KR20190098624A - Semiconductor divece and package including same - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지에 관한 것이다.Embodiments relate to a semiconductor device and a semiconductor device package including the same.
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.A semiconductor device including a compound such as GaN, AlGaN, etc. has many advantages, such as having a wide and easy-to-adjust band gap energy, and can be used in various ways as a light emitting device, a light receiving device, 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, light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes using semiconductors of Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductors have been developed through the development of thin film growth technology and device materials. Various colors such as blue and ultraviolet light can be realized, and efficient white light can be realized by using fluorescent materials or combining colors.Low power consumption, semi-permanent lifespan, and fast response speed compared to conventional light sources such as fluorescent and incandescent lamps can be realized. It has the advantages of safety, 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 device such as a photodetector or a solar cell is also manufactured using a group 3-5 or 2-6 compound semiconductor material of a semiconductor, the development of device materials absorbs light in various wavelength ranges to generate a photocurrent. As a result, light in various wavelengths can be used from gamma rays to radio wavelengths. It also has the advantages of fast response speed, safety, environmental friendliness and easy control of device materials, making it easy to use in power control or microwave circuits or communication modules.
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.Therefore, the semiconductor device may replace a light emitting diode backlight, a fluorescent lamp, or an incandescent bulb, which replaces a cold cathode tube (CCFL) constituting a backlight module of an optical communication means, a backlight of a liquid crystal display (LCD) display device. Applications are expanding to include white LED lighting devices, automotive headlights and traffic lights, and sensors that detect gas or fire. In addition, the semiconductor device may be extended to high frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
특히, 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자는 경화작용이나 살균 작용을 하여 경화용, 의료용, 및 살균용으로 사용될 수 있다In particular, the light emitting device that emits light in the ultraviolet wavelength region may be used for curing, medical treatment, and sterilization by curing or sterilizing.
최근 자외선 발광소자에 대한 연구가 활발하나, 아직까지 자외선 발광소자는 수직형으로 구현하기 어려운 문제가 있으며, 광 출력이 낮은 문제가 있다.Recently, the research on the ultraviolet light emitting device is active, but the ultraviolet light emitting device has a problem that it is difficult to implement a vertical type, and there is a low light output problem.
실시예는 수직형 자외선 발광소자를 제공한다.The embodiment provides a vertical ultraviolet light emitting device.
또한, 광 출력이 향상된 발광소자를 제공한다.In addition, a light emitting device having improved light output is provided.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the examples is not limited thereto, and the object or effect that can be grasped from the solution means or the embodiment of the problem described below will also be included.
실시예에 따른 반도체 소자는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층; 상기 활성층 상에 배치되는 제1 전자 차단층; 상기 제1 전자 차단층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전자 차단층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층은, 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 전자 차단층이 접하는 지점인 제1 지점; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전자 차단층이 접하는 지점인 제2 지점을 포함하고, 상기 제1 지점에서 알루미늄 조성이 상기 제2 지점에서 알루미늄 조성보다 크다.In an embodiment, a semiconductor device may include a first conductivity type semiconductor layer; An active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer; A first electron blocking layer disposed on the active layer; A second conductivity type semiconductor layer disposed on the first electron blocking layer; A second electron blocking layer on the second conductive semiconductor layer; A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And a second electrode electrically connected to the second conductive semiconductor layer, wherein the second conductive semiconductor layer is a first point at which the second conductive semiconductor layer is in contact with the first electron blocking layer. ; And a second point at which the second conductivity type semiconductor layer and the second electron blocking layer contact each other, wherein the aluminum composition at the first point is greater than the aluminum composition at the second point.
상기 제1 전자 차단층은, 상기 제1 지점과 접하고 상기 활성층을 향해 알루미늄 조성이 증가하는 제1-1 전자 차단층; 및 상기 제1-1 전자 차단층과 접하고 알루미늄 조성이 일정한 제1-2 전자 차단층을 포함할 수 있다.The first electron blocking layer may include: a 1-1 electron blocking layer in contact with the first point and having an aluminum composition increased toward the active layer; And a 1-2 electron blocking layer in contact with the 1-1 electron blocking layer and having a constant aluminum composition.
상기 제1 전자 차단층은, 상기 제1-2 전자 차단층과 접하고 알루미늄 조성이 가장 높은 제1-3 전자 차단층; 및 상기 제1-3 전자 차단층과 상기 활성층 사이에 배치되는 제1-4 전자 차단층;을 더 포함할 수 있다.The first electron blocking layer may include: a first electron blocking layer having the highest aluminum composition in contact with the 1-2 electron blocking layer; And a 1-4 electron blocking layer disposed between the 1-3 electron blocking layer and the active layer.
상기 제1-1 전자 차단층은 알루미늄 조성이 선형적으로 증가할 수 있다.The first-first electron blocking layer may increase linearly in aluminum composition.
제1-2 전자 차단층은 알루미늄 조성이 25% 내지 40%일 수 있다.The 1-2 electron blocking layer may have an aluminum composition of 25% to 40%.
상기 제1 전자 차단층에서 알루미늄 조성의 최대 값은 상기 제2 전자 차단층에서 알루미늄 조성의 최대 값보다 클 수 있다.The maximum value of the aluminum composition in the first electron blocking layer may be greater than the maximum value of the aluminum composition in the second electron blocking layer.
상기 제1 지점에서 상기 제2 지점으로 상기 제2 도전형 반도체층의 알루미늄 조성은 선형적으로 감소할 수 있다.The aluminum composition of the second conductive semiconductor layer may decrease linearly from the first point to the second point.
상기 제1 지점의 알루미늄 조성과 상기 제2 지점의 알루미늄 조성의 조성비가 1:1.25 내지 1:10일 수 있다.The composition ratio of the aluminum composition of the first point and the aluminum composition of the second point may be 1: 1.25 to 1:10.
제2 전자 차단층의 알루미늄 조성의 최대값은 제2 지점에서 알루미늄 조성보다 클 수 있다.The maximum value of the aluminum composition of the second electron blocking layer may be greater than the aluminum composition at the second point.
실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 몸체; 및 상기 몸체에 배치되는 반도체 소자를 포함하고, 상기 반도체 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층; 상기 활성층 상에 배치되는 제1 전자 차단층; 상기 제1 전자 차단층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전자 차단층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층은, 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 전자 차단층이 접하는 지점인 제1 지점; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전자 차단층이 접하는 지점인 제2 지점을 포함하고, 상기 제1 지점에서 알루미늄 조성이 상기 제2 지점에서 알루미늄 조성보다 크다.The semiconductor device package according to the embodiment includes a body; And a semiconductor device disposed in the body, wherein the semiconductor device comprises: a first conductivity type semiconductor layer; An active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer; A first electron blocking layer disposed on the active layer; A second conductivity type semiconductor layer disposed on the first electron blocking layer; A second electron blocking layer on the second conductive semiconductor layer; A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And a second electrode electrically connected to the second conductive semiconductor layer, wherein the second conductive semiconductor layer is a first point at which the second conductive semiconductor layer is in contact with the first electron blocking layer. ; And a second point at which the second conductivity type semiconductor layer and the second electron blocking layer contact each other, wherein the aluminum composition at the first point is greater than the aluminum composition at the second point.
실시예에 따르면 수직형 자외선 발광소자를 제조할 수 있다.According to the embodiment, a vertical ultraviolet light emitting device can be manufactured.
또한, 광 출력을 향상시킬 수 있다.In addition, the light output can be improved.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more readily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 실시예에 따른 반도체 소자의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 알루미늄 조성비를 나타낸 그래프이고,
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자에서 광 출력이 향상되는 효과를 설명하는 도면이고
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제2 도전형 반도체 소자의 알루미늄 조성과 제2 전자 차단층의 알루미늄 조성에 따른 광 출력과 동작 전압 개선을 설명하는 그래프이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자를 TEM으로 촬영한 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 개념도이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an embodiment;
2 is a graph showing the aluminum composition ratio of the semiconductor device according to an embodiment of the present invention,
3 to 4 are views for explaining the effect of improving the light output in the semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph illustrating the improvement of the light output and operating voltage according to the aluminum composition of the second conductive semiconductor device and the aluminum composition of the second electron blocking layer of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention;
6 is a view taken by a TEM of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention,
7 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
8 is a conceptual diagram of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers, such as second and first, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 1은 실시예에 따른 반도체 소자의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 알루미늄 조성비를 나타낸 그래프이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an embodiment, and FIG. 2 is a graph showing an aluminum composition ratio of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 알루미늄 조성비를 나타낸 그래프이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a graph showing the aluminum composition ratio of the semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 반도체 소자는 제1 도전형 반도체층(124), 제2 도전형 반도체층(127), 및 제1 도전형 반도체층(124)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 배치되는 활성층(126), 활성층(126)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 배치되는 제1 전자 차단층(128) 및 제2 도전형 반도체층(127) 상에 배치되는 제2 전자 차단층(129)를 포함한다. 또한, 반도체 소자는 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결되는 제1 전극과 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함할 수 있다. 이에, 반도체 소자는 전류 공급으로 발광할 수 있다. Referring to FIG. 1, a semiconductor device according to an embodiment may include a first
구체적으로, 제1 도전형 반도체층(124)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(124)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, 제1 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1 도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1 도펀트가 도핑된 제1 도전형 반도체층(124)은 n형 반도체층일 수 있다.In detail, the first conductivity-
활성층(126)은 제1 도전형 반도체층(124)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 배치된다. 활성층(126)은 제1 도전형 반도체층(124)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(127)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(126)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 자외선 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.The
활성층(126)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi QuantumWell; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(126)의 구조는 이에 한정하지 않는다.The
예컨대, 활성층(126)은 복수 개의 장벽 층과 우물 층을 포함할 수 있다. 장벽층은 우물층보다 In 조성이 높을 수 있다. 그리고 장벽층은 우물층보다 두께가 클 수 있다. 에컨대, 장벽층은 5nm 내지 15nm일 수 있고, 우물층은 7nm 내지 8nm일 수 있다. 또한, 복수 개의 장벽층은 위치에 따라 Si 도핑 유무가 상이하게 적용될 수 있으나, 이러한 구성에 한정되지 않는다. 여기서, 두께 방향은 제1도전형 반도체층(124)에서 제2도전형 반도체층(127)으로 향하는 방향 또는 제2도전형 반도체층(127)에서 제1도전형 반도체층(124)으로 향하는 방향일 수 있다.For example, the
제2 도전형 반도체층(127)은 활성층(126) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(127)에 제2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(127)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. 제2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2 도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층(127)은 p형 반도체층일 수 있다. The second
그리고 제2 도전형 반도체층(127)은 제1 전자 차단층(128)과 접하는 지점인 제1 지점(P1)과, 제2 전자 차단층(129)과 접하는 지점인 제2 지점(P2)을 포함할 수 있다.In addition, the second conductivity-
활성층(126)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 제1 전자 차단층(128)이 배치될 수 있다. 제1 전자 차단층(128)은 제1 도전형 반도체층(124)에서 공급된 전자가 제2 도전형 반도체층(127)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(126) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 제1 전자 차단층(128)의 에너지 밴드갭은 활성층(126) 및/또는 제2 도전형 반도체층(127)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.The first
제1 전자 차단층(128)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. 제1 전자 차단층(128)은 알루미늄 조성이 증가하는 제1-1 전자 차단층(128a) 및 제1-1 전자 차단층(128a)과 접하고 알루미늄 조성이 증가하는 제1-2 전자 차단층(128b)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전자 차단층(128)은 알루미늄 조성이 증가 또는 감소한 제1-3 전자 차단층(128c)과 제1-4 전자 차단층(128d)를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 대해, 이하 도 2에서 자세히 설명한다.The first
도 2를 참조하면, 제1 도전형 반도체층(124), 장벽층(126a), 우물층(126b), 제1-1 내지 제1-4 전자 장벽층(128a, 128b, 128c, 128d), 제2 도전형 반도체층(127) 및 제2 전자 장벽층(129)은 모두 알루미늄을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(124), 장벽층(126a), 우물층(126b), 제1-1 내지 제1-4 전자 장벽층(128a, 128b, 128c, 128d), 제2 도전형 반도체층(127) 및 제2 전자 장벽층(129)은 InAlGaN 또는 AlGaN일 수 있나, 반드시 이에 한정하지 않는다.Referring to FIG. 2, the first conductivity
도 2에서 표면은 제2 전자 차단층(129)의 상면을 의미하고, 두께는 제2 전자 차단층에서 제1 도전형 반도체층(124)을 향하는 방향으로의 길이로 정의된다.In FIG. 2, the surface refers to the top surface of the second
도 2에서 두께가 커지는 방향으로 알루미늄 조성이 변화할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(127)은 두께가 커지는 방향을 향할수록 알루미늄의 조성은 커질 수 있다.In FIG. 2, the aluminum composition may change in a direction in which the thickness increases. In the second
그리고 제1 전자 차단층(128)은 알루미늄 조성이 10% 내지 40%일 수 있다. 제1 전자 차단층(128)의 알루미늄 조성이 10% 미만일 경우 전자를 차단하기 위한 에너지 장벽의 높이가 부족할 수 있고 활성층(126)에서 방출하는 광을 제1 전자 차단층(128)에서 흡수할 수 있고, 알루미늄 조성이 40%를 초과할 경우 반도체 소자의 전기적 특성이 악화될 수 있다.In addition, the first
제1 전자 차단층(128)은 알루미늄 조성이 상이한 제1-1 전자 차단층(128a), 제1-2 전자 차단층(128b), 제1-3 전자 차단층(128c), 제1-4 전자 차단층(128d)를 포함할 수 있다. The first
제1-1 전자 차단층(128a)은 제2 도전형 반도체층(127)과 접할 수 있다. 이에, 제1-1 전자 차단층(128a)은 제1 지점(P1)을 포함할 수 있다. The first-first
제1-1 전자 차단층(128a)은 활성층(126)에 가까워질수록 알루미늄 조성이 높아질 수 있다. 예컨대, 제1-1 전자 차단층(128a)은 알루미늄 조성이 10% 내지 40%일 수 있다.As the first-first
또한, 제1-1 전자 차단층(128a)은 알루미늄 조성이 제1 지점(P1)에서 활성층(126)에 가까워질수록 선형적으로 증가할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 홀 투입(Hole Injection) 효과가 증가할 수 있다.In addition, the first-first
그리고 제1-1 전자 차단층(128a)은 두께가 3nm 내지 12nm일 수 있다. 제1-1 전자 차단층(128a)의 두께가 3nm 미만인 경우 전자의 이동을 효율적으로 차단하지 못하는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 제1-1 전자 차단층(128a)은 두께가 3nm초과인 경우, 정공이 활성층(126)으로 주입되는 효율이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.The first-first
제1-2 전자 차단층(128b)은 제1-1 전자 차단층(128a)과 접할 수 잇다. 제1-2 전자 차단층(128b)은 알루미늄 조성이 유지될 수 있다. 그리고 제1-2 전자 차단층(128b)은 알루미늄 조성이 제1-1 전자 차단층(128a)의 알루미늄 조성의 최대 값과 동일할 수 있다. The 1-2
제1-2 전자 차단층(128b)은 알루미늄 조성이 25% 내지 40%일 수 있다. 제1-2 전자 차단층(128b)의 알루미늄 조성이 25% 미만인 경우 전자를 차단하기 위한 에너지 장벽의 높이가 부족할 수 있고, 제1-2 전자 차단층(128b)의 알루미늄 조성이 40% 초과인 경우 홀 투입(Hole Injection) 효과가 감소하는 문제가 존재할 수 있다.The 1-2
그리고 제1-2 전자 차단층(128b)은 두께가 3nm 내지 10nm일 수 있다. 제1-2 전자 차단층(128b)의 두께가 3nm 미만인 경우 전자를 차단하기 위한 에너지 장벽의 높이가 부족할 수 있고, 제1-2 전자 차단층(128b)의 두께가 10nm 초과인 경우 홀 투입(Hole Injection) 효과가 감소하는 문제가 존재할 수 있다.The 1-2
제1-3 전자 차단층(128c)는 제1-2 전자 차단층(128b)과 접하며, 제1-2 전자 차단층(128b)보다 활성층(126)에 인접하게 배치될 수 있다. 제1-3 전자 차단층(128c)은 제1 전자 차단층(128)에서 알루미늄 조성이 최대일 수 있다. 예컨대, 제1-3 전자 차단층(128c)은 알루미늄 조성이 제1-2 전자 차단층(128b)의 알루미늄 조성보다 클 수 있다.The 1-3
제1-4 전자 차단층(128d)은 제1-3 전자 차단층(128c)과 접하며, 제1-3 전자 차단층(128c)보다 활성층(126)에 인접하게 배치될 수 있다. 제1-4 전자 차단층(128d)은 알루미늄 조성이 제1-2 전자 차단층(128b)의 알루미늄 조성 및 제1-3 전자 차단층(128c)의 알루미늄 조성보다 작을 수 있다. 그리고 제1-4 전자 차단층(128d)은 알루미늄 조성이 활성층(126)의 알루미늄 조성보다 클 수 있다. 즉, 제1-2 전자 차단층(128b)과 활성층 사이에, 제1-2 전자 차단층(128b)의 알루미늄 조성보다 작은 층인 제1-1 전자 차단층(128a)과 제1-2 전자 차단층(128b)의 알루미늄 조성보다 높은 제1-2 전자 차단층(128b)를 배치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 반도체 소자를 제조하는 과정에서 제1 전자 차단층(128)과 활성층(126) 사이에서 알루미늄 조성의 확산을 방지할 수 있다. 이로써, 활성층(126) 중 제1 전자 차단층(128)에 가장 인접한 장벽층(126a)의 알루미늄 조성을 유지하여 원하는 파장의 광을 생성할 수 있다. The 1-4
제1-1 전자 차단층(128a)과 제1-2 전자 차단층(128b)은 AlGaN을 포함할 수 있고, 제1-3 전자 차단층(128c) 및 제1-4 전자 차단층(128d)은 InAlGaN을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first-first
그리고 제2 도전형 반도체층(127)은 앞서 설명한 바와 같이 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)을 포함할 수 있다. 제1 지점(P1)은 제2 지점(P2)보다 알루미늄 조성이 클 수 있다. 즉, 제2 도전형 반도체층(127)은 알루미늄 조성이 활성층(126)에 인접할수록 커질 수 있다.As described above, the second conductivity-
예컨대, 제2 도전형 반도체층(127)은 알루미늄 조성이 활성층(126)에 인접할수록 선형적으로 증가할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제2 도전형 반도체층(127)은 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성이 제2 지점(P2)에서 알루미늄 조성보다 높을 수 있다. 이에 따라, 제1 지점(P1)은 제2 지점(P2)보다 홀 농도(Hole Concentration)가 낮아 상대적으로 음 전하를 가질 수 있다. 이로 인하여, 제2 지점(P2)에서 제1 지점(P1)으로 전기장(Electric Field)가 작용하여 홀이 활성층(126)을 향해 용이하게 이동하는 홀 가속화(Hole Accelerator)가 일어날 수 있다. 이로써, 실시예에 따른 반도체 소자는 개선된 광 출력을 제공할 수 있다.For example, the second conductivity-
제2 도전형 반도체층(127)은 선형적인 가전자대 영역(Valence Band)과 증가하는 홀 농도(Hole Concentration)을 가짐으로써, 활성층(126)에 주입되는 홀을 증가하여, 반도체 소자의 광도와 광 출력을 개선할 수 있다.The second conductivity-
여기서, 홀 농도(Hole Concentration)는 소정의 단위 부피당 가전자대 영역(Valence Band)내 홀의 수를 의미한다.Here, the hole concentration refers to the number of holes in the valence band per predetermined unit volume.
제2 도전형 반도체층(127)은 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성이 10% 내지 30%일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(127)의 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성이 10%보다 작은 경우, 홀 주입(Hole Injection)이 저하될 수 있다. 그리고 제2 도전형 반도체층(127)의 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성이 30%보다 큰 경우 홀 농도(Hole Concentration)가 저하될 수 있다. 또한, 알루미늄 조성이 높아져 격자 차이에 의한 품질 저하가 발생하는 문제점도 존재한다.The second
제2 도전형 반도체층(127)은 제2 지점(P2)에서 알루미늄 조성이 2% 내지 8%일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(127)의 제2 지점(P2)에서 알루미늄 조성이 2%보다 작은 경우, 홀 주입(Hole Injection)이 저하되고 광을 흡수하는 문제가 발생할 수 있다. 그리고 제2 도전형 반도체층(127)의 제2 지점(P2)에서 알루미늄 조성이 8%보다 큰 경우 제2 지점(P2)과 제2 전자 차단층(129) 사이의 알루미늄 조성의 차이에 의한 분극(Polarization) 발생이 저하될 수 있다. 이로써, 홀 농도(Hole Concentration)가 저하될 수 있다. 홀 농도(Hole Concentration)는 소정의 단위 부피당 가전자대 영역(Valence Band)내 홀의 수를 의미한다. 또한, 알루미늄 조성의 증가로 격자 차이에 의한 품질 저하가 발생하는 문제점도 존재한다.The second
이에, 제2 도전형 반도체층(127)은 제1 지점(P1)의 알루미늄 조성과 제2 지점 (P2)의 알루미늄 조성의 조성비가 1:1.25 내지 1:10일 수 있다.Accordingly, in the second
제2 도전형 반도체층(127)은 제1 지점(P1)의 알루미늄 조성과 제2 지점 (P2)의 알루미늄 조성의 조성비가 1:1.25보다 작은 경우 홀 주입(Hole Injection)이 감소하고 광 흡수로 인해 광 출력이 저하되는 문제가 존재한다. 제2 도전형 반도체층(127)은 제1 지점(P1)의 알루미늄 조성과 제2 지점 (P2)의 알루미늄 조성의 조성비가 1:10보다 큰 경우, 제2 전자 차단층(129)과 제2 지점(P2) 사이의 알루미늄 조성 차이에 의해 발생하는 분극 현상에 의하여, 제2 지점(P2)에서 홀 농도(Hole Concentration)가 저하되어 광 출력이 저하되는 문제가 존재한다.In the second
제2 전자 차단층(129)은 제2 도전형 반도체층(127) 상에 배치될 수 있다. 제2 전자 차단층(129)은 알루미늄 조성이 일정할 수 있다. 제2 전자 차단층(129)은 알루미늄 조성의 최대값이 제1 전자 차단층(128)의 알루미늄 조성의 최대값보다 작을 수 있다. 예컨대, 제2 전자 차단층(129)은 AlGaN을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The second
그리고 제2 전자 차단층(129)은 알루미늄 조성이 제2 지점(P2)에서 알루미늄 조성보다 클 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제2 전자 차단층(129)은 제2 지점(P2)과 알루미늄 조성 차이가 존재하며, 제2 전자 차단층(129)에서 알루미늄 조성이 커짐에 따라 격자 차이로 발생하므로 제2 지점(P2)에서 홀 농도(Hole Concentration)를 증가시킬 수 있다. 이로 인해, 제2 전자 차단층(129)은 제2 도전형 반도체층(127)에서 분극(Polarization) 효과를 증가시켜 반도체 소자의 광 출력을 개선할 수 있다.The second
제2 전자 차단층(129)은 두께가 1nm 내지 3nm일 수 있다. 제2 전자 차단층(129)은 두께가 1nm보다 작은 경우, 제2 지점(P2)과 제2 전자 차단층(129)이 접하는 제1 부분에서 홀을 차지(charge)하는 효과가 감소할 수 있다. 그리고 제2 전자 차단층(129)은 두께가 3nm보다 큰 경우, 제2 전자 차단층(129)에 작용하는 전기장이 감소하여 전기장에 의해 홀의 이동이 감소하여 광 출력을 감소하는 문제가 존재한다.The second
제2 전자 차단층(129)은 알루미늄 조성이 20% 내지 40%일 수 있다. 제2 전자 차단층(129)의 알루미늄 조성이 20%보다 작은 경우, 제2 지점(P2)에서 알루미늄 조성과 제2 전자 차단층(129)의 알루미늄 조성 간의 알루미늄 조성 차이에 의한 분극(Polarization) 효과가 저하될 수 있다. 그리고 제2 전자 차단층(129)의 알루미늄 조성이 40%보다 큰 경우, 홀 주입이 감소하는 문제가 존재한다. The second
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자에서 광 출력이 향상되는 효과를 설명하는 도면이다.3 to 4 are diagrams illustrating an effect of improving light output in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 4는 6인치(inch) 웨이퍼(wafer) 상에 1100um*1100um(반도체 소자의 가로 및 반도체 소자의 세로)의 크기를 갖는 실시예에 따른 반도체 소자 133300개 중 700개에 대한 광 출력을 표현한 맵(map)이다. 도 3은 제2 전자 차단층이 없고, 제2 도전형 반도체층의 제1 지점의 알루미늄 조성과 제2 지점의 알루미늄 조성이 동일한 경우의 반도체 소자에 대한 광 출력을 나타낸 맵이다.Specifically, FIG. 4 shows light output for 700 of 133300 semiconductor devices according to an embodiment having a size of 1100 um * 1100 um (the width of the semiconductor element and the length of the semiconductor element) on a 6 inch wafer. A map representing. FIG. 3 is a map showing the light output of a semiconductor device when there is no second electron blocking layer and the aluminum composition at the first point and the aluminum composition at the second point of the second conductive semiconductor layer are the same.
구체적으로, 도 3 및 도 4에서 웨이퍼(wafer)는 4.5um 두께의 uGaN을 포함하는 기판, 기판 상에 0.5um 두께의 GaN, InGaN, AlGaN을 포함하는 버퍼층, 버퍼층 상에 2.3um 두께의 n-AlGaN을 포함하는 제1 도전형 반도체층, 제1 도전형 반도체층 상에 90nm 두께의 활성층, 활성층 상에 20nm의 제1 전자 차단층, 65nm 두께의 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고 도 3에서 전술한 실시예에 따른 제2 전자 차단층이 배치될 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 전자 차단층이 없고, 제2 도전형 반도체층의 제1 지점의 알루미늄 조성과 제2 지점의 알루미늄 조성이 동일한 경우보다 실시예에 따른 제2 전자 차단층을 더 포함하는 경우에서 웨이퍼(wafer)에서 발생하는 광 출력이 개선된 결과를 나타낸다.Specifically, in FIGS. 3 and 4, a wafer includes a substrate including 4.5 μm thick uGaN, a buffer layer including 0.5 μm thick GaN, InGaN, and AlGaN, and a 2.3 μm thick n− on the buffer layer. A first conductive semiconductor layer including AlGaN, an active layer having a thickness of 90 nm on the first conductive semiconductor layer, a first electron blocking layer having a thickness of 20 nm, and a second conductive semiconductor layer having a thickness of 65 nm may be included on the active layer. In addition, a second electron blocking layer according to the above-described embodiment may be disposed in FIG. 3. 3 and 4, there is no second electron blocking layer, and the second electron blocking layer according to the embodiment is more than the case where the aluminum composition at the first point and the aluminum composition at the second point of the second conductive semiconductor layer are the same. In the case of further comprising a light output generated in the wafer (wafer) shows an improved result.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 제2 도전형 반도체 소자의 알루미늄 조성과 제2 전자 차단층의 알루미늄 조성에 따른 광 출력과 동작 전압 개선을 설명하는 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating improvement of light output and operating voltage according to the aluminum composition of the second conductive semiconductor device and the aluminum composition of the second electron blocking layer of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성은 앞서 설명한 바와 같이 10% 내지 30%인 경우, 반도체 소자의 광 출력은 상대적으로 증가함을 알 수 있다. 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성이 10%보다 작거나 30%보다 초과하는 경우 반도체 소자의 광 출력은 저하됨을 알 수 있다. 여기서, 광 출력은 제1 지점(P1)의 알루미늄 조성이 20%인 경우의 광 출력을 기준으로 측정한 상대적인 광 출력값이다. 바람직하게는, 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성은 20%일 수 있다. 이 경우, 반도체 소자는 광 출력이 최대일 수 있다.5A and 5B, when the aluminum composition is 10% to 30% at the first point P 1 , the light output of the semiconductor device may be relatively increased. When the aluminum composition is less than 10% or more than 30% at the first point P 1 , the light output of the semiconductor device may be lowered. Here, the light output is a relative light output value measured based on the light output when the aluminum composition of the first point P 1 is 20%. Preferably, the aluminum composition at the first point P 1 may be 20%. In this case, the semiconductor device may have the maximum light output.
그리고 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성이 10%보다 작거나 30%보다 초과하는 경우 동작 전압도 커짐을 알 수 있다. 반면, 앞서 설명한 바와 같이 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성이 10% 내지 30%인 경우, 동작 전압이 감소함을 알 수 있다. 여기서, 동작 전압은 제1 지점(P1)의 알루미늄 조성이 20%인 경우의 동작 전압을 기준으로 측정한 상대적인 광 출력값이다. 이에, 바람직하게는 제1 지점(P1)에서 알루미늄 조성이 20%로 구성하여, 반도체 소자는 동작 전압이 낮아질 수 잇다.And when the aluminum composition is less than 10% or more than 30% at the first point (P 1 ) it can be seen that the operating voltage also increases. On the other hand, as described above, when the aluminum composition is 10% to 30% at the first point P 1 , it can be seen that the operating voltage decreases. Here, the operating voltage is a relative light output value measured based on the operating voltage when the aluminum composition of the first point P 1 is 20%. Therefore, preferably, the aluminum composition is 20% at the first point P 1 , so that the operating voltage of the semiconductor device may be lowered.
도 5c 및 도 5d를 참조하면, 제2 전자 차단층의 알루미늄 조성은 앞서 설명한 바와 같이 20% 내지 40%인 경우, 반도체 소자의 광 출력은 상대적으로 증가하고, 동작 전압은 낮아짐을 알 수 있다. 제2 전자 차단층의 알루미늄 조성이 20%보다 작거나 40%보다 초과하는 경우 반도체 소자의 동작 전압이 커지고, 광 출력이 감소함을 알 수 있다. 이로써, 제2 전자 차단층의 알루미늄 조성은 제2 도전형 반도체층의 제2 지점(P2)에서 홀 농도를 증가시켜 홀 가속화를 통해 홀 주입 증가로 반도체 소자의 광 출력을 개선함을 알 수 있다.Referring to FIGS. 5C and 5D, when the aluminum composition of the second electron blocking layer is 20% to 40% as described above, the light output of the semiconductor device may be relatively increased, and the operating voltage may be lowered. It can be seen that when the aluminum composition of the second electron blocking layer is less than 20% or more than 40%, the operating voltage of the semiconductor device is increased and the light output is decreased. Accordingly, it can be seen that the aluminum composition of the second electron blocking layer increases the hole concentration at the second point P 2 of the second conductivity-type semiconductor layer, thereby improving light output of the semiconductor device by increasing hole injection through hole acceleration. have.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자를 TEM으로 촬영한 도면이다.6 is a view taken by a TEM of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 도 1에서 기재된 실시예에 따른 반도체 소자를 투과전자현미경(TEM, Transmitted Electron Microscope)을 이용하여 단면을 관찰하였다.Referring to FIG. 6, the cross-section of the semiconductor device according to the exemplary embodiment of FIG. 1 was observed using a TEM (Transmitted Electron Microscope).
도 6a는 반도체 소자에서 단차진 제1 전자 차단층(128)과 제2 전자 차단층(129)을 관찰한 단면이며, 도 6b는 반도체 소자에서 단차가 형성되지 않은 제1 전자 차단층(128)과 제2 전자 차단층(129)을 관찰한 단면이다. 이에 따라, 제1 전자 차단층(128)은 활성층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되고, 제2 전자 차단층(129)은 제2 도전형 반도체층 상에 배치됨을 알 수 있다.6A is a cross-sectional view of a stepped first
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 7를 참조하면, 실시예에 따른 반도체 소자(10)는 제1 도전형 반도체층(124), 제2 도전형 반도체층(127), 활성층(126)을 포함하는 반도체 구조물(120)과, 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(142)과, 제2 도전형 반도체층(127) 하부에 배치되는 도전층(151), 도전층(151) 하에 배치되는 기판(152)을 포함할 수 있다. 그리고 앞서 설명한 바와 같이, 반도체 구조물(120)에서 활성층(126)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 제1 전자 차단층(128)이 배치되고, 제2 도전형 반도체층(129)과 도전층(151) 사이에 제2 전자 차단층(129)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 7, the
제1 도전형 반도체층(124), 활성층(126), 제2 도전형 반도체층(127), 제1 전자 차단층(128) 및 제2 전자 차단층(129)는 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.The first
제1 전극(142)은 반도체 구조물(120)의 상면에 배치되어 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결될 수 있다. The
제1 전극(142) 은 오믹 전극일 수 있다. 제1 전극(142)은 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), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx,NiO, RuOx/ITO,Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru,Mg, Zn, Pt, Au,Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되는 않는다. The
도전층(151)은 제2 전자 차단층(129)의 하부에 형성될 수 있고, 제2 도전형 반도체층(127)과 전기적으로 연결될 수 있다.The
이후, 도전층(151)의 하부에 도전성 기판(152)이 형성될 수 있다. Thereafter, the
기판(152)은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 기판(152)은 금속 또는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 기판(152)은 전기 전도도 및/또는 열 전도도가 우수한 금속일 수 있다. 이 경우 반도체 소자 동작 시 발생하는 열을 신속이 외부로 방출할 수 있다. 또한 상기 기판(152)이 도전성 물질로 구성되는 경우, 상기 제1 전극(142)은 상기 기판(152)을 통해 외부에서 전류를 공급받을 수 있다.The
기판(152)은 실리콘, 몰리브덴, 실리콘, 텅스텐, 구리 및 알루미늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이러한 재질에 한정되는 것은 아니다.The
접합층(미도시됨)은 기판(152)과 도전층(151) 사이에 배치될 수 있다. 접합층(미도시됨)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예시적으로 접합층(미도시됨)은 금, 주석, 인듐, 알루미늄, 실리콘, 은, 니켈, 및 구리로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The bonding layer (not shown) may be disposed between the
반도체 구조물(120)의 상면과 측면에는 패시베이션층(미도시됨)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(미도시됨)의 두께는 200nm 이상 내지 500nm 이하일 수 있다. 200nm이상일 경우, 소자를 외부의 수분이나 이물질로부터 보호하여 소자의 전기적, 광학적 신뢰성을 개선할 수 있고, 500nm 이하일 경우 반도체 소자에 인가되는 스트레스를 줄일 수 있고, 상기 반도체 소자의 광학적, 전기적 신뢰성이 저하되거나 반도체 소자의 공정 시간이 길어짐에 따라 반도체 소자의 단가가 높아지는 문제점을 개선할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.Passivation layers (not shown) may be disposed on the top and side surfaces of the
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 개념도이다.8 is a conceptual diagram of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 반도체 소자 패키지는 홈(개구부, 3)이 형성된 몸체(2), 몸체(2)에 배치되는 반도체 소자(1), 및 몸체(2)에 배치되어 반도체 소자(1)와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 리드 프레임(5a, 5b)을 포함할 수 있다. 반도체 소자(1)는 전술한 구성을 모두 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the semiconductor device package may include a
몸체(2)는 자외선 광을 반사하는 재질 또는 코팅층을 포함할 수 있다. 몸체(2)는 복수의 층(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)을 적층하여 형성할 수 있다. 복수의 층(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)은 동일한 재질일 수도 있고 상이한 재질을 포함할 수도 있다. 예시적으로 복수의 층(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.The
홈(3)은 반도체 소자에서 멀어질수록 넓어지게 형성되고, 경사면에는 단차(3a)가 형성될 수 있다.The
투광층(4)은 홈(3)을 덮을 수 있다. 투광층(4)은 글라스 재질일 있으나, 반드시 이에 한정하지 않는다. 투광층(4)은 자외선 광을 유효하게 투과할 수 있는 재질이면 특별히 제한하지 않는다. 홈(3)의 내부는 빈 공간일 수 있다.The light transmitting layer 4 may cover the
반도체 소자는 다양한 종류의 광원 장치에 적용될 수 있다. 예시적으로 광원장치는 살균 장치, 경화 장치, 조명 장치, 및 표시 장치 및 차량용 램프 등을 포함하는 개념일 수 있다. 즉, 반도체 소자는 케이스에 배치되어 광을 제공하는 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다.The semiconductor device can be applied to various kinds of light source devices. For example, the light source device may be a concept including a sterilizing device, a curing device, a lighting device, and a display device and a vehicle lamp. That is, the semiconductor device may be applied to various electronic devices disposed in a case to provide light.
살균 장치는 실시예에 따른 반도체 소자를 구비하여 원하는 영역을 살균할수 있다. 살균 장치는 정수기, 에어컨, 냉장고 등의 생활 가전에 적용될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 즉, 살균 장치는 살균이 필요한 다양한 제품(예: 의료 기기)에 모두 적용될 수 있다.The sterilization apparatus includes a semiconductor device according to the embodiment to sterilize a desired region. The sterilizer may be applied to household appliances such as water purifiers, air conditioners and refrigerators, but is not necessarily limited thereto. That is, the sterilization apparatus can be applied to all the various products (eg, medical devices) requiring sterilization.
예시적으로 정수기는 순환하는 물을 살균하기 위해 실시예에 따른 살균 장치를 구비할 수 있다. 살균 장치는 물이 순환하는 노즐 또는 토출구에 배치되어 자외선을 조사할 수 있다. 이때, 살균 장치는 방수 구조를 포함할 수 있다.Illustratively, the water purifier may be provided with a sterilizing device according to an embodiment for sterilizing circulating water. The sterilization apparatus may be disposed at a nozzle or a discharge port through which water circulates to irradiate ultraviolet rays. At this time, the sterilization apparatus may include a waterproof structure.
경화 장치는 실시예에 따른 반도체 소자를 구비하여 다양한 종류의 액체를 경화시킬 수 있다. 액체는 자외선이 조사되면 경화되는 다양한 물질을 모두 포함하는 최광의 개념일 수 있다. 예시적으로 경화장치는 다양한 종류의 레진을 경화시킬 수 있다. 또는 경화장치는 매니큐어와 같은 미용 제품을 경화시키는 데 적용될 수도 있다.The curing apparatus includes a semiconductor device according to an embodiment to cure various kinds of liquids. Liquids can be the broadest concept that includes all of the various materials that cure when irradiated with ultraviolet light. By way of example, the curing apparatus may cure various kinds of resins. Alternatively, the curing device may be applied to cure a cosmetic product such as a nail polish.
조명 장치는 기판과 실시예의 반도체 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 또한, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다. The lighting apparatus may include a light source module including a substrate and a semiconductor device of an embodiment, a heat dissipation unit for dissipating heat of the light source module, and a power supply unit for processing or converting an electrical signal provided from the outside and providing the light source module to the light source module. In addition, the lighting apparatus may include a lamp, a head lamp, or a street lamp.
표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 구성할 수 있다.The display device may include a bottom cover, a reflector, a light emitting module, a light guide plate, an optical sheet, a display panel, an image signal output circuit, and a color filter. The bottom cover, the reflector, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may constitute a backlight unit.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출할 수 있다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치될 수 있다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치될 수 있다.The reflecting plate is disposed on the bottom cover, and the light emitting module may emit light. The light guide plate may be disposed in front of the reflective plate to guide light emitted from the light emitting module to the front, and the optical sheet may include a prism sheet or the like to be disposed in front of the light guide plate. The display panel is disposed in front of the optical sheet, the image signal output circuit supplies an image signal to the display panel, and the color filter may be disposed in front of the display panel.
반도체 소자는 표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있다.The semiconductor device may be used as an edge type backlight unit or a direct type backlight unit when used as a backlight unit of a display device.
반도체 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드일 수도 있다.The semiconductor element may be 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.Like the light emitting device, the laser diode may include the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer having the above-described structure. In addition, although the p-type first conductive semiconductor and the n-type second conductive semiconductor are bonded to each other, an electro-luminescence phenomenon is used in which light is emitted when a current flows, but the direction of emitted light is used. There is a difference in and phase. That is, a laser diode may emit light having a specific wavelength (monochromatic beam) in the same direction with the same phase by using a phenomenon called stimulated emission and a constructive interference phenomenon. Due to this, 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), 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, 실시예는 이에 국한되지 않는다.For example, a photodetector may be a photodetector, which is a type of transducer that detects light and converts its intensity into an electrical signal. Such photodetectors include photovoltaic cells (silicon, selenium), photoelectric devices (cadmium sulfide, cadmium selenide), photodiodes (e.g. PD having peak wavelength in visible blind or true blind spectral regions) Transistors, optoelectronic multipliers, phototubes (vacuum, gas encapsulation), infrared (Infra-Red) detectors, and the like, but embodiments are not limited thereto.
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 SemiconductorMetal)형 광검출기 등이 있다. In addition, a semiconductor device such as a photodetector may generally be manufactured using a direct bandgap semiconductor having excellent light conversion efficiency. Alternatively, the photodetector has various structures, and the most common structures include a pin photodetector using a pn junction, a Schottky photodetector using a Schottky junction, and a MSM (Metal Semiconductor Metal) photodetector. .
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.Like a light emitting device, a photodiode may include a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer having the above-described structure, and have a pn junction or pin structure. The photodiode operates by applying a reverse bias or zero bias. When light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and current flows. In this case, the magnitude of the current may be approximately proportional to the intensity of 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.Photovoltaic cells or solar cells are a type of photodiodes that can convert light into electrical current. The solar cell may include the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer having the above-described structure, similarly to the light emitting device.
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, through the rectification characteristics of a general diode using a p-n junction it may be used as a rectifier of an electronic circuit, it may be applied to an ultra-high frequency circuit and an oscillation 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 semiconductor device described above is not necessarily implemented as a semiconductor and may further include a metal material in some cases. For example, a semiconductor device such as a light receiving device may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, and may be implemented by a p-type or n-type dopant. It may also 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.Although the above description has been made based on the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains may not have been exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiments. It will be appreciated that many variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
Claims (10)
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층;
상기 활성층 상에 배치되는 제1 전자 차단층;
상기 제1 전자 차단층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층;
상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전자 차단층;
상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고,
상기 제2 도전형 반도체층은,
상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 전자 차단층이 접하는 지점인 제1 지점; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전자 차단층이 접하는 지점인 제2 지점을 포함하고,
상기 제1 지점에서 알루미늄 조성이 상기 제2 지점에서 알루미늄 조성보다 큰 반도체 소자.
A first conductivity type semiconductor layer;
An active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer;
A first electron blocking layer disposed on the active layer;
A second conductivity type semiconductor layer disposed on the first electron blocking layer;
A second electron blocking layer on the second conductive semiconductor layer;
A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And
A second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
The second conductivity type semiconductor layer,
A first point at which the second conductive semiconductor layer and the first electron blocking layer are in contact with each other; And
A second point, which is a point at which the second conductivity type semiconductor layer and the second electron blocking layer contact each other,
And wherein the aluminum composition at the first point is greater than the aluminum composition at the second point.
상기 제1 전자 차단층은,
상기 제1 지점과 접하고 상기 활성층을 향해 알루미늄 조성이 증가하는 제1-1 전자 차단층; 및
상기 제1-1 전자 차단층과 접하고 알루미늄 조성이 일정한 제1-2 전자 차단층을 포함하는 반도체 소자.
The method of claim 1,
The first electron blocking layer,
A 1-1 electron blocking layer in contact with the first point and having an aluminum composition increased toward the active layer; And
And a 1-2 electron blocking layer in contact with the 1-1 electron blocking layer and having a constant aluminum composition.
상기 제1 전자 차단층은,
상기 제1-2 전자 차단층과 접하고 알루미늄 조성이 가장 높은 제1-3 전자 차단층; 및
상기 제1-3 전자 차단층과 상기 활성층 사이에 배치되는 제1-4 전자 차단층;을 더 포함하는 반도체 소자.
The method of claim 2,
The first electron blocking layer,
A 1-3 electron blocking layer in contact with the 1-2 electron blocking layer and having the highest aluminum composition; And
And a 1-4 electron blocking layer disposed between the 1-3 electron blocking layer and the active layer.
상기 제1-1 전자 차단층은 알루미늄 조성이 선형적으로 증가하는 반도체 소자.
The method of claim 2,
The first-first electron blocking layer is a semiconductor device in which the aluminum composition increases linearly.
제1-2 전자 차단층은 알루미늄 조성이 25% 내지 40%인 반도체 소자.
The method of claim 4, wherein
The 1-2 electron blocking layer has a aluminum composition of 25% to 40%.
상기 제1 전자 차단층에서 알루미늄 조성의 최대 값은 상기 제2 전자 차단층에서 알루미늄 조성의 최대 값보다 큰 반도체 소자.
The method of claim 1,
The maximum value of the aluminum composition in the first electron blocking layer is greater than the maximum value of the aluminum composition in the second electron blocking layer.
상기 제1 지점에서 상기 제2 지점으로 상기 제2 도전형 반도체층의 알루미늄 조성은 선형적으로 감소하는 반도체 소자.
The method of claim 1,
And the aluminum composition of the second conductive semiconductor layer decreases linearly from the first point to the second point.
상기 제1 지점의 알루미늄 조성과 상기 제2 지점의 알루미늄 조성의 조성비가 1:1.25 내지 1:10인 반도체 소자.
The method of claim 1,
The composition ratio of the aluminum composition of the said 1st point and the aluminum composition of the said 2nd point is 1: 1.25-1: 10.
제2 전자 차단층의 알루미늄 조성의 최대값은 제2 지점에서 알루미늄 조성보다 큰 반도체 소자.
The method of claim 1,
The maximum value of the aluminum composition of the second electron blocking layer is greater than the aluminum composition at the second point.
상기 몸체에 배치되는 반도체 소자를 포함하고,
상기 반도체 소자는,
제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층;
상기 활성층 상에 배치되는 제1 전자 차단층;
상기 제1 전자 차단층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층;
상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전자 차단층;
상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고,
상기 제2 도전형 반도체층은,
상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제1 전자 차단층이 접하는 지점인 제1 지점; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전자 차단층이 접하는 지점인 제2 지점을 포함하고,
상기 제1 지점에서 알루미늄 조성이 상기 제2 지점에서 알루미늄 조성보다 큰 반도체 소자 패키지.Body; And
A semiconductor device disposed in the body,
The semiconductor device,
A first conductivity type semiconductor layer;
An active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer;
A first electron blocking layer disposed on the active layer;
A second conductivity type semiconductor layer disposed on the first electron blocking layer;
A second electron blocking layer on the second conductive semiconductor layer;
A first electrode electrically connected to the first conductive semiconductor layer; And
A second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
The second conductivity type semiconductor layer,
A first point at which the second conductive semiconductor layer and the first electron blocking layer are in contact with each other; And
A second point, which is a point at which the second conductivity type semiconductor layer and the second electron blocking layer contact each other,
And a composition of aluminum at the first point is greater than the composition of aluminum at the second point.
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