KR20190002394A - Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae - Google Patents
Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190002394A KR20190002394A KR1020180170273A KR20180170273A KR20190002394A KR 20190002394 A KR20190002394 A KR 20190002394A KR 1020180170273 A KR1020180170273 A KR 1020180170273A KR 20180170273 A KR20180170273 A KR 20180170273A KR 20190002394 A KR20190002394 A KR 20190002394A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- nitride semiconductor
- light emitting
- group iii
- iii nitride
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 169
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 89
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 6
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 6
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers 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 particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers 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 electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12041—LED
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
Description
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 근자외선 발광 반도체 발광소자 및 이에 사용되는 3족 질화물 반도체 템플릿에 관한 것이다. 특히, AlGaN을 이용하는 근자외선 발광 반도체 발광소자 및 이에 사용되는 3족 질화물 반도체 템플릿에 관한 것이다. 여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어지며, Si, Mg와 같은 불물순을 포함할 수 있다.This disclosure generally relates to near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting devices and III-nitride semiconductor templates used therein. In particular, the present invention relates to a near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device using AlGaN and a III-nitride semiconductor template used therein. Here, the semiconductor light emitting element means a semiconductor light emitting element that generates light through recombination of electrons and holes, for example, a group III nitride semiconductor light emitting element. The Group III nitride semiconductor is made of a compound of Al (x) Ga (y) In (1-xy) N (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + y? Mg, and the like.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Herein, the background art relating to the present disclosure is provided, and these are not necessarily meant to be known arts.
도 1은 미국 등록특허공보 제5,290,393호에 제시된 3족 질화물 반도체층을 성장시키는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 성장 기판(10)에, AlxGa1-xN(x≥0)으로 된 씨앗층(20)을 성장시킨 다음, AlyGa1-yN(y≥0)으로 된 3족 질화물 반도체층(21)을 성장시킨 기술이 제시되어 있다. 예를 들어, 500℃의 온도에서 GaN으로 된 씨앗층(20)을 형성한 다음, 1020℃의 온도에서 GaN으로 된 3족 질화물 반도체층(21)을 형성한다. 이 기술은 Al을 포함한 씨앗층(20)과 Al을 포함한 3족 질화물 반도체층(21)을 성장시키는 예들도 또한 제시하고 있지만, 실제 상용의 3족 질화물 반도체 발광소자(예: LED, LD)에 있어서, 이 특허에 제시된 방법으로 Al을 포함한 3족 질화물 반도체층(21)을 성장시키에는 한계가 있다.1 is a diagram showing an example of a method for growing a Group III nitride semiconductor layer disclosed in U.S. Patent No. 5,290,393, wherein a
도 2는 미국 등록특허공보 제7,759,140호에 제시된 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 성장 기판(10), 씨앗층(도시 생략), n형 3족 질화물 반도체층(30; Si-doped GaN), 전자와 정공의 재결합을 이용해 빛을 생성하는 활성층(40; InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조), p형 3족 질화물 반도체층(50; Mg-doped GaN), p측 전극(70) 그리고 n측 전극(80)을 포함한다. 씨앗층, n형 3족 질화물 반도체층(30) 및 p형 3족 질화물 반도체층(50)을 구성하는 물질은 GaN이며, 성장 기판(10; 예: C면 사파이어 기판)에는 광 산란을 위한 요철(11)이 형성되어 있고, 이러한 성장 기판을 PSS(Patterned Sapphire Substrate)라 한다. FIG. 2 is a view showing an example of a III-nitride semiconductor light-emitting device disclosed in U.S. Patent No. 7,759,140. The semiconductor light-emitting device includes a
주로 청색광 또는 녹색광 발광에 이용되던 3족 질화물 반도체 발광소자는 최근 자외선을 발광하는 반도체 발광소자로서 주목되고 있다. 자외선은 UVA(315~400nm), UVB(280~315nm), UVC(100~280nm)로 나뉠 수 있으며, 본 개시는 근자외영역(300~400nm)을 주대상으로 한다.BACKGROUND ART Group III nitride semiconductor light-emitting devices used mainly for blue light or green light emission have recently attracted attention as a semiconductor light-emitting device that emits ultraviolet light. Ultraviolet rays can be divided into UVA (315 to 400 nm), UVB (280 to 315 nm), and UVC (100 to 280 nm), and the present invention is mainly directed to the near-ultraviolet region (300 to 400 nm).
그러나, 기존의 청색광 발광 3족 질화물 반도체 발광소자의 에피구조를 근자외선 3족 발광 반도체 발광소자에 적용하는데는 제약이 따른다. 예를 들어, 365nm 파장의 근자외선 빛의 경우에, 일부가 GaN(밴드갭 에너지: 3.4eV)에 흡수되는 문제점을 야기한다.However, there is a limitation in applying the epitaxial structure of a conventional blue light-emitting III-nitride semiconductor light-emitting device to a near-ultraviolet light-emitting semiconductor light-emitting device. For example, in the case of near-ultraviolet light having a wavelength of 365 nm, a problem occurs that a part is absorbed in GaN (band gap energy: 3.4 eV).
