KR20180087677A - Semiconductor Device And Light Apparatus - Google Patents
Semiconductor Device And Light Apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180087677A KR20180087677A KR1020170012004A KR20170012004A KR20180087677A KR 20180087677 A KR20180087677 A KR 20180087677A KR 1020170012004 A KR1020170012004 A KR 1020170012004A KR 20170012004 A KR20170012004 A KR 20170012004A KR 20180087677 A KR20180087677 A KR 20180087677A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- semiconductor layer
- electron blocking
- emitting device
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 189
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 81
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 67
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 67
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 59
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 13
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 456
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 9
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 6
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 4
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 InN Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005701 quantum confined stark effect Effects 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDHLJDJDCBRUOC-UHFFFAOYSA-N C(CCC)[Mg]C1C=CC=C1 Chemical compound C(CCC)[Mg]C1C=CC=C1 QDHLJDJDCBRUOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- HRHKULZDDYWVBE-UHFFFAOYSA-N indium;oxozinc;tin Chemical compound [In].[Sn].[Zn]=O HRHKULZDDYWVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
- F21K9/20—Light sources comprising attachment means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/14—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
- H01L33/145—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Abstract
Description
실시예는 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자 및 조명장치에 관한 것이다.Embodiments relate to semiconductor devices, and more particularly, to semiconductor devices and lighting devices.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 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 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 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다. Particularly, a light emitting device such as a light emitting diode or a laser diode using a semiconductor material of Group 3-5 or 2-6 group semiconductors can be applied to various devices such as a 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.
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.In addition, when a light-receiving element such as a photodetector or a solar cell is manufactured using a semiconductor material of Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductor, development of a device material absorbs light of various wavelength regions to generate a photocurrent , It is possible to use light in various wavelength ranges from the gamma ray to the radio wave region. It also has advantages of fast response speed, safety, environmental friendliness and easy control of device materials, so it can be easily used for power control or microwave circuit or communication module.
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.Accordingly, the semiconductor device can be replaced with a transmission module of an optical communication means, a light emitting diode backlight replacing a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, White light emitting diodes (LEDs), automotive headlights, traffic lights, and gas and fire sensors. In addition, semiconductor devices can be applied to high frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
발광 소자는 n형 불순물이 도핑된 n형 반도체층과 p형 불순물이 도핑된 p형 반도체층 사이에 활성층이 배치된 구조를 가진다. 이러한 반도체 발광 소자는 n형 반도체층으로부터 전자가 공급되고 p형 반도체층으로부터 정공이 공급되어 활성층에서 전자와 정공이 재결합하면서 광이 발생한다. The light emitting device has a structure in which an active layer is disposed between an n-type semiconductor layer doped with an n-type impurity and a p-type semiconductor layer doped with a p-type impurity. In such a semiconductor light emitting device, electrons are supplied from the n-type semiconductor layer, holes are supplied from the p-type semiconductor layer, and light is generated while electrons and holes are recombined in the active layer.
종래 기술에서는 전자는 정공에 비하여 높은 이동도를 가져 활성층에서 정공과 결합되지 못하고 p형 반도체층으로 확산되는 것을 방지하기 위하여 큰 밴드갭 에너지를 가지는 전자 차단층을 삽입하여 전자와 정공의 재결합률을 향상 시켜 발광소자의 발광 효율을 개선하였다. 그러나, 전자 차단층에 Mg을 도핑할 경우, 도핑에 의한 전자 차단층의 결정성 저하와 Mg의 편석(segregation)에 의한 전자 차단층의 특성이 저하되는 문제점이 있었다.In the prior art, electrons have a higher mobility than holes, so that they are not coupled with holes in the active layer and are prevented from diffusing into the p-type semiconductor layer. In order to prevent diffusion of electrons and holes into the p- Thereby improving the luminous efficiency of the light emitting device. However, when Mg is doped in the electron blocking layer, the crystallinity of the electron blocking layer due to doping deteriorates and the characteristics of the electron blocking layer due to segregation of Mg are deteriorated.
또한, 종래 기술에서는 p형 반도체층에서 활성층으로 주입되는 정공의 주입 효율을 향상 시키기 위해서 p형 반도체층과 상기 활성층 사이에 정공 주입층을 형성하였다.Further, in the prior art, a hole injection layer is formed between the p-type semiconductor layer and the active layer to improve injection efficiency of holes injected from the p-type semiconductor layer into the active layer.
그러나, 복수로 형성된 정공 주입층간의 계면에서 저항이 발생하여 정공 주입효율이 저하되고, 정공 주입층의 Al 농도에 따라 특성이 변화하여 상기 정공 주입층의 정공 주입효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, resistance is generated at the interface between the plurality of formed hole injection layers to lower the hole injection efficiency, and the characteristics change depending on the Al concentration of the hole injection layer, which lowers the hole injection efficiency of the hole injection layer.
실시예는 전자 차단층의 Mg 도핑 레벨을 향상 시킬 수 있는 전자 차단층을 제공하고자 한다.The embodiment is intended to provide an electron blocking layer capable of improving the Mg doping level of the electron blocking layer.
실시예는 전기적 특성과 결정성을 향상 시킨 전자 차단층을 제공하고자 한다.The embodiment is intended to provide an electron blocking layer having improved electrical characteristics and crystallinity.
실시예는 정공 주입층의 계면에서 발생하는 저항을 낮춰 정공 주입 효율을 향상 시킨 정공 주입층을 제공하고자 한다.In the embodiment, it is intended to provide a hole injection layer having improved hole injection efficiency by reducing the resistance generated at the interface of the hole injection layer.
