KR20180087678A - Semiconductor Device And Light Apparatus - Google Patents
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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.
이 때, 각 반도체층과 활성층 간의 격자 상수 차이로 인해 상기 활성층 내부에 스트레스가 발생하여 전자와 정공의 재결합 확률은 저하될 수 있다. 이에 따라, 활성층 내부에서 발생하는 스트레스로 인하여 발광 소자의 광 특성이 저하되게 되므로 이는 발광 소자의 광 신뢰성 문제로까지 이어 질 수 있다.At this time, a stress is generated in the active layer due to a difference in lattice constant between the semiconductor layers and the active layer, and the recombination probability of electrons and holes may be lowered. Accordingly, the light characteristic of the light emitting device is degraded due to the stress generated in the active layer, which may lead to optical reliability problems of the light emitting device.
실시예는 반도체층과 활성층의 격자 상수 차이로 인해 상기 활성층 내부에서 발생하는 스트레스를 감소시킬 수 있는 반도체 소자 및 조명장치를 제공하고자 한다.Embodiments provide a semiconductor device and a lighting device capable of reducing a stress generated in the active layer due to a difference in lattice constant between a semiconductor layer and an active layer.
실시예는 활성층 내부에서 발생하는 스트레스를 감소시켜 광 특성을 향상 시킬 수 있는 반도체 소자 및 조명장치를 제공하고자 한다.Embodiments provide a semiconductor device and a lighting device capable of reducing the stress generated in the active layer to improve optical characteristics.
실시예에 따른 발광 소자는 Inx -Ga1 - xN/GaN(0<x<1) 조성의 제1도전형의 제1초격자층과 제1도전형 반도체층을 포함하는 제1반도체층과 상기 제1반도체층 상에 InyGa1-yN/GaN(0<y<1) 의 조성의 제2초격자층과 상기 제2초격자층 상에 활성층과 상기 활성층 상에 제2반도체층을 포함하고, 상기 제1도전형의 제1초격자층의 인듐 농도는 상기 제2초격자층의 인듐 농도보다 낮을 수 있다. The light emitting device according to the embodiment includes a first superlattice layer of a first conductivity type having a composition of In x - Ga 1 - x N / GaN (0 <x <1) and a first semiconductor layer And a second super lattice layer having a composition of In y Ga 1-y N / GaN (0 <y <1) on the first semiconductor layer, an active layer on the second super lattice layer, Layer, and the indium concentration of the first superlattice layer of the first conductivity type may be lower than the indium concentration of the second superlattice layer.
실시예에 따른 발광 소자는 상기 InyGa1 - yN/GaN(0<y<1) 의 조성의 제2초격자층(40)은 제1도전형 도펀트로 도핑되지 않을 수 있다. In the light emitting device according to the embodiment, the
실시예에 따른 발광 소자의 상기 제1도전형의 제1초격자층의 인듐 조성은 5% 이하일 수 있다. The indium composition of the first super lattice layer of the first conductivity type of the light emitting device according to the embodiment may be 5% or less.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 제1도전형의 제1초격자층의 두께는 5 내지 20nm일 수 있다.The thickness of the first super lattice layer of the first conductivity type of the light emitting device according to the embodiment may be 5 to 20 nm.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 제1반도체층은 상기 제1도전형의 제1초격자층과 상기 제1도전형 반도체층이 교대로 배치될 수 있다. The first semiconductor layer of the light emitting device according to the embodiment may be alternately arranged with the first superlattice layer of the first conductivity type and the first conductivity type semiconductor layer.
실시예에 따른 발광 소자의 InyGa1 - yN/GaN(0<y<1) 조성의 제2초격자층 인듐 농도는 활성층의 인듐 농도보다 낮을 수 있다.The indium concentration of the second superlattice layer of the In y Ga 1 - y N / GaN (0 <y <1) composition of the light emitting device according to the embodiment may be lower than the indium concentration of the active layer.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 제1도전형의 제1초격자층은 도트 형태 또는 층상(32a) 형태 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The first superlattice layer of the first conductivity type of the light emitting device according to the embodiment may include either a dot shape or a
실시예에 따른 발광 소자의 상기 제1반도체층 도트 형태의 InzGa1 -zN/GaN(0<z<1) 조성을 가지는 제1도전형 제3초격자층을 더 포함할 수 있다.For the embodiment may further include the first semiconductor layer forms a dot of a first conductivity type third layer superlattice having In z Ga 1 -z N / GaN (0 <z <1) the composition of the light emitting device according to.
실시예에 따른 발광 소자의 상기 제1도전형의 제3초격자층의 도트 형태의 직경 사이즈는 10 내지 100nm일 수 있다.The diameter size of the dot shape of the third superlattice layer of the first conductivity type of the light emitting device according to the embodiment may be 10 to 100 nm.
