KR20180070039A - Semiconductor device and semiconductor device package having thereof - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 반도체 소자에 관한 것이다.Embodiments relate to semiconductor devices.
실시 예는 반도체소자 패키지에 관한 것이다.An embodiment relates to a semiconductor device package.
실시 예는 반도체 소자 또는 반도체 소자 패키지를 갖는 조명 장치에 관한 것이다.Embodiments relate to a lighting device having a semiconductor device or a semiconductor device package.
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.Semiconductor devices including compounds such as GaN and AlGaN have many merits such as wide and easy bandgap energy, and can be used variously as light emitting devices, light receiving devices, and various diodes.
특히, 반도체의 III-V족 또는 II-VI족 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. Particularly, light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes using III-V or II-VI compound semiconductor materials of semiconductors can be used for various applications such as red, Blue, and ultraviolet rays. By using fluorescent materials or combining colors, it is possible to realize a white light beam with high efficiency. Also, compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps, low power consumption, , Safety, and environmental friendliness.
실시 예는 발광 구조층 내의 리세스의 하부 중심에서의 두께가 증가하는 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device in which the thickness at the bottom center of the recess in the light emitting structure layer increases.
실시 예는 활성층과 제2도전형 반도체층 사이에 캡층을 배치하여, 발광 구조층 하부에서 전달되는 리세스 상에 상기 캡층이 연장되는 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device in which a cap layer is disposed between an active layer and a second conductivity type semiconductor layer, and the cap layer extends on a recess transferred below the light emitting structure layer.
실시 예는 활성층과 제2도전형 반도체층 사이에 캡층을 배치하여, 발광 구조층 하부에서 전달되는 리세스 상기 활성층 및 캡층이 연장되는 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device in which a cap layer is disposed between an active layer and a second conductivity type semiconductor layer, and the recessed active layer and the cap layer are extended below the light emitting structure layer.
실시 예는 발광 구조층의 하부에서 전달되는 리세스 상에 캡층의 제1영역을 배치하여, 상기 캡층의 제1영역의 두께를 상기 리세스의 하부를 향하여 증가시킨 반도체 소자를 제공한다.An embodiment provides a semiconductor device in which a first region of a cap layer is disposed on a recess transferred from a lower portion of a light emitting structure layer, and a thickness of a first region of the cap layer is increased toward a lower portion of the recess.
실시 예는 전자 차단층과 제2도전형 반도체층 사이에 인듐을 갖는 캡층을 배치하여, 반도체층들 간의 계면의 결정 품질을 개선시켜 주기 위한 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device for improving a crystal quality of an interface between semiconductor layers by disposing a cap layer having indium between the electron blocking layer and the second conductivity type semiconductor layer.
실시 예는 전자 차단층과 제2도전형 반도체층 사이에 인듐을 갖는 캡층을 배치하여, 캐리어의 주입 효율을 개선시켜 주기 위한 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device for improving the injection efficiency of carriers by disposing a cap layer having indium between the electron blocking layer and the second conductivity type semiconductor layer.
실시 예는 전자 차단층과 제2도전형 반도체층 사이에 인듐을 갖는 캡층을 배치하여, 전자 차단층 및 제2도전형 반도체층의 두께를 줄여주어, 전류 주입 효율을 개선시켜 줄 수 있는 반도체 소자를 제공한다.The embodiment is characterized in that a cap layer having indium is disposed between the electron blocking layer and the second conductivity type semiconductor layer to reduce the thickness of the electron blocking layer and the second conductivity type semiconductor layer, Lt; / RTI >
실시 예는 캐리어 주입 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 이를 갖는 반도체소자 패키지를 제공할 수 있다.The embodiment can provide a semiconductor element capable of improving carrier injection efficiency and a semiconductor element package having the semiconductor element.
실시 예는 정공 주입 효율을 증대시키고, 전류 퍼짐(current spreading)을 개선할 수 있는 반도체 소자 및 이를 갖는 반도체 소자 패키지를 제공할 수 있다.Embodiments can provide a semiconductor element and a semiconductor device package having the same capable of increasing hole injection efficiency and improving current spreading.
실시 예는 발광면적의 감소를 개선하고, 캐리어 주입 효율을 증대시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 및 이를 갖는 반도체소자 패키지를 제공할 수 있다.Embodiments can provide a semiconductor device and a semiconductor device package having the semiconductor device capable of improving the light extraction efficiency by improving the reduction of the light emitting area and increasing the carrier injection efficiency.
실시 예의 반도체 소자는, 복수의 제1리세스를 갖는 제1도전형 반도체층; 상기 제1도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 상기 활성층 상에 배치된 제2도전형 반도체층; 및 상기 활성층과 상기 제2도전형 반도체층 상에 배치된 캡층을 포함하며, 상기 캡층은 상기 제1리세스의 측면 상에 배치된 제1영역을 포함하며, 상기 제1영역은 상기 제1리세스의 측면 상부에서 상기 제1리세스의 측면 하부 방향으로 두께가 두꺼운 하부 영역을 포함할 수 있다.The semiconductor device of the embodiment includes: a first conductivity type semiconductor layer having a plurality of first recesses; An active layer disposed on the first conductive semiconductor layer; A second conductive semiconductor layer disposed on the active layer; And a cap layer disposed on the active layer and the second conductive type semiconductor layer, wherein the cap layer includes a first region disposed on a side surface of the first recess, And a thicker lower region in the lower side of the first recess at the upper side of the seth.
실시 예에 의하면, 상기 활성층은 상기 제1리세스의 측면으로 연장된 연장 영역을 포함하며, 상기 연장 영역은 상기 제1리세스의 측면과 상기 캡층의 제1영역 사이에 배치될 수 있다.According to an embodiment, the active layer includes an extension region extending to the side of the first recess, the extension region being disposed between a side of the first recess and a first region of the cap layer.
실시 예에 의하면, 상기 캡층과 상기 활성층 사이에 배치된 전자 차단층을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an electron blocking layer may be disposed between the cap layer and the active layer.
실시 예에 의하면, 상기 전자 차단층은 상기 제1리세스 상에서 상기 활성층의 연장 영역과 상기 캡층의 제1영역 사이에 배치된 제1연장부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the electron blocking layer may include a first extension disposed between the extended region of the active layer and the first region of the cap layer on the first recess.
실시 예에 의하면, 상기 캡층은 인듐 및 알루미늄을 갖는 반도체를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the cap layer may comprise a semiconductor having indium and aluminum.
실시 예에 의하면, 상기 캡층은 상기 제2도전형 반도체층에 첨가된 제2도전형 도펀트 농도보다 낮은 도펀트 농도를 갖거나 언도프된 반도체를 포함할 수 있다.According to the embodiment, the cap layer may have a dopant concentration lower than that of the second conductivity type dopant added to the second conductivity type semiconductor layer, or may include an undoped semiconductor.
실시 예에 의하면, 상기 캡층은 상기 전자 차단층의 두께 또는 상기 제2도전형 반도체층의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있다. According to the embodiment, the cap layer may have a thickness smaller than the thickness of the electron blocking layer or the thickness of the second conductivity type semiconductor layer.
실시 예에 의하면, 상기 캡층의 제1영역은 상기 제1리세스의 측면 하부에서 상기 제1리세스의 중심으로 갈수록 두께가 두꺼워질 수 있다. According to the embodiment, the first region of the cap layer may become thicker from the lower side of the side of the first recess to the center of the first recess.
실시 예에 의하면, 상기 제1도전형 반도체층은 제1반도체층, 상기 제1반도체층 위에 제1리세스의 하부가 배치된 제2반도체층, 및 상기 제2반도체층과 상기 활성층 사이에 배치되며 상기 제1리세스가 연장된 제3반도체층을 포함할 수 있다.According to the embodiment, the first conductive semiconductor layer includes a first semiconductor layer, a second semiconductor layer on which the lower portion of the first recess is disposed on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer disposed between the second semiconductor layer and the active layer. And the first recess may include an extended third semiconductor layer.
실시 예에 의하면, 상기 캡층은 InAlGaN 반도체의 단층으로 형성될 수 있으며, 상기 전자 차단층은 복수의 AlGaN계 반도체층을 포함할 수 있다.상기 제2도전형 반도체층은 복수의 GaN계 반도체층을 포함할 수 있다.The cap layer may be formed of a single layer of InAlGaN semiconductor, and the electron blocking layer may include a plurality of AlGaN-based semiconductor layers. The second conductive semiconductor layer may include a plurality of GaN- .
