KR20180126957A - 반도체 소자 - Google Patents

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KR20180126957A
KR20180126957A KR1020170062135A KR20170062135A KR20180126957A KR 20180126957 A KR20180126957 A KR 20180126957A KR 1020170062135 A KR1020170062135 A KR 1020170062135A KR 20170062135 A KR20170062135 A KR 20170062135A KR 20180126957 A KR20180126957 A KR 20180126957A
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엘지이노텍 주식회사
고려대학교 산학협력단
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Abstract

실시 예는, 기판; 상기 기판상에 배치되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체구조물을 포함하고, 상기 버퍼층은 복수 개의 절연입자를 포함하고, 상기 절연입자는 산소와 질소를 포함하고, 상기 버퍼층의 두께와 절연입자의 두께의 비는 1:0.12 내지 1:0.8인 반도체 소자를 개시한다.

Description

반도체 소자{SEMICONDUCTOR DEVICE}
실시 예는 반도체 소자에 관한 것이다.
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.
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.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
일반적인 반도체 소자는 기판과 반도체 구조물의 격자 상수(Lattice constant) 차이에 의한 전위 발생을 억제하기 위해 버퍼층을 사용한다. 그러나, 버퍼층을 성장시키는 경우 Ga의 빈자리(vacancy)에 산소가 결합하여 나노 파이프(Nanopipe)가 발생할 수 있다. 그러나 나노파이프는 결정성을 악화시키고, 누설전류(Leakage Current) 및 ESD(Electrostatic Discharge) 문제를 유발할 수 있다.
실시 예는 결정성이 향상된 반도체 소자를 제공한다.
또한, 나노파이프가 억제된 반도체 소자를 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자는, 기판; 상기 기판상에 배치되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체구조물을 포함하고, 상기 버퍼층은 복수 개의 절연입자를 포함하고, 상기 절연입자는 산소와 질소를 포함한다.
상기 절연입자는 상기 기판과 버퍼층의 계면에 배치될 수 있다.
상기 절연입자는 상기 버퍼층에 랜덤하게 분산될 수 있다.
상기 절연입자는 상기 기판과 버퍼층의 계면에 배치되는 제1절연입자, 및 상기 버퍼층에 랜덤하게 분산된 제2절연입자를 포함할 수 있다.
상기 제1절연입자의 농도는 상기 제2절연입자의 농도보다 높을 수 있다.
상기 제2절연입자의 농도와 상기 제1절연입자의 농도의 비는 1:10 내지 1:100일 수 있다.
상기 절연입자는 SiON, AlON, TiON, 및 MgON 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면 반도체 소자의 결정성이 향상될 수 있다.
또한, 기판과 반도체 구조물 사이에 발생하는 나노파이프를 억제할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고,
도 2는 도 1의 A부분의 TEM 사진이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고,
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 보여주는 도면이다.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
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.
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.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 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 element 사이에 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.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고, 도 2는 도 1의 A부분의 TEM 사진이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자는, 기판(101), 기판(101)상에 배치되는 버퍼층(102), 및 버퍼층(102) 상에 배치되는 반도체 구조물(110)을 포함한다.
기판(101)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(101)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(101)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 필요에 따라 기판은 제거될 수 있다.
버퍼층(102)은 기판(101)상에 배치될 수 있다. 버퍼층(102)은 반도체 구조물(110)과 기판(101)의 격자 부정합을 완화할 수 있다.
버퍼층(102)은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층(102)에는 도펀트가 도핑될 수도 있으나, 이에 한정하지 않는다.
버퍼층(102)은 기판(101) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(102)은 제1 도전형 반도체층(111)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
절연입자(103)는 기판(101)과 버퍼층(102) 사이에 형성될 수 있다. 절연입자(103)는 SiON, AlON, TiON, 및 MgON 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 절연입자(103)는 상대적으로 안정적인 에너지 상태를 가지므로 결함의 발생을 억제할 수 있다.
