WO2016209015A1 - 자외선 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명장치 - Google Patents

자외선 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명장치 Download PDF

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    • H10H20/8162—Current-blocking structures

Definitions

  • Embodiments relate to an ultraviolet light emitting device, a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device, a light emitting device package and an illumination device.
  • a light emitting device may be formed by combining group 3-5 elements or group 2-6 elements on a periodic table with a pn junction diode having electrical properties that are converted into light energy, and implementing various colors by adjusting the composition ratio of the compound semiconductor. This is possible.
  • Nitride semiconductors are receiving great attention in the field of optical devices and high power electronic devices due to their high thermal stability and wide bandgap energy.
  • ultraviolet (UV) light emitting devices blue light emitting devices, green light emitting devices, and red light emitting devices using nitride semiconductors are commercially used and widely used.
  • the ultraviolet light emitting device is a light emitting device that emits light in the wavelength range of 200nm ⁇ 400nm.
  • the ultraviolet light emitting device is composed of short wavelength and long wavelength depending on the application. The short wavelength may be used for sterilization or purification, and the long wavelength may be used for an exposure machine or a curing machine.
  • the ultraviolet light emitting device has a problem that the light acquisition efficiency and light output are inferior to the blue light emitting device. This acts as a barrier to the practical use of the ultraviolet light emitting device.
  • group III nitride used in an ultraviolet light emitting device may be widely used from visible light to ultraviolet light, but there is a problem in that the efficiency of ultraviolet light is lower than visible light. The reason is that the group III nitride absorbs ultraviolet rays as the wavelength of ultraviolet rays increases, and the internal quantum efficiency decreases due to low crystallinity.
  • the UV light emitting device Since the UV light emitting device has a low In composition, it is difficult to see the In localization effect compared to the Blue LED in the quantum well. Therefore, in the prior art, the control and crystallinity of the threading dislocation coming from the lower layer affects the brightness of the chip.
  • the ultraviolet light emitting device forms a light extraction pattern on the n-type semiconductor layer by a method such as photo electrochemical (PEC) in order to improve the light extraction efficiency.
  • PEC photo electrochemical
  • the light extraction pattern by PEC of the general n-type semiconductor layer had a problem of yield reduction by a short etc.
  • the embodiment can provide an ultraviolet light emitting device, a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device, a light emitting device package, and a lighting device having improved brightness as the crystal quality is improved.
  • the embodiment can provide an ultraviolet light emitting device, a manufacturing method of the ultraviolet light emitting device, a light emitting device package and an illumination device with improved brightness by improving the defect.
  • the embodiment can provide an ultraviolet light emitting device, a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device, a light emitting device package, and an illumination device capable of improving yield.
  • An ultraviolet light emitting device includes a substrate; A first undoped GaN layer comprising a flat top surface and a V-fit on the substrate; A first nitride layer 107 disposed on the V-pit V of the first undoped GaN layer 106a; A first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 disposed on the first undoped GaN layer 106a and the first nitride layer 107; And a second undoped GaN layer 106b positioned on the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108, wherein the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 includes the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 A first region 108a located on the flat top surface of 106a and a second region 108b located on the V fit V of the first undoped GaN layer 106a,
  • the Al composition of the first region 108a may be larger than the Al composition of the second region 108b.
  • an ultraviolet light emitting device may include a first conductivity type first semiconductor layer having a light extraction structure; An etch stop layer disposed on the first conductivity type first semiconductor layer; A first conductivity type second semiconductor layer disposed on the etch stop layer; An active layer on the first conductive second semiconductor layer; And a second conductivity type semiconductor layer on the active layer, wherein the etch stop layer comprises AlN and a first conductivity type third semiconductor layer alternated at least five pairs or more, and the first conductivity type first semiconductor layer;
  • the first conductivity type second semiconductor layer and the first conductivity type third semiconductor layer may be a first conductivity type AlGaN-based semiconductor layer.
  • the light emitting device package according to the embodiment may include the ultraviolet light emitting device.
  • the lighting apparatus according to the embodiment may include the ultraviolet light emitting device.
  • the embodiment can improve the crystal quality of the light emitting structure, thereby improving the brightness of the ultraviolet light emitting device.
  • the embodiment can improve the brightness of the ultraviolet light emitting device by improving the defect of the light emitting structure.
  • the embodiment may improve the yield decrease due to the short by limiting the depth of the light extraction pattern.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a degree of defect of an ultraviolet light emitting device including the undoped AlGaN-based semiconductor layer of FIG. 1.
  • 3 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device according to one embodiment.
  • FIG. 8 is a sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to another embodiment.
  • 9A and 9B are TD Density comparison photographs of Comparative Example and Experimental Example.
  • FIG. 10 is a sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to another embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the etch stop layer of FIG. 10.
  • 12 to 16 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device according to another embodiment.
  • 17 is a photograph of an ultraviolet light emitting device according to another embodiment.
  • FIGS. 18 and 19 are cross-sectional views illustrating ultraviolet light emitting diodes according to another exemplary embodiment.
  • 20 is a cross-sectional view showing a light emitting device package according to the embodiment.