실시 예에 의하면, 상기 제2도전형 반도체층은 상기 캡층 위에 언도프된 제1질화물층, 상기 제1질화물층 위에 제2도전형 도펀트 농도를 갖는 제2질화물층, 상기 제2질화물층 위에 언도프된 제3질화물층 및 상기 제3질화물층 위에 상기 제2질화물층의 도펀트 농도보다 더 높은 도펀트 농도를 갖는 제4질화물층을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the second conductivity type semiconductor layer may include a first nitride layer undoped over the cap layer, a second nitride layer having a second conductivity type dopant concentration on the first nitride layer, a second nitride layer having a second conductivity type dopant concentration on the second nitride layer, A doped third nitride layer and a fourth nitride layer having a dopant concentration higher than the dopant concentration of the second nitride layer over the third nitride layer.
실시 예에 의하면, 상기 제2도전형 반도체층은 상기 제1리세스 방향으로 돌출된 돌출부를 가질 수 있다. According to the embodiment, the second conductivity type semiconductor layer may have a protrusion protruding in the first recess direction.
실시 예에 의하면, 상기 제2도전형 반도체층 위에 투명한 재질의 전극층을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a transparent electrode layer may be formed on the second conductive semiconductor layer.
실시 예에 따른 반도체 소자패키지는, 상기의 반도체 소자를 포함할 수 있다. The semiconductor device package according to the embodiment may include the semiconductor device described above.
실시 예는 전자 차단층과 제2도전형 반도체층 사이에 인듐을 갖는 캡층을 배치하여, 관통 전위(TD)를 통한 전류 누설을 방지할 수 있다.The embodiment can arrange a cap layer having indium between the electron blocking layer and the second conductivity type semiconductor layer to prevent current leakage through the threading dislocation TD.
실시 예는 전자 차단층과 제2도전형 반도체층 사이에 인듐을 갖는 캡층을 배치하여, 상기 전자 차단층과 제2도전형 반도체층 사이의 계면 품질을 개선시켜 줄 수 있다.Embodiments can improve the interface quality between the electron blocking layer and the second conductivity type semiconductor layer by disposing a cap layer having indium between the electron blocking layer and the second conductivity type semiconductor layer.
실시 예는 전자 차단층과 제2도전형 반도체층 사이에 인듐을 갖는 캡층을 배치하여, 상기 캡층에 의한 2차원 성장의 강화를 통해 피트 또는 리세스를 머지(Merge)시켜 줌으로써, ESD(electrostatic discharge)를 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment is characterized in that a cap layer having indium is disposed between the electron blocking layer and the second conductivity type semiconductor layer to merge the pits or recesses through the enhancement of the two dimensional growth by the cap layer, ) Can be improved.
실시 예는 캐리어 주입효율을 향상시킬 수 있다. The embodiment can improve the carrier injection efficiency.
실시 예는 캡층 및 제2도전형 반도체층에 언도프된 층을 배치하여, 도펀트의 확산을 방지할 수 있어, 표면에서의 결함 밀도를 낮추어 줄 수 있다. The embodiment can arrange the undoped layer in the cap layer and the second conductivity type semiconductor layer to prevent the dopant from diffusing and to reduce the defect density on the surface.
실시 예는 반도체 소자 및 이를 갖는 반도체 소자 패키지의 전기적, 광학적 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.Embodiments can improve the electrical and optical reliability of semiconductor devices and semiconductor device packages having the same.
도 1은 실시 예에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 반도체 소자의 A-A측 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 리세스 구조를 확대한 도면이다.
도 4는 도 3의 리세스 구조의 다른 예이다.
도 5는 도 1의 반도체 소자의 활성층, 전자 차단층 및 캡층의 에너지 밴드 다이어 그램을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3의 제2도전형 반도체층으로의 캐리어의 주입 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 반도체 소자에 전극을 배치한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 반도체 소자를 이용한 수직형 칩의 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7의 반도체 소자를 갖는 반도체 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 10은 실시 예에 따른 반도체 소자에서 제1리세스 상의 제1영역을 설명하기 위한 TEM(transmission electron microscopy) 이미지를 설명한 도면이다. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment.
2 is a view schematically showing the AA side cross section of the semiconductor device of FIG.
3 is an enlarged view of the recess structure of Fig.
4 is another example of the recess structure of Fig.
5 is a diagram showing energy band diagrams of an active layer, an electron blocking layer and a cap layer of the semiconductor device of FIG.
FIG. 6 is a view for explaining a carrier injection path to the second conductive type semiconductor layer of FIG. 3; FIG.
7 is a view showing an example in which electrodes are arranged in the semiconductor device of FIG.
8 is a view showing an example of a vertical chip using the semiconductor device of FIG.
9 is a side sectional view showing a semiconductor device package having the semiconductor element of Fig.
10 is a diagram illustrating a TEM (transmission electron microscopy) image for explaining a first region on a first recess in a semiconductor device according to an embodiment.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다. The embodiments may be modified in other forms or various embodiments may be combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to each embodiment described below.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. Although not described in the context of another embodiment, unless otherwise described or contradicted by the description in another embodiment, the description in relation to another embodiment may be understood.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.For example, if the features of configuration A are described in a particular embodiment, and the features of configuration B are described in another embodiment, even if the embodiment in which configuration A and configuration B are combined is not explicitly described, It is to be understood that they fall within the scope of the present invention.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
본 발명에 따른 실시예의 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.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
반도체 소자는 발광소자, 수광소자, 광 변조기, 가스 센서 등 각종 전자 소자 포함할 수 있다. 실시 예는 반도체 소자를 일 예로 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 다양한 분야에 적용될 수 있다.The semiconductor device may include various electronic devices such as a light emitting device, a light receiving device, an optical modulator, and a gas sensor. Although the embodiment has been described as an example of a semiconductor device, the present invention is not limited thereto and can be applied to various fields.