실시예에 따른 발광 소자의 도트 형태를 가지는 상기 제1도전형의 제3초격자층은 상기 제1도전형의 제1초격자층보다 낮게 배치될 수 있다.The third superlattice layer of the first conductivity type having a dot shape of the light emitting device according to the embodiment may be disposed lower than the first superlattice layer of the first conductivity type.
실시예는 활성층 내부에서 발생하는 스트레스를 완화시킬 수 있는 반도체 소자 및 조명장치를 제공할 수 있다.The embodiment can provide a semiconductor device and a lighting device capable of relieving stress generated in the active layer.
실시예는 반도체층의 결정성을 제어하여 활성층 내부에서 발생하는 스트레스를 완화시킬 수 있는 반도체 소자 및 조명장치를 제공할 수 있다.Embodiments can provide a semiconductor device and a lighting device that can control the crystallinity of the semiconductor layer to relieve the stress generated in the active layer.
실시예는 활성층 내부에서 발생하는 스트레스를 완화시켜 상기 활성층 내부의 전자와 정공의 재결합 확률을 증가시켜 광 특성을 향상 시킨 반도체 소자 및 조명장치를 제공할 수 있다.Embodiments can provide a semiconductor device and a lighting device in which the stress generated in the active layer is relaxed to increase the probability of recombination of electrons and holes in the active layer to improve optical characteristics.
도 1은 제1실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 발광 소자의 제1반도체층의 단면도이다.
도 3은 제2실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 4는 제3실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 발광 소자의 내부 양자효율을 그래프로 표현한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.
도 9는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 10은 실시예에 따른 조명 장치의 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view of a first semiconductor layer of the light emitting device according to the first embodiment.
3 is a cross-sectional view of a light emitting device according to the second embodiment.
4 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a third embodiment.
5 is a graph illustrating internal quantum efficiency of a light emitting device according to an 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 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 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 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 발광 소자(100)는 기판(10), 언도프트 반도체층(20), 제1도전형 반도체층(31)과 Inx -Ga1 - xN/GaN(0<x<1) 조성의 제1도전형의 제1초격자층(32a, 32b)을 포함하는 제1반도체층(30)과 제2반도체층(70) 및 활성층(50)을 포함하는 발광 구조물, InyGa1 - yN/GaN(0<y<1) 조성의 제2초격자층(40), 전자 차단층(60), 제1전극(81), 제2전극(82) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.1 and the
상기 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, 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 제1반도체층(30) 또는 제2반도체층(70)에 비해 낮은 전기 전도성을 가질 수 있다.On the
상기 언도프트 반도체층(20) 상에 제1반도체층(30)이 배치될 수 있다. 상기 제1반도체층(30) 하에 제2초격자층(40)이 배치될 수 있다. 상기 언도프트 반도체층(20)과 상기 제2초격자층(40) 사이에 상기 제1반도체층(30)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1반도체층(30)의 두께는 50-200nm일 수 있다.The
상기 제1반도체층(30)은 제1도전형 도펀트로 도핑된 제1도전형 반도체층(31)과 제1도전형 도펀트로 도핑된 제1도전형의 제1초격자층(32a)을 포함할 수 있다. 상기 제1반도체층(30)은 상기 제1도전형 반도체층(31)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 제1반도체층(30)은 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. The
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(31)은 반도체 화합물, 예를 들면 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.The first
그리고, 상기 제1도전형 반도체층(31)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(31)은 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1도전형 반도체층(31)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 n형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 제1도전형 반도체층(31)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(31)은 AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1도전형 반도체층(31)의 인듐 조성은 5%이하일 수 있다.The first
상기 언도프트 반도체층(20) 상에 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)이 배치될 수 있다. 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)은 상기 제2초격자층(40) 하에 배치될 수 있다. 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)은 상기 제2초격자층(40)과 상기 언도프트 반도체층(20) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)의 두께는 5 내지 20nm일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)의 두께가 5 내지 20nm이 아닐 경우, 상기 제1반도체층(30)의 결정성에 영향을 주어 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.The
예를 들면, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)의 조성은 Inx -Ga1 -xN/GaN(0<x<1)일 수 있다. 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)의 인듐 조성은 5%이하 일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)의 인듐 조성이 5% 이상일 경우, 상기 제1반도체층(30)의 결정성에 영향을 주어 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.For example, the composition of the first conductive type first superlattice layers (32a) is of In x - may be a Ga 1 -x N / GaN (0 <x <1). The indium composition of the
또한, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)의 인듐 조성은 제2초격자층(40)의 인듐 농도보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 상기 제2초격자층(40)과 같이 별도의 층을 형성하지 않고, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)에 의해 상기 제1반도체층(30)의 결정성을 제어함으로써 상기 활성층(50)과 상기 제1반도체층(30)에서 발생하는 스트레스를 제어할 수 있다.The indium composition of the
또한, 상기 제1반도체층(30)은 상기 제1도전형 반도체층(31)과 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)이 페어(pair)로 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1도전형 반도체층(31)과 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)이 페어로 배치될 경우, 상기 제1도전형 반도체층(31)과 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)은 10페어 내지 50페어로 형성될 수 있다. In addition, the
예를 들어, 상기 제1도전형 반도체층(31)과 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)이 10페어 미만일 경우, 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50)의 격자 부정합에 의해 상기 활성층(50)에서 발생하는 스트레스가 증가하여 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다. For example, when the first
예를 들어, 상기 제1도전형 반도체층(31)과 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)이 50페어 초과일 경우, 상기 제1반도체층(30)의 결정성에 영향을 주어 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.For example, when the first
발광 소자는 n형 반도체층과 p형 반도체층에서 공급되는 전자와 정공이 활성층에서 재결합하여 광이 발생한다. 이에 따라, 활성층 내부 상황에 따라 발광 소자의 발광 효율이 변할 수 있다. In the light emitting device, light is generated by recombination of electrons and holes supplied from the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer in the active layer. Accordingly, the luminous efficiency of the light emitting device can be changed according to the internal state of the active layer.