  • each layer, region, pattern, or structure is “on / over” or “under” the substrate, each layer, layer, pad, or pattern.
  • “on / over” and “under” include both “directly” or “indirectly” formed. do.
  • the criteria for the above / above or below of each layer will be described based on the drawings.
  • Figure 1 is a cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to an embodiment
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing the degree of defects of the ultraviolet light emitting device including the undoped AlGaN-based semiconductor layer of FIG.
  • the ultraviolet light emitting device 100 includes a first undoped GaN layer 106a, a nitride layer 107, an undoped AlGaN-based semiconductor layer 108, and a second undoped GaN layer. 106b).
  • the first undoped GaN layer 106a may be located on the substrate 105. At least one first undoped GaN layer 106a may be formed.
  • the first undoped GaN layer 106a may be two or more layers.
  • the first undoped GaN layer 106a may have a plurality of V fits V by controlling a growth temperature or a growth pressure.
  • the first undoped GaN layer 106a may decrease the mobility of Ga by controlling a growth temperature or a growth pressure, and thus, the first undoped GaN layer 106a may include roughness. ) Can be formed.
  • the first undoped GaN layer 106a may be formed to have at least a portion having a side surface or an upper surface, and the side surfaces may include a plurality of V-fits (V).
  • the roughness may be formed regularly or irregularly, but is not limited thereto.
  • the nitride layer 107 may be located in the V fit (V).
  • the nitride layer 107 may be formed at the lower end of the V-fit V.
  • the nitride layer 107 may include SiNx (x> 0), but is not limited thereto.
  • the nitride layer 107 may be formed on the V-pit V of the first undoped GaN layer 106a to improve defects occurring at the lower end of the V-pit V.
  • the nitride layer 107 is formed of an amorphous material and is formed at the lower end of the V-pit V of the first undoped GaN layer 106a so that the dislocations occurring at the lower end of the V-pit V may be formed.
  • the propagation to the 2 undoped GaN layer 106b can be reduced, and the path through which the defect propagates can be bent.
  • the nitride layer 107 may be located on the top surface formed on the first undoped GaN layer 106a in addition to the bottom of the V-pit V, but is not limited thereto.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be located on the nitride layer 107.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be in direct contact with the nitride layer 107.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be grown on the top and side surfaces (V-fit side) of the first undoped GaN layer 106a.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may include a first region 108a disposed on an upper surface of the first undoped GaN layer 106a and a V-fit V of the first undoped GaN layer 106a. It may include a second region 108b located on the top.
  • the growth rate of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be slower in the first region 108a than in the second region 108b.
  • the Al concentration of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be relatively greater than that of the second region 108b. That is, since the Al concentration is greater in the first region 108a than in the second region 108b, the binding energy of AlGaN in the first region 108a is larger than that of the second region 108b, which causes V fit (V). Since the defect propagated at the lower end of the bend is bent into the second region 108b rather than the first region 108a, the defect propagated to the second undoped GaN layer 106b may be reduced.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may include a semiconductor material having a compositional formula of Al x Ga 1 - x N (0.4 ⁇ x ⁇ 0.8).
  • Al composition (x) of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 is less than 0.4, defect blocking of the first region 108a may be reduced.
  • the Al composition (x) of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 is greater than 0.8, the defect bending effect of the second region 108b may be reduced.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may have a thickness of 50 nm or more.
  • the thickness of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be 5 nm to 15 nm.
  • defect blocking of the first region 108a may be reduced, and a defect bending effect of the second region 108b may be reduced.
  • the thickness of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 is greater than 15 nm, crystallinity may be reduced due to a lattice constant difference due to a high composition.
  • the second undoped GaN layer 106b may be located on the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108.
  • the thickness of the second undoped GaN layer 106b may be 800 nm or more.
  • the thickness of the second undoped GaN layer 106b may be 800 nm to 1500 nm.
  • the defect bending effect may be reduced.
  • the ultraviolet light emitting device 100 of the embodiment may include a light emitting structure 110.
  • the light emitting structure 110 may be located on the second undoped GaN layer 106b.
  • the light emitting structure 110 may directly contact the second undoped GaN layer 106b.
  • the light emitting structure 110 may include a first conductivity type AlGaN based semiconductor layer 112, an active layer 114, and a second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 116.
  • the first conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 112 may be implemented with a semiconductor compound, for example, compound semiconductors such as Groups III-5, II-6, and the like, and may be doped with a first conductivity type dopant.
  • the first conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 112 may include a semiconductor material having a compositional formula of Al n Ga 1 - n N (0 ⁇ n ⁇ 1 ).
  • an n-type dopant may include Si, Ge, Sn, Se, Te, but is not limited thereto.
  • the active layer 114 may be formed of at least one of a single quantum well structure, a multi quantum well structure (MQW), a quantum-wire structure, or a quantum dot structure.
  • MQW multi quantum well structure
  • quantum-wire structure a quantum-wire structure
  • quantum dot structure a quantum dot structure
  • the active layer 114 includes electrons (or holes) injected through the first conductivity type AlGaN based semiconductor layer 112 and holes (or electrons) injected through the second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 116. Meeting each other, the layer emits light due to a band gap difference of an energy band according to a material forming the active layer 114.
