KR20190139336A - Iii-질화물 구조체들에서의 나노파이프 결함들의 감소 또는 제거 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시형태들은 n-형 영역과 p-형 영역 사이에 배치된 III-질화물 발광 층, 나노파이프 결함을 포함하는 III-질화물층, 및 III-질화물 발광 층과, 나노파이프 결함을 포함하는 III-질화물층 사이에 배치된 나노파이프 종결 층을 포함한다. 나노파이프는 나노파이프 종결 층에서 종결된다.
Description
본 발명은 III-질화물 구조체들에서 나노파이프 결함들을 감소시키거나 제거하는 것에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED), 공진 공동 발광 다이오드(RCLED), 수직 공동 레이저 다이오드(VCSEL) 및 에지 발광 레이저(edge emitting laser)를 포함하는 반도체 발광 소자는 현재 사용가능한 가장 효율적인 광원들 중 하나이다. 가시 스펙트럼에 걸쳐 작동할 수 있는 고 휘도 발광 디바이스의 제조에 있어서 현재 관심이 있는 재료 시스템은, III-질화물 재료로도 지칭되는, III-V족 반도체, 특히 갈륨, 알루미늄, 인듐 및 질소의 2원, 3원 및 4원 합금을 포함한다. 통상적으로, III-질화물 발광 디바이스는, 금속-유기 화학 기상 증착(MOCVD), 분자 빔 에피택시(MBE) 또는 다른 에피택셜 기술들에 의해 사파이어, 실리콘 카바이드, III-질화물 또는 다른 적절한 기판상에 상이한 조성 및 도펀트 농도를 갖는 반도체 층들의 스택을 에피택셜 성장시킴으로써 제조된다. 스택은 종종, 기판 위에 형성된, 예를 들어 Si로 도핑된 하나 이상의 n-형 층들, n-형 층 또는 층들 위에 형성된 활성 영역의 하나 이상의 발광 층들, 및 활성 영역 위에 형성된, 예를 들어 Mg로 도핑된 하나 이상의 p-형 층들을 포함한다. 전기적 콘택(contact)들은 n-형 및 p-형 영역들 상에 형성된다.
III-질화물 디바이스들은 종종 사파이어, Si 또는 SiC 기판상에 성장한다. 기판 재료와 III-질화물 반도체 재료 간의 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인해, 성장 동안 반도체에 결함들이 형성되며, 이는 III-질화물 디바이스들의 효율을 제한할 수 있다.
본 발명의 목적은 III-질화물 구조체의 나노파이프 결함들을 감소시키거나 제거하는 것이다.
본 발명의 실시형태들은 n-형 영역과 p-형 영역 사이에 배치된 III-질화물 발광 층, 나노파이프 결함을 포함하는 III-질화물층, 및 III-질화물 발광 층과 나노파이프 결함을 포함하는 III-질화물층 사이에 배치된 나노파이프 종결(terminating) 층을 포함한다. 나노파이프는 나노파이프 종결 층에서 종결된다.
본 발명의 실시형태들은 n-형 영역과 p-형 영역 사이에 배치된 III-질화물 발광 층, 및 억셉터(acceptor)로 도핑될 수 있는 III-질화물층을 포함한다. n-형 영역은 억셉터로 도핑된 III-질화물층과 발광 층 사이에 배치된다. 억셉터는 예를 들어 마그네슘일 수 있다.
본 발명의 실시형태들에 따른 방법은 나노파이프 결함을 포함하는 III-질화물층을 성장 기판 위에 성장시키는 단계, III-질화물층 위에 나노파이프 종결 층을 성장시키는 단계, 및 나노파이프 종결 층 위에 III-질화물 발광 층을 성장시키는 단계를 포함한다. 나노파이프는 나노파이프 종결 층에서 종결된다.
도 1은 기판상에 성장시킨 III-질화물 핵 형성 층을 예시한다.
도 2는 도 1에 예시된 구조체 위에 성장시킨 고온 층 및 활성 영역에 나노파이프를 형성한 것을 예시한다.
도 3은 나노파이프 종결 구조체를 포함하는 III-질화물 구조체를 예시한다.
도 4는 복수의 억셉터-도핑 층들을 포함하는 나노파이프 종결 구조체를 예시한다.
도 5는 억셉터-도핑 층 및 추가 층을 포함하는 나노파이프 종결 구조체를 예시한다.
도 6은 초격자 나노파이프 종결 구조체를 예시한다.
도 7은 플립 칩 디바이스로 형성된 도 3의 구조체를 예시한다.
도 8은 정전기 방전 보호 회로에 포함된 나노파이프 종결 구조체를 예시한다.
도 9는 도 8에 예시된 구조체의 회로도이다.
도 2는 도 1에 예시된 구조체 위에 성장시킨 고온 층 및 활성 영역에 나노파이프를 형성한 것을 예시한다.
도 3은 나노파이프 종결 구조체를 포함하는 III-질화물 구조체를 예시한다.
도 4는 복수의 억셉터-도핑 층들을 포함하는 나노파이프 종결 구조체를 예시한다.
도 5는 억셉터-도핑 층 및 추가 층을 포함하는 나노파이프 종결 구조체를 예시한다.
도 6은 초격자 나노파이프 종결 구조체를 예시한다.
도 7은 플립 칩 디바이스로 형성된 도 3의 구조체를 예시한다.
도 8은 정전기 방전 보호 회로에 포함된 나노파이프 종결 구조체를 예시한다.
도 9는 도 8에 예시된 구조체의 회로도이다.
도 1 및 2는 본 발명에서 나노파이프로 지칭된 일종의 결함의 형성을 예시한다. 나노파이프들은 큰 사이즈 - 종종 길이가 수 ㎛이고 직경이 수십 또는 수백 Å임 - 로 인해 특히 문제가 되는 결함들이다. 예를 들어, III-질화물 재료에서 나노파이프는 일부 실시형태들에서 적어도 10 Å의 폭일 수 있고 일부 실시형태들에서 500 Å 이하의 폭일 수 있다. SiC와 같은 일부 재료들에서, 나노파이프들은 폭이 1 ㎛일 수 있거나 훨씬 더 넓을 수 있다. 나노파이프들은 GaN 필름들의 산소, 실리콘, 마그네슘, 알루미늄 및 인듐과 같은 불순물들에 의해 유발될 수 있다. 나노파이프들은 또한 스크래치들과 같은 기판 표면상의 불순물들 또는 결함들과 관련될 수 있거나, 나노파이프들은 기판 자체에 존재할 수 있으며, 기판으로부터, 기판상에 성장시킨 III-질화물 재료까지 계속될 수 있다. 나노파이프들은 종종 ~106 cm-2의 밀도로 III-질화물 디바이스들에 형성되며, 이는, ~107 cm-2 내지 ~1010 cm-2로 변화할 수 있는 통상적인 III-질화물 디바이스들에서의 전위 밀도(dislocation density)보다 훨씬 더 낮다.
도 1에서, 종종 GaN 또는 AlN인 저온 핵 형성 층(12)은, 예를 들어 사파이어, SiC, Si, 복합 기판 또는 임의의 다른 적절한 기판일 수 있는 기판(10)상에 퇴적된다. 핵 형성 층(12)은 종종, 예를 들어 800 ℃ 미만의 온도에서 퇴적된 다결정 또는 비정질 층이다. 이어서, 핵 형성 층(12)을 퇴적 온도보다 더 높은 온도에서 어닐링한다. 핵 형성 층(12)을 어닐링할 경우, 핵 형성 층은 기판상에 핵 형성 층의 작은 분리된 아일랜드들(islands)(14)을 형성한다.
도 2에서, 종종 GaN인 고온 III-질화물 층(16)을 핵 형성 층(12) 위에 성장시켜 디바이스의 스레딩 전위(threading dislocations) 밀도를 감소시키고, 활성 영역 및 다른 디바이스 층들이 위에 성장할 수 있는 매끄러운 균일한 표면을 생성한다. 고온 층(16)은 초기에 아일랜드들(14) 상에서 핵 형성하여, 개별 아일랜드들(18A, 18B, 18C 및 18D)을 초래하고, 이는 결국 매끄러운 균일한 필름으로 합쳐진다. 아일랜드들 간의 경계들의 대부분은 합쳐져서 매끄러운 균일한 필름을 형성하지만, 아일랜드들(18A 및 18B) 간의 경계 또는 아일랜드들(18C 및 18D) 간의 경계와 같은 경계들은 하나 이상의 전위들을 포함할 수 있어서, ~107 cm-2 내지 ~1010 cm-2의 스레딩 전위 밀도를 초래한다. 대부분의 아일랜드들은 합쳐지는 반면, 일부 아일랜드들 사이에 갭이 잔류하고 이 갭들은 통상적으로 나노파이프들로 지칭되는 길고 좁은 결함들을 형성한다. 그러한 하나의 나노파이프(20)가 도 2에서 아일랜드들(18B 및 18C) 사이에 예시된다. LED와 같은 III-질화물 디바이스들에서, 발광 또는 활성 영역(22)은 고온 층(16) 위에 성장한다. 나노파이프(20)는 활성 영역(22) 근방에 또는 활성 영역(22)으로 전파되어 손상 영역(24)을 형성할 수 있다. 활성 영역의 이러한 손상 영역들은 불량한 LED 성능 및 불량한 신뢰성을 초래할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명의 실시형태들에서, 본 발명에서 "나노파이프 종결 구조체(nanopipe termination structure)" 또는 NTS로 지칭되는, 나노파이프가 성장 이후(later-grown) 층으로 전파되는 것을 방지하거나 나노파이프의 크기를 감소시키는 구조체를 활성 영역 전에 성장시킨다. 도 3은 NTS를 포함하는 III-질화물 구조체를 예시한다. 도 3에서, 종종 비도핑(undoped) 또는 n-형 GaN 층인 고온 층(16)은, 도 1 및 2에 상술한 바와 같이, 기판상의 핵 형성 층(미도시) 위에 성장된다. 고온 층은 하나 이상의 나노파이프(20)를 포함할 수 있다. 나노파이프들(20)을 포함하는 고온 층(16) 위에 NTS(26)를 성장시킨다. NTS(26)의 적어도 일부는 의도적으로 도핑되지 않을 수 있거나, 마그네슘과 같은 억셉터들로 도핑될 수 있거나, Si과 같은 도너(donor)들로 도핑될 수 있다.
n-형 영역(28)을 NTS(26) 위에 성장시킨 다음, 활성 영역(30)을 성장시키고, 이어서 p-형 영역(32)을 성장시킨다. 적절한 발광 영역들(30)의 예들은 단일의 두껍거나 얇은 발광 층, 또는 배리어 층들에 의해 분리된 얇거나 두꺼운 다중 발광 층을 포함하는 다중 양자 우물 발광 영역(multiple quantum well light emitting region)을 포함한다. 가시광을 방출하는 디바이스에서의 활성 영역(30)의 발광 층들은 통상적으로 InGaN이다. UV 광을 방출하는 디바이스에서의 활성 영역(30)의 발광 층들은 GaN 또는 AlGaN일 수 있다. n-형 영역(28) 및 p-형 영역(32)은 각각 의도적으로 도핑되지 않은 층들 또는 반대 도전형의 층들을 포함하는, 상이한 조성, 두께 및 도펀트 농도를 갖는 다중 층들을 포함할 수 있다. 한 예에서, n-형 영역(28)은 Si로 도핑된 적어도 하나의 n-형 GaN 층을 포함하고, 활성 영역(30)은 GaN 배리어 층들에 의해 분리된 InGaN 양자 우물 층들을 포함하고, p-형 영역(32)은 Mg로 도핑된 적어도 하나의 p-형 GaN 또는 AlGaN 층을 포함한다.
일부 실시형태들에서, NTS(26)는 저온 GaN 층이다. 예를 들어, 저온 GaN NTS는 고온 GaN 층(16)의 성장 온도보다 약 100 내지 200 ℃ 아래의 온도에서 성장시킬 수 있다. 이러한 저온 GaN NTS는 일부 실시형태들에서 적어도 10 nm 두께일 수 있고, 일부 실시형태들에서 40 nm 이하의 두께일 수 있고, 일부 실시형태들에서 25 nm 이하의 두께일 수 있고, 일부 실시형태들에서 적어도 100 nm 두께일 수 있고, 일부 실시형태들에서 1 ㎛ 이하의 두께일 수 있으며, 일부 실시형태들에서 0.5 ㎛ 이하의 두께일 수 있다. 저온 GaN 층은 실질적으로 단결정 층이며 도핑될 수 있거나 도핑되지 않을 수 있다.
일부 실시형태들에서, NTS(26)는, AlN, AlGaN, AlBGaN 또는 AlInGaN과 같은, 알루미늄을 포함하는 III-질화물 층이다. AlxGa1-xN NTS에서 조성 x는 일부 실시형태들에서 적어도 0.1일 수 있고, 일부 실시형태들에서 0.5 이하일 수 있고, 일부 실시형태들에서 적어도 0.2일 수 있고, 일부 실시형태들에서 0.3 이하일 수 있다. 한 예에서, AlxGa1-xN NTS 층은 x=0.25에서 150 Å 두께이다. 두께 및 조성의 상한선은 GaN상에 AlGaN을 성장시키기 위한 균열발생 임계치(cracking threshold)에 의해 결정되며, 따라서 NTS(26)가 균열발생을 막기에 충분히 얇을 경우 AlN을 사용할 수 있다. 그 결과, Al 조성이 증가함에 따라 최대 허용가능한 두께가 감소한다. 알루미늄-포함 NTS의 두께는 일부 실시형태들에서 적어도 50 Å의 두께일 수 있고, 일부 실시형태들에서 0.5 ㎛ 이하의 두께일 수 있고, 일부 실시형태들에서 적어도 100 Å 두께일 수 있고, 일부 실시형태들에서 500 Å 이하의 두께일 수 있다. 알루미늄-포함 NTS는 도핑되지 않을 수 있거나, 마그네슘과 같은 억셉터로 도핑될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 알루미늄-포함 층은 Si로 도핑되지 않거나 n-형으로 도핑되지 않은 적어도 일부의 최소 두께를 포함한다. 예를 들어, 이러한 최소 두께는 일부 실시형태들에서 적어도 2 nm이고 일부 실시형태들에서 적어도 5 nm이다.
일부 실시형태들에서, NTS(26)는 억셉터 결함들로 도핑된 III-질화물 층이다. 비록 다른 억셉터 결함들도 사용될 수 있기는 하지만, 마그네슘이 바람직한 억셉터이다. 이들 억셉터 결함들에 대한 다른 잠재적인 후보들은 탄소, 베릴륨 또는 고유 결함들(native defects)을 포함한다. 마그네슘-도핑 NTS(26)는, 예를 들어, GaN, InGaN, AlGaN 또는 AlInGaN을 포함하는 임의의 적절한 III-질화물 재료일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 종종 비도핑된 고온 층(16)이 생략되도록, 마그네슘-도핑 NTS(26)를 핵 형성 층(12)의 어닐링 직후에 성장시킬 수 있다. 마그네슘 농도는 일부 실시형태들에서 1x1017 cm-3 내지 1 x 1020 cm-3의 범위일 수 있고, 일부 실시형태들에서 1x1017 cm-3 내지 1 x 1019 cm-3의 범위일 수 있다. 이 층에서의 마그네슘 도펀트들은 성장 후에 활성화될 필요가 없다.
일부 실시형태들에서, 마그네슘-도핑 NTS(26)에서의 마그네슘 농도는 경사진다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 용어 "경사진(graded)"은 디바이스의 층 또는 층들의 도펀트 농도를 설명할 경우 조성에 있어서 단일 계단(step) 이외의 임의의 방식으로 도펀트 농도의 변화를 달성하는 임의의 구조체를 망라하는 것을 의미한다. 각 경사 층(graded layer)은 서브 층들의 스택일 수 있으며, 각 서브 층은 그에 인접한 어느 한 서브 층과는 상이한 도펀트 농도를 갖는다. 서브 층들이 분해가능한(resolvable) 두께일 경우, 경사 층은 계단식-경사(step-graded) 층이다. 일부 실시형태들에서, 계단식-경사 층의 서브 층들은 수십 Å 내지 수천 Å 범위의 두께를 가질 수 있다. 개별 서브 층들의 두께가 0에 접근하는 한계점에서, 경사 층은 연속-경사 영역(continuously-graded region)이다. 각 경사 층을 이루는 서브 층들은, 이에 제한되지는 않지만 선형 경사(linear grades), 포물선 경사(parabolic grades) 및 멱함수 경사(power-law grades)를 포함하는, 도펀트 농도 대 두께에 있어서 다양한 프로파일을 형성하도록 배치될 수 있다. 또한, 경사 층들 또는 경사 영역들은 단일 경사 프로파일(single grading profile)로 제한되지 않고, 상이한 경사 프로파일들을 갖는 부분들 및 실질적으로 일정한 도펀트 농도를 갖는 하나 이상의 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 경사진 마그네슘-도핑 NTS(26)에서, 활성 영역으로부터 더 먼 NTS(26)의 부분보다 활성 영역에 더 가까운 NTS(26)의 부분에서 마그네슘 농도가 더 높도록, 마그네슘 농도는 NTS(26)가 성장함에 따라 선형 방식으로 증가할 수 있다.
일부 실시형태들에서, NTS(26)는 다중 층들을 포함한다. 도 4, 5 및 6은 다중 층들을 갖는 나노파이프 종결 구조체들을 예시한다.
도 4는 마그네슘 또는 임의의 다른 적절한 억셉터로 도핑된 다중 층들을 갖는 NTS(26)를 예시한다. 각 층(40, 42 및 44)은 상이한 도펀트 농도를 가질 수 있다. 예를 들어, 층(40)은 0(Mg로 도핑되지 않음)과 2x1018 cm-3 사이의 마그네슘 농도를 가질 수 있고, 층(42)은 일부 실시형태들에서는 1x1017 cm-3과 1x1020 cm-3 사이 및 일부 실시형태들에서는 2x1017 cm-3과 5x1019 cm-3 사이의 마그네슘 농도를 가질 수 있으며, 층(44)은 0(Mg로 도핑되지 않음)과 1x1019 cm-3 사이의 마그네슘 농도를 가질 수 있다. 활성 영역(30)에 가장 가까운 NTS(26)의 층은 일부 실시형태들에서 최고 도펀트 농도를 가질 수 있다. 성장 기판(10)에 가장 가까운 NTS(26)의 층은 일부 실시형태들에서 최저 도펀트 농도를 가질 수 있다. 비록 도 4는 3개의 층을 예시하지만, 다중 억셉터-도핑 층들을 갖는 NTS는 3개보다 더 많거나 더 적은 층들을 포함할 수 있다. 층들(40, 42 및 44)은 비록 그럴 필요는 없지만 동일한 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 층들(40, 42 및 44)은 GaN, InGaN, AlGaN, AlN 또는 AlInGaN일 수 있다.
도 5에서, NTS(26)는 적어도 2개의 층(46 및 48)을 포함한다. 나노파이프-포함 고온 층(16)상에 층(46)을 성장시킨다. 층(46)은 마그네슘 또는 다른 억셉터로 도핑될 수 있다. 층(46)은, 비록 InGaN, AlGaN 또는 AlInGaN일 수 있지만, 종종 GaN이다. 층(46) 위에 층(48)을 성장시킨다. 층(48)은 알루미늄 및/또는 인듐을 포함할 수 있다. 예를 들어, 층(48)은 AlGaN, InGaN 또는 AlInGaN일 수 있다. 이와 달리, 층(48)은 고온 층(16)의 온도보다 100 내지 200 ℃ 아래의 온도에서 성장시킨 GaN 층일 수 있다. 저온 GaN 층은 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있다. 층(48) 위에 활성 영역(30)을 성장시킨다. 활성 영역(30)은 층(48)과 직접 접촉하여 성장할 수 있거나, 예를 들어 도 3에 예시된 바와 같이 n-형 영역(28)에 의해 층(48)으로부터 이격될 수 있다.
도 6에서, NTS(26)는 초격자(superlattice)이다. 초격자는 도핑될 수 있거나 도핑되지 않을 수 있다. 초격자는 층들(50 및 52)의 복수의 쌍들을 포함한다. 층들(50 및 52)은 교호적이다. 비록 3개 층의 쌍들이 예시되지만, 더 많거나 더 적은 층의 쌍들을 사용할 수 있다. 초격자 위에 활성 영역(30)을 성장시킨다. 활성 영역(30)은 초격자와 직접 접촉하여 성장할 수 있거나, 예를 들어 도 3에 예시된 바와 같이 n-형 영역(28)에 의해 초격자로부터 이격될 수 있다. 비록 초격자는 고온 층(16)과 직접 접촉하는 층(50)으로 시작되어 활성 영역(30) 아래에 배치된 층(52)으로 종결되는 것으로 예시되지만, 초격자는 층(50) 또는 층(52) 중 어느 하나로 시작되거나 종결될 수 있고, 초격자는 미완성 층의 쌍들을 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 층들(50)은 GaN이며 층들(52)은 알루미늄 조성이 0.05와 1 사이인 AlaGa1-aN이다. 한 실시형태에서, 층들(50)은 GaN이며 층들(52)은 AlN이다. 일부 실시형태에서, 층들(50)은 AlbGa1-bN이며 층들(52)은 AlcGa1-cN이며, 상기에서, 한 실시형태에서 b≠c이고, 일부 실시형태들에서 b>c이고, 일부 실시형태들에서 b<c이다. 한 실시형태에서, 층들(50 및 52)은 b=0.05 및 c=1인 조성을 가질 수 있다. 변형 보상 층의 쌍들도 또한 사용할 수 있으며, 상기에서 층들(50 및 52) 중 하나는 예를 들어 InGaN 또는 다른 인듐 포함 층을 이용함으로써 압축 변형되고, 층들(50 및 52) 중 다른 하나는 예를 들어 AlGaN, AlN 또는 AlInGaN을 이용함으로써 인장 변형 하에 있다. 각 층(50 및 52)은, 예를 들어 일부 실시형태들에서 적어도 1 nm의 두께일 수 있고 일부 실시형태들에서 50 nm 이하의 두께일 수 있다. 초격자의 총 두께는 일부 실시형태들에서 적어도 10 nm의 두께일 수 있고 일부 실시형태들에서 1000 nm 이하의 두께일 수 있다.
일부 실시형태들에서, NTS(26)는 활성 영역(30)으로부터 이격된다. 예를 들어, 상술한 NTS들 중 임의의 것일 수 있는 NTS(26)는 n-형 영역(28)에 의해 활성 영역(30)으로부터 이격될 수 있다. NTS(26)는 일부 실시형태들에서 활성 영역(30)으로부터 적어도 500 nm 이격될 수 있고, 일부 실시형태들에서 활성 영역(30)으로부터 적어도 1 ㎛ 이격될 수 있고, 일부 실시형태들에서 활성 영역(30)으로부터 5 ㎛ 이하로 이격될 수 있다. 활성 영역(30)이 위에 성장하는 템플릿(template)에 NTS(26)가 포함되도록, 디바이스의 활성 영역 전에 NTS(26)를 성장시킨다. 성장 후에, NTS가 활성 영역 아래에 배치되도록 방향(orientation)이 유지될 수 있거나, NTS가 활성 영역 위에 배치되도록 디바이스가 뒤집힐 수 있다.
일부 실시형태들에서, 활성 영역은 n-형 영역과 p-형 영역 사이에 배치된다. 활성 영역에 순방향 바이어스를 인가하기 위해 금속 콘택들을 n- 및 p-형 영역들 상에 형성한다. 일부 실시형태들에서, 디바이스에서 NTS가 의도적으로 전기적 활성이 아니도록 NTS 상에 금속 콘택들이 형성되지 않으며, 이는 콘택들로부터 반도체 구조체를 통해 흐르는 전자들 및 정공들의 직접 경로에 NTS가 존재하지 않음을 의미한다. 일부 전류는 일부 실시형태들에서 NTS에 또는 NTS를 통해 부주의로 흐를 수 있다.
도 3, 4, 5 및 6에 예시된 반도체 구조체들은 임의의 적절한 디바이스로 형성될 수 있다. 도 7은 적절한 디바이스의 한 예인 플립 칩을 예시한다. 반도체 구조체(70)는 핵 형성 층(12), 고온 층(16), NTS(26), n-형 영역(28), 활성 영역(30) 및 p-형 영역(32) 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 전술한 이들 구조체들 또는 이들 구조체들의 피처들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 금속 p-콘택(60)은 p-형 영역 상에 형성된다. 대다수의 광이 p-콘택에 대향하는 표면을 통해 반도체 구조체 바깥으로 향할 경우, p-콘택(60)은 반사성일 수 있다. 표준 포토리소그래피 동작들에 의해 반도체 구조체를 패터닝하고, 반도체 구조체를 식각하여 p-형 영역의 전체 두께의 부분 및 발광 영역의 전체 두께의 부분을 제거하여, 금속 n-콘택(62)이 위에 형성된 n-형 영역의 표면을 노출하는 메사(mesa)를 형성함으로써, 플립 칩 디바이스를 형성할 수 있다. p- 및 n-콘택들은, 유전체 재료로 충진될 수 있는 갭(64)에 의해 서로 전기적으로 분리된다. 메사, 및 p- 및 n-콘택들은 임의의 적절한 방식으로 형성될 수 있다. 메사, 및 p- 및 n-콘택들을 형성하는 것은 통상의 기술자들에게 공지되어 있다. 기판(10)은 제거되거나 박막화될 수 있거나, 도 7에 예시된 바와 같이 디바이스의 일부로 잔류할 수 있다. 기판(10)이 제거될 경우, 핵 형성 층(12), 고온 층(16) 및 NTS(26) 중 임의의 것 또는 모두 제거되거나 박막화될 수 있다.
일부 실시형태들에서, NTS가 정전기 방전 보호 회로와 같은 2차 전기 보호 회로의 일부를 형성할 수 있도록, NTS 및 고온 영역 모두 상에 금속 콘택들을 형성할 수 있다. 도 8은 정전기 방전 보호 회로의 일부를 형성하는 NTS를 포함하는 디바이스의 단면을 예시한다. 도 9는 도 8에 예시된 구조체의 회로도이다. 도 8 및 9의 디바이스에서, NTS(26) 및 고온 층(16)이, 활성 영역(30)을 둘러싼 n-형 및 p-형 영역(28 및 32)에 의해 형성된 다이오드에 역병렬 접속된(connected anti-parallel) 정전기 방전(ESD) 보호 다이오드를 형성하도록, NTS(26)는 n-형 영역(28)에 전기적으로 접속되며, p-형 영역(32)은 고온 층(16)에 전기적으로 접속된다. 도 8에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 금속 콘택(64 및 66)이 각각 NTS(26) 및 고온 층(16) 상에 형성된다. 콘택(62)이 위에 형성된 n-형 영역을 노출하는 메사에 추가하여, 메사들을 식각하여, 콘택(64)이 위에 형성된 NTS(26)를 노출할 수 있고, 콘택(66)이 위에 형성된 고온 층(16)을 노출할 수 있다. 콘택들(62 및 64) 간의 전기적 접속(80) 및 콘택들(60 및 66) 간의 전기적 접속(82)은 적절한 유전체 분리 층들과 함께 칩 상에 형성된 금속 층들일 수 있거나, 외부 회로를 통해 마운트 상에 형성될 수 있다.
도 8 및 9의 LED는 n-형 영역(28), 활성 영역(30) 및 p-형 영역(32)을 포함한다. LED는 p-형 영역(32) 및 n-형 영역(28)에 각각 전기적으로 접속된 금속 콘택들(60 및 62)에 전류를 인가함으로써 순방향 바이어스 인가된다. ESD 보호 다이오드는 금속 콘택들(66 및 64)에 각각 접속된 고온 층(16) 및 NTS(26)를 포함한다.
도 9는 도 8에 예시된 디바이스의 회로도이다. LED(90) 및 정전기 방전 보호 다이오드(88)가 도 9에 예시된다. 화살표(84)는 정상적인 LED 작동 동안의 전류 흐름을 예시한다. 화살표(86)는 정전기 방전 이벤트 동안의 전류 흐름을 예시한다.
비록 하기 예들에서 반도체 발광 디바이스들은 청색 또는 UV 광을 방출하는 III-질화물 LED이지만, 레이저 다이오드와 같은, LED 이외의 반도체 발광 디바이스들이 본 발명의 범위 이내일 수 있다.
본 발명을 상세히 설명한바, 통상의 기술자들은, 본 발명을 고려할 때, 본 명세서에 설명된 본 발명의 개념의 사상으로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 변형이 이루어질 수 있음을 인지할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위가, 예시 및 설명된 특정 실시형태들로 제한되는 것을 의도하지 않는다.
Claims (12)
- 디바이스로서,
n-형 영역과 p-형 영역 사이에 배치된 III-질화물 발광 층; 및
억셉터로 도핑된 제1 III-질화물층 및 억셉터로 도핑된 제2 III-질화물층을 포함하는 나노파이프 종결 구조체를 포함하고, 상기 억셉터로 도핑된 제1 및 제2 III-질화물층은 상이한 억셉터 농도를 갖고, 상기 n-형 영역은 상기 나노파이프 종결 구조체와 상기 III-질화물 발광 층 사이에 배치되는 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 억셉터는 마그네슘인 디바이스.
- 제2항에 있어서,
상기 억셉터로 도핑된 제1 III-질화물층은 0과 2x1018 cm-3 사이의 마그네슘 농도를 갖고,
상기 억셉터로 도핑된 제2 III-질화물층은 1x1017 cm-3과 1x1020 cm-3 사이의 마그네슘 농도를 갖는 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 억셉터로 도핑된 제2 III-질화물층은 상기 억셉터로 도핑된 제1 III-질화물층보다 상기 III-질화물 발광 층에 더 가깝고, 상기 억셉터로 도핑된 제2 III-질화물층은 상기 억셉터로 도핑된 제1 III-질화물층보다 더 높은 도펀트 농도를 갖는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 억셉터로 도핑된 제1 및 제2 III-질화물층은 상이한 조성을 갖는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 나노파이프 종결 구조체는 상기 억셉터로 도핑된 제1 및 제2 III-질화물층과는 상이한 억셉터 농도를 갖는 억셉터로 도핑된 제3 III-질화물층을 포함하는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 나노파이프 결함을 포함하는 층을 더 포함하고, 상기 나노파이프 종결 구조체는 상기 나노파이프 결함을 포함하는 층과 상기 발광 층 사이에 배치되고, 상기 나노파이프 결함은 상기 나노파이프 종결 구조체에서 종결되는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 억셉터로 도핑된 제1 및 제2 III-질화물층은 각각 알루미늄을 포함하는 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 억셉터로 도핑된 제1 III-질화물층은 인듐을 포함하는 디바이스.
- 디바이스로서,
n-형 영역과 p-형 영역 사이에 배치된 III-질화물 발광 층;
나노파이프 결함을 포함하는 III-질화물층; 및
상기 III-질화물 발광 층과 상기 나노파이프 결함을 포함하는 III-질화물층 사이에 배치되는 의도적으로 도핑되지 않은 나노파이프 종결 층을 포함하고, 상기 나노파이프 결함은 상기 나노파이프 종결 층에서 종결되는 디바이스. - 제10항에 있어서, 상기 나노파이프 종결 층은 알루미늄을 포함하는 디바이스.
- 제10항에 있어서, 상기 나노파이프 종결 층은 인듐을 포함하는 디바이스.
Priority Applications (1)
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US20220384583A1 (en) * | 2021-01-26 | 2022-12-01 | Innoscience (Suzhou) Technology Co., Ltd. | Semiconductor device and fabrication method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6194742B1 (en) * | 1998-06-05 | 2001-02-27 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Strain engineered and impurity controlled III-V nitride semiconductor films and optoelectronic devices |
KR20010108105A (ko) * | 1999-11-17 | 2001-12-07 | 추후기재 | 선택적으로 도핑된 ⅲ-ⅴ질화물층을 갖는 디바이스 및발광 디바이스 |
KR20110107666A (ko) * | 2010-03-25 | 2011-10-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지 |
KR20120049371A (ko) * | 2009-08-24 | 2012-05-16 | 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 질화물 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (30)
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---|---|---|---|---|
JP3705637B2 (ja) * | 1995-11-21 | 2005-10-12 | 豊田合成株式会社 | 3族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
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JP3505405B2 (ja) * | 1998-10-22 | 2004-03-08 | 三洋電機株式会社 | 半導体素子及びその製造方法 |
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JP3786544B2 (ja) * | 1999-06-10 | 2006-06-14 | パイオニア株式会社 | 窒化物半導体素子の製造方法及びかかる方法により製造された素子 |
JP2001077412A (ja) * | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体素子およびその製造方法 |
US6447604B1 (en) | 2000-03-13 | 2002-09-10 | Advanced Technology Materials, Inc. | Method for achieving improved epitaxy quality (surface texture and defect density) on free-standing (aluminum, indium, gallium) nitride ((al,in,ga)n) substrates for opto-electronic and electronic devices |
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JP4019284B2 (ja) * | 2005-02-04 | 2007-12-12 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型装置及びその製造方法 |
JP2007095873A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 電界効果トランジスタ用エピタキシャル基板 |
JP2007129011A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Seiko Epson Corp | 光半導体素子 |
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US8519437B2 (en) * | 2007-09-14 | 2013-08-27 | Cree, Inc. | Polarization doping in nitride based diodes |
DE102007057674A1 (de) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | LED mit Stromaufweitungsschicht |
US8415654B2 (en) * | 2008-03-27 | 2013-04-09 | Nitek, Inc. | Low resistance ultraviolet light emitting device and method of fabricating the same |
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CN101621094B (zh) * | 2008-06-30 | 2012-10-17 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 半导体元件的制造方法及其结构 |
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WO2011016304A1 (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | 日本碍子株式会社 | 半導体素子用エピタキシャル基板、半導体素子用エピタキシャル基板の製造方法、および半導体素子 |
JP5524235B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2014-06-18 | 日本碍子株式会社 | 半導体素子用エピタキシャル基板および半導体素子用エピタキシャル基板の製造方法 |
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KR20010108105A (ko) * | 1999-11-17 | 2001-12-07 | 추후기재 | 선택적으로 도핑된 ⅲ-ⅴ질화물층을 갖는 디바이스 및발광 디바이스 |
KR20120049371A (ko) * | 2009-08-24 | 2012-05-16 | 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 질화물 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
KR20110107666A (ko) * | 2010-03-25 | 2011-10-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지 |
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