따라서, 근자외선 발광 3족 질화물 반도체 발광소자를 제조함에 있어서, GaN의 함유를 최소화해야 하지만, 도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 성장 기판(10)에 접하는 측에 Al을 함유하는 양질의 3족 질화물 반도체층(21)을 성장시키는 것은 일반적으로 쉽지 않으며, 종래의 경우에, 성장 기판(10)에 접하는 측에 GaN으로 된양질의 3족 질화물 반도체층(21)을 성장시킨 다음, 그 위에 근자외선 발광 3족 질화물 반도체 발광 구조를 성장시키고, 성장 기판(10)과 GaN으로 된 3족 질화물 반도체층(21)을 제거하는 기술이 제시되고 있다. 이렇게 성장 기판(10)이 제거된 형태의 반도체 발광소자를 수직형 칩(vertical chip)이라 부른다.Therefore, in manufacturing a near-ultraviolet light-emitting Group III nitride semiconductor light-emitting device, it is necessary to minimize the content of GaN. However, as described above with reference to FIG. 1, It is generally not easy to grow the Group III
예를 들어, 미국 등록특허공보 제7,759,146호에는 성장 기판 위에 Al을 함유하는 양질의 층을 성장시키는 것이 쉽지 않다는 점(Al의 함량이 증가함에 따라 성장속도가 느려지는 점, Al의 함량이 증가함에 따라 Al 함유층 내에 스트레스가 증가하여 두꺼운 AlGaN으로 된 층의 경우에 크랙이 많이 발생하는 점 등)을 지적하면서, 이를 해소하기 위해, GaN으로 된 층 위에 자외선 발광 에피구조를 성장시킨 다음, 이 GaN으로 된 층을 희생층으로 하여 성장 기판과 함께 제거하는 기술이 제시되어 있다.For example, U.S. Patent No. 7,759,146 discloses that it is not easy to grow a high-quality layer containing Al on a growth substrate (the growth rate is slowed as the content of Al increases, the content of Al increases A stress is increased in the Al-containing layer and cracks are generated in the case of a thick AlGaN layer, etc.). In order to solve this problem, an ultraviolet light emitting epitaxial structure is grown on the GaN layer, Is removed as a sacrificial layer together with the growth substrate.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).SUMMARY OF THE INVENTION Herein, a general summary of the present disclosure is provided, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 근자외선(300~400nm) 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿에 있어서, 성장 기판; AlxGa1-xN(0<x≤1, x>y)로 된 씨앗층; 그리고, AlyGa1-yN(y>0)로 된 단결정 3족 질화물 반도체층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿이 제공된다.According to one aspect of the present disclosure, in a III-nitride semiconductor template for a near-ultraviolet (300-400 nm) light emitting semiconductor light emitting device, a growth substrate; A seed layer of Al x Ga 1-x N (0 < x < 1 , x >y); And a single-crystal III-nitride semiconductor layer of Al y Ga 1-y N (y> 0).
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 근자외선(300~400nm) 발광 반도체 발광소자에 있어서, 성장 기판; AlxGa1-xN(0<x≤1)로 된 씨앗층; AlyGa1-yN(y>0)로 된 단결정 3족 질화물 반도체층; 3족 질화물 반도체층 위에서, 전자와 정공의 재결합을 통해 근자외선을 발광하는 발광구조물; 그리고, 발광구조물에 전자와 정공을 공급하는 제1 전극; 및 제2 전극;을 포함하며, 3족 질화물 반도체층의 Al 조성값 y는 발광구조물에서 발광되는 근자외선을 3족 질화물 반도체층이 흡수하지 않도록 정해지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자가 제공된다.According to another aspect of the present disclosure, there is provided a near-ultraviolet (300-400 nm) light emitting semiconductor light emitting device comprising: a growth substrate; A seed layer of Al x Ga 1-x N (0 < x? 1); A single crystal III-nitride semiconductor layer of Al y Ga 1-y N (y>0); A light emitting structure that emits near ultraviolet rays through recombination of electrons and holes on the Group III nitride semiconductor layer; A first electrode for supplying electrons and holes to the light emitting structure; And an Al composition value y of the Group III nitride semiconductor layer is determined so that the Group III nitride semiconductor layer does not absorb near ultraviolet light emitted from the light emitting structure. / RTI >
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.
도 1은 미국 등록특허공보 제5,290,393호에 제시된 3족 질화물 반도체층을 성장시키는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 미국 등록특허공보 제7,759,140호에 제시된 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 템플릿의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 템플릿을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 템플릿의 다른 일 예를 나타내는 도면,
도 6은 요철에 위에서 성장이 잘 되지 않아 결정결함이 발생한 3족 질화물 반도체층의 일 예를 나타내는 사진,
도 7은 본 개시에 따라 제조된 3족 질화물 반도체 템플릿에 대한 실험결과를 나타내는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 근자외선 발광 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 근자외선 발광 반도체 발광소자의 다른 일 예를 나타내는 도면,
도 10은 도 9에 도시된 근자외선 발광 반도체 발광소자의 적분구 검사 결과를 나타내는 도면.1 is a diagram showing an example of a method for growing a Group III nitride semiconductor layer disclosed in U.S. Patent No. 5,290,393,
2 is a view showing an example of a Group III nitride semiconductor light-emitting device disclosed in U.S. Patent No. 7,759,140,
3 is a diagram showing an example of a Group III nitride semiconductor template according to the present disclosure,
4 is a diagram showing an example of a method of manufacturing a Group III nitride semiconductor template according to the present disclosure,
5 is a diagram showing another example of a Group III nitride semiconductor template according to the present disclosure,
6 is a photograph showing an example of a group III nitride semiconductor layer in which crystal growth is not performed well on the concavities and convexities,
7 is a diagram showing experimental results for a Group III nitride semiconductor template produced according to the present disclosure,
8 is a view showing an example of a near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
9 is a view showing another example of a near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
10 is a view showing the results of integration test of the near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device shown in FIG.