실시예에 따른 발광 소자는 기판과 기판 상에 배치되는 발광 구조물을 포함하고, 상기 발광 구조물은, 제1도전형 반도체층과 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층과 상기 활성층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 교대로 배치되는 InAlGaN 계열층과 AlGaN 계열층과 GaN 계열층을 포함하는 전자 차단층을 포함하고, 상기 전자 차단층은 상기 활성층과 가까워질수록 밴드갭 에너지가 낮아지는 영역과 상기 제2도전형 반도체층으로 가까워질수록 밴드갭 에너지가 높아지는 영역을 포함할 수 있다. A light emitting device according to an embodiment includes a substrate and a light emitting structure disposed on the substrate, wherein the light emitting structure includes a first conductive semiconductor layer and a second conductive semiconductor layer, the first conductive semiconductor layer, An active layer disposed between the conductive semiconductor layers, and an electron blocking layer comprising an InAlGaN-based layer and an AlGaN-based layer and a GaN-based layer alternately arranged between the active layer and the second conductive type semiconductor layer, Layer may include a region where the band gap energy decreases as the active layer approaches the active layer and a region where the band gap energy increases as the second conductive semiconductor layer approaches the active layer.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 전자 차단층의 마그네슘 농도는 상기 InAlGaN 계열층과 상기 GaN 계열층의 계면에서 멀어질수록 낮아질 수 있다.The magnesium concentration of the electron blocking layer of the light emitting device according to the embodiment may decrease as the distance from the interface between the InAlGaN series layer and the GaN series layer increases.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 InAlGaN 계열층은 상기 활성층에 가까워질수록 마그네슘의 농도가 낮아질 수 있다.In the InAlGaN-based layer of the light-emitting device according to the embodiment, the closer to the active layer, the lower the concentration of magnesium.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 전자 차단층의 마그네슘 농도는 InAlGaN 계열층과 상기 GaN 계열층의 계면에서 가장 높을 수 있다. The magnesium concentration of the electron blocking layer of the light emitting device according to the embodiment may be highest at the interface between the InAlGaN-based layer and the GaN-based layer.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 InAlGaN 계열층의 밴드갭 에너지는 상기 AlGaN 계열층과 상기 GaN 계열층의 밴드갭 에너지보다 높을 수 있다.The band gap energy of the InAlGaN-based layer of the light emitting device according to the embodiment may be higher than the band gap energy of the AlGaN-based layer and the GaN-based layer.
실시예에 따른 발광 소자는 상기 제2도전형 반도체층과 상기 활성층 사이에 배치되며 p-AlGaN 계열층과 GaN계열층을 포함하는 정공 주입층을 더 포함할 수 있다.The light emitting device according to the embodiment may further include a hole injection layer disposed between the second conductivity type semiconductor layer and the active layer and including a p-AlGaN series layer and a GaN series layer.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 p-AlGaN 계열층은 상기 활성층에 가까워질수록 Al 농도가 감소하는 영역을 포함할 수 있다. The p-AlGaN-based layer of the light emitting device according to the embodiment may include a region where the Al concentration decreases as the active layer approaches the p-AlGaN-based layer.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 p-AlGaN 계열층은 상기 제2도전형 반도체층에 가까워질수록 Al 농도가 증가하는 영역을 포함할 수 있다.The p-AlGaN-based layer of the light emitting device according to the embodiment may include a region where the Al concentration increases as the layer approaches the second conductivity type semiconductor layer.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 p-AlGaN 계열층은 상기 활성층에 가까워질수록 밴드갭 에너지가 증가하는 영역을 포함할 수 있다.The p-AlGaN-based layer of the light emitting device according to the embodiment may include a region where bandgap energy increases as the active layer approaches the active layer.
실시예는 전기적 특성을 향상 시킨 전자 차단층을 포함하는 반도체 소자 및 조명장치를 제공할 수 있다.Embodiments can provide a semiconductor device and a lighting device including an electron blocking layer having improved electrical characteristics.
실시예는 Mg 도핑 레벨을 향상 시킨 전자 차단층을 포함하는 반도체 소자 및 조명장치를 제공할 수 있다. The embodiment can provide a semiconductor device and a lighting device including an electron blocking layer with an improved Mg doping level.
실시예는 전기적 특성을 향상 시킨 정공 주입층을 포함하는 반도체 소자 및 조명장치를 제공할 수 있다.The embodiment can provide a semiconductor element and a lighting device including a hole injection layer having improved electrical characteristics.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 2a는 실시예에 따른 발광소자 전자 차단층의 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 2b는 실시예에 따른 발광소자 전자 차단층의 연속적인 에너지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 전자 차단층의 광출력을 나타내는 표이다.
도 4는 실시예에 따른 발광 소자의 정공 주입층의 어네지 밴드 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 발광소자의 정공 주입층의 광출력을 나타내는 표이다.
도 6 내지 도 8은 실시예에 따른 발광 소자의 제조공정을 나타내는 단면도이다.
도 9는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 10은 실시예에 다른 조명장치의 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment.
2A is a diagram showing an energy band diagram of a light emitting device electron blocking layer according to an embodiment.
2B is a diagram showing a continuous energy band diagram of the light emitting device barrier layer according to the embodiment.
3 is a table showing the light output of the electron blocking layer of the light emitting device according to the embodiment.
4 is a view showing an envelope band diagram of a hole injection layer of a light emitting device according to an embodiment.
5 is a table showing the light output of the hole injection layer of the light emitting device according to the embodiment.
6 to 8 are sectional views showing a manufacturing process of the light emitting device according to the embodiment.
9 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to an embodiment.
10 is a perspective view of a lighting apparatus according to the 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 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention; 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, 수광 소자 등 각종 전자 소자를 포함할 수 있으며, 발광소자와 수광소자는 모두 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.The semiconductor device may include various electronic devices such as a light emitting device and a light receiving device. The light emitting device and the light receiving device may include a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer.
본 실시예에 따른 반도체 소자는 발광소자일 수 있다.The semiconductor device according to this embodiment may be a light emitting device.
발광소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드갭에 의해서 결정된다. 따라서, 방출되는 빛은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.The light emitting device emits light by recombination of electrons and holes, and the wavelength of the light is determined by the energy band gap inherent to the material. Thus, the light emitted may vary depending on the composition of the material.