GaN 또는 AlGaN 버퍼층을 형성하는 경우, 나노파이프는 Ga의 빈 공간에 산소가 결합하여 발생할 수 있다. 산소는 사파이어 기판에서 공급될 수 있다. 절연입자(103)를 형성하는 경우, Ga의 빈 공간에 결합할 수 있는 산소가 절연입자(103)를 형성하는데 사용되므로 나노파이프가 줄어들 수 있다.
절연입자(103)의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 예시적으로 절연입자(103)의 평균직경(D50)은 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 절연입자(103)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 예시적으로 절연입자(103)는 Si, O, N이 콤플렉스(Complex) 형태로 결합하므로 클러스터, 요철, 엠보 중 적어도 하나의 형상을 가질 수 있고 표면이 불규칙할 수도 있다.
절연입자(103)는 기판(101)과 버퍼층(102)의 계면에 형성될 수 있다. 절연입자(103)는 잔존하는 산소를 제거하기 위해 버퍼층(102)의 형성 초기에 만들어질 수 있다. 절연입자(103)는 기판(101)의 상면에 클러스터 형태로 성장할 수 있다.
버퍼층(102)의 두께(d1)와 절연입자(103)의 두께(d2)의 비(d1:d2)는 1:0.12 내지 1:0.8일 수 있다. 두께의 비가 1:0.12보다 작은 경우 절연입자(103)의 크기 및 농도가 작아져 나노파이프를 충분히 억제하지 못하는 문제가 있으며, 두께비가 1:0.8보다 큰 경우에는 절연입자(103)가 층을 형성하여 버퍼층(102)의 성장이 원활하지 못할 수 있다. 예시적으로, 버퍼층(102)의 두께는 25nm 내지 40nm일 수 있고, 절연입자(103)의 두께는 5nm 내지 20nm일 수 있다.
버퍼층(102)상에는 서브 버퍼층(105)이 더 배치될 수 있다. 서브 버퍼층(105)은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 서브 버퍼층(105)은 도펀트가 도핑되지 않을 수 있다.
반도체 구조물(110)은 제1 도전형 반도체층(111), 제2 도전형 반도체층(113), 및 제1 도전형 반도체층(111)과 제2 도전형 반도체층(113) 사이에 배치되는 활성층(112)을 포함한다.
제1 도전형 반도체층(111)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(111)은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1 도전형 반도체층(111)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(112)은 제1 도전형 반도체층(111)과 제2 도전형 반도체층(113) 사이에 배치된다. 활성층(112)은 제1 도전형 반도체층(111)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(113)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(112)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 가시광 또는 자외선 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(112)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quant㎛ Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(112)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
제2 도전형 반도체층(113)은 활성층(112) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(113)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(113)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층(113)은 p형 반도체층일 수 있다.
전자 차단층(114)은 Inx1Aly1Ga1 -x1- y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 전자 차단층(114)은 알루미늄 조성이 높은 층과 알루미늄 조성이 낮은 층이 교대로 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 절연입자(104)는 버퍼층(102)에 랜덤하게 분산될 수 있다. 실시 예에 따르면, 기판(101)의 표면에 절연입자를 형성하는 것이 아니라 버퍼층(102) 형성을 위해 Ga과 N을 공급시 기판(101) 표면에서 발생한 산소가 버퍼층(102) 내부로 확산하여 형성될 수 있다. 절연입자의 형성을 위해 버퍼층 형성시 Ga과 Si를 교대로 공급할 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
도 4를 참조하면, 절연입자(103)(104)는 기판(101)과 버퍼층(102)의 계면에 배치되는 제1절연입자(103), 및 버퍼층(102)에 랜덤하게 분산된 제2절연입자(104)를 포함할 수 있다. 이때, 제1절연입자(103)는 버퍼층(102)의 형성 초기에 도펀트를 공급하여 형성할 수 있다. 또한, 제2절연입자(104)는 기판(101) 표면의 산소가 버퍼층(102) 내부로 확산되어 형성될 수 있다.
제1절연입자(103)의 농도는 제2절연입자(104)의 농도보다 높을 수 있다. 제2절연입자(104)의 농도와 제1절연입자(103)의 농도의 비는 1:10 내지 1:100일 수 있다. 농도비가 1:10보다 작은 경우에는 제1절연입자(103)의 농도가 작아져 Ga의 빈자리에 결합되는 산소를 충분히 제거하지 못하는 문제가 있다. 또한, 농도비가 1:100보다 큰 경우에는 제1절연입자(103)의 농도가 높아져 층을 형성하게 되므로 버퍼층(102)의 성장이 어려워질 수 있다.
제1절연입자(103)의 조성과 제2절연입자(104)의 조성은 상이할 수도 있다. 예시적으로 제1절연입자(103)는 산소를 제거하기 위해 공급된 Si를 포함하고, 제2절연입자(104)는 버퍼층(102)을 형성하기 위해 공급된 Al을 포함할 수도 있다. 예시적으로 제1절연입자(103)는 SiON일 수 있고 제2절연입자(104)는 AlON일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제1절연입자(103)와 제2절연입자(104)의 종류는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 제1절연입자(103)와 제2절연입자(104)의 종류는 동일할 수도 있다.