종래기술에서는 n형 반도체층을 형성한 후, 활성층 및 p형 반도체층을 형성하는데, 각 반도체층들과 상기 활성층 간의 격자 상수 차이로 인해 상기 활성층 내부에 스트레스가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 활성층 내부에서 발생하는 스트레스로 인하여 상기 활성층 내의 전자와 정공의 재결합 확률이 낮아질 수 있다. 이로 인해, 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있다. 이에 따라, 반도체층과 활성층 사이에 별도의 스트레인 완화층을 형성하여 반도체층과 활성층 간의 격자 부정합에 의한 스트레스 발생을 최소화하여 활성층 내의 전자 및 정공의 재결합 확률을 향상 시켜 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있었다.In the prior art, after the n-type semiconductor layer is formed, the active layer and the p-type semiconductor layer are formed, and stress may be generated in the active layer due to a difference in lattice constant between the respective semiconductor layers and the active layer. Therefore, the probability of recombination of electrons and holes in the active layer may be lowered due to the stress generated in the active layer. As a result, the luminous efficiency of the light emitting element can be lowered. Accordingly, a separate strain relief layer is formed between the semiconductor layer and the active layer to minimize the stress caused by the lattice mismatch between the semiconductor layer and the active layer, thereby improving the recombination probability of electrons and holes in the active layer, thereby improving the luminous efficiency of the light emitting device I could.
그러나, 실시예에 따른 발광 소자에서는 별도의 스트레인 완화층이 아닌 상기 제1반도체층(30) 내부에 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 상기 제1도전형 반도체층(31)을 교대로 배치하여 상기 제1반도체층(30)의 결정성을 제어함으로써 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50)의 격자 부정합에 의해 발생하는 스트레스를 최소화하여 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다.However, in the light emitting device according to the embodiment, a
그리고, 제1실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 제1반도체층(30)이 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)을 포함함으로써 격자상수 차이에 의해 발생하는 스트레스를 상기 제1 반도체층(30)에서 흡수할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50) 사이의 격자 상수 차이로 인해서 상기 활성층(50) 내부에서 발생하는 스트레스를 완화시킬 수 있다. In the
상기 기술한 바와 같이, 제1실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 제1도전형의 제1초격자층(32a)으로 인해서 제1반도체층(30) 내에서 격자 상수 차이에 따른 스트레스를 흡수함으로써, 상기 활성층(50) 내부에서 발생하는 스트레스가 저하됨으로써 상기 활성층(50) 내부의 전자와 정공의 재결합 확률을 향상 시킴으로써 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상 시킬 수 있다.As described above, in the
제2초격자층(40)은 상기 제1반도체층(30) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(31) 상에 상기 제2초격자층(40)이 배치될 수 있다. 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a) 상에 상기 제2초격자층(40)이 배치될 수 있다. 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1도전형 반도체층(31)과 활성층(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 상기 활성층(50) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2초격자층(40)의 조성은 InyGa1 -yN/GaN(0<y<1) 일 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.A second superlattice layer (40) may be disposed on the first semiconductor layer (30). The
또한, 상기 제2초격자층(40)은 제1도전형 도펀트로 도핑되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 제2초격자층(40)에 의한 스트레인 완화 효과는 별도로 층을 형성해야지 발생할 수 있다.Also, the
상기 제2초격자층(40)은 상기 제1반도체층(30)보다 큰 격자상수를 가질 수 있다. 상기 제2초격자층(40)은 상기 활성층(50)보다 작은 격자상수를 가질 수 있다. 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1반도체층(30)보다 크고 상기 활성층(50)보다는 작은 격자상수를 가질 수 있다.The
예를 들면, 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1반도체층(30)보다 크고 활성층(50)보다 작은 격자상수를 가짐으로써 상기 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50)의 격자 부정합에 의해 상기 활성층(50)에 가해지는 스트레인을 완화시킬 수 있다.For example, the
상기 제2초격자층(40)은 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a) 보다 큰 격자상수를 가질 수 있다. 상기 제2초격자층(40)은 상기 활성층(50)보다 작은 격자상수를 가질 수 있다. 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)보다 크고 상기 활성층(50)보다는 작은 격자상수를 가질 수 있다. The