도 1과 도 2a 및 도2b 에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 발광 소자(100)는 기판(10), 언도프트 반도체층(20), 제1도전형 반도체층(30)과 제2도전형 반도체층(70) 및 활성층(40), 정공 주입층(50), AlGaN 계열층(61)과 InAlGaN 계열층(62)과 GaN 계열층(63)을 포함하는 전자 차단층(60) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.1, 2A and 2B, a
기판(10)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있다. 상기 기판(10)은 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예를 들어, 상기 기판(10)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(10) 상에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정되는 것은 아니다.The
상기 기판(10) 상에는 언도프트 반도체층(20)이 배치될 수 있다. 상기 언도프트 반도체층(20)은 제1도전형 도펀트 및 제2도전형 도펀트가 도핑되지 않은 Undoped GaN층으로 형성될 수 있다. 언도프트 반도체층(20)은 도전형 도펀트가 도핑되지 않아 제1도전형 반도체층(30) 또는 제2도전형 반도체층(70)에 비해 낮은 전기 전도성을 가질 수 있다.On the
상기 언도프트 반도체층(20) 상에 제1도전형 반도체층(30)이 배치될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(30)은 반도체 화합물, 예를 들면 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(30)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(30)은 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1도전형 반도체층(30)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 n형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The first conductivity
상기 제1도전형 반도체층(30)은 InxAlyGa1 -x- yP(0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 제1도전형 반도체층(30)은 AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.Wherein the first conductive
상기 제1도전형 반도체층(30) 상에 활성층(40)이 배치될 수 있다. 상기 활성층(40)은 상기 기판(10) 상에 배치될 수 있다. 상기 활성층(40)은 상기 제1도전형 반도체층(30)과 상기 제2도전형 반도체층(70) 사이에 배치될 수 있다. The
상기 활성층(40)은 상기 제1도전형 반도체층(30)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2도전형 반도체층(70)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만날 수 있다. 상기 활성층(40)은 전자와 정공이 만나서 상기 활성층(40)의 형성물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출할 수 있다. 상기 활성층(40)은 자외선, 청색, 녹색 및 적색 중 적어도 하나의 파장을 발광할 수 있다.The
상기 활성층(40)은 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 활성층(40)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(40)는 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.The
상기 활성층(40)은 양자우물층과 양자장벽층을 포함할 수 있다. 상기 활성층(40)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물층과 양자장벽층은 각각 InxAlyGa1 -x- yP(0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있거나, GaInP/AlGaInP, GaP/AlGaP, InGaP/AlGaP, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 양자우물층은 상기 양자장벽층보다 밴드갭이 낮은 물질로 형성될 수 있다.The
상기 활성층(40) 상에 정공 주입층(50)이 배치될 수 있다. 상기 정공 주입층(50)은 이후에 설명하기로 한다.A
상기 제1도전형 반도체층(30)에서 상기 활성층(40)으로 공급되는 전자는 이동도(mobility)가 높아 정공과 재결합되지 못하고 상기 활성층(40)을 지나 제2도전형 반도체층(70)으로 빠져나갈 수 있다. 이 때, 빠져나가는 전자는 누설전류의 원인이 될 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(40)과 상기 제2도전형 반도체층(70) 사이에 상기 전자 차단층(60)을 배치하여 전자가 상기 활성층(40)을 지나 상기 제2도전형 반도체층(70)으로 빠져나가지 못하게 할 수 있다. Electrons supplied from the first
따라서, 이러한 상기 전자 차단층(60)은 누설 전류의 원인이 되는 전자가 상기 제2도전형 반도체층(70)으로 빠져나가는 것을 방지하는 전위 장벽의 역할을 할 수 있다. Accordingly, the
상기 정공 주입층(50) 상에 상기 전자 차단층(60)이 배치될 수 있지만, 이에 한정하지는않는다. 상기 전자 차단층(60)은 상기 활성층(40)상에 배치될 수 있다. 상기 전자 차단층(60)은 상기 활성층(40)과 제2도전형 반도체층(70) 사이에 배치될 수 있다. The
상기 전자 차단층(60)은 상기 활성층(40)의 장벽층보다 큰 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. The
다음으로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 전자 차단층(60)은 AlGaN 계열층(61)과 InAlGaN 계열층(62)과 GaN 계열층(63) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 2A, the
상기 전자 차단층(60)은 AlGaN 계열층(61)과 InAlGaN 계열층(62), GaN 계열층(63)의 순서로 적층될 수 있다. 또한, 상기 전자 차단층(60)운 AlGaN 계열층(61)과 InAlGaN 계열층(62)과 GaN 계열층(63)이 하나의 페어(pair)를 이루어 교대로 배치될 수 있다. The
이에 따라, 상기 전자 차단층(60)은 AlGaN 계열층(61)과 InAlGaN 계열층(62), GaN 계열층(63)에 의해 전자가 상기 제2도전형 반도체층(70)으로 빠져나가는 것을 방지하여 상기 활성층(40)에서 전자와 정공의 재결합률을 향상 시켜 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다. Thus, the
또한, 상기 InAlGaN 계열층(62)의 밴드갭 에너지는 상기 AlGaN 계열층(61)과 상기 GaN 계열층(63)의 밴드갭 에너지보다 클 수 있다. 이에 따라, InAlGaN 계열층(62)이 전자 장벽의 역할을 하여 상기 제1도전형 반도체층(30)에서 공급되어 상기 활성층(40)을 지나 상기 제2도전형 반도체층(70)으로 빠져나가는 전자를 막을 수 있다. 따라서, 상기 활성층(40)에서의 정공 및 전자의 재결합률이 향상되어 발광 소자의 발과 효율을 개선할 수 있다.The band gap energy of the InAlGaN-based
상기 전자 차단층(60)은 Mg을 도핑할 수 있다. 종래에는 전자 차단층에 Mg을 연속적으로 도핑하였다. 그러나, 전자 차단층에 Mg을 연속적으로 도핑할 경우 상기 전자 차단층의 결정성이 저하되고 Mg에 의한 편석(segregation)이 발생하여 전자 차단층의 특성이 저하될 수 있다.The
이에 따라, 실시예에 따른 전자 차단층(60)에서는 AlGaN 계열층(61)과 InAlGaN 계열층(62)을 형성한 후, 열처리 과정을 거쳐 Mg을 도핑하고, 그 후, GaN 계열층(63)을 형성하였다. 예를 들어, 열처리 조건은 800 내지 850℃로 25초 내지 35초를 적용할 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.Thus, in the
이에 따라, 실시예에 따른 전자 차단층(60)에 Mg을 도핑할 경우, Mg을 연속적으로 도핑하지 않아도 상기 전자 차단층(60)에 Mg을 도핑할 수 있다. 또한, Mg이 InAlGaN 계열층(62)과 GaN 계열층(63)의 계면에서부터 확산되어 종래의 Mg 도핑 레벨보다 더 높게 Mg을 도핑할 수 있다. Accordingly, when Mg is doped into the
예를 들어, 상기 전자 차단층(60)의 Mg 농도는 상기 InAlGaN 계열층(62)과 상기 GaN 계열층(63)의 계면에서 가장 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 InAlGaN 계열층(62)의 Mg 농도는 상기 활성층(40)에 가까워질수록 낮아질 수 있다. 예를 들어, 상기 GaN 계열층(63)의 Mg 농도는 상기 제2도전형 반도체층(70)에 가까워질수록 낮아질 수 있다. 예를 들어, 전자 차단층(60)의 Mg 농도는 상기 InAlGaN 계열층(62)과 상기 GaN 계열층(63)의 계면에서 멀어질수록 낮아질 수 있다. 이에 따라, 종래의 전자 차단층에 Mg을 도핑할 경우보다 실시예에 따른 전자 차단층(60)에 Mg의 도핑 레벨이 2 내지 3배 증가될 수 있다. 상기 전자 차단층(60)의 Mg 도핑 레벨이 향상됨에 따라, 상기 전자 차단층(60)의 공공(vacancy) 감소로 인한 정공 주입 효율을 향상 되어 발광 소자의 전기적 특성이 향상될 수 있다. For example, the Mg concentration of the