도 3은 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 템플릿의 일 예를 나타내는 도면으로서, 템플릿은 성장 기판(10), 씨앗층(20; nucleation layer), 그리고 3족 질화물 반도체층(21)을 포함한다.3 is a diagram showing an example of a III-nitride semiconductor template according to the present disclosure. The template includes a
성장 기판(10)은 3족 질화물 반도체층(21)과 다른 물질로 구성되는 것이 일반적이며, 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판이 이용될 수 있으며, 씨앗층(20) 및 3족 질화물 반도체층(21)의 성장은 사파이어 기판의 C면에서 이루어지는 것이 일반적이다.For example, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate may be used, and the
씨앗층(20)은 이종 물질로 된 성장 기판(10)에 3족 질화물 반도체층(21)의 결정성장을 위해 도입되는 층으로, AlxGa1-xN(0<x≤1)로 구성될 수 있으며, 일반적으로 3족 질화물 반도체층(21)의 성장 온도보다 낮은 온도에서 성장된다. Al의 함량이 증가할수록 활성층에서 생성된 빛의 흡수를 감소시킬 수 있게 된다. 이러한 측면에서만 본다면, AlN이 가장 바람직하다.The
3족 질화물 반도체층(21)은 AlyGa1-yN(y>0)로 이루어지며, 그 상부에 성장되는 발광구조물에서 발광되는 광을 흡수하지 않는 밴드갭 에너지를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 365nm의 근자외선이 발광되는 경우에, Al0.05Ga0.95N로 이루어질 수 있다. Al의 함량이 커질수로 밴드갭 에너지가 커지지만, 전술한 바와 같이, 3족 질화물 반도체층(21)의 결정성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있으므로, 발광되는 광을 흡수하지 않는 정도에서 결정성에 나쁜 영향을 최소화하는 범위에서 결정되는 것이 바람직하다. 3족 질화물 반도체층(21)은 Si, Mg과 같은 도펀트나, In을 구성물질로서 포함할 수 있으나, 결정성의 측면에서 바람직하지는 않다.The Group III
도 4는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 템플릿을 제조하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 먼저, 성장 기판(10)의 세정 등 종래에 널리 알려진 전처리 과정을 거친 다음, 제1 온도에서, 씨앗층(20)을 성장시킨다. 다음으로, 제1 온도보다 높은 제2 온도에서, 3족 질화물 반도체층(21)을 성장시킨다. 바람직하게는 3족 질화물 반도체층(21)의 성장에 앞서, 제1 온도보다 높고, 제2 온도보다 낮은 제3 온도에서 씨앗층(20)의 결정화가 이루어진다. 씨앗층(20)과 3족 질화물 반도체층(21)의 성장은 MOCVD 장치에 의해서 이루어지는 것이 일반적이다. FIG. 4 is a diagram showing an example of a method for manufacturing a Group III nitride semiconductor template according to the present invention. First, after a pretreatment well known in the art such as cleaning of the
씨앗층(20)의 성장은 씨앗층(20)을 구성하는 요소 분자들(Al, N, Ga)에 대한 열역학적인 영향(thermo-dynamical effects)을 최소화하면서, 에피 성장 장치(예: MOCVD 장치)의 물리적인 소스 분사 및 반응기(reactor) 내의 가스 유동에 더 많이 영향을 받는 저온(제1 온도)에서 이루어진다. 즉, 반응기를 저온 영역에서 소스 증착 균일도가 높게 튜닝하면, 균일한 물리적 증착이 성장 기판(10)에 이루질 수 있다. 제1 온도에서 저온 성장되는 AlxGa1-xN(0<x≤1)로 된 씨앗층(20)은 AlN와 GaN의 혼합으로 이루어진 다결정막이며, 이들의 조합 비율은 상부에 성장될 3족 질화물 반도체층(21)의 Al의 조성비에 맞추어 조절될 수 있다. 이는 3족 질화물 반도체층(21)과 격자상수를 일치시키기 위함이다. 그러나 씨앗층(20)은 다결정막이므로 이러한 격자상수 일치 정도가 3족 질화물 반도체층(21)의 결정성에 유리한 것만은 아니다. 다만, AlN와 GaN의 조합비에 의해서 결정의 모드를 조절할 수 있다. 즉, AlN의 비율이 높으면 '3D-like 결정성장 모드'가 되고, 'GaN의 비율이 높으면 2D-like 결정성장 모드'로 조정된다. 이러한 비율을 조절함으로써 3족 질화물 반도체층(21)의 결정의 질을 최적화할 수 있다.The growth of the
씨앗층(20)을 성장시킨 후, 3족 질화물 반도체층(21)이 성장되는 온도(제2 온도)로 승온하는 과정 및/또는 승온한 상태에서, 다결정막인 씨앗층(20)을 결정화하는 것이 일반적이며, 이러한 과정에서 씨앗층(20)의 결정성장 모드를 변경할 수 있다. 본 개시는 씨앗층(20)을 성장시킨 후, 제2 온도보다 높은 온도(제3 온도)로 승온하는 과정 및/또는 승온한 상태에 씨앗층(20)을 결정화하는 과정을 이용함으로써, 씨앗층(20)의 결정화를 도모하는 한편, 3족 질화물 반도체층(21)의 결정성을 추가적으로 향상시킬 수 있다. 제2 온도보다 높은 제3 온도를 이용한 씨앗층(20)의 결정화가 이루어지는 경우에, 제2 온도는 단결정막인 3족 질화물 반도체층(21)의 결정 성장에 적합한 온도이므로, 제3 온도로 씨앗층(20)을 결정화하기 위해서는(씨앗층(20)이 제3 온도에서 열역학적 안정성을 유지하기 위해서는), 씨앗층(20)이 제3 온도의 영역에서 열역학적 안정성을 가지는 물질로 이루어지는 것이 바람직하며 본 발명의 구성층을 이루는 Al-Ga-N 물질계에서는 높은 Al 조성비를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 3족 질화물 반도체층(21)이 Al0.05Ga0.95N로 이루어지는 경우에, AlxGa1-xN(0<x≤1)로 된 씨앗층(20)의 x값은 0.05보다 큰 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 씨앗층(20)이 AlN(x=1)로 이루어지면, 제3 온도의 공정 상한값을 최대한으로 높일 수 있게 된다.After the