도 1은 실시 예에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 반도체 소자의 A-A측 단면을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 리세스 구조를 확대한 도면이고, 도 4는 도 3의 리세스 구조의 다른 예이며, 도 5는 도 1의 반도체 소자의 활성층, 전자 차단층 및 캡층의 에너지 밴드 다이어 그램을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment, FIG. 2 is a view schematically showing an AA side cross section of the semiconductor device of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of the recess structure of FIG. 2, 4 is another example of the recess structure of FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram showing energy band diagrams of the active layer, the electron blocking layer, and the cap layer of the semiconductor device of FIG.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 반도체 소자는, 제1도전형 반체층(40A), 활성층(50), 전자 차단층(60), 캡층(Capping layer)(70), 제2도전형 반도체층(80)을 포함한다. 상기 반도체 소자는 기판(20) 및 버퍼층(30) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 기판(20) 및 버퍼층(30) 중 적어도 하나의 위에 제1도전형 반도체층(40A)이 배치될 수 있다. 도 1과 같이, 반도체 소자의 표면 예컨대, 제2도전형 반도체층(80)의 표면에는 발광 구조층의 내부의 리세스 또는 피트(V) 상에 오목부(80A)로 노출될 수 있다. 이러한 오목부(80A)는 발광 구조층 내에서 생성되는 리세스 또는 피트(V)의 메움을 통해 일부 나타나거나 제거될 수 있다. 1 to 5, a semiconductor device according to an embodiment includes a first conductive
<기판(20)>≪ Substrate (20) >
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 사파이어는 육각 룸보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서, c축 및 a축 방향의 격자 상수가 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 반도체의 성장용 기판으로 주도 사용된다. The
상기 기판(20)은 30㎛~500㎛ 범위의 두께를 포함하며, 그 굴절률은 2.4 이하 예컨대, 2 이하의 물질로 형성될 수 있다. 상기 기판(111)은 인접한 변들의 길이가 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 적어도 한 변의 길이는 0.3mm×0.3mm 이상이거나, 대면적 예컨대, 1mm×1mm 또는 그 이상의 면적을 갖는 크기로 제공될 수 있다. 상기 기판(20)은 위에서 볼 때, 사각형, 육각형과 같은 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
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 기판(20)은 반도체 소자로부터 제거될 수 있다.A plurality of protrusions (not shown) may be formed on the top surface and / or bottom surface of the
상기 기판(20)은 성장 장비에 로딩되고, 그 위에 3족-5족 또는 2족-6족 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. The
<버퍼층(30)>≪
상기 버퍼층(30)은 상기 기판(20) 상에 배치되며, II족 내지 VI족 화합물 반도체를 선택적으로 이용하여 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(30)은 상기 기판(20)의 성장면(0001)을 통해 주로 성장이 되고, 격자 상수에 의해 전위가 발생되면 상기 전위는 대부분 성장 방향으로 전파된다.The
상기 버퍼층(30)은 예컨대, III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층 예컨대, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 갖는 화합물 반도체로 형성될 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.The
상기 버퍼층(30)은 격자 상수 완화층 및 의도하지 않게 도핑된 언도프드 반도체층(undoped semiconductor layer) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 격자 상수 완화층은 기판(20)과의 격자 결함 차이를 줄여주기 위한 층이며, 상기 언도프드 반도체층은 n형 반도체층보다 낮은 도펀트 농도를 갖는 층으로 형성될 수 있다. 상기 격자 상수 완화층 및 언도프드 반도체층 중 적어도 한 층에는 전위가 발생될 수 있다. 실시 예는 버퍼층(30)은 반도체 소자로부터 제거될 수 있다.The
실시 예는 상기 기판(10) 또는 버퍼층(30) 상에는 발광 구조층이 배치될 수 있다. 상기 발광 구조층은 제1도전형 반도체층(40A), 활성층(50) 및 제2도전형 반도체층(80)을 포함한다. 상기 발광 구조층은 상기 제1도전형 반도체층(40A)부터 상기 제2도전형 반도체층(80)까지의 층 구조를 포함할 수 있다.In an embodiment, a light emitting structure layer may be disposed on the substrate 10 or the
<제1도전형 반도체층(40A)>≪ First conductive
상기 제1도전형 반도체층(40A)은 제1도전형의 도펀트를 갖는 반도체를 포함하며 단층 또는 다층 구조를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(40A)은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층 예컨대, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 갖는 화합물 반도체로 형성될 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.The first
상기 제1도전형 반도체층(40A)은 복수의 제1리세스(V1)을 포함하며, 상기 복수의 제1리세스(V1)는 측 단면이 V자 형상이거나 경사진 면을 가질 수 있다. 상기 복수의 제1리세스(V1)의 탑뷰 형상은 원 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 상기 제1리세스(V1)는 V자 형상의 리세스 또는 피트로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The first
상기 제1리세스(V1)의 측면은 상부에서 하부로 향하여 점차 낮은 높이를 가질 수 있다. 상기 제1리세스(V1)의 너비는 상부로 갈수록 점차 넓어질 수 있다. 상기 제1리세스(V1)의 너비는 하부로 갈수록 점차 좁은 너비를 가질 수 있다. 상기 너비 방향은 상기 제1도전형 반도체층(40A)의 상면 또는 하면에 수평한 방향일 수 있다. The side surface of the first recess (V1) may have a gradually lower height from the top to the bottom. The width of the first recess V1 may gradually increase toward the upper portion. The width of the first recess (V1) may be gradually narrower toward the bottom. The width direction may be a horizontal direction on the upper surface or the lower surface of the first conductive
상기 제1도전형 반도체층(40A)은 도 2와 같이, 제1반도체층(40), 상기 제1반도체층(40) 위에 제2반도체층(41), 상기 제2반도체층(41) 위에 제3반도체층(450을 포함할 수 있다. 상기 제1내지 제3반도체층(41,43,45)은 제1도전형의 도펀트를 갖는 반도체를 포함할 수 있다. 2, the first
상기 제1반도체층(40)은 상기 기판(20)과 상기 활성층(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1반도체층(40)은 상기 버퍼층(30)과 제2반도체층(41) 사이에 배치될 수 있다. 상기 기판(20) 및 상기 버퍼층(30) 중 적어도 하나 또는 모두가 제거된 경우, 상기 제1반도체층(40)의 하면 일부 또는 전체는 노출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1반도체층(40)에는 상기 생성된 전위(T1)가 관통되어 전파될 수 있다. The
상기 제1반도체층(40)은 III족-V족 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1반도체층(40)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(40)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1반도체층(40)은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제1반도체층(40)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(40)이 다층인 경우, 서로 다른 두 층 또는 세 층이 교대로 반복되어 적층될 수 있으며, 예컨대 AlGaN/GaN, AlInN/GaN, InGaN/GaN, AlInGaN/InGaN/GaN 중 적어도 하나의 주기로 적층될 수 있으며, 2주기 내지 30주기로 형성될 수 있다. 이러한 제1반도체층(40)은 초격자 구조를 포함할 수 있다. The