예를 들어, 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)보다 큰 격자상수를 가지고 상기 활성층(50)보다 작은 격자상수를 가짐으로써 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 상기 활성층(50)의 격자 부정합에 의해 상기 활성층(50)에 가해지는 스트레인을 완화시킬 수 있다.For example, the
이에 따라, 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50) 사이의 격자 불일치에 따른 스트레인을 효과적으로 완화시킬 수 있다. Accordingly, the
상기 제2초격자층(40)은 InyGa1 - yN/GaN(0<y<1)의 조서을 가질 수 있다. 상기 제2초격자층(40)의 인듐 조성은 5-10%일 수 있다. 예를 들면, 상기 제2초격자층(40)의 두께는 50-300nm로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. The
예를 들면, 상기 제2초격자층(40)의 인듐 농도는 상기 활성층(50)의 인듐 농도보다 낮을 수 있다. 또한, 상기 제2초격자층(40)의 인듐 농도는 제1반도체층(30)의 인듐 농도보다 높을 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(50)과 상기 제1반도체층(30)의 밴드갭 에너지 차이보다 상기 활성층(50)과 상기 제2초격자층(40)간의 밴드갭 에너지 차가 더 적어 상기 제2초격자층(40)에 의해 밴드갭 에너지 차이에 의한 스트레스를 완화할 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다. For example, the indium concentration of the
예를 들어, 상기 제2초격자층(40)의 두께가 50 내지 300nm, 인듐의 조성이 5 내지 10%가 아닐 경우, 상기 제2초격자층(40)에 의한 상기 활성층(50)에서 발생하는 스트레스 완화 효과가 저하되어 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있다.For example, when the thickness of the
상기 제2초격자층(40) 상에 활성층(50)이 배치될 수 있다. 상기 활성층(50)에서는 상기 제1반도체층(30)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2반도체층(70)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만날 수 있다. 상기 활성층(50)은 전자와 정공이 만나서 상기 활성층(50)의 형성물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출할 수 있다. 상기 활성층(50)은 자외선, 청색, 녹색 및 적색 중 적어도 하나의 파장을 발광할 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. 상기 활성층(50)은 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(50)은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.The
상기 활성층(50)은 양자우물층과 양자장벽층을 포함할 수 있다. 상기 활성층(50)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 배치될 수 있다. 예를 들면, 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(50) 상에는 전자 차단층(60)이 배치될 수 있다. 상기 전자 차단층(60)은 제2반도체층(70) 하에 배치될 수 있다. 상기 전자 차단층(60)은 상기 활성층(50)과 상기 제2반도체층(70) 사이에 압전 분극효과를 완화시킴으로써 상기 제2반도체층(70)에서 활성층(50)으로 주입되는 정공 주입효율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상 시킬 수 있다. An
예를 들면, 상기 전자 차단층(60)은 20nm 내지 100nm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 전자 차단층(60)의 두께가 20nm보다 얇게 형성될 경우, 상기 제2반도체층(70)과 상기 활성층(50)의 압전 분극현상을 완화시키지 못할 수 있다. 상기 전자 차단층(60)의 두께가 100nm보다 두껍게 형성될 경우, 상기 제2반도체층(70)에서 상기 활성층(50)으로 공급되는 정공의 주입효율이 저하될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.For example, the
예를 들면, 상기 전자 차단층(60)은 InGaN/GaN의 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 차단층(60)이 InGaN/GaN의 구조일 경우, 인듐의 조성은 10-15%일 수 있다. For example, the
상기 전자 차단층(60) 상에 제2반도체층(70)이 배치될 수 있다. 상기 제2반도체층(70)은 반도체 화합물, 예를 들면, 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제2반도체층(70)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제2반도체층(70)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2반도체층(70)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.A
예를 들면, 상기 제2반도체층(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 제2반도체층(70)은 AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. For example, the
상기 제2반도체층(70) 상에 제1전극(81)이 배치될 수 있다. 상기 제1전극(81)은 상기 제2반도체층(70)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2반도체층(70)은 상기 제2반도체층(70)의 적어도 일부에 형성될 수 있다. 상기 제1전극(81)은 상기 제2반도체층(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.A first electrode (81) may be disposed on the second semiconductor layer (70). The first electrode (81) may be electrically connected to the second semiconductor layer (70). The
상기 제1반도체층(30) 상에 제2전극(82)이 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 노출되어 있는 상기 제1반도체층(30) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1반도체층(30)의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1반도체층(30)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1반도체층(30)과 직접 접촉될 수 있다.A second electrode (82) may be disposed on the first semiconductor layer (30). The second electrode (82) may be disposed on the exposed first semiconductor layer (30). The