또한, Mg을 도핑하기 전 열처리 과정에 의해 상기 전자 차단층(60) 내의 Ga의 탈착(desorption)으로 인해 제1도전형 반도체층(30)과 제2도전형 반도체층(70), 활성층(40)의 결정성이 향상되어 발광 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.The first
다음으로 도 2b를 참조하여 설명하면, 상기 전자 차단층(60)의 밴드갭 에너지는 상기 활성층(40)에 가까워질수록 낮아지는 영역을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(40)과 상기 전자 차단층(60)의 밴드갭 에너지 차이에 의한 스트레스 발생을 줄일 수 있다. 따라서, 상기 활성층(40)의 전자 및 정공의 재결합률을 높여 발광 소자의 발광 효율 및 신뢰성을 개선할 수 있다.Next, referring to FIG. 2B, the band gap energy of the
상기 전자 차단층(60)은 상기 제2도전형 반도체층(70)에 가까워질수록 밴드갭 에너지가 높아지는 영역을 포함할 수 있다. 상기 전자 차단층(60)에서 상기 제2도전형 반도체층(70)에 가까워질수록 밴드갭 에너지가 높아지는 영역은 상기 제1도전형 반도체층(30)에서 상기 활성층(40)으로 공급되는 전자 중 이동도가 높아 상기 활성층(40)을 지나쳐 상기 제2도전형 반도체층(70)으로 빠져나가는 전자에 대해 장벽층을 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1도전형 반도체층(30)에서 공급되는 전자가 상기 활성층(40)을 거쳐 상기 제2도전형 반도체층(70)으로 빠져나가지 못해 상기 활성층(40)에서 전자 및 정공을 재결합률을 높여 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다. The
또한, 상기 전자 차단층(60)은 상기 제2도전형 반도체층(70)에 가까워질수록 밴드갭 에너지가 높아지다가 갑자기 낮아진 영역을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2도전형 반도체층(70)에서 공급되는 정공의 주입효율을 향상시켜 상기 활성층(40)에서 전자 및 정공의 재결합률을 높여 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다. In addition, the
다음으로 도 3을 참조하여 설명하면, Reference는 종래의 전자 차단층을 적용하였을 경우의 발광 소자의 특성을 나타내었다. Next, referring to FIG. 3, Reference is a characteristic of a light emitting device when a conventional electron blocking layer is applied.
도 3의 데이터와 같이, 실시예에 따른 전자 차단층을 적용하였을 경우, 종래의 전자 차단층을 적용하였을 경우보다 고전류 레벨에서 광출력(P0)이 개선된 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, when the electron blocking layer according to the embodiment is applied, it can be seen that the light output (P 0 ) is improved at a higher current level than when the conventional electron blocking layer is applied.
상기 기술한 바와 같이, 종래 기술에서는 전자 차단층을 형성할 때 Mg을 연속적으로 도핑하여 형성하였다. 이에 따라, 반도체층들의 결정성이 저하되어 발광 소자의 신뢰성에 문제가 발생하였고, 또한, Mg의 편석(segregation)에 의해 전자 차단층의 특성이 저하될 수 있었다.As described above, in the prior art, Mg is continuously doped when the electron blocking layer is formed. As a result, the crystallinity of the semiconductor layers deteriorated, causing problems in the reliability of the light emitting device, and the characteristics of the electron blocking layer could be lowered due to segregation of Mg.
이에 따라, 실시예에 따른 전자 차단층(60)에서는 InAlGaN 계열층(62)을 형성하고 열처리 과정을 거쳐 Mg 델타 도핑에 의해 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다.Accordingly, the InAlGaN-based
예를 들어, 실시예에 따른 전자 차단층(60)은 AlGaN 계열층(61)과 InAlGaN 계열층(62)을 형성한 후, 열처리 과정 후에 Mg을 도핑하고 GaN 계열층(63)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 열처리 조건은 800 내지 850℃로 25초 내지 35초를 적용할 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.For example, the
이에 따라, 전자 차단층(60)에 Mg을 도핑할 경우, Mg을 연속적으로 도핑하지 않아도 상기 전자 차단층(60)에 Mg을 도핑할 수 있다. 또한, Mg이 InAlGaN 계열층(62)과 GaN 계열층(63)의 계면에서부터 확산되어 종래의 Mg 도핑 레벨보다 더 높게 Mg을 도핑할 수 있다. Accordingly, when Mg is doped into the
상기 전자 차단층(60)의 Mg 도핑 레벨이 향상됨에 따라, 상기 전자 차단층(60)의 공공(vacancy) 감소로 인한 정공 주입 효율을 향상 되어 발광 소자의 전기적 특성이 향상될 수 있다. As the Mg doping level of the
또한, Mg을 도핑하기 전 열처리 과정에 의해 상기 전자 차단층(60) 내의 Ga의 탈착(desorption)으로 인해 제1도전형 반도체층(30)과 제2도전형 반도체층(70), 활성층(40)의 결정성이 향상되어 발광 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다. The first
따라서, 실시예에 따른 발광 소자의 전자 차단층(60)은 정공 주입 효율을 향상 시켜 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있고, 반도체층들의 결정성을 향상 시켜 발광 소자의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.Therefore, the
다음으로 도 4를 참조하여 설명하면, 실시예에 따른 발광 소자의 정공 주입층(50)에 대해 설명하기로 한다.Next, referring to FIG. 4, the
발광 소자의 반도체층들에서는 각 반도체층들의 격자 상수 차이와 배향성에 의한 응력이 발생할 수 있다. 이 응력에 의해 압전 분극(piezoelectric polarizition)이 발생할 수 있다. 그리고, 반도체층은 큰 압전계수를 가지므로 작은 변형(strain)에도 큰 분극이 일어날 수 있다. 이에 따라, 분극으로 인하여 정전기장(Electric Field)은 발광 소자의 에너지 밴드를 변화시켜 전자와 정공의 분포를 왜곡시킬 수 있다. 이러한 효과를 양자 구속 스타크 효과(Quantum Confined Stark Effect)(QCSE)라고 하는데, 발광 소자에서 전자와 정공의 재결합으로 발생하는 빛의 발광에 있어서 낮은 내부 양자효율을 유발하여 발광 소자의 전기적 특성을 저하 시킬 수 있다. In the semiconductor layers of the light emitting device, a stress due to the difference in lattice constant and the orientation of the semiconductor layers may occur. This stress may cause piezoelectric polarization. Also, since the semiconductor layer has a large piezoelectric coefficient, large polarization may occur even at a small strain. Accordingly, due to the polarization, the electric field can change the energy band of the light emitting device to distort the distribution of electrons and holes. Such an effect is called a quantum confined stark effect (QCSE). It causes a low internal quantum efficiency in the emission of light generated by the recombination of electrons and holes in the light emitting device, thereby deteriorating the electrical characteristics of the light emitting device .