도 2 및 도 3과 같이, 상기 제2반도체층(41)은 상기 제1반도체층(40) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2반도체층(41)은 복수의 제1리세스(V1)를 가질 수 있다. 상기 제2반도체층(41)은 복수의 제1리세스(V1)가 생성될 수 있다. 상기 제1리세스(V1)가 생성되는 의미는, 상기 제1리세스(V1)의 저점(Vc)이 발생되고 상기 제1리세스(V1)의 너비가 상기 저점(Vc)으로부터 멀어질수록 점차 넓어지는 구조를 포함할 수 있다. 상기 제2반도체층(41)은 리세스 또는 피트 생성층일 수 있다. As shown in FIGS. 2 and 3, the
상기 제2반도체층(41)은 III족-V족 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제2반도체층(41)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2반도체층(41)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2반도체층(41)은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제2반도체층(41)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제2반도체층(41)이 다층인 경우, 서로 다른 두 층 또는 세 층이 교대로 반복되어 적층될 수 있으며, 예컨대 AlGaN/GaN, AlInN/GaN, InGaN/GaN, AlInGaN/InGaN/GaN 중 적어도 하나의 주기로 적층될 수 있으며, 2주기 내지 30주기로 형성될 수 있다. 이러한 제2반도체층(41)은 초격자 구조를 포함할 수 있다. The
상기 복수의 제1리세스(V1) 중 적어도 하나에는 하나 또는 복수의 전위(T1)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 전위(T1)가 노출되는 영역 상에서 상기 제1리세스(V1)가 생성될 수 있다. 상기 각 제1리세스(V1)는 측 단면이 알파벳 V자 형상을 갖고, 평면 형상이 육각 형상 또는 원 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2반도체층(41) 내에 배치된 제1리세스(V1)는 상기 전위(T1)로부터 연장되어 형성될 수 있으며, 위로 진행할수록 너비가 점차 커질 수 있다. 상기 제1리세스(V1)의 너비는 상기 제2반도체층(41)의 두께가 증가함에 따라 더 커지게 된다. 상기 제1리세스(V1)의 경사 면 또는 결정 면은 수평한 축을 기준으로 35도 내지 60도의 범위를 가질 수 있다. At least one of the plurality of first recesses V1 may be connected to one or a plurality of potentials T1. That is, the first recess V1 may be generated on the region where the potential T1 is exposed. Each of the first recesses (V1) has a letter V-shaped cross-section and may have a hexagonal or circular planar shape. The first recess V1 disposed in the
상기 제3반도체층(45)은 III족-V족 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제3반도체층(45)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제3반도체층(45)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제3반도체층(45)은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제3반도체층(45)은 다층으로 형성될 수 있으며, 예컨대 서로 다른 또는 동일한 두 층 또는 세 층이 교대로 반복되어 적층될 수 있다. 상기 서로 다른 층들은 화합물 반도체의 재질이 다를 수 있으며, 상기 서로 동일한 두 층은 화합물 반도체의 재질은 동일하지만, 도펀트의 조성이나 알루미늄이나 인듐의 조성이 다를 수 있다. 상기 제3반도체층(45)은 초격자 구조를 포함하며, 예컨대 AlGaN/AlGaN, GaN/GaN, AlGaN/GaN, AlInN/GaN, AlGaN/InGaN, InGaN/GaN, AlInGaN/InGaN/GaN 중 적어도 하나의 주기로 적층될 수 있으며, 2주기 내지 30주기로 형성될 수 있다. 상기 제3반도체층(45)은 상기 제1리세스(V1)의 유지시켜 주거나 상기 제1리세스(V1)의 너비를 넓혀줄 수 있다. 상기 제3반도체층(45)은 상기 제1리세스(V1)가 전파되는 영역 이외를 통해 전파되는 전위를 차단하는 기능을 할 수 있다.The
상기 제3반도체층(45)은 상기 제1리세스(V1)가 연장되어, 상기 제1리세스(V1)의 영역에 제1홀(45A)을 가질 수 있다. 상기 제1홀(45A)은 하부 너비가 좁고 상부 너비가 넓을 수 있다. 상기 제1홀(45A)은 탑뷰 형상이 다각형 형상 예컨대, 육각 형상이거나 원 형상일 수 있다. 이러한 상기 제3반도체층(45)은 제거될 수 있다. The
<활성층(50)><
상기 활성층(50)은 상기 제1반도체층(40)과 상기 전자 차단층(60) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(50)은 상기 제3반도체층(45)과 전자 차단층(60) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(50)은 상기 제3반도체층(45)과 상기 전자 차단층(60) 중 적어도 하나 또는 모두와 접촉될 수 있다. The
상기 활성층(50)은 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함할 수 있다. 도 5와 같이, 상기 활성층(50)은 우물층(51) 및 장벽층(52)의 주기를 포함할 수 있다. 상기 우물층(51)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층(52)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층(51/52)의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InAlGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, InGaN/InAlGaN, GaN/InAlGaN의 적층 구조를 이용하여 2주기 이상 예컨대, 3주기 내지 30주기로 형성될 수 있다. 도 5와 같이, 상기 장벽층(52)의 밴드 갭(G2)은 상기 우물층(51)의 밴드 갭(G1)보다 넓은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 상기 장벽층(52)의 밴드 갭(G2)는 서로 동일하거나 적어도 하나의 밴드 갭이 다를 수 있다. 상기 우물층(51)의 밴드 갭(G1)은 서로 동일하거나 적어도 하나의 밴드 갭이 다를 수 있다. 실시 예는 전자 차단을 위해 상기 활성층(50)과 상기 제3반도체층(45) 사이에 하부 전자 차단층(60)을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 우물층(51)의 두께는 상기 장벽층(52)의 두께보다 얇을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
상기 활성층(50)은 상기 제1리세스(V1)의 측면에 연장되는 연장 영역(50A)으로 형성되거나, 상기 제1리세스(V1)의 측면으로 연장되지 않는 홀로 형성될 수 있다. 상기 연장 영역(50A)에서 리세스는 상기 제2반도체층(41)에 형성된 제1홀(45A)의 너비보다 클 수 있다. 상기 연장 영역(50A)의 리세스 너비는 위로 갈수록 점차 커질 수 있다. 상기 연장 영역(50A)은 상기 제1리세스(V1)의 영역과 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 상기 연장 영역(50A)의 리세스 형상은 위에서 볼 때, 다각형 형상 예컨대, 육각형 형상을 포함한다. 상기 연장 영역(60A)의 측면은 경사진 면으로 형성될 수 있으며, 상기 제1리세스(V1)의 경사 면 상으로 연장될 수 있다.The
상기 활성층(50)은 상기 우물층(51) 및 장벽층(52)의 성장 시 성장 모드를 조절하여, 상기 제1리세스(V1)의 측면 상에 연장된 연장 영역(50A)에 상기 우물층(51) 및 장벽층(52)의 일부가 얇은 두께로 형성되거나, 상기 연장 영역(50A)이 아닌 홀 형태로 형성될 수 있으며, 이러한 구성은 수평 성장 또는/및 수직 성장 모드에 따라 달라질 수 있다. The
상기 활성층(50)에서의 제1리세스(V1)들 중 적어도 하나는 상부 너비(D2)가 250nm 이하 예컨대, 220nm 내지 240nm의 범위일 수 있다. 상기 활성층(50)에서의 제1리세스(V1)의 상부 너비(D2)가 상기 범위를 벗어날 경우, 누설 전류가 증가될 수 있다. 상기 제1리세스(V1)의 깊이(H1)는 상기 활성층(50)의 상면부터 상기 저점(Vc)까지의 수직 높이로서, 상기 활성층(50)과 상기 제2반도체층(41)의 두께의 합보다 클 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. At least one of the first recesses V1 in the
<전자 차단층(60)>≪
상기 전자 차단층(60)은 상기 활성층(50) 위에 배치되어, 상기 활성층(50)을 통해 진행하는 전자를 블록킹하게 된다. 상기 전자 차단층(60)은 제2도전형의 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 전자 차단층(60)(60)은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0<y≤≤1, 0<x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체를 갖는 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 전자 차단층(60)은 도 5와 같이, 상기 활성층(50)의 장벽층(52)보다 넓은 밴드 갭(G4)을 갖는 AlN계 반도체로 형성될 수 있다. 상기 AlN계 반도체는, AlN, AlGaN, InAlGaN, 및 AlInN계 반도체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전자 차단층(60)의 제2도전형의 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다. The