씨앗층(20)은 제3 온도에서 재결정화되고 또한 제2 온도에서 성장시 격자불일치에서 기인한 결정결함 밀도를 최소화하는 구조를 제공한다. 이 두 가지 기술사항을 만족시키기 위해서는 적절한 Al의 조성 범위가 필요하다. AlxGa1-xN(0<x1)에서 x가 0.5 이상인 것이 바람직하다. 즉, x가 1에 근접하면 제3 온도에서 열역학적 안정성이 높아지고 또한 3D island 성장 모드가 활성화되어 제2 온도에서 성장시 성장 기판(10) 면과 수평인 방향의 성장 모드(Lateral Growth Mode)로 유도하는 조건을 제공하게 된다. 다만 Al의 조성비 너무 높아지면 3D island의 밀도가 너무 높으면 제2 온도의 성장시 성장면의 충분한 병합이 이루어지지 않아서 매끄러운 성장 표면을 얻기가 매우 어려울 수 있으므로, 이러한 점을 감안하여, 적절한 Al의 조성비(0.5≤x≤1)가 필요하다.The
씨앗층(20)에서 Al의 조성비 뿐만 아니라 두께도 중요한 공정 변수이다. 제1 온도에서 성장되는 씨앗층(20)의 두께는 제3 온도에서 형성되는 3D island의 높이와 폭을 결정하는 중요 변수이다. 실험에 의한 경험적 범위는 10~100nm 범위가 바람직하다. 두께가 너무 얇으면 3D island의 높이가 충분하지 않아서 효과가 적으며, 두께가 너무 크면 3D island의 높이가 너무 커 충분히 매끄러운 표면을 얻기 어렵다.The thickness of the
씨앗층(20) 두께의 범위가 10~100nm, Al 조성비 50~100%가 바람직하며, 성장 온도는 표면 유동성 제한 조건(Surface Kinetics Limited Condition)이 지배적인 400~600℃의 온도 범위에서 성장될 수 있다. 성장 압력은 일반적으로 씨앗층(20)을 형성하는데 있어서 민감한 공정 변수가 아니며, 일반적으로 100~760 torr 압력 범위에서 다양하게 성장될 수 있다. 이 밖에 MO 소스나 캐리어 가스의 유량은 사용하고자하는 MOCVD의 최적화된 조건이 사용되어도 무방하다.The
제3 온도는 제2 온도보다 10~300℃ 정도 높은 범위가 바람직하다. 이는 통상 제2 온도가 1000~1100℃ 정도이므로 이로 환산하면 1010~1400℃의 온도 범위가 바람직하다. 최적화된 온도의 범위는 씨앗층(20)의 두께, Al의 조성비에 따라서 다르다. 최적화된 제3 온도는 일반적으로 두께가 크고 Al 조성비가 높을수록 높다. 제3 온도에 따라서 3D island의 형태와 크기가 결정되며, 온도가 너무 높으면 씨앗층(20)의 열역학적 안정성이 깨져서 표면 분해(Surface Desorption)가 발생하는 문제점이 야기될 수 있다. 제3 온도의 최적 범위 뿐만 아니라 제3 온도의 지속시간과 제1 온도에서 제3 온도로 높이는 승온 시간도 3D island의 크기와 형태에 영향을 주며 이는 일률적으로 규정하기보다는 반응기의 상용되는 조건(MO 소스, V/III 비율, 반응기의 압력 등)에 따라서 최적화되는 변수이므로 상황에 맞게 조정되는 것이 바람직하다.The third temperature is preferably higher than the second temperature by about 10 to 300 ° C. Since the second temperature is usually about 1000 to 1100 ° C, the temperature range is preferably 1010 to 1400 ° C. The range of the optimized temperature depends on the thickness of the
AlyGa1-yN(y>0)로 된 3족 질화물 반도체층(21)에서 Al 조성비 내지 조성값 y는 AlxGa1-xN(0<x≤1)로 된 씨앗층(20)의 Al 조성비인 x 보다 작은 것이 바람직하다. 이것은 씨앗층(20)이 제3 온도 구간의 공정을 거치면서 형성된 3D island가 제2 온도 구간의 3족 질화물 반도체층(21)에서 2D 성장 모드로 전환되어 매끄러운 에피층을 형성하게 위함이다. 일반적으로 Al의 조성비가 작을수록 2D 성장모드의 경향이 강하다. 그러므로 궁극적인 소자 설계상 3족 질화물 반도체층(21)이 가질 수 있는 Al 조성비의 최소값에 가까울수록 바람직하며, 이의 최대값은 씨앗층(20)의 Al 조성비 보다 작은 것이 바람직하다. 3족 질화물 반도체층(21)은 소자를 구성할 때 소위 완충층(buffer layer)에 해당하는 것이다. 이것의 두께는 1~6㎛의 범위인 것이 바람직하다. 너무 ?으면 본래의 완충층의 역할에 부족할 수 있고, 너무 두꺼우면 성장 기판(10)과 3족 질화물 반도체층(21)과의 격자상수 불일치에 의한 웨이퍼 보잉(Wafer Bowing)이 커져서 향후 반도체 공정시 문제를 야기할 수 있다.In the Group III
일예로 Al0.05Ga0.95N의 성장시, 사용되는 MOCVD에 따라서 차이는 있지만 통상적으로 반응기 압력은 50~200 torr의 비교적 낮은 압력을 사용한다. 이는 사용되는 TMAl이 기상상태에서 NH3와 기생반응을 왕성하게 하는 것을 방지하기 위하여 캐리어 가스의 속도를 증가시키기 위함이다. 성장 온도는 통상적으로 1000~1100℃의 범위에서 사용하며, GaN의 성장 온도와 유사하거나 10~50℃ 정도 높은 성장 온도 영역을 사용한다. 이는 성장 표면에서 흡착된 Al 전구체가 성장 Kink site를 잘 찾아가도록 표면이동도(Surface Mobility)를 증가시키기 위함이다. MO 소스의 유량과 NH3와의 비율인 V/III 비는 사용되는 반응기의 종류와 성장목적에 따라서 다를 수 있기 때문에 각 반응기에 최적화된 조건의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 3족 질화물 반도체층(21)의 통상적인 성장 속도는 1~4㎛/h가 바람직하다. 일반적으로 성장 속도가 느릴수록 결정성이 좋고 클수록 결정이 저하된다. 