상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형 반도체층(31) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형 반도체층(31)의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형 반도체층(31)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형 반도체층(31)의 측면에 배치될 수 있다. The
상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형 제1초격자층(32a)의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2전극(82)은 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)의 측면에 배치될 수 있다.The
상기 제2전극(82)은 상기 제2초격자층(40)의 측면에 배치될 수 있다. 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
종래 기술에서의 발광 소자는 n형 반도체층을 형성한 후, 활성층 및 p형 반도체층을 형성하는데, 각 반도체층들과 상기 활성층 간의 격자 상수 차이로 인해 상기 활성층 내부에 스트레스가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 활성층 내부에서 발생하는 스트레스로 인하여 상기 활성층 내의 전자와 정공의 재결합 확률이 낮아질 수 있다. 이로 인해, 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있다. The light emitting device in the prior art forms an active layer and a p-type semiconductor layer after forming an n-type semiconductor layer, and stress may be generated in the active layer due to a difference in lattice constant between the respective semiconductor layers and the active layer. Therefore, the probability of recombination of electrons and holes in the active layer may be lowered due to the stress generated in the active layer. As a result, the luminous efficiency of the light emitting element can be lowered.
이에 따라, 반도체층과 활성층 사이에 별도의 스트레인 완화층을 형성하여 반도체층과 활성층 간의 격자 부정합에 의한 스트레스 발생을 최소화하여 활성층 내의 전자 및 정공의 재결합 확률을 향상 시켜 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있었다.Accordingly, a separate strain relief layer is formed between the semiconductor layer and the active layer to minimize the stress caused by the lattice mismatch between the semiconductor layer and the active layer, thereby improving the recombination probability of electrons and holes in the active layer, thereby improving the luminous efficiency of the light emitting device I could.
그러나, 실시예에 따른 발광 소자에서는 반도체층과 활성층 사이에 별도의 스트레인 완화층이 아닌 상기 제1반도체층(30) 내부에 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 상기 제1도전형 반도체층(31)을 교대로 배치하여 상기 제1반도체층(30)의 결정성을 제어함으로써 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50)의 격자 부정합에 의해 발생하는 스트레스를 최소화하여 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다.However, in the light emitting device according to the embodiment, the
제1실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 제1반도체층(30)이 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)을 포함함으로써 상기 제1 반도체층(30)의 결정성을 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50) 사이의 격자 상수 차이로 인해서 상기 활성층(50) 내부에서 발생하는 스트레스를 완화시킬 수 있다. In the
상기 기술한 바와 같이, 제1실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 제1도전형의 제1초격자층(32a)으로 인해서 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50)의 격자상수 차이에 의해 발생하는 스트레스를 상기 제1반도체층(30)에서 흡수할 수 있어, 상기 활성층(50) 내부에서 발생하는 스트레스가 저하됨으로써 상기 활성층(50) 내부의 전자와 정공의 재결합 확률을 향상 시킴으로써 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상 시킬 수 있다.As described above, in the
다음으로, 도 3은 제2실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.Next, Fig. 3 is a cross-sectional view of the light emitting device according to the second embodiment.
도 3을 참조하여 설명하면, 제2실시예에 따른 발광 소자의 제1반도체층(30)은 제1도전형 반도체층(31)과 제1도전형의 제1초격자층(32b) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 3, the
도 3의 제2실시예에 따른 발광 소자에서는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 발광 소자에서 기설명한 내용을 채택할 수 있고, 하기에서는 제2실시예의 주된 특징에 대해서 기술하기로 한다.In the light emitting device according to the second embodiment of FIG. 3, the description of the light emitting device according to the first embodiment shown in FIG. 1 can be adopted. In the following, the main features of the second embodiment will be described.
