상기 반사층(297)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)과 직접 접할 수 있고, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
상기 반사층(297) 아래에는 본딩층(298)이 배치되며, 상기 본딩층(298)은 베리어 금속 또는 본딩 금속으로 사용될 수 있으며, 그 물질은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 및 Ta와 선택적인 합금 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 도전층(281)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 상에 배치될 수 있다. 상기 도전층(281)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)과 오믹 접촉될 수 있고, 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 도전층(281)은 단층 또는 다층일 수 있다.
상기 도전층(281)은 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전층(281)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 도전층(281)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, Pt, Ni, Au, Rh 또는 Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)과 제2 전극(295) 사이에 채널층(283) 및 전류 블록킹층(285)이 배치될 수 있으나, 구조를 한정하는 것은 아니다.
상기 채널층(283)은 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)의 하면 에지를 따라 형성되며, 링 형상, 루프 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 상기 채널층(283)은 투명한 전도성 물질 또는 절연성 물질을 포함하며, 예컨대 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 채널층(283)의 내측부는 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층(70) 아래에 배치되고, 외측부는 상기 발광 구조물의 측면보다 더 외측에 배치된다.
상기 전류 블록킹층(285)은 제6 AlGaN 계열 반도체층(70)과 반사층(297) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전류 블록킹층(285)은 절연물질을 포함하며, 예컨대 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전류 블록킹층(285)은 쇼트키 접촉을 위한 금속으로도 형성될 수 있다.
상기 전류 블록킹층(285)은 반도체층 위에 배치된 제1 전극(291)과 상기 반도체층의 두께 방향으로 대응되게 배치된다. 상기 전류 블록킹층(285)은 상기 제1 및 제2 전극(291, 295)의 최단 거리로 진행하는 전류를 차단하여 다른 경로로 확산시켜 줄 수 있다. 상기 전류 블록킹층(285)은 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 제1 전극(291)과 수직 방향으로 적어도 일부 또는 전 영역이 오버랩될 수 있다.
상기 본딩층(298) 아래에는 지지 부재(299)가 형성되며, 상기 지지 부재(299)는 전도성 부재로 형성될 수 있으며, 그 물질은 구리(Cu-copper), 금(Au-gold), 니켈(Ni-nickel), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 등)와 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(299)는 다른 예로서, 전도성 시트로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)의 상면에는 러프니스와 같은 광 추출 구조(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 제1 AlGaN 계열 반도체층(40)의 상부, 활성층(50)의 측부, 에칭 차단층(41)의 측부, 제2 내지 제6 AlGaN 계열 반도체층(43, 45, 61, 63, 70)의 측부 및 채널층(283)에는 절연층(미도시)이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8 및 도 9에 도시된 수평타입 및 수직타입 발광소자(101, 102)는 V핏이 활성층(50)까지 연장되어 V핏 하부 주변에 전위결함이 집중되므로 전위결함에 의해 발생하는 누설전류 및 Mg 확산에 의한 발광소자의 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.
또한, 실시 예는 에칭 차단층(41)에 의해 일정한 깊이와 직경을 갖는 V핏을 포함하는 자외선 발광소자를 구현함으로써, Mg 확산 및 전자차단이 향상될 수 있다. 즉, 실시 예는 자외선 발광소자의 장기적인 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예는 에칭 차단층(41)에 의해 일정한 깊이와 직경을 갖는 V핏을 형성하고, 습식식각에 의한 표면손상을 개선하는 상기 제3 AlGaN 계열 반도체층(45)이 배치되어, 이후 형성된 활성층(50)의 고품질을 구현할 수 있다. 즉, 실시 예는 발광효율이 우수한 자외선 발광소자를 제공할 수 있다.
도 10은 도 8 및 도 9의 발광소자를 갖는 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 발광 소자 패키지는 캐비티(315)를 갖는 몸체(311), 상기 몸체(311) 내에 배치된 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(323), 발광 소자(101, 102), 와이어들(331) 및 몰딩 부재(341)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(311)는 전도성 또는 절연성의 재질을 포함할 수 있다. 상기 몸체(311)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 몸체(311)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 또는 에폭시와 같은 수지 재질을 포함할 수 있다.
상기 몸체(311)는 상부가 개방되고, 측면과 바닥으로 이루어진 캐비티(cavity)(315)를 갖는다. 상기 캐비티(315)는 상기 몸체(311)의 상면으로부터 오목한 컵(cup) 구조 또는 리세스(recess) 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 리드 프레임(321)은 상기 캐비티(315)의 바닥 영역 중 제1 영역에 배치되며, 상기 제2리드 프레임(323)은 상기 캐비티(315)의 바닥 영역 중 제2 영역에 배치된다. 상기 제1 리드 프레임(321)과 상기 제2 리드 프레임(323)은 상기 캐비티(315) 내에서 서로 이격될 수 있다.
상기 제1 및 제2 리드 프레임(321, 323)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(101)은 상기 제1 및 제2 리드 프레임(321, 223) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있으며, 예컨대 제1 리드 프레임(321)위에 배치되고, 와이어(331)로 제1 및 제2 리드 프레임(321, 223)과 연결된다.