그렇지만 너무 느리면 성장효율이 낮아지는 경향을 보인다.For example, in the growth of Al 0.05 Ga 0.95 N, the reactor pressure typically uses a relatively low pressure of 50 to 200 torr, depending on the MOCVD used. This is to increase the velocity of the carrier gas to prevent the TMAl used from aggravating NH 3 and parasitic reactions in the gaseous state. The growth temperature is usually in the range of 1000 to 1100 DEG C, and a growth temperature region which is similar to the growth temperature of GaN or which is about 10 to 50 DEG C or so is used. This is to increase the surface mobility of the Al precursor adsorbed on the growth surface so that the growth precisely locates the growth Kink site. Since the V / III ratio, which is the ratio of the flow rate of the MO source to NH 3 , may vary depending on the type of reactor used and the purpose of the growth, it is preferable to use the V / III ratio within a range of conditions optimized for each reactor. The typical growth rate of the Group III
도 5는 본 개시에 따른 3족 질화물 반도체 템플릿의 다른 일 예를 나타내는 도면으로서, 템플릿은 성장 기판(10), 씨앗층(20; nucleation layer), 그리고 3족 질화물 반도체층(21)을 포함한다. 성장 기판(10)에는 광 산란을 위한 요철(11)이 구비되어 있다. 요철(11)은 도시에서와 같이, 성장 기판(10)에 에칭을 통해 돌기를 형성함으로써, 돌기가 철부(protrusion portion)를 구성하고, 에칭을 의해 노출된 성장 기판(10)의 바닥면이 요부(depression portoin)을 구성하는 형태여도 좋고, 성장 기판(10)에 에칭을 통해 요부를 형성함으로써, 에칭되지 않고 남은 성장 기판(10)의 면이 철부를 구성하는 형태여도 좋으며, 이들의 조합으로 이루어지는 형태여도 좋지만, 일반적으로 에칭을 통해 통해 돌기를 형성한 형태를 가진다.5 shows another example of a III-nitride semiconductor template according to the present disclosure, wherein the template includes a
돌기(11)는 예를 들어, 반구의 렌즈 형태일 수 있으며, 1.5~3㎛ 정도의 반구의 폭과 1~2㎛ 정도의 높이를 가질 수 있다.The
요철(11)을 구비하는 경우에, 도 4에 제시된 템플릿을 제조하는 경우에 비해, AlyGa1-yN(y>0)으로 된 3족 질화물 반도체층(21)을 성장시키는데는 보다 높은 기술적 난이도가 요구된다. 이는 성장 기판(10)의 바닥면으로부터 성장되는 3족 질화물 반도체층(21)이 요철(11)을 안정적으로 덮으면서, 서로 합쳐지는(coalesced) 것이 쉽지 않기 때문이다. 도 6에 요철 위에서 성장이 잘 되지 않아 결정결함이 발생한 3족 질화물 반도체층(21)의 일 예를 제시하였다.In the case of providing the concavity and
본 개시에 따르면, 3족 질화물 반도체층(21)을 제1 층(22), 제2 층(23) 및 제3 층(24)으로 나누어 형성함으로써 이러한 문제점에 대한 해결책을 제시한다. 먼저, 씨앗층(20)을 형성한 다음, 수직 방향으로 성장이 활발한 성장 조건에서 제1 층(22)을 성장시킨다. 예를 들어, 돌기 높이의 80~90%에 이르는 지점까지 제1 층(22)을 형성한다. 다음으로, 수평 방향으로 성장이 활발한 성장 조건에서 제2 층(23)을 성장시켜 돌기를 덮는 한편, 제2 층(23)이 잘 합쳐지도록 한다. 마지막으로 평탄한 층이 형성되는 조건, 즉 2D 성장 모드에서 제3 층(24)을 형성한다.According to the present disclosure, a solution to this problem is presented by forming the Group III
도 7은 본 개시에 따라 제조된 3족 질화물 반도체 템플릿에 대한 실험결과를 나타내는 도면으로서, PL 파장 맵핑에서 평균값이 352nm이며, 이것은 3족 질화물 반도체층(21) 내에서의 Al의 조성비가 약 5%라는 것을 의미한다. 파장의 균일도도 2% 이하로 매우 균일함을 알 수 있다. 두께는 평균 6㎛이고, 두께의 균일도는 3% 이하로 역시 매우 우수한 결과를 얻었다. 템플릿의 XRD (002)와 (102)는 각각 131 arcsec, 211 arcsec를 얻었다. 이는 본 발명자(들)이 인지하는 한도 내에서, Al0.05Ga0.95N로 된 3족 질화물 반도체층(21)의 XRD 결정성으로는 학계에 보고된 문헌을 기준으로 가장 좋은 결과라 말할 수 있다. 일반적으로 XRD (102) 기준으로 400 arcsec 이하를 얻으면 상업적으로 가능한 수준의 반도체 발광소자를 얻을 수 있다고 알려져 있는데, 상기 결과는 이 기준을 초과하여 만족하는 결과이다.FIG. 7 is a graph showing experimental results of a Group III nitride semiconductor template produced according to the present disclosure. In the PL wavelength mapping, the average value is 352 nm, which indicates that the composition ratio of Al in the Group III
제1 층(22)은 씨앗층(20)과 연결층으로 c-성장축의 3족 금속이 풍부한 표면(metal-rich surface)에 적합한 성장 조건이다. 이는 통상적인 고결정성 3족 질화물 반도체 성장 조건에서 크게 벗어나지 않으나 다만 V/III 비가 500보다 큰 것이 바람직하다. 이어서 성장되는 제2 층(23)은 2D 성장모드가 강화된 성장면 병합층이다. 반구형 렌즈면을 따라서 횡방향으로 서로 접근하는 성장면이 서로 만나는 층이다. 서로 다른 성장면의 표면의 Dangling Bond의 구조가 서로 다르기 때문에 매끄럽게 연결되기 위한 최적의 조건을 찾는 층이다. 이를 위해서 성장면 결정구조 방향에 둔감하게 하기 위한 1)저온 영역의 성장층, 2)성장 속도를 극단적으로 낮추어 충분히 서로 질서 있게 결합되도록 하는 두 가지의 방법이 유효하게 시도될 수 있다. 저온 영역의 성장층은 제3 층(24)의 온도보다 20~100℃ 정도 낮게 성장하는 것이 바람직하다. 그리고 성장 속도는 0.1~1㎛/h의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 제2 층(23)의 성장 조건에서 유효한 변수는 성장 압력이다. 일반적으로 압력이 높을수록 매끄러운 병합에 유리하다. 그렇지만 압력이 높으면 캐리어 가스의 속도가 늦어져 Al의 전구체인 TMAl이 기상상태에서 기생반응에 의해서 소모가 많이 되므로 효율적으로 AlGaN을 성장하기 어려워진다. 따라서 두 변수의 최적 압력이 존재하게 된다. 일단 제2 층(23)에서 매끄러운 성장 표면이 만들어지면, 제3 층(24)은 일반적인 고결정성 3족 질화물 반도체층의 성장 조건에 준하여 성장할 수 있다.The