상기 전자 차단층(60)은 상기 제1리세스(V1)들이 전파되는 것을 억제할 수 있다. 상기 제1리세스(V)들이 반도체 소자의 표면에 노출될 경우, ESD에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 전자 차단층(60)은 제1리세스(V)들을 제거하는 수평 성장 모드로 형성할 수 있다. 상기 전자 차단층(60)에는 상기 제1리세스(V1)의 일부가 전파될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 전자 차단층(60)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 전자 차단층(60)이 다층 인 경우 초격자 구조를 포함할 수 있으며, 상기 초격자 구조는 알루미늄 조성이 다른 AlGaN/AlGaN의 적층 구조이거나, AlGaN/GaN의 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 전자 차단층(60)의 초격자 구조는 비 정상적으로 전압에 포함된 전류를 확산시켜 주어, 활성층(50)을 보호할 수 있다.The
도 2와 같이, 상기 전자 차단층(60)이 다층인 경우 예컨대, 적어도 3개의 층 이상을 포함할 수 있으며, 상기 적어도 3개의 층 중 적어도 2개 이상은 알루미늄의 조성이 다를 수 있다. 상기 전자 차단층(60)은 제1층 내지 제6층(61,62,63,64,65,66)의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 상기 제1층 내지 제6층(61,62,63,64,65,66)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다. 상기 제1층(61)은 상기 활성층(50)의 마지막 장벽층 위에 배치되며, 제2층(62)은 상기 제1층(61)과 제2층(62) 사이에 배치되며, 상기 제3층(63)은 제2층(62)과 제4층(64) 사이에 배치되며, 상기 제4층(64)은 제3층(63)과 제5층(65) 사이에 배치되며, 제5층(65)은 제4층(64)과 제6층(66) 사이에 배치되며, 제6층(66)은 제5층과 캡층(70) 사이에 배치될 수 있다. As shown in FIG. 2, when the
상기 제1내지 제6층(61,62,63,64,65,66)의 알루미늄 조성은 상기 활성층(50)의 장벽층(52)의 알루미늄 조성보다 높을 수 있다. 상기 제1,3,5층(61,63,65)의 알루미늄 조성은 상기 제2,4,6층(62,64,66)의 알루미늄의 조성보다 높을 수 있다. 상기 제1층(61)은 상기 제3,5층(63,65)의 알루미늄 조성보다 낮을 수 있다. 상기 제3층(63)의 알루미늄 조성은 제1,2,4 내지 6층(61,62,64,65,66)의 알루미늄 조성보다 높을 수 있다. 상기 제3층(63)은 상기 제1층(61)의 알루미늄의 조성에 비해 1.2배 이상 예컨대, 1.3 내지 1.7배의 범위이며, 제2층(62)의 알루미늄의 조성에 비해 2배 이상 예컨대, 2.2배 내지 2.8배의 범위일 수 있다. 상기 제5층(65)은 상기 제1층(61)의 알루미늄의 조성보다 높고 제3층(63)의 알루미늄의 조성보다 낮을 수 있으며, 상기 제1층(61)과의 알루미늄의 조성 차이(차이1)와 상기 제3층(63)과의 알루미늄 조성 차이(차이2)는 동일하거나 차이 2>차이 1의 관계를 가질 수 있다. 상기 제1,3,5층(61,63,65)의 알루미늄의 조성은 10%초과 예컨대, 11% 내지 30%의 범위이며, 상기 제2,4,6층(62,64,66)의 알루미늄의 조성은 10% 이하 예컨대, 10% 내지 6%의 범위일 수 있다. 상기 제2,4,6층(62,64,66)의 알루미늄 조성은 서로 동일할 수 있다. 상기 제1 내지 제6층(61,62,63,64,65,66) 각각의 두께는 3nm 내지 6nm의 범위일 수 있다. 상기 전자 차단층(60)의 두께는 30nm 미만 예컨대, 24nm 내지 26nm의 범위를 가질 수 있다. The aluminum composition of the first to
이러한 전자 차단층(60)은 다층의 AlGaN계 반도체 적층 구조를 갖고 전자를 블록킹하여 제1리세스(V1)가 연장되는 것을 억제할 수 있다. 상기 전자 차단층(60)은 상기 제1리세스(V1) 상에 연장된 제1연장부(60A)를 가지며, 상기 제1연장부(60A)는 상기 제1리세스(V1)의 표면을 따라 제2리세스(V2)로 형성될 수 있다. 상기 제1연장부(60A)의 두께(T2)는 상기 제1리세스(V1)의 표면에서의 사선 방향의 두께로서 25nm 이하를 가질 수 있다. 상기 제1연장부(60A)는 상기 활성층(50)의 연장 영역(50A)에 접촉되거나, 상기 활성층(50)의 연장 영역이 홀로 형성된 경우 상기 활성층(50) 및 상기 제1,2반도체층(41,45)에 접촉될 수 있다. The
상기 제1연장부(60A)의 바닥 형상은 상기 제1리세스(V1)의 형상과 동일한 형상의 제2리세스(V2)를 형성해 주게 되며, 상기 제1연장부(60A) 상에 형성된 제2리세스(V2)의 측면 경사 각도는 상기 활성층(50)에서의 제1리세스(V1) 경사 각도와 동일한 각도로 형성될 수 있다. 상기 제2리세스(V2)의 상부 너비(D1)는 상기 제1리세스(V1)의 상부 너비(D2)보다 작을 수 있다. The bottom portion of the first extending
<캡층(70)>≪ Cap layer (70) >
상기 캡층(70)은 상기 전자 차단층(60)과 제2도전형 반도체층(80) 사이에 배치될 수 있다. 상기 캡층(70)은 상기 전자 차단층(60)과 제2도전형 반도체층(80) 사이에 접촉될 수 있다. 상기 캡층(70)은 상기 전자 차단층(60)의 제6층(66)과 상기 제2도전형 반도체층(80)의 하면과 접촉될 수 있다.The
상기 캡층(70)은 인듐을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 캡층(70)은 인듐과 알루미늄을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 캡층(70)은 InxAlyGa1-x-yN (0<x≤≤1, 0<y≤≤1, 0<x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 상기 캡층(70)의 인듐(In)의 조성은 5% 이하, 2 내지 4%의 범위로 형성될 수 있다. 상기 알루미늄(Al)의 조성은 13% 이하 예컨대, 10% 내지 13%의 범위일 수 있다. 상기 캡층(70)의 인듐 조성은 알루미늄의 조성보다 작을 수 있다. 상기 캡층(70)의 알루미늄 조성은 상기 전자 차단층(60)의 제2,4,6층(62,64,66)의 알루미늄 조성보다 크고 제1,3,5층(61,63,65)의 알루미늄 조성보다 작을 수 있다. 상기 캡층(70)의 밴드 갭(G7)은 상기 제2,4,6층(62,64,66)의 밴드 갭(G3,G5,G6)보다는 넓고 상기 제1,3,5층(61,63,65)의 밴드 갭(G4)보다는 좁을 수 있다. 여기서 밴드 갭은 G4<G3<G7<G6<G5의 관계를 가질 수 있다. The
상기 캡층(70)의 두께는 7nm 이하 예컨대, 4nm 내지 6nm의 범위일 수 있으며 상기 범위 내에 있을 경우, 전자 차단층(60)과 제2도전형 반도체층(80) 사이의 계면 품질이 개선될 수 있다. 또한 상기 캡층(70)이 인듐을 갖고 2차원 구조로 성장될 수 있다. 이에 따라 상기 전자 차단층(60)과 제2도전형 반도체층(80) 사이의 영역 중에서 상기 제1리세스(V1) 상의 영역에서 상기 2차원 성장이 강화되어, 상기 제1리세스(V1)가 메워져 머지(merge)될 수 있다. 여기서, 머지라는 것은, 상기 제1리세스(V1)의 영역에서 상기 캡층(70)의 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖는 성장을 포함할 수 있다. 상기 캡층(60)은 상기 활성층(50)이 900도 이하에서 성장될 경우, 상기 활성층(50)의 온도보다 50도 이상 예컨대, 50도 내지 200도의 온도 범위에서 성장될 수 있다. The thickness of the
상기 캡층(70)은 상기 제1리세스(V1)와 수직 방향으로 오버랩되는 제1영역(70A)을 포함할 수 있다. 상기 제1영역(70A)은 상기 발광 구조층 내의 제1리세스(V1)의 측면으로 연장될 수 있다. 상기 제1영역(70A)은 상기 제1도전형 반도체층(40A)의 제1리세스(V1)의 측면으로 연장될 수 있다. 상기 제1영역(70A)은 상기 제1도전형 반도체층(40A)의 제1리세스(V1) 또는/및 상기 전자 차단층(60)의 제1연장부(60A) 상에 배치될 수 있으며, 제2연장부로 정의될 수 있다. 상기 제1영역(70A)은 상기 제1리세스(V1)의 측면 상부에서 측면 하부 방향으로 두께가 증가될 수 있다. 상기 제1영역(70A)의 두께는 상기 제1리세스(V1)의 측면 하부에서 제1리세스(V1)의 중심으로 갈수록 점차 두꺼워질 수 있다. The
상기 캡층(70)이 인듐을 가지므로, 2차원 성장을 통해 상기 전자 차단층(60)의 제2리세스(V2) 상에서 상기 전자 차단층(60)과 상기 제2도전형 반도체층(80) 사이에 계면 활성제 역할을 수행하게 된다. 상기 캡층(70)의 제1영역(70A)는 상기 제1리세스(V1)를 채워 머지(merge)로 진행하게 되므로, ESD를 개선시켜 줄 수 있다.Since the
상기 캡층(70)은 언도프드 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 언도프드 반도체층은 상기 제2도전형 도펀트를 갖는 층의 전도성보다 낮은 전도성을 가질 수 있다. 상기 캡층(70)은 예컨대, unintentional doped InAlGaN으로 형성될 수 있으며, 상기 인듐의 조성은 2% 내지 4%의 범위일 수 있으며, 상기 알루미늄의 조성은 13% 이하 예컨대, 10% 내지 13%의 범위일 수 있다. 상기 캡층(70)은 상기 제2도전형 반도체층(80)에 도펀트가 확산되고 상기 활성층(50)으로 전달되는 것을 방지하는 캡(cap) 역할을 수행할 수 있다. The
상기 캡층(70)의 제1영역(70A)은 상기 활성층(50)의 연장 영역(50A)과 오버랩되거나, 상기 활성층(50)이 홀로 형성된 경우 상기 활성층(50)과 오버랩되지 않을 수 있다. 상기 제1영역(70A)은 소정 너비(D4)를 갖는 상부 영역에서 하부 영역(75) 또는 센터 영역으로 갈수록 두께가 증가될 수 있다. 상기 제1영역(70A)에서 상부 영역의 두께(T4)는 하부 영역(75)의 두께보다 작을 수 있으며, 상기 하부 영역(75)의 최대 두께(H2) 또는 최대 높이는 상기 두께(T4)보다 클 수 있다. 상기 H2는 T3의 2배 이상일 수 있다. 상기 하부 영역(75)의 상면 높이는 상기 활성층(50)의 상면 높이보다 낮을 수 있으며, 예컨대 상기 활성층(50)의 하면 높이와 같거나 낮을 수 있다. 상기 하부 영역(75)은 상기 제1리세스(V1)의 측면 상부로부터 하부 방향 또는 하부 중심 방향으로의 두께가 두꺼워질 수 있으며, 예컨대 점차 두꺼워질 수 있다. 상기 하부 영역(75)의 상면은 플랫하거나 오목한 곡면일 수 있다. The