이러한 현상을 방지하기 위하여 실시예에 따른 활성층(40) 상에는 정공 주입층(50)이 배치될 수 있다. 상기 정공 주입층(50)은 전자 차단층(60)과 상기 활성층(40) 사이에 배치될 수 있다. 상기 정공 주입층(50)은 상기 활성층(40)과 제2도전형 반도체층(70) 사이에 배치될 수 있다. In order to prevent such a phenomenon, the
상기 정공 주입층(50)은 복수의 층으로 구성될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다. 상기 정공 주입층(50)은 상기 제2도전형 반도체층(70)보다 낮은 도핑 농도를 가질 수 있다. 상기 p형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, 및 Ba 중 어느 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다. 상기 정공 주입층(50)은 상기 제2도전형 반도체층(70)보다 낮은 전기 전도성을 가질 수 있다.The
상기 상기 정공 주입층(50)은 상기 전자 차단층(60)보다 밴드갭 에너지가 작을 수 있다. 상기 정공 주입층(50)은 활성층(40)의 장벽층과 동일한 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 정공 주입층(50)에 의해 상기 제2도전형 반도체층(70)과 상기 활성층(40)의 밴드갭 에너지 차이가 감소하여 정공 주입 효율을 향상 시킴으로써 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다. The
상기 정공 주입층(50)은 p-AlGaN 계열층(51)과 GaN계열층(52)을 포함할 수 있다. 상기 p-AlGaN 계열층(51)은 상기 활성층(40) 상에 배치될 수 있다. 상기 p-AlGaN 계열층(51)은 상기 전자 차단층(60) 하에 배치될 수 있다. 상기 p-AlGaN 계열층(51)은 상기 활성층(40)과 상기 제2도전형 반도체층(70) 사이에 배치될 수 있다. 상기 p-AlGaN 계열층(51)은 상기 활성층(40)과 상기 전자 차단층(60) 사이에 배치될 수 있다. The
상기 p-AlGaN 계열층(51)과 상기 GaN 계열층(52)은 교대로 배치될 수 있다. 또한, 상기 p-AlGaN 계열층(51)은 상기 활성층(40)에 가까워질수록 Al의 농도가 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 p-AlGaN 계열층(51)과 상기 GaN 계열층(52)의 계면에서 발생하는 저항을 제어할 수 있어 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 GaN 계열층(52)에 의해 정공의 확산 효율을 향상 시켜 상기 정공 주입층(50)의 정공 주입 효율을 향상 시킬 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다.The p-AlGaN-based
상기 p-AlGaN 계열층(51)과 상기 GaN 계열층(52)은 하나의 페어(pair)를 이루어 상기 정공 주입층(50)에 두 개의 페어로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 p-AlGaN 계열층(51)과 상기 GaN 계열층(52)에 의해 정공 주입 효율을 향상 시켜 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다.The p-AlGaN-based
상기 p-AlGaN 계열층(51)은 상기 활성층(40)에 가까워질수록 밴드갭 에너지가 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 p-AlGaN 계열층(51)과 상기 활성층(40) 간의 밴드갭 에너지 차이가 감소함으로써 밴드갭 에너지 차이에 의한 스트레스가 완화되어 발광 소자의 발광 효율이 개선될 수 있다.The band gap energy of the p-
상기 p-AlGaN 계열층(51)의 Al 농도는 10% 일 수 있다. 상기 p-AlGaN 계열층(51)의 두께는 2nm 내지 10nm 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 p-AlGaN 계열층(51)의 Al 농도가 10% 이상이고 두께가 10nm 이상일 경우, 상기 p-AlGaN 계열층(51)에 의한 정공 주입 효율이 저하되어 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 p-AlGaN 계열층(51)의 Al 조성에 따라 상기 p-AlGaN 계열층(51)의 두께는 달라지 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다. The Al concentration of the p-AlGaN-based
상기 GaN 계열층(52)은 언도프트 반도체층 일 수 있다. 상기 GaN 계열층(52)의 두께는 1 nm 내지 4nm 이하 일 수 있다. 예를 들어, 상기 GaN 계열층(52)의 두께가 1 nm 내지 4 nm가 아닐 경우, 상기 정공 주입층(50)의 정공 주입효율이 저하될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.The GaN-based
상기 GaN 계열층(52)에 의해 상기 제2도전형 반도체층(70)에서 상기 활성층(40)으로 주입되는 정공의 확산 효율이 증가하여 발광 소자의 발광 효율이 개선될 수 있다. 상기 GaN 계열층(52)은 AlGaN일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.The diffusion efficiency of holes injected from the second conductivity
다음으로 도 5를 참조하여 설명하면, Reference는 종래의 정공 주입층을 적용하였을 경우를 나타내었다. 예를 들면, Al Graded p-AlGaN 10%는 실시예에 따른 정공 주입층의 Al 농도가 10%인 경우를 나타내었다. 예를 들면, Al Graded p-AlGaN 5%는 실시예에 따른 정공 주입층의 Al 농도가 5%인 경우를 나타내었다.Referring now to FIG. 5, Reference shows a case where a conventional hole injection layer is applied. For example, AlGraded p-
도 5의 데이터와 같이, 종래의 정공 주입층을 적용하였을 경우보다, 실시예에 따른 정공 주입층을 적용하였을 경우 고전류 레벨에서 광출력(P0)이 개선되고, 동작전압(Vf3)이 저하되는 것을 알 수 있다.5, when the hole injection layer according to the embodiment is applied, the light output P 0 is improved at a high current level, and the operating voltage Vf3 is decreased as compared with the case where a conventional hole injection layer is applied .