도 8은 본 개시에 따른 근자외선 발광 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 성장 기판(10), 씨앗층(20), 3족 질화물 반도체층(21), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: n형 AlGaN 층), 전자와 정공의 재결합을 통해 근자외선을 발광하는 활성층(40; 예: InGaN 양자우물을 가지는 다중양자우물 구조), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; p형 AlGaN층), 제1 반도체층(30)에 전자를 공급하도록 전기적으로 연결되며 본딩 패드로 기능하는 제1 전극(80; n측 전극; 예: Cr/Ni/Au의 적층 구조) 그리고, 제2 반도체층(50)에 정공을 공급하도록 전기적으로 연결되며 본딩 패드로 기능하는 제2 전극(70; p측 전극; 예: Cr/Ni/Au의 적층 구조)을 포함한다. 바람직하게는 성장 기판(10)에 요철(11)이 구비되고, 제2 반도체층(50)과 제2 전극(70) 사이에 전류 확산(current spreading)을 위해 제2 반도체층(50)의 거의 전면에 걸쳐 투광성 전류 확산 전극(60; 예: ITO)이 구비되는 것이 일반적이다. 이러한 구조의 칩을 통상 수평형 칩(lateral chip)이라 부르며, 제1 전극(80)과 제2 전극(70)에 외부로부터 전기를 공급하기 위해 와이어 본딩이 이루어진다. 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들어 제2 반도체층(50)은 활성층(40)에 인접한 측에 높은 Al 조성을 가지는 전자 방지막(Electron Blocking Layer)을 구비할 수 있다. 양자의 도전성은 바뀔 수 있으며, 제1 반도체층(30), 활성층(40) 및 제2 반도체층(50)을 발광구조물(Light Emitting Structure)이라 칭한다.8 is a diagram showing an example of a near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device according to the present disclosure. The semiconductor light emitting device includes a
도 9는 본 개시에 따른 근자외선 발광 반도체 발광소자의 다른 일 예를 나타내는 도면으로서, 도 8에 제시된 수평형 칩과 달리, 투광성 전류 확산 전극(60)이 생략되고, 제2 전극(70; 예: Ag/Ni/Au 또는 Al/Ni/Au)이 제2 반도체층(50)의 거의 전면에 걸쳐서 형성되어 있다. 제2 전극(70)은 본딩 패드로 기능하는 한편, 활성층(40)에서 생성된 근자외선을 성장 기판(10)으로부터 반사시키는 반사막으로 기능한다. 추가적으로 투광성 전류 확산 전극(60)이 구비될 수 있음을 물론이다. 제2 전극(70)이 본딩 패드로만 기능하고, 제2 전극(70)과 제2 반도체층(50) 사이에 DBR을 구비하는 구조도 가능하다. 이러한 형태의 칩을 플립 칩(flip chip)이라 부른다.9 is a diagram showing another example of the near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device according to the present invention. Unlike the horizontal chip shown in Fig. 8, the light transmitting
도 10은 도 9에 도시된 근자외선 발광 반도체 발광소자의 적분구 검사 결과를 나타내는 도면으로서, 적분구 검사 결과, 본 개시에 따른 반도체 발광소자는 상용되는 365nm 파장의 빛을 발광하는 수직형 반도체 발광소자와 비교할 때, 유사한 거동을 보였으며, GaN을 하부에 포함하는 플립 칩과 비교할 때, 3~4배 높은 광출력을 보였다.FIG. 10 is a graph showing the results of integration test of the near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device shown in FIG. 9. As a result of the integration test, the semiconductor light emitting device according to the present disclosure has a vertical semiconductor light emitting Compared with the device, it showed similar behavior and showed 3 ~ 4 times higher light output than the flip chip including GaN underneath.
이하에서, 본 개시에 따른 다양한 실시예가 제시된다.In the following, various embodiments in accordance with the present disclosure are presented.
(1) 근자외선(300~400nm) 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿에 있어서, 성장 기판; AlxGa1-xN(0<x≤1, x>y)로 된 씨앗층; 그리고, AlyGa1-yN(y>0)로 된 단결정 3족 질화물 반도체층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.(1) A Group III nitride semiconductor template for a near-ultraviolet (300-400 nm) light emitting semiconductor light emitting device, comprising: a growth substrate; A seed layer of Al x Ga 1-x N (0 < x < 1 , x >y); And a single-crystal III-nitride semiconductor layer of Al y Ga 1-y N (y> 0).
(2) 성장 기판은 광 산란을 위한 요철이 구비하며, 3족 질화물 반도체층이 요철을 덮고 있는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.(2) The Group III nitride semiconductor template for a near-ultraviolet light emitting semiconductor light-emitting device, wherein the growth substrate has irregularities for light scattering, and the Group III nitride semiconductor layer covers the irregularities.
(3) 3족 질화물 반도체층은 씨앗층으로부터 성장되는 제1 층, 제1 층 위에서 요철을 덮으며 합쳐지는 제2 층, 제2 층 위에 평탄하게 형성되는 제3 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.(3) The Group III nitride semiconductor layer includes a first layer grown from the seed layer, a second layer covering the unevenness over the first layer, and a third layer formed flat over the second layer. Group III nitride semiconductor template for near ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device.
(4) 씨앗층의 Al 조성값 x는 3족 질화물 반도체층이 성장된 온도에서 씨앗층이 분해되지 않도록 3족 질화물 반도체층의 Al 조성값 y보다 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.(4) The Al composition value x of the seed layer has a value larger than the Al composition value y of the Group III nitride semiconductor layer so that the seed layer is not decomposed at the growth temperature of the Group III nitride semiconductor layer. III-nitride semiconductor template for a light emitting device.
(5) 씨앗층은 AlN로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.(5) The Group III nitride semiconductor template for a near-ultraviolet light emitting semiconductor light-emitting device, wherein the seed layer is made of AlN.
(6) 근자외선(300~400nm) 발광 반도체 발광소자에 있어서, 성장 기판; AlxGa1-xN(0<x≤1)로 된 씨앗층; AlyGa1-yN(y>0)로 된 단결정 3족 질화물 반도체층; 3족 질화물 반도체층 위에서, 전자와 정공의 재결합을 통해 근자외선을 발광하는 발광구조물; 그리고, 발광구조물에 전자와 정공을 공급하는 제1 전극; 및 제2 전극;을 포함하며, 3족 질화물 반도체층의 Al 조성값 y는 발광구조물에서 발광되는 근자외선을 3족 질화물 반도체층이 흡수하지 않도록 정해지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자. 이것은 단결정 3족 질화물 반도체층의 밴드갭 에너지가 발광되는 근자외선의 파장보다 크게 하는 것으로, y값을 크게 하면, 밴드갭 에너지는 커지게 된다.(6) Near-ultraviolet light (300 to 400 nm) light emitting semiconductor light emitting device, comprising: a growth substrate; A seed layer of Al x Ga 1-x N (0 < x? 1); A single crystal III-nitride semiconductor layer of Al y Ga 1-y N (y>0); A light emitting structure that emits near ultraviolet rays through recombination of electrons and holes on the Group III nitride semiconductor layer; A first electrode for supplying electrons and holes to the light emitting structure; And a second electrode, wherein an Al composition value y of the Group III nitride semiconductor layer is determined so that the Group III nitride semiconductor layer does not absorb near-ultraviolet light emitted from the light-emitting structure. This is because the band gap energy of the single crystal III-nitride semiconductor layer is made larger than the wavelength of the near ultraviolet ray to be emitted, and if the y value is increased, the band gap energy becomes large.
(7) 씨앗층의 Al 조성값 x는 3족 질화물 반도체층의 Al 조성값 y보다 큰 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자.(7) The near-ultraviolet light-emitting semiconductor light-emitting device according to (7), wherein the Al composition value x of the seed layer is larger than the Al composition value y of the III-nitride semiconductor layer.
(8) 성장 기판은 발광구조물에서 발광되는 근자외선을 산란시키기 위한 요철을 구비하는 것을 특징으로 근자외선 발광 반도체 발광소자.(8) The near-ultraviolet light-emitting semiconductor light-emitting device according to (8), wherein the growth substrate has irregularities for scattering near-ultraviolet light emitted from the light-emitting structure.
(9) 3족 질화물 반도체층이 요철을 덮고 있으며, 3족 질화물 반도체층은 씨앗층으로부터 성장되는 제1 층, 제1 층 위에서 요철을 덮으며 합쳐지는 제2 층, 제2 층 위에 평탄하게 형성되는 제3 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자.(9) The Group III nitride semiconductor layer covers the unevenness, and the Group III nitride semiconductor layer includes a first layer grown from the seed layer, a second layer covering the unevenness over the first layer, And a second layer formed on the third layer.
(10) 씨앗층은 AlN로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자.(10) The near-ultraviolet light-emitting semiconductor light-emitting device, wherein the seed layer is made of AlN.
본 개시에 따른 하나의 근자외선 발광 반도체 발광소자 및 이에 사용되는 3족 질화물 반도체 템플릿에 의하면, 상용가능한 근자외선 발광 반도체 발광소자용 템플릿 및 반도체 발광소자를 제조할 수 있게 된다.According to one near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device and a Group III nitride semiconductor template used therein, it is possible to manufacture a commercially available near ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device template and a semiconductor light emitting device.
성장 기판(10), 씨앗층(20), 3족 질화물 반도체층(21), 제1 반도체층(30), 활성층(40), 제2 반도체층(50), 제1 전극(80), 제2 전극(70)The
Claims (10)
성장 기판;
AlxGa1-xN(0<x≤1, x>y)로 된 씨앗층; 그리고,
AlyGa1-yN(y>0)로 된 단결정 3족 질화물 반도체층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.In a III-nitride semiconductor template for near-ultraviolet (300 to 400 nm) light-emitting semiconductor light emitting devices,
Growth substrate;
A seed layer of Al x Ga 1-x N (0 < x < 1 , x >y); And,
And a single crystal III-nitride semiconductor layer of Al y Ga 1-y N (y> 0).
성장 기판은 광 산란을 위한 요철을 구비하며,
3족 질화물 반도체층이 요철을 덮고 있는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.The method according to claim 1,
The growth substrate has irregularities for light scattering,
III nitride semiconductor layer for near-ultraviolet light-emitting semiconductor light-emitting devices, wherein the III-nitride semiconductor layer covers unevenness.