상기 발광 소자(101, 102)는 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 발광 칩(101, 102)은 III족 내지 V족 원소의 화합물 반도체 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(101, 102)는 도 1 내지 도 8의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
상기 몸체(311)의 캐비티(315)에는 몰딩 부재(341)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(341)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(341) 또는 상기 발광 소자(101, 102) 상에는 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 소자(101, 102)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(341)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(311)의 상부에는 렌즈가 더 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 발광 소자(101, 102)가 방출하는 빛의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지 내에는 보호 소자가 배치될 수 있다. 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있다.
실시 예의 발광 소자 패키지는 질화물계 반도체층 상에 구리 블렌드 1족-7족의 화합물 반도체를 포함하여 높은 정공 농도에 의해 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 전류 퍼짐(current spreading)을 개선하여 ITO와 같은 오믹전극층을 삭제할 수 있다. 따라서, 실시 예는 오믹전극층에 흡수되는 광을 제거함으로써, 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
실시 예의 발광 소자 패키지는 V핏을 갖는 피트 생성층 및 활성층(50)과 V핏을 메우는 제4 AlGaN 계열 반도체층과, 제4 AlGaN 계열 반도체층 위에 구리 블렌드 화합물 반도체의 제2 도전형 반도체층을 포함하여 제2 도전형 반도체층내의 Cu와 같은 금속 원자의 활성층 침투를 개선하여 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시 예의 발광 소자 패키지는 제2 도전형 반도체층과 활성층 사이에 제2 반도체층을 더 포함하여 전류 퍼짐(current spreading)을 향상시킬 수 있다.
실시 예의 발광소자 패키지는 제4 AlGaN 계열 반도체층 및 제5 AlGaN 계열 반도체층을 포함하여 저항을 줄이고, 정공 주입효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 발광소자 패키지는 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있다. 상기 발광소자 패키지는 예컨대 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.
발광소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광도전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다. 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 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 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20: 기판
30: 버퍼층
40: 제1 AlGaN 계열 반도체층
41: 에칭 차단층
43: 제2 AlGaN 계열 반도체층
45: 제3 AlGaN 계열 반도체층
50: 활성층
61: 제4 AlGaN 계열 반도체층
63: 제5 AlGaN 계열 반도체층
70: 제6 AlGaN 계열 반도체층
80: 도전층

Claims (11)

  1. 제1 AlGaN 계열 반도체층;
    상기 제1 AlGaN 계열 반도체층 상의 에칭 차단층;
    상기 에칭 차단층 상의 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층;
    상기 제2 AlGaN 계열 반도체층 상의 제3 AlGaN 계열 반도체층;
    상기 제3 AlGaN 계열 반도체층 상의 활성층; 및
    상기 활성층 상의 제6 AlGaN 계열 반도체층을 포함하고,
    상기 제2 AlGaN 계열 반도체층은 V핏을 포함하고, 상기 V핏의 하부는 상기 에칭 차단층 내에 배치되고,
    상기 V핏은 상기 활성층까지 연장된 반도체 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 V핏을 통해서 상기 에칭 차단층 및 제2 AlGaN 계열 반도체층의 일부는 상기 활성층으로부터 상기 제6 AlGaN 계열 반도체층 방향으로 노출된 반도체 소자.
  3. 제1 항에 있어서
    상기 제2 AlGaN 계열 반도체층 상부면과 수평한 상기 V핏의 직경은 50㎚ 내지 500㎚인 반도체 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 에칭 차단층은 Al조성을 포함할 수 있고, 상기 에칭 차단층의 Al조성은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층보다 5% 내지 25% 큰 반도체 소자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 에칭 차단층는 5㎚ 내지 100㎚의 두께를 포함하는 반도체 소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 AlGaN 계열 반도체층은 상기 제2 AlGaN 계열 반도체층의 상부 표면상에 배치되고, 5㎚ 내지 300㎚의 두께를 포함하는 반도체 소자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 활성층 상에 제4 AlGaN 계열 반도체층 및 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층 상에 제5 AlGaN 계열 반도체층을 더 포함하고,
    상기 제4 AlGaN 계열 반도체층은 상기 V핏과 대응되는 영역에 단면이 V형상의 오목구조를 포함하는 반도체 소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제5 AlGaN 계열 반도체층은 상기 V핏을 완전히 메우는 평탄한 상부면을 포함하는 반도체 소자.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제4 AlGaN 계열 반도체층 및 제5 AlGaN 계열 반도체층은 Al조성을 포함할 수 있고, 상기 제4 AlGaN 계열 반도체층의 Al조성은 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층의 Al조성보다 큰 반도체 소자.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제4 AlGaN 계열 반도체층의 두께는 2㎚ 내지 50㎚이고, 상기 제5 AlGaN 계열 반도체층의 두께는 10㎚ 내지 100㎚인 반도체 소자.
  11. 캐비티를 갖는 몸체;
    상기 몸체 내에 배치된 제1 및 제2 리드 프레임; 및
    제1 내지 제10 항 중 어느 하나의 반도체소자를 포함하는 발광소자 패키지.
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