상기 기술한 바와 같이, 종래의 정공 주입층은 정공 주입층간의 계면에서 저항이 발생하여 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있었다. 또한, 정공 주입층(50)의 Al 조성 변화에 의해 특성이 크게 변화하여 발광 소자에 적용하기 어려운 문제점이 있었다. As described above, in the conventional hole injection layer, resistance is generated at the interface between the hole injection layers, so that the luminous efficiency of the light emitting device can be lowered. In addition, there is a problem that the characteristics are greatly changed due to Al compositional change of the
그러나, 실시예에 따른 발광 소자의 정공 주입층(50)은 p-AlGaN 계열층(51)과 GaN 계열층(52)을 교대로 배치하고, 상기 p-AlGaN 계열층(51)의 Al 농도가 상기 활성층(40)에 가까워질수록 낮아지는 영역을 포함함으로써, 상기 p-AlGaN 계열층(51)과 상기 GaN 계열층(52)의 계면에서 발생할 수 있는 저항을 감소 시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 p-AlGaN 계열층(51) 내에서 Al 농도가 변화하더라도 특성 변화가 크지 않고 상기 정공 주입층(50)의 정공 주입 효율을 개선할 수 있어 발광 소자의 발광 효율이 향상되는 효과가 있다.However, in the
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 전자 차단층(60) 상에 제2도전형 반도체층(70)이 배치될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(70)은 상기 전자 차단층(60) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(70)은 상기 활성층(40) 상에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 1 again, the second
상기 제2도전형 반도체층(70)은 반도체 화합물, 예를 들면, 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(70)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(70)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(70)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.The second conductivity
상기 제2도전형 반도체층(70)은 InxAlyGa1 -x- yP (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 제2도전형 반도체층(70)은 AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. Wherein the second conductive
상기 발광 구조물은 제1도전형 반도체층(30) 및 제2도전형 반도체층(70) 중 적어도 하나의 상면 또는 하면에 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 구조물은 예를 들어, 복수의 반도체층의 적층 구조에 의해 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, 및 p-n-p 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The light emitting structure may further include another semiconductor layer on an upper surface or a lower surface of at least one of the first conductivity
상기 제2도전형 반도체층(70) 상에 제1전극(81)이 배치될 수 있다. 상기 제1전극(81)은 상기 제2도전형 반도체층(70)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(70)은 상기 제2도전형 반도체층(70)의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 상기 제1전극(81)은 상기 제2도전형 반도체층(70)과 직접 접촉될 수 있다. 상기 제1전극(81)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1전극(81)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투명 전도성 물질의 단층 또는 다층일 수 있다.The
상기 제1도전형 반도체층(30) 상에 제2전극(82)이 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 노출되어 있는 상기 제1도전형 반도체층(30) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형 반도체층(30)의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형 반도체층(30)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형 반도체층(30)과 직접 접촉될 수 있다.A second electrode (82) may be disposed on the first conductive semiconductor layer (30). The second electrode (82) may be disposed on the exposed first conductivity type semiconductor layer (30). The
예를 들면, 상기 제2전극(82)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투명 전도성 물질의 단층 또는 다층일 수 있다.For example, the
상기 기술한 바와 같이, 종래기술의 정공 주입층은 정공 주입층간의 계면에서 저항이 발생하여 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있었다. 또한, 정공 주입층의 Al 조성 변화에 의해 특성이 크게 변화하여 발광 소자에 적용하기 어려운 문제점이 있었다. As described above, in the hole injection layer of the conventional art, resistance is generated at the interface between the hole injection layers, and the luminous efficiency of the light emitting device may be lowered. In addition, there is a problem that it is difficult to apply the present invention to a light emitting device due to a large change in characteristics due to Al compositional change of the hole injection layer.
그러나, 실시예에 따른 발광 소자에서는 정공 주입층(50)을 p-AlGaN 계열층(51)과 GaN 계열층(52)을 교대로 배치하고, 상기 p-AlGaN 계열층(51)의 Al 농도가 상기 활성층(40)에 가까워질수록 낮아지는 영역을 포함함으로써, 상기 p-AlGaN 계열층(51)과 상기 GaN 계열층(52)의 계면에서 발생할 수 있는 저항을 감소 시켜 발광 소자의 동작전압을 저하시킬수 있다. 또한, 실시예에 따른 발광 소자의 정공 주입층(50)은 상기 p-AlGaN 계열층(51) 내에서 Al 농도가 변화하더라도 특성 변화가 크지 않고 상기 정공 주입층(50)의 정공 주입 효율을 개선할 수 있어 발광 소자의 발광 효율이 향상되는 효과가 있다.However, in the light emitting device according to the embodiment, the p-AlGaN-based
그리고, 종래 기술의 전자 차단층은 상기 전자 차단층을 형성할 때 연속적으로 Mg을 도핑하여 형성하였다. 이에 따라, 반도체층들의 결정성이 저하되어 발광 소자의 신뢰성에 문제가 발생하였고, 또한, Mg의 편석(segregation)에 의해 전자 차단층의 특성이 저하될 수 있었다.The electron blocking layer of the prior art was formed by continuously doping Mg when forming the electron blocking layer. As a result, the crystallinity of the semiconductor layers deteriorated, causing problems in the reliability of the light emitting device, and the characteristics of the electron blocking layer could be lowered due to segregation of Mg.