제1절연입자(103)의 크기와 제2절연입자(104)의 크기는 상이할 수도 있다. 예시적으로 버퍼층(102)의 형성 초기에는 산소를 제거하기 위해 공급된 다량의 Si와 기판(101)의 표면에 잔존하는 다량의 산소가 결합하여 클러스터를 형성하므로 제1절연입자(103)의 크기는 상대적으로 제2절연입자(104)의 크기보다 클 수도 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 보여주는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 먼저 기판(101) 상에 Ga과 N을 공급하여 GaN 클러스터를 형성할 수 있다. GaN 클러스터는 버퍼층(102)을 형성하는 시드일 수 있다.
기판(101)은 전도성 기판(101) 또는 절연성 기판(101)을 포함한다. 기판(101)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(101)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 필요에 따라 기판(101)은 제거될 수 있다.
도 5b를 참조하면, Ga의 공급을 중지하고 도펀트를 공급할 수 있다. 도펀트는 Si, Al, Ti, Mg 중 적어도 하나일 수 있다. 이때, N은 계속 공급할 수 있다.
공급된 도펀트와 N은 산소와 결합하여 절연입자(103)를 형성할 수 있다. 절연입자(103)는 SiON, AlON, TiON, 및 MgON 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 절연입자(103)는 상대적으로 안정적인 에너지 상태를 가지므로 나노파이프와 같은 결함의 발생을 억제할 수 있다.
절연입자(103)는 기판(101)과 버퍼층(102)의 계면에 형성될 수 있다. 절연입자(103)는 Ga의 빈자리에 결합하는 산소를 제거하기 위해 버퍼층(102)의 형성 초기에 만들어질 수 있다. 절연입자(103)는 기판(101)의 상면에 클러스터 형태로 성장할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 다시 Ga을 공급하여 버퍼층(102)을 형성할 수 있다. 버퍼층(102)의 두께는 특별히 한정하지 않는다. 이때, 도 5d와 같이 버퍼층(102) 상에 제2절연입자(104)가 더 형성될 수도 있다. 이는 기판(101) 표면에 잔존하는 산소가 버퍼층(102)의 내부로 확산되었기 때문이다.
제2절연입자(104)는 의도적으로 형성될 수도 있고 의도적이지 않게 형성될 수도 있다. 의도적으로 제2절연입자를 형성하는 경우 Ga와 도펀트를 교대로 공급할 수 있다. 공급된 도펀트는 버퍼층(102)의 내부로 확산되는 산소와 반응하여 제2절연입자(104)를 형성할 수 있다.
만약, 버퍼층(102)이 AlGaN인 경우 별도로 도펀트를 첨가하지 않더라도 Al이 산소와 결합하여 AlON의 조성을 갖는 제2절연입자(104)가 형성될 수도 있다.
이후, 도 5e와 같이 버퍼층(102) 상에 서브 버퍼층(105), 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112), 전자 차단층(114), 및 제2 도전형 반도체층(113)을 차례로 성장시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 버퍼층(102) 내부에 형성된 절연입자(103)에 의해 나노파이프의 성장이 억제되므로 버퍼층(102)상에 성장하는 반도체 구조물(110)은 결정성이 향상될 수 있다.
반도체 소자는 조명 시스템의 광원으로 사용되거나, 영상표시장치의 광원이나 조명장치의 광원으로 사용될 수 있다. 즉, 반도체 소자는 케이스에 배치되어 광을 제공하는 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다. 예시적으로, 반도체 소자와 RGB 형광체를 혼합하여 사용하는 경우 연색성(CRI)이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.
상술한 반도체 소자는 발광소자 패키지로 구성되어, 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.
발광 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-l㎛inescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광 출력전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.
이상에서 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.

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판상에 배치되는 버퍼층; 및
    상기 버퍼층상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체구조물을 포함하고,
    상기 버퍼층은 복수 개의 절연입자를 포함하고,
    상기 절연입자는 산소와 질소를 포함하고,
    상기 버퍼층의 두께와 절연입자의 두께의 비는 1:0.12 내지 1:0.8인 반도체 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연입자는 상기 기판과 버퍼층의 계면에 배치되는 반도체 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절연입자는 상기 버퍼층에 랜덤하게 분산된 반도체 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연입자는 상기 기판과 버퍼층의 계면에 배치되는 제1절연입자, 및 상기 버퍼층에 랜덤하게 분산된 제2절연입자를 포함하는 반도체 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1절연입자의 농도는 상기 제2절연입자의 농도보다 높은 반도체 소자.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2절연입자의 농도와 상기 제1절연입자의 농도의 비는 1:10 내지 1:100인 반도체 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연입자는 SiON, AlON, TiON, 및 MgON 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 소자.
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