  • the active layer 114 may be formed of a compound semiconductor.
  • the active layer 114 may be implemented as at least one of a group II-IV and a group III-V compound semiconductor.
  • the active layer 114 may include a quantum well and a quantum wall.
  • quantum wells and quantum walls may be alternately disposed.
  • the quantum well and the quantum wall may be disposed of a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1 -xy (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1), or AlGaN / GaN, AlGaN / AlGaN, InGaN / GaN, InGaN / InGaN, InAlGaN / GaN, GaAs / AlGaAs, InGaAs / AlGaAs, GaP / AlGaP, InGaP AlGaP, InGaP AlGaP may be formed of any one or more pair structures, but is not limited thereto.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116 may be implemented as a semiconductor compound, for example, compound semiconductors such as Groups 3 to 5 and 2 to 6, and may be doped with a second conductivity type dopant.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116 may include a semiconductor material having a compositional formula of Al p Ga 1 - p N (0 ⁇ p ⁇ 1 ).
  • the second conductivity type dopant may include Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, or the like as a p type dopant.
  • the first conductivity type AlGaN series semiconductor layer 112 is described as an n type semiconductor layer and the second conductivity type AlGaN series semiconductor layer 116 is a p type semiconductor layer
  • the first conductivity type AlGaN series semiconductor layer ( 112 may be a p-type semiconductor layer
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116 may be an n-type semiconductor layer, but is not limited thereto.
  • a semiconductor, for example, an n-type semiconductor layer (not shown) having a polarity opposite to that of the second conductivity type may be formed on the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116.
  • the light emitting structure 110 may be implemented as any one of an n-p junction structure, a p-n junction structure, an n-p-n junction structure, and a p-n-p junction structure.
  • the light emitting structure 110 is described as the first conductivity type AlGaN series semiconductor layer 112 and the second conductivity type AlGaN series semiconductor layer 116, the first conductivity type GaN series semiconductor layer and the second conductivity are described. It may be formed of a type GaN-based semiconductor layer, but is not limited thereto.
  • the ultraviolet light emitting device 100 may include a light transmissive electrode layer 120 and first and second electrodes 151 and 153.
  • the transmissive electrode layer 120 may be located on the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116.
  • the transparent electrode layer 120 may include an ohmic layer (not shown).
  • the first electrode 151 may be located on the first conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 112.
  • the second electrode 153 may be located on the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116.
  • Light extraction patterns such as roughness may be formed on the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116 and the light transmissive electrode layer 120, but are not limited thereto.
  • the ultraviolet light emitting device 100 may be in contact with the nitride layer 107 so that the light emitting structure 110 may be formed by the undoped AlGaN semiconductor layer 108 formed on the first undoped GaN layer 106a.
  • the crystallinity of the second undoped GaN layer 106b disposed below may be improved, and defects may be improved.
  • the ultraviolet light emitting device 100 may include a first region 108a of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 positioned on an upper surface of the first undoped GaN layer 106a and the first region 108a.
  • the second region 108b of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 positioned in the V fit V of the first undoped GaN layer 106a may be included.
  • the growth rate of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be slower in the first region 108a than in the second region 108b.
  • the Al concentration of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be relatively greater than that of the second region 108b.
  • the binding energy of AlGaN in the first region 108a is larger than that of the second region 108b, which causes V fit (V). Defects propagated at the lower end of the bend may be bent to the second region 108b rather than the first region 108a to reduce propagation to the second undoped GaN layer 106b.
  • the ultraviolet light emitting device 100 according to the embodiment is not limited to the horizontal type, but may be applied to the vertical ultraviolet light emitting device.
  • 3 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device according to one embodiment.
  • a first undoped GaN layer 106a may be formed on the substrate 105.
  • the substrate 105 may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may be a conductive substrate or an insulating substrate.
  • the substrate 105 may include sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga 2 0 3 At least one of may be used.
  • An uneven structure may be formed on the substrate 105, but is not limited thereto.
  • At least one first undoped GaN layer 106a may be formed. That is, the first undoped GaN layer 106a may be two or more layers.
  • the first undoped GaN layer 106a may include a plurality of V fits V by controlling a growth temperature or a growth pressure.
  • the first undoped GaN layer 106a may decrease the mobility of Ga by controlling a growth temperature or a growth pressure, thereby forming the first undoped GaN layer 106a including roughness.
  • the first undoped GaN layer 106a may be formed to have at least a portion having a side surface and an upper surface, and the side surfaces may include a plurality of V-fits (V).
  • V V-fits
  • the roughness may be formed regularly or irregularly, but is not limited thereto.
  • a nitride layer 107 may be formed on the first undoped GaN layer 106a.
  • the nitride layer 107 may be located in the V fit (V).
  • the nitride layer 107 may be formed at a lower end of the V fit V.
  • the nitride layer 107 may include SiNx (x> 0), but is not limited thereto.
  • the nitride layer 107 may be