상기 제1영역(70A)에서 상기 제2리세스(V2)의 저점(76)과 대응되는 센터 영역이 가장 두꺼울 수 있다. 상기 제1영역(70A)에서의 제3리세스(V3)는 상기 제2리세스(V2) 상에 배치되며, 상기 하부 영역(75)의 수평한 너비(D3)는 상기 제2리세스(V2)의 상부 너비(D1)보다 작을 수 있다. The center region corresponding to the
상기 캡층(70)의 제1영역(70A) 중에서 하부 영역(75)은 상기 제1,2리세스(V1,V2)의 저점(Vc,76)과 대응되며, 다른 영역보다 두꺼운 두께(H2)를 가질 수 있다. 상기 제1영역(70A)의 하부 영역(75)이 상기 제1영역(70A)의 경사진 영역의 두께(T3)보다 큰 높이 또는 두께(H2)를 가질 수 있다. 상기 제1영역(70A)의 하부 영역(75)의 상면으로부터 상기 캡층(70) 상면까지의 높이(H3)는 H2와 같거나 작을 수 있다. The
상기 제1영역(70A)는 제1리세스(V1) 상에서 다른 영역보다 두꺼운 두께(H2)로 갖고 언도프된 반도체로 제공됨으로써, 관통 전위(T1)로 캐리어가 주입되는 것을 억제할 수 있다. 상기 캡층(70)이 언도프된 반도층이고 상기 제1영역(70A)의 하부 영역(75)이 두껍게 형성하게 됨으로써, 상기 제1리세스(V1)의 저점(Vc)을 관통하는 전위(T1) 상에서의 장벽 높이를 높여줄 수 있다. 상기 하부 영역(75)의 너비(D3)는 상부 영역의 너비(D1)의 20% 이상 예컨대, 20% 내지 70%의 범위를 가질 수 있다. 이러한 너비(D3)에 의해 제1영역(70A)의 하부 영역(75)에 대한 장벽 높이를 높여줄 수 있다. 상기 제1영역(70A)는 오목한 제3리세스(V3)를 가지며, 상기 제3리세스(V3)의 측면이 경사면을 가질 수 있으며, 상기 제3리세스(V3)의 경사면의 경사 각도는 상기 제1리세스(V1)의 경사진 경사 각도보다 클 수 있다. The
상기 제1영역(70A)에서 상기 저점(76)과 대응되는 하부 영역(75)의 상면 높이는 상기 활성층(50)의 상면 또는 하면보다 낮게 배치될 수 있다. 상기 제1영역(70A)에서 상기 저점(76)과 대응되는 하부 영역(75)의 상면 높이는 상기 제3반도체층(45)의 상면 또는 제2반도체층(41)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. 상기 제1영역(70A)의 하부 영역(75)의 두께(T3)가 하부 영역(75)에서 두꺼워지므로, 관통 전위(T1)로 캐리어가 주입되어 누설되는 것을 방지할 수 있다. 도 10은 실시 예에 따른 반도체 소자의 TEM 이미지로서, 제1도전형 반도체층(40A)의 제1리세스(V1) 상에서 캡층(70)의 제1영역(70A)의 하부 영역이 두꺼운 두께를 갖고 상기 활성층(50)의 하면보다 낮게 배치되는 형태를 보여주고 있다. The height of the upper surface of the
여기서, 활성층(50)과 수직 방향으로 오버랩된 영역에서의 각 층의 두께를 비교하면 다음과 같다. 상기 전자 차단층(60)의 두께가 a이고 상기 캡층(70)의 두께가 b이며, 상기 제2도전형 반도체층(80)의 두께가 c이고, 상기 전자 차단층(60) 및 캡층(70)의 두께의 합이 d인 경우, 다음의 관계를 가질 수 있다. Here, the thicknesses of the respective layers in the regions overlapping with the
상기 전자 차단층(60)의 두께(a)와 상기 캡층(70)의 두께(b) 비율(a:b)은 4.5:1 내지 5.5:1의 범위를 가질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(80)의 두께와 상기 캡층(70)의 두께 비율(c:b)은, 11:1 ~ 14:1의 비율로 형성될 수 있다. 상기 전자 차단층(60)과 상기 캡층(70)의 두께 합(d)은 상기 제2도전형 반도체층(80)의 두께(c>a)보다 작을 수 있다. 상기 전자 차단층(60)과 상기 캡층(70)의 두께 합은 d이고, 상기 제2도전형 반도체층(80)의 두께는 c인 경우, c>d의 관계를 가지며, c:d는 1:1.8 내지 1:2.3의 범위를 가질 수 있다. 상기 캡층(70)의 두께가 상기 범위보다 작은 경우, 상기 제1영역(70A)의 하부 영역(75)에서 머지된 두께가 얇아져 관통 전위로의 전류 누설을 차단할 수 없을 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 상기 캡층(70)부터 제2도전형 반도체층(80)까지의 두께가 증가하게 되어, 전류 주입 효율이 저하될 수 있다. The ratio (a: b) of the thickness a of the
<제2도전형 반도체층(80)> ≪ Second conductive
상기 제2도전형 반도체층(80)은 III족-V족 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(80)은 예컨대 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(80)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(80)은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(80)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. The second
상기 제2도전형 반도체층(80)이 다층인 경우, 적어도 한 층은 p형 도펀트를 도핑된 층을 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(80)은 예컨대, p형 도펀트를 갖는 층과 p형 도펀트가 언 도핑된 층을 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(80)은 GaN계열의 반도체로 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층은 제1질화물층 내지 제4질화물층(81,82,83,84)을 포함하며, 상기 제1질화물층(81)은 상기 캡층(70) 위에 배치되며, 상기 제2질화물층(82)은 상기 제1 및 제3질화물층(82,83,84) 사이에 배치되며, 상기 제3질화물층(83)은 제2 및 제4질화물층(82,84) 사이에 배치되며, 제4질화물층(84)은 제3질화물층(83)과 전극층(도 7의 90) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1,3질화물층(81,83)의 도펀트 농도는 상기 제2,4질화물층(82,84)의 도펀트 농도보다 낮을 수 있다. 상기 제4질화물층(84)은 상기 제2질화물층(82)의 도펀트 농도보다 높을 수 있다. 상기 제4질화물층(84)은 제2질화물층(82)의 도펀트 농보다 높게 배치되므로 캐리어가 효과적으로 주입될 수 있다. 상기 제1,3질화물층(81,83)이 저 도핑 또는 언 도핑층으로 배치되므로, 상기 제2,4질화물층(82,84)에 도핑된 도펀트가 확산될 수 있어, 상기 반도체 소자의 표면의 결정 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. When the second
상기 제1질화물층(81)의 두께가 z1이고, 상기 제2질화물층(82)의 두께가 z2이며, 상기 제3질화물층(83)의 두께가 z3이고, 상기 제4질화물층(84)의 두께가 z4인 경우, z3>z2>z4>z1의 관계를 가질 수 있으며, z1+z2+z4=z3의 관계를 가질 수 있다. 상기 z1:z2의 비율은 1:2.7 내지 1:3.2, z1:z4의 비율은 1:1.7 내지 1:2.2의 비율을 가질 수 있다.Wherein the thickness of the
상기 제1내지 제4질화물층(81,82,83,84)의 두께 합은 70nm의 이하 예컨대, 55nm 내지 70nm의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 클 경우 전극층 예컨대, ITO를 통한 전류 주입 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 작을 경우 상기 제1리세스(V1)를 매 꾸는데 어려움이 있다. 상기 제1,3질화물층(81,83)은 상기 제1리세스(V1)의 영역을 머지함으로써, ESD를 강화시켜 줄 수 있다.The sum of the thicknesses of the first to fourth nitride layers 81, 82, 83, and 84 may be 70 nm or less, for example, 55 nm to 70 nm. And if it is smaller than the above range, it is difficult to fill the first recess (V1). The first and third nitride layers 81 and 83 may enhance the ESD by merging the region of the first recess V1.
상기 제2도전형 반도체층(80)은 상기 제1리세스(V1)에 대응되는 영역으로 돌출된 돌출부(85)를 배치하며 상기 돌출부(85)는 상기 제1리세스(V1)를 메울 수 있다. 상기 돌출부(85)는 상기 캡층(70)의 제1영역(70A) 상에 배치되어, 상기 제3리세스(V3)를 메우게 되므로, 제2도전형 반도체층(80)의 표면에 나타나는 리세스와 대응되는 오목부(80A)의 깊이를 줄여줄 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(80)의 표면에는 상기 제1리세스(V1)와 대응되는 영역에 오목부(80A)가 배치될 수 있다. 상기 오목부(80A)의 깊이는 10nm 이하 예컨대, 5nm 이하의 깊이로서, 결정 결함에 영향을 주지 않을 범위일 수 있다. The second
상기 반도체 소자는 내부에 복수의 제1리세스(V1)를 가질 수 있으며, 관통 전위의 밀도는 1E8/㎠ 이하로 낮추어, 고품질의 템플릿(template)을 제공함과 동시에 동작전압을 줄이고 캐리어 주입효율을 향상시킬 수 있다. The semiconductor device can have a plurality of first recesses (V1) therein, and the density of the threading dislocations is lowered to 1E8 / cm2 or less to provide a high-quality template, reduce the operating voltage, Can be improved.
실시 예는 상기 제1반도체층(40)부터 제2도전형 반도체층(80)까지를 발광 구조층으로 정의할 수 있다. 상기 발광 구조층은 제1반도체층(40)이 n형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(80)이 p형 반도체층으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 상기 제1반도체층(40)이 p형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(80)은 n형 반도체층일 수 있다. 또한, 상기 발광 구조층은 상기 제2도전형 반도체층(80) 위에 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라 실시 예의 반도체 소자는 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 실시 예의 발광 구조층에서 상기 층들의 위 또는 아래에 다른 층들이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. In the embodiment, the layers from the
한편, 실시 예는 전자 차단층(60)과 제2도전형 반도체층(80) 사이에 인듐을 갖는 캡층(70)을 배치하여, 상기 캡층(70)의 제1영역(70A)에 상기 제1리세스(V1)를 센터 영역을 메우게 되므로, 제1리세스(V1)의 계면에서의 장벽 높이를 높여 줄 수 있고, 상기 제1리세스(V1) 센터 영역에서 캐리어가 관통 전위를 통해 주입되는 것을 억제할 수 있다. 도 6과 같이, 제2도전형 반도체층(80)을 통해 주입되는 캐리어(E1,E2) 중 상기 캡층(70)의 제1영역(70A)로 주입되는 캐리어(E2)는 하부 영역(75)으로 진행하지 않고 활성층 방향으로 진행하게 되므로, 활성층(50)으로의 캐리어 주입 효율을 개선시켜 줄 수 있다. In the embodiment, a
실시 예는 전자 차단층(60)과 제2도전형 반도체층(80) 사이에 인듐을 갖는 캡층(70)을 배치하여, 상기 전자 차단층(60)과 상기 제2도전형 반도체층(80) 사이의 계면의 결정 품질을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 상기 캡층(70)이 상기 제1리세스(V1)를 메우게 되므로 상기 전자 차단층(60)과 상기 제2도전형 반도체층(80)의 두께를 줄여줄 수 있다. 이에 따라 상기 제2도전형 반도체층(80)(80)을 통해 상기 제1리세스(V1)를 90% 이상 메우게 되므로, 상기 제2도전형 반도체층(80)과 전극층 간의 캐리어 주입효율이 개선될 수 있다. The
실시 예는 전자 차단층(60)과 제2도전형 반도체층(80) 사이에 배치된 캡층(70)이 인듐을 갖고 상기 제1리세스(V1) 상에서 2차원 구조로 형성되므로 2차원 성장을 강화시켜 주어, 제1리세스(V1) 상에서의 머지를 통해 ESD를 개선할 수 있다. In the embodiment, since the
실시 예는 전자 차단층(60)과 제2도전형 반도체층(80) 사이에 인듐을 갖는 캡층(70)이 언도프된 층으로 배치되므로, 상기 제2도전형 반도체층(80)에서 확산되는 도펀트가 활성층(50)으로 전파되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. Since the
실시 예는 상기 제2도전형 반도체층(80) 상에 서로 다른 위치에 언도핑된 제1,3질화물층(81,83)을 배치함으로써, 전류의 확산을 개선시켜 줄 수 있고, 홀 주입 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 제1,2질화물층(81,82) 간의 계면, 상기 제3,4질화물층(83,84) 간의 계면 품질이 개선될 수 있다. 제2도전형 반도체층(80)의 두께를 70nm 이하로 제공함으로써, 광학 캐비티로 제공하여, 광 출력이 개선될 수 있다. 실시 예는 제2도전형 반도체층(80) 내에서 제1,3질화물층(81,83)에 의해 제1피트(V1)를 머지함으로써, ESD를 강화시켜 줄 수 있다.In the embodiment, the undoped first and third nitride layers 81 and 83 are disposed at different positions on the second conductivity
도 4는 도 3의 캡층의 제1영역의 다른 예로서, 캡층(70)의 제1영역(70A)가 상기 제1리세스(V1)의 센터(Vc)에 인접할수록 점차 낮은 높이를 가지며, 점차 두꺼워질 수 있다. 이는 제1영역(70A)의 제3리세스(V3)의 측면 경사 각도가 상기 제1리세스(V1)의 측면 경사 각도보다 더 클 수 있다. 이는 상기 캡층(70)의 두께, 상기 제1영역(70A)에서의 제3리세스(V3)의 측면 경사 각도에 따라 달라질 수 있다. 상기 하부 영역(75)은 상부 영역 예컨대, 활성층(50)의 상면 또는 하면보다 낮은 영역에서 중심으로 갈수록 두꺼워질 수 있으며, 예컨대 점차 두꺼워질 수 있다. 상기 하부 영역(75)의 상면은 중심에 대해 경사진 면이거나, 오목한 곡면을 가질 수 있다.4 shows another example of the first region of the cap layer of FIG. 3, wherein the
실시 예에는 도 3 및 도 4에서 상기 캡층(70)의 제1영역(70A)의 하부 영역(75)이 가장 두꺼운 중심을 기준으로 대칭된 형상을 가질 수 있다. 3 and 4, the
도 7은 도 1의 반도체 소자에 전극이 배치된 수평 타입 소자를 도시한 도면이다. 상기 수평 타입 소자는 하나 또는 복수의 와이어로 연결될 수 있고 플립 칩 타입으로 배치될 수 있다. 7 is a view showing a horizontal type device in which electrodes are disposed in the semiconductor device of FIG. The horizontal type device may be connected by one or a plurality of wires and may be arranged in a flip chip type.
도 7을 참조하면, 반도체 소자(101)는 도 1 내지 도 6에 개시된 구성과 대응되는 구성은 동일한 부호를 병기하고, 도 1 내지 도 6에 기술적 특징을 채용할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 반도체 소자(101)는 제1 전극(191) 및 제2 전극(195)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(191)은 제1반도체층(40)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극(195)는 상기 제2도전형 반도체층(80)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(191)은 상기 제1반도체층(40) 상에 배치될 수 있고, 상기 제2 전극(195)은 제2도전형 반도체층(80) 위에 배치될 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 7, the
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.The
여기서, 상기 제2 전극(195)과 제2도전형 반도체층(80) 사이에는 오믹기능을 갖는 전극층(90)이 배치될 수 있다. 상기 전극층(90)은 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 전극층(90)은 단층 또는 다층일 수 있다. 상기 전극층(90)은 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전극층(90)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 전극층(90)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 전극층(90)은 상기 제2도전형 반도체층(80) 상에 5nm 이하의 두께를 가지고 상기 제2도전형 반도체층(80)으로의 전류 주입 효율을 개선시켜 줄 수 있다. An electrode layer 90 having an ohmic function may be disposed between the
상기 전극층(90) 상에는 절연층(180)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(180)은 상기 전극층(80) 및 제1,2전극(191,195)에 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.An insulating
도 8은 도 1의 반도체 소자에 전극이 배치된 수직 타입 소자를 도시한 도면이다. 도 8의 소자에는 도 1 내지 도 6에 개시된 구성과 대응되는 구성은 동일한 부호를 병기하고, 도 1 내지 도 6에 기술적 특징을 채용할 수 있다.8 is a view showing a vertical type device in which electrodes are disposed in the semiconductor device of FIG. The elements of Fig. 8 are denoted by the same reference numerals as those of the elements shown in Figs. 1 to 6, and the technical features of Figs. 1 to 6 can be employed.
도 8에 도시된 바와 같이, 반도체 소자(102)는 제1반도체층(40)와 전기적으로 연결된 제1전극(191)가 배치될 수 있다. 상기 제1전극(191)은 상기 제1반도체층(40)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(40)의 아래에 제2전극(160)이 배치될 수 있다. As shown in FIG. 8, the semiconductor device 102 may include a
도 1의 기판(20) 및 버퍼층(30)은 물리적 또는/및 화학적 방법으로 제거할 수 있다. 상기 기판(20)의 제거 방법은 물리적 방법(예: Laser lift off) 또는/및 화학적 방법(습식 에칭 등)으로 제거할 수 있다. 상기 기판(20)이 제거된 방향을 통해 아이솔레이션 에칭을 수행하여 제거될 수 있다. 상기 제1반도체층(40)의 상면은 러프한 면으로 형성되거나, 절연층이 배치될 수 있다. The
상기 제1전극(191)은 서로 다른 영역에 배치될 수 있으며, 암(arm) 패턴 또는 브리지 패턴을 갖고 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1전극(191)의 일부 영역은 와이어(미도시)가 본딩되는 패드로 사용될 수 있다.The
상기 제2전극(160)은 복수의 전도층을 포함할 수 있으며, 예컨대 접촉층(165), 반사층(167), 본딩층(169) 및 전도성 지지부재(183)를 포함한다. 상기 접촉층(165)은 투과성 전도물질 또는 금속 물질로서, 예컨대 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO와 같은 저 전도성 물질이거나 Ni, Ag의 금속을 이용할 수 있다. 상기 접촉층(165) 아래에 반사층(167)이 형성되며, 상기 반사층(167)은 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(167)의 일부는 상기 제2도전형 반도체층(80) 아래에 접촉될 수 있으며, 금속으로 오믹 접촉하거나 ITO와 같은 저 전도 물질로 오믹 접촉할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 반사층(167) 아래에는 본딩층(169)이 형성되며, 상기 본딩층(169)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. A
상기 본딩층(169) 아래에는 전도성 지지 부재(173)가 형성되며, 상기 전도성 지지 부재(173)는 금속 또는 캐리어 기판일 수 있으며, 예컨대 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 전도성 지지부재(173)는 다른 예로서, 전도성 시트로 구현될 수 있다.A conductive support member 173 is formed under the
도 9는 도 7 또는 도 8의 반도체 소자를 갖는 패키지를 나타낸 도면이다. Fig. 9 is a view showing a package having the semiconductor element of Fig. 7 or Fig. 8;
도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 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), 와이어들(331) 및 몰딩 부재(341)를 포함할 수 있다.9, the semiconductor device package includes a
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.The
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. The
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. The
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. The first and second lead frames 321 and 323 may be formed of a metal material such as titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), chromium (Cr), tantalum ), Platinum (Pt), tin (Sn), silver (Ag), and phosphorus (P) and may be formed of a single metal layer or a multilayer metal layer.
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. The
상기 발광 소자(101)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 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(101, 102)는 도 1 내지 도 8의 기술적 특징을 채용할 수 있다.The
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.A
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.A lens may be further formed on the
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.A protective element may be disposed in the light emitting device package. The protection device may be realized with a thyristor, a zener diode, or a TVS (Transient Voltage Suppression).
상기 반도체 소자는 전위결함(TD) 밀도가 1E8/㎠ 이하의 고품질의 템플릿에서 발생할 수 있는 동작전압 상승을 방지할 수 있다. 또한, 실시 예의 반도체 소자는 캐리어 주입효율을 향상시킬 수 있다.The semiconductor device can prevent an increase in operation voltage that can occur in a high-quality template having a dislocation defect (TD) density of 1E8 /
상술한 발광소자 패키지는 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있다. 상기 발광소자 패키지는 예컨대 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.The light emitting device package described above can be used as a light source of an illumination system. The light emitting device package can be used as a light source of a video display device or a lighting device, for example.
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.When used as a backlight unit of a video display device, it can be used as an edge type backlight unit or as a direct-type backlight unit. When used as a light source of a lighting device, it can be used as a regulator or a bulb type. It is possible.
발광소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.The light emitting element includes a laser diode in addition to the light emitting diode described above.
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.The laser diode may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer and the second conductivity type semiconductor layer having the above-described structure, like the light emitting element. Then, electro-luminescence (electroluminescence) phenomenon in which light is emitted when an electric current is applied after bonding the p-type first conductivity type semiconductor and the n-type second conductivity type semiconductor is used, And phase. That is, the laser diode can emit light having one specific wavelength (monochromatic beam) with the same phase and in the same direction by using a phenomenon called stimulated emission and a constructive interference phenomenon. It can be used for optical communication, medical equipment and semiconductor processing equipment.
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.As the light receiving element, a photodetector, which is a kind of transducer that detects light and converts the intensity of the light into an electric signal, is exemplified. As such a photodetector, a photodiode (e.g., a PD with a peak wavelength in a visible blind spectral region or a true blind spectral region), a photodiode (e.g., a photodiode such as a photodiode (silicon, selenium), a photoconductive element (cadmium sulfide, cadmium selenide) , Photomultiplier tube, phototube (vacuum, gas-filled), IR (Infra-Red) detector, and the like.
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. In addition, a semiconductor device such as a photodetector may be fabricated using a direct bandgap semiconductor, which is generally excellent in photo-conversion efficiency. Alternatively, the photodetector has a variety of structures, and the most general structure includes a pinned photodetector using a pn junction, a Schottky photodetector using a Schottky junction, and a metal-semiconductor metal (MSM) photodetector have.
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.The photodiode, like the light emitting device, may include the first conductivity type semiconductor layer having the structure described above, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer, and may have a pn junction or a pin structure. The photodiode operates by applying reverse bias or zero bias. When light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and a current flows. At this time, the magnitude of the current may be approximately proportional to the intensity of the light incident on the photodiode.
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. A photovoltaic cell or a solar cell is a type of photodiode that can convert light into current. The solar cell, like the light emitting device, may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer and the second conductivity type semiconductor layer having the above-described structure.
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.In addition, it can be used as a rectifier of an electronic circuit through a rectifying characteristic of a general diode using a p-n junction, and can be applied to an oscillation circuit or the like by being applied to a microwave circuit.
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.In addition, the above-described semiconductor element is not necessarily implemented as a semiconductor, and may further include a metal material as the case may be. For example, a semiconductor device such as a light receiving element may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, Or may be implemented using a doped semiconductor material or an intrinsic semiconductor material. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
20: 기판
30: 버퍼층
40A: 제1도전형 반도체층
40: 제1반도체층
41: 제2반도체층
45: 제3반도체층
50: 활성층
60: 전자 차단층
60A: 제1연장부
70: 캡층
70A: 제1영역
80: 제2도전형 반도체층
81,82,83,84: 질화물층20: substrate
30: buffer layer
40A: a first conductivity type semiconductor layer
40: first semiconductor layer
41: second semiconductor layer
45: Third semiconductor layer
50:
60: electron blocking layer
60A: first extension portion
70: cap layer
70A: first region
80: second conductive type semiconductor layer
81, 82, 83, 84:
Claims (16)
상기 제1도전형 반도체층 상에 배치된 활성층;
상기 활성층 상에 배치된 제2도전형 반도체층; 및
상기 활성층과 상기 제2도전형 반도체층 상에 배치된 캡층을 포함하며,
상기 캡층은 상기 제1리세스의 측면 상에 배치된 제1영역을 포함하며,
상기 제1영역은 상기 제1리세스의 측면 상부에서 상기 제1리세스의 측면 하부 방향으로 두께가 두꺼운 하부 영역을 포함하는 반도체 소자.A first conductive semiconductor layer having a plurality of first recesses;
An active layer disposed on the first conductive semiconductor layer;
A second conductive semiconductor layer disposed on the active layer; And
And a cap layer disposed on the active layer and the second conductive type semiconductor layer,
Wherein the cap layer comprises a first region disposed on a side of the first recess,
Wherein the first region includes a lower region that is thicker in a lower side portion of the first recess than a side portion of the first recess.
상기 연장 영역은 상기 제1리세스의 측면과 상기 캡층의 제1영역 사이에 배치되는 반도체 소자.2. The device of claim 1, wherein the active layer comprises an extended region extending laterally of the first recess,
Wherein the extension region is disposed between a side of the first recess and a first region of the cap layer.
상기 몸체 내에 배치된 제1 및 제2 리드 프레임; 및
청구항 제5항의 반도체소자를 포함하는 반도체소자 패키지.A body having a cavity;
First and second lead frames disposed in the body; And
A semiconductor device package comprising the semiconductor device of claim 5.
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