그러나, 실시예에 따른 발광 소자의 전자 차단층(60)은 Mg 델타 도핑과 열처리 과정에 의해 전자 차단층(60)의 공공(vacancy) 감소되어 정공 주입 효율을 향상 될 수 있어 발광 소자의 전기적 특성이 향상될 수 있다. 또한, 열처리 과정에 의해 상기 전자 차단층(60) 내의 Ga의 탈착(desorption)으로 인해 제1도전형 반도체층(30)과 제2도전형 반도체층(70), 활성층(40)의 결정성이 향상되어 발광 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다. 그리고, Mg 델타 도핑에 의해 종래 기술 대비 Mg의 도핑 레벨이 2 내지 3배 증가될 수 있다.However, the
다음으로, 도 6 내지 도 8은 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.6 to 8 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the light emitting device according to the embodiment.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 기판(10)이 준비될 수 있다. 상기 기판(10)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다.First, the
예를 들어, 상기 기판(10)은 GaAs, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, 및 Ga3 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 상기 기판(10) 상에는 요철 구조가 형성되어 광추출 효율을 향상시킬 수 있으나, 요철 구조가 필수적인 구성은 아니다. 상기 기판(10)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.For example, at least one of GaAs, sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, Si, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge and Ga 3 may be used for the
상기 기판(10) 상에는 언도프트 반도체층(20)이 형성될 수 있다. 상기 언도프트 반도체층(20)은 이후 형성되는 발광 구조물과 상기 기판(10)간의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있다.On the
이후, 상기 기판(10) 또는 상기 언도프트 반도체층(20) 상에 제1도전형 반도체층(30)과 활성층(40)이 형성될 수 있다. Thereafter, the first
상기 제1도전형 반도체층(30)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도전형 반도체층(30)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 제1도전형 반도체층(30)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤≤x≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도전형 반도체층(30)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The first
상기 제1도전형 반도체층(30)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The first
이후, 상기 제1도전형 반도체층(30) 상에 상기 활성층(40)이 형성될 수 있다. Then, the
상기 활성층(40)은 제1도전형 반도체층(30)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2도전형 반도체층(70)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. Electrons injected through the first conductive
상기 활성층(40)은 단일 양자우물 구조, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. The
상기 활성층(40)은 양자우물/양자벽 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(40)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaP/AlGaP, GaP/AlGaP중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 활성층(40) 상에 정공 주입층(50)과 전자 차단층(60)이 형성될 수 있다. Next, as shown in FIG. 7, a
이하에서는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 발광 소자의 기술적인 특징을 설명하기로 한다.Hereinafter, the technical features of the light emitting device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.
도 2a, 도2b 및 도 3을 참조하여 설명하면, 실시예에 따른 발광 소자의 전자 차단층(60)은 Mg 델타 도핑과 열처리 과정에 의해 전자 차단층(60)의 공공(vacancy) 감소되어 정공 주입 효율을 향상 될 수 있어 발광 소자의 전기적 특성이 향상될 수 있다. 또한, 열처리 과정에 의해 상기 전자 차단층(60) 내의 Ga의 탈착(desorption)으로 인해 제1도전형 반도체층(30)과 제2도전형 반도체층(70), 활성층(40)의 결정성이 향상되어 발광 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다. 그리고, Mg 델타 도핑에 의해 종래 기술 대비 Mg의 도핑 레벨이 2 내지 3배 증가될 수 있다.2A, 2B, and 3, the
도 4 및 도5를 참조하여 설명하면, 실시예에 따른 발광 소자에서는 정공 주입층(50)을 p-AlGaN 계열층(51)과 GaN 계열층(52)을 교대로 배치하고, 상기 p-AlGaN 계열층(51)의 Al 농도가 상기 활성층에 가까워질수록 낮아지는 영역을 포함함으로써, 상기 p-AlGaN 계열층(51)과 상기 GaN 계열층(52)의 계면에서 발생할 수 있는 저항을 감소 시켜 동작전압을 저하 시킬 수 있으며, 상기 p-AlGaN 계열층(51) 내에서 Al 농도가 변화하더라도 특성 변화가 크지 않고 상기 정공 주입층(50)의 정공 주입 효율을 개선할 수 있어 발광 소자의 발광 효율이 향상되는 효과가 있다.4 and 5, in the light emitting device according to the embodiment, the p-AlGaN-based
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전자 차단층(60) 상에는 제2도전형 반도체층(70)이 형성될 수 있다. Next, as shown in FIG. 7, a second
상기 제2도전형 반도체층(70)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2도전형 반도체층(70)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.The second
예를 들면, 상기 제2도전형 반도체층(70)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 3-족-5족 화합물 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN(0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2도전형 반도체층(70)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.For example, the second conductive
예를 들어, 상기 제2도전형 반도체층(70)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the second conductivity
실시예에서 상기 제1도전형 반도체층(30)은 n형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(70)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2도전형 반도체층(70) 상에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물은 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.The first
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2도전형 반도체층(70) 상에 제1전극(81)을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 8, a
또한, 노출된 제1도전형 반도체층(30) 상에 제2전극(82)을 형성하여 실시예에 따른 발광소자를 제조할 수 있다. In addition, the
다음으로, 도 9는 실시예에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지를 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package including the light emitting device according to the embodiment.
도 9를 참조하여 설명하면, 발광 소자 패키지(1000)는 패키지 몸체(1100)와, 상기 패키지 몸체(1100) 상에 배치된 제1전극(1200) 및 제2전극(1300)과, 상기 패키지 몸체(1100) 상에 배치되어 상기 제1전극(1200) 및 제2전극(1300)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(1400)가 포함될 수 있다.9, the light emitting
상기 패키지 몸체(1100)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 패키지 몸체(1100)는 상기 발광 소자의 측면에 경사면이 형성될 수 있다.The
상기 제1전극(1200) 및 제2전극(1300)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 상기 제1전극(1200) 및 상기 제2전극(1300)은 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 할 수 있다. 상기 제1전극(1200) 및 제2전극(1300)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 상기 제1전극(1200) 및 상기 제2전극(1300)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체(1100) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 제1전극(1200) 또는 제2전극(1300) 상에 배치될 수 있다.The
상기 발광 소자(100)는 상기 제1전극(1200) 및/또는 제2전극(1300)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 발광 소자(100)와 상기 제1전극(1200) 및 상기 제2전극(1300)은 각각 와이어를 통해 전기적으로 연결된 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
또한, 상기 몰딩부재(1400)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 상기 몰딩부재(1400)에는 형광체가 포함될 수 있다. 상기 몰딩부재(1400)에 포함된 형광체는 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.In addition, the
상술한 발광소자는 발광소자 패키지로 구성되어, 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.The above-described light emitting device is constituted by a light emitting device package and can be used as a light source of an illumination system, for example, as a light source of an image display device or a light source of an illumination device.
다음으로, 도 10은 실시예에 따른 조명 장치의 분해 사시도이다.Next, Fig. 10 is an exploded perspective view of the illumination device according to the embodiment.
도 10을 참조하여 설명하면, 실시예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.10, the lighting apparatus according to the embodiment includes a
상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다. 상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. The
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. The
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다. 상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.The
실시예에 따른 발광 소자가 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 the light emitting device according to the embodiment is used as a backlight unit of an image display device, it can be used as an edge type backlight unit or as a direct-type backlight unit, and can be used as a regulator or a bulb type when used as a light source of a lighting device, It may also be used as a light source of a mobile terminal.