3족 질화물 반도체층은 씨앗층으로부터 성장되는 제1 층, 제1 층 위에서 요철을 덮으며 합쳐지는 제2 층, 제2 층 위에 평탄하게 형성되는 제3 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.The method of claim 2,
The Group III nitride semiconductor layer includes a first layer grown from the seed layer, a second layer covering the unevenness over the first layer, and a third layer formed flat on the second layer. III-nitride semiconductor template for semiconductor light emitting device.
씨앗층의 Al 조성값 x는 3족 질화물 반도체층이 성장된 온도에서 씨앗층이 분해되지 않도록 3족 질화물 반도체층의 Al 조성값 y보다 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.The method according to claim 1,
Wherein the Al composition value x of the seed layer has a value larger than an Al composition value y of the Group III nitride semiconductor layer so that the seed layer is not decomposed at the growth temperature of the Group III nitride semiconductor layer III nitride semiconductor template.
씨앗층은 AlN로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자용 3족 질화물 반도체 템플릿.The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the seed layer is made of AlN. The III-nitride semiconductor template for near-ultraviolet light emitting semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the seed layer is made of AlN.
성장 기판;
AlxGa1-xN(0<x≤1)로 된 씨앗층;
AlyGa1-yN(y>0)로 된 단결정 3족 질화물 반도체층;
3족 질화물 반도체층 위에서, 전자와 정공의 재결합을 통해 근자외선을 발광하는 발광구조물; 그리고,
발광구조물에 전자와 정공을 공급하는 제1 전극; 및 제2 전극;을 포함하며,
3족 질화물 반도체층의 Al 조성값 y는 발광구조물에서 발광되는 근자외선을 3족 질화물 반도체층이 흡수하지 않도록 정해지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자.In a near-ultraviolet (300-400 nm) light emitting semiconductor light emitting device,
Growth substrate;
A seed layer of Al x Ga 1-x N (0 < x? 1);
A single crystal III-nitride semiconductor layer of Al y Ga 1-y N (y>0);
A light emitting structure that emits near ultraviolet rays through recombination of electrons and holes on the Group III nitride semiconductor layer; And,
A first electrode for supplying electrons and holes to the light emitting structure; And a second electrode,
Wherein an Al composition value y of the Group III nitride semiconductor layer is determined so that the Group III nitride semiconductor layer does not absorb the near ultraviolet light emitted from the light emitting structure.
씨앗층의 Al 조성값 x는 3족 질화물 반도체층의 Al 조성값 y보다 큰 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자.The method of claim 6,
Wherein an Al composition value x of the seed layer is larger than an Al composition value y of the group III nitride semiconductor layer.
성장 기판은 발광구조물에서 발광되는 근자외선을 산란시키기 위한 요철을 구비하는 것을 특징으로 근자외선 발광 반도체 발광소자.The method according to claim 6 or 7,
Wherein the growth substrate has irregularities for scattering near-ultraviolet rays emitted from the light-emitting structure.
3족 질화물 반도체층이 요철을 덮고 있으며,
3족 질화물 반도체층은 씨앗층으로부터 성장되는 제1 층, 제1 층 위에서 요철을 덮으며 합쳐지는 제2 층, 제2 층 위에 평탄하게 형성되는 제3 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자.The method of claim 8,
The Group III nitride semiconductor layer covers the irregularities,
The Group III nitride semiconductor layer includes a first layer grown from the seed layer, a second layer covering the unevenness over the first layer, and a third layer formed flat on the second layer. Semiconductor light emitting device.
씨앗층은 AlN로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근자외선 발광 반도체 발광소자.The method of claim 9,
Wherein the seed layer is made of AlN.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180170273A KR20190002394A (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180170273A KR20190002394A (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180075177A Division KR20180083824A (en) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190002394A true KR20190002394A (en) | 2019-01-08 |
Family
ID=65021324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180170273A KR20190002394A (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20190002394A (en) |
-
2018
- 2018-12-27 KR KR1020180170273A patent/KR20190002394A/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100448662B1 (en) | Nitride semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP4999866B2 (en) | Method for growing gallium nitride based semiconductor heterostructure | |
JP5048236B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device | |
US20150176154A1 (en) | Nitride semiconductor multilayer structure, method for producing same, and nitride semiconductor light-emitting element | |
US8415654B2 (en) | Low resistance ultraviolet light emitting device and method of fabricating the same | |
US8445938B2 (en) | Nitride semi-conductive light emitting device | |
US10043943B2 (en) | UV light emitting diode having a stress adjustment layer | |
US20230006092A1 (en) | Light-emitting structure, method for producing the light-emitting structure, and light-emitting device | |
US11264538B2 (en) | Near-ultraviolet light-emitting semiconductor light-emitting element and group III nitride semiconductor template used therefor | |
JP2018056551A (en) | Light-emitting element and method for manufacturing the same | |
KR100786777B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor | |
JP3626423B2 (en) | Photonic device manufacturing method | |
KR100820836B1 (en) | Method for manufacturing light emitting diode | |
KR20180083824A (en) | Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae | |
KR20170141159A (en) | Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae | |
KR100728132B1 (en) | Light-emitting diode using current spreading layer | |
JP7318603B2 (en) | Method for manufacturing group III nitride semiconductor device | |
JP4900336B2 (en) | Method for manufacturing group III nitride light emitting device, and group III nitride light emitting device | |
KR20190002394A (en) | Light emitting device emiting near-uv rays and iii-nitride semiconductor template used for the smae | |
TWI545798B (en) | Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
KR101116904B1 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor crystals and light emitting devices | |
JP4556034B2 (en) | Method for manufacturing group III nitride semiconductor | |
KR20090002165A (en) | Semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof | |
KR101613556B1 (en) | method for fabricating nitride semiconductor device | |
KR101752407B1 (en) | method for fabricating nitride semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
WITB | Written withdrawal of application |