도 3에서는 상기 제1반도체층(30)에 포함된 제1도전형의 제1초격자층(32b)이 도트(dot) 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 도트 형태의 제1도전형 제1초격자층(32b)에 의해 제1반도체층(30)의 결정성을 제어함으로써 상기 활성층(50)과 상기 제1반도체층(30)의 격자 부정합에 의해 상기 활성층(50) 내에서 발생하는 스트레스를 완화하여 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 도트 형태의 제1도전형 제1초격자층(32b)에 의해 상기 활성층(50)에서 출사되는 광이 산란되어 발광 소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있다. In FIG. 3, the
예를 들면, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32b)이 도트 형태로 배치될 경우, 도트의 직경 사이즈는 10 내지 100nm 일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32b)의 도트의 직경 사이즈가 10nm 내지 100nm가 아닐 경우, 도트 형태의 상기 제1도전형의 제1초격자층(32b)에 의한 광 산란 효과가 저하되어 발광 소자의 발광 효율이 저하될 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.For example, when the
도 3에 도시된 바와 같이 제2실시예에 따른 발광 소자에서는 상기 제1반도체층(30)의 제1도전형의 제1초격자층(32b)을 도트 형태로 형성함으로써 활성층(50) 내부에서 발생하는 스트레스를 완화함과 동시에 도트 형태로 형성된 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)으로 인하여 상기 활성층(50)에서 출사되는 광이 산란되어 발광 소자(100)의 광 추출 효율을 향상 시킬 수 있다.3, in the light emitting device according to the second embodiment, the
도 4는 제3실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다,4 is a cross-sectional view of a light emitting device according to the third embodiment,
도 4를 참조하여 설명하면, 제3실시예에 따른 발광 소자의 제1반도체층(30)은 제1도전형 반도체층(31)과 제1도전형의 제1초격자층(32a) 및 제1도전형의 제3초격자층(32c) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
도 4의 제3실시예에 따른 발광 소자에서는 도 1 및 도 2에 도시된 제1실시예 및 제2실시예에 따른 발광 소자에서 기설명한 내용을 채택할 수 있고, 하기에서는 제3실시예의 주된 특징에 대해서 기술하기로 한다.In the light emitting device according to the third embodiment of FIG. 4, the description of the light emitting device according to the first embodiment and the second embodiment shown in FIGS. 1 and 2 can be adopted. In the following, Features will be described.
도 4에 도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 발광 소자의 제1반도체층(30)은 상기 제1반도체층(30)이 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 도트 형태의 제1도전형의 제3초격자층(32c)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1도전형의 제3초격자층(32c)의 조성은 InzGa1 - zN/GaN(0<z<1)일 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.As shown in FIG. 4, the
이에 따라, 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 상기 제1도전형의 제3초격자층(32c)에 의해 상기 활성층(50)에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있다.Accordingly, the stress applied to the
또한, 상기 제1도전형의 제3초격자층(32c)에 의해 상기 활성층(50)에서 출사되는 광이 산란되어 발광 소자의 광 특성이 향상될 수 있다.In addition, light emitted from the
또한, 도트 형태의 상기 제1도전형의 제3초격자층(32c)이 층상 형태의 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)보다 낮게 배치될 수 있다. 이에 따라, 도트 형태의 상기 제1도전형의 제3초격자층(32c)의 광 산란 효과를 최대화 하여 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다. In addition, the dot-shaped
따라서, 제3실시예에 따른 발광 소자에서는 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 상기 제1도전형의 제3초격자층(32c)에 의해 상기 제1반도체층(30)의 결정성을 제어함으로써 상기 활성층(50) 내부에 가해지는 스트레스를 최소화할수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(50) 내의 전자와 정공의 재결합률을 향상 시켜 발광 소자의 광 특성이 개선될 수 있다.Therefore, in the light emitting device according to the third embodiment, the
또한, 도트 형태로 배치된 상기 제1도전형의 제3초격자층(32c)에 의해 상기 활성층(50)에서 출사되는 광이 산란되어 발광 소자의 광 추출 효율을 향상 시킬 수 있다. In addition, light emitted from the
그러므로, 제3실시예에 따른 발광 소자에서는 상기 제1반도체층(30)에 포함된 제1도전형의 제1초격자층(32a)과 상기 제1도전형의 제3초격자층(32c)에 의한 활성층(50) 내의 전자와 정공의 재결합률을 높여 발광 소자의 광특성을 개선함과 동시에 상기 제1반도체층(30)에 포함된 도트 형태의 제1도전형의 제3초격자층(32c)에 의해 활성층(50)에서 출사되는 광을 산란시켜 광 추출 효율을 향상 시키는 효과를 동시에 가질 수 있다.Therefore, in the light emitting device according to the third embodiment, the
도 5은 실시예에 따른 발광 소자의 내부 양자효율(External Quantum Efficiency, EQE)을 그래프로 나타낸 도면이다.5 is a graph illustrating the relationship between the internal quantum efficiency Quantum Efficiency, EQE).
도 5를 참조하여 설명하면, 도 5의 그래프에서 Ref는 n형 반도체층에 제1실시예에 따른 제1도전형의 제1초격자층을 형성하지 않았을 때의 내부 양자효율이다. Referring to FIG. 5, Ref in FIG. 5 is the internal quantum efficiency when the first superlattice layer of the first conductivity type according to the first embodiment is not formed in the n-type semiconductor layer.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1실시예 따른 제1도전형의 제1초격자층을 n형 반도체층에 형성하였을 경우, 저전류 및 고전류 모두에서 내부 양자효율이 향상되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 제1실시예에 따른 제1도전형의 제1초격자층을 n형 반도체층에 형성하였을 경우, 저전류 레벨 및 고전류 레벨 모두에서 발광 소자의 내부 양자 효율이 향상되는 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 발광 소자는 저전류 및 고전류 레벨 모두에서 광 특성이 향상될 수 있다.As shown in FIG. 5, when the first super lattice layer of the first conductivity type according to the first embodiment is formed on the n-type semiconductor layer, the internal quantum efficiency is improved at both low current and high current. Thus, it can be seen that when the first superlattice layer of the first conductivity type according to the first embodiment is formed in the n-type semiconductor layer, the internal quantum efficiency of the light emitting device is improved at both the low current level and the high current level . Therefore, the light emitting device according to the embodiment can improve the optical characteristics at both low current and high current levels.
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 6과 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 제1 반도체층(30), 활성층(50) 및 제2반도체층(70)을 포함하는 발광 구조물이 형성될 수 있다.A light emitting structure including a
상기 제1반도체층(30)은 상기 제1도전형 반도체층(31)과 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)을 포함할 수 있다.The
상기 제1도전형 반도체층(31)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(31)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 제1도전형 반도체층(31)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(31)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(31)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
상기 제1도전형 반도체층(31)은 제1도전형의 제1초격자층(32a)을 포함할 수 있다. The first
이하에서는, 도 1 및 도 2를 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 and 2. FIG.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 제1실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 상기 제1반도체층(30)이 상기 제1도전형의 제1초격자층(32a)을 포함함으로써 상기 제1반도체층(30)의 결정성이 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50) 사이의 격자 상수 차이로 인해서 상기 활성층(50) 내부에서 발생하는 스트레스를 완화시킬 수 있다. 1 and 2, in the
상기 기술한 바와 같이, 제1실시예에 따른 발광 소자(100)에서는 제1도전형의 제1초격자층(32a)으로 인해서 제1반도체층(30)의 결정성이 제어함으로써 상기 활성층(50) 내부에서 발생하는 스트레스가 저하되어 상기 활성층(50) 내부의 전자와 정공의 재결합률을 향상 시킴으로써 발광 소자의 광 특성을 개선할 수 있다.As described above, in the
다음으로, 도 7을 기준으로 설명하면, 제1반도체층(30) 상에 제2초격자층(40)을 형성할 수 있다. Next, referring to FIG. 7, a
상기 제2초격자층(40)은 상기 제1반도체층(30)보다 크고 상기 활성층(50)보다는 작은 격자상수를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2초격자층(40)은 상기 제1반도체층(30)과 상기 활성층(50) 사이의 격자 불일치에 따른 스트레인을 효과적으로 완화시킬 수 있다.The
다음으로, 상기 제2초격자층(40) 상에는 활성층(50)이 형성될 수 있다.Next, an
상기 활성층(50)은 제1반도체층(30)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2반도체층(70)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. The
상기 활성층(50)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(50)은 양자우물/양자벽 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(50)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, 활성층(50) 상에 전자 차단층(60)이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층(50)의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선할 수 있다.Next, an
예를 들어, 상기 전자 차단층(60)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤≤x≤≤1,0≤≤y≤≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(50)의 밴드 갭 에너지보다는 높은 밴드 갭 에너지를 가질 수 있다.For example, the
실시예에 따른 발광 소자(100)의 상기 전자 차단층(60)은 p형으로 이온 주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 정공의 주입효율을 증대시킬 수 있다.The
다음으로, 상기 전자 차단층(60) 상에 제2반도체층(70)이 형성될 수 있다. Next, a
상기 제2반도체층(70)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2반도체층(70)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
예를 들면, 상기 제2반도체층(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 제2반도체층(70)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.For example, the
예를 들어, 상기 제2반도체층(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
실시예에서 상기 제1반도체층(30)은 n형 반도체층, 상기 제2반도체층(70)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2반도체층(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.In an embodiment, the
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2반도체층(70) 상에 제1전극(81)을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 8, a
또한, 도 8과 같이 노출된 제1반도체층(30) 상에 제2전극(82)을 형성하여 실시예에 따른 발광소자를 제조할 수 있다. In addition, the
실시예에 따른 발광소자는 패키지 형태로 복수개가 기판 상에 어레이될 수 있으며, 발광소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다.A plurality of light emitting devices according to embodiments may be arrayed on a substrate in the form of a package, and a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, a fluorescent sheet, or the like may be disposed on a path of light emitted from the light emitting device package.
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: 제1반도체층
32a: 제1도전형의 제1초격자층
40: 제2초격자층 50: 활성층 60: 전자 차단층
70: 제2반도체층 81: 제1전극 82: 제2전극10: substrate 20: unselected semiconductor layer 30: first semiconductor layer
32a: a first superlattice layer of a first conductivity type
40: second superlattice layer 50: active layer 60: electron blocking layer
70: second semiconductor layer 81: first electrode 82: second electrode
Claims (11)
상기 제1반도체층 상에 InyGa1 - yN/GaN(0<y<1) 의 조성의 제2초격자층;
상기 제2초격자층 상에 활성층; 및
상기 활성층 상에 제2반도체층을 포함하고,
상기 제1도전형의 제1초격자층)의 인듐 농도는 상기 제2초격자층의 인듐 농도보다 낮은 발광 소자.A first semiconductor layer including a first conductive type semiconductor layer and a first superlattice layer of a first conductivity type having a composition of In x - Ga 1 - x N / GaN (0 <x <1);
A second superlattice layer having a composition of In y Ga 1 - y N / GaN (0 <y <1) on the first semiconductor layer;
An active layer on the second superlattice layer; And
And a second semiconductor layer on the active layer,
The first superlattice layer of the first conductivity type) is lower than the indium concentration of the second superlattice layer.
상기 InyGa1 - yN/GaN(0<y<1) 조성의 제2초격자층은 제1도전형 도펀트로 도핑되지 않은 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the second superlattice layer of In y Ga 1 - y N / GaN (0 <y <1) composition is not doped with the first conductive dopant.
상기 제1도전형의 제1초격자층의 인듐 조성은 5% 이하인 발광 소자.3. The method of claim 2,
Wherein the first superlattice layer of the first conductivity type has an indium composition of 5% or less.
상기 제1도전형의 제1초격자층의 두께는 5 내지 20nm인 발광 소자.The method of claim 3,
And the thickness of the first superlattice layer of the first conductivity type is 5 to 20 nm.
상기 제1반도체층은 상기 제1도전형의 제1초격자층과 상기 제1도전형 반도체층이 교대로 배치되는 발광 소자.The method of claim 3,
Wherein the first semiconductor layer has the first superlattice layer of the first conductivity type and the first conductivity type semiconductor layer alternately arranged.
상기 InyGa1 - yN/GaN(0<y<1) 조성의 제2초격자층의 인듐 농도는 활성층의 인듐 농도보다 낮은 발광 소자.3. The method of claim 2,
Wherein the indium concentration of the second superlattice layer of the In y Ga 1 - y N / GaN (0 <y <1) composition is lower than the indium concentration of the active layer.
상기 제1도전형의 제1초격자층은 도트 형태 또는 층상 형태 중 어느 하나를 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the first superlattice layer of the first conductivity type includes either a dot shape or a layered shape.
상기 제1반도체층은 도트 형태의 InzGa1 - zN/GaN(0<z<1) 조성을 가지는 제1도전형 제3초격자층을 더 포함하는 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the first semiconductor layer further comprises a third superlattice layer of a first conductivity type having a composition of In z Ga 1 - z N / GaN (0 < z < 1) in dot form.
상기 제1도전형의 제3초격자층의 도트 형태의 직경 사이즈는 10 내지 100nm인 발광 소자.9. The method of claim 8,
And the third superlattice layer of the first conductivity type has a diameter of 10 to 100 nm.
도트 형태를 가지는 상기 제1도전형의 제3초격자층은 상기 제1도전형의 제1초격자층보다 낮게 배치되는 발광 소자. 9. The method of claim 8,
And the third superlattice layer of the first conductivity type having a dot shape is disposed lower than the first superlattice layer of the first conductivity type.
A lighting device comprising a light-emitting unit comprising the light-emitting element according to any one of claims 1 to 10.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050036721A (en) * | 2003-10-15 | 2005-04-20 | 엘지이노텍 주식회사 | Nitride semiconductor light emitting device |
KR20100022913A (en) * | 2008-08-20 | 2010-03-03 | 서울옵토디바이스주식회사 | Light emitting diode having modulation doped layer |
KR20140035964A (en) * | 2011-06-10 | 2014-03-24 | 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | High emission power and low efficiency droop semipolar blue light emitting diodes |
KR20150097210A (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-26 | 엘지이노텍 주식회사 | Semiconductor device |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050036721A (en) * | 2003-10-15 | 2005-04-20 | 엘지이노텍 주식회사 | Nitride semiconductor light emitting device |
KR20100022913A (en) * | 2008-08-20 | 2010-03-03 | 서울옵토디바이스주식회사 | Light emitting diode having modulation doped layer |
KR20140035964A (en) * | 2011-06-10 | 2014-03-24 | 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | High emission power and low efficiency droop semipolar blue light emitting diodes |
KR20150097210A (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-26 | 엘지이노텍 주식회사 | Semiconductor device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113161451A (en) * | 2021-04-20 | 2021-07-23 | 湘能华磊光电股份有限公司 | LED epitaxial structure and growth method thereof |
CN113161451B (en) * | 2021-04-20 | 2023-02-28 | 湘能华磊光电股份有限公司 | LED epitaxial structure and growth method thereof |
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