발광 소자는 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.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.
이상에서 실시예를 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.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.
10: 기판 20: 언도프트 반도체층 30: 제1도전형 반도체층
40: 활성층 50: 정공 주입층 60: 전자 차단층
70: 제2도전형 반도체층 10: substrate 20: unselected semiconductor layer 30: first conductivity type semiconductor layer
40: active layer 50: hole injection layer 60: electron blocking layer
70: second conductive type semiconductor layer
Claims (10)
기판 상에 배치되는 발광 구조물을 포함하고,
상기 발광 구조물은,
제1도전형 반도체층과 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층; 및
상기 활성층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 교대로 배치되는 InAlGaN 계열층과 AlGaN 계열층과 GaN 계열층을 포함하는 전자 차단층을 포함하고,
상기 전자 차단층은 상기 활성층과 가까워질수록 밴드갭 에너지가 낮아지는 영역과 상기 제2도전형 반도체층으로 가까워질수록 밴드갭 에너지가 높아지는 영역을 포함하는 발광 소자.Board; And
A light emitting structure disposed on the substrate,
The light-
An active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer; And
An InAlGaN-based layer alternately disposed between the active layer and the second conductive type semiconductor layer; and an electron blocking layer including an AlGaN-based layer and a GaN-based layer,
Wherein the electron blocking layer includes a region where a band gap energy decreases as the active layer approaches the active layer and a region where bandgap energy increases as the second conductive semiconductor layer approaches the active layer.
상기 전자 차단층의 마그네슘 농도는 상기 InAlGaN 계열층과 상기 GaN 계열층의 계면에서 멀어질수록 낮아지는 발광 소자.The method according to claim 1,
And the magnesium concentration of the electron blocking layer decreases as the distance from the interface between the InAlGaN-based layer and the GaN-based layer decreases.
상기 InAlGaN 계열층은 상기 활성층에 가까워질수록 마그네슘의 농도가 낮아지는 발광 소자.3. The method of claim 2,
Wherein the InAlGaN-based layer has a lower concentration of magnesium as the active layer is closer to the active layer.
상기 전자 차단층의 마그네슘 농도는 상기 InAlGaN 계열층과 상기 GaN 계열층의 계면에서 가장 높은 발광 소자.3. The method of claim 2,
And the magnesium concentration of the electron blocking layer is highest at the interface between the InAlGaN-based layer and the GaN-based layer.
상기 InAlGaN 계열층의 밴드갭 에너지는 상기 AlGaN 계열층과 상기 GaN 계열층의 밴드갭 에너지보다 높은 발광 소자.The method according to claim 1,
And the band gap energy of the InAlGaN-based layer is higher than the band gap energy of the AlGaN-based layer and the GaN-based layer.
상기 제2도전형 반도체층과 상기 활성층 사이에 배치되며 p-AlGaN 계열층과 GaN계열층을 포함하는 정공 주입층을 더 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1,
And a hole injection layer disposed between the second conductivity type semiconductor layer and the active layer and including a p-AlGaN-based layer and a GaN-based layer.
상기 p-AlGaN 계열층은 상기 활성층에 가까워질수록 Al 농도가 감소하는 영역을 포함하는 발광 소자The method according to claim 6,
The p-AlGaN-based layer includes a region where the Al concentration decreases as the active layer approaches the active layer.
상기 p-AlGaN 계열층은 상기 제2도전형 반도체층에 가까워질수록 Al 농도가 증가하는 영역을 포함하는 발광 소자.The method according to claim 6,
Wherein the p-AlGaN-based layer includes a region where the Al concentration increases as the layer is closer to the second conductivity type semiconductor layer.
상기 p-AlGaN 계열층은 상기 활성층에 가까워질수록 밴드갭 에너지가 증가하는 영역을 포함하는 발광 소자.The method according to claim 6,
Wherein the p-AlGaN-based layer includes a region where bandgap energy increases as the active layer approaches the active layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170012004A KR20180087677A (en) | 2017-01-25 | 2017-01-25 | Semiconductor Device And Light Apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170012004A KR20180087677A (en) | 2017-01-25 | 2017-01-25 | Semiconductor Device And Light Apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180087677A true KR20180087677A (en) | 2018-08-02 |
Family
ID=63251590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170012004A KR20180087677A (en) | 2017-01-25 | 2017-01-25 | Semiconductor Device And Light Apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20180087677A (en) |
-
2017
- 2017-01-25 KR KR1020170012004A patent/KR20180087677A/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109417110B (en) | Semiconductor device and semiconductor device package including the same | |
EP3567642B1 (en) | Semiconductor device and light emitting device package comprising same | |
KR102643093B1 (en) | Semiconductor Device And Light Apparatus | |
US9236531B2 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR102606859B1 (en) | Semiconductor device and semiconductor device package including the same | |
KR102623610B1 (en) | Semiconductor device and light emitting device package having thereof | |
KR20180082915A (en) | Semiconductor Device And Light Apparatus | |
KR20180082887A (en) | Semiconductor Device And Light Apparatus | |
KR20180057144A (en) | Semiconductor device and semiconductor package having the same | |
KR20180016906A (en) | Semiconductor device and light emitting device package having thereof | |
KR20180087677A (en) | Semiconductor Device And Light Apparatus | |
KR20180074263A (en) | Semiconductor device and light emitting device package having thereof | |
KR20170137393A (en) | Semiconductor device and light emitting device package having thereof | |
KR20180129040A (en) | Semiconductor device | |
KR20180009266A (en) | Semiconductor device and light emitting device package having thereof | |
KR102648675B1 (en) | Semiconductor device and light emitting device package having thereof | |
KR102632216B1 (en) | Semiconductor device and light emitting device package having thereof | |
KR102249633B1 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR20180067364A (en) | Semiconductor device and lighting apparatus | |
KR102237119B1 (en) | Light emitting device and lighting system | |
KR20150010147A (en) | Light emitting device, and lighting system | |
KR20180035449A (en) | Semiconductor Device And Light Apparatus | |
KR20180072367A (en) | Semiconductor device and light emitting device package having thereof | |
KR20180082732A (en) | Semiconductor device and semiconductor package having the same | |
KR20180054328A (en) | Semiconductor device and lighting apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
N231 | Notification of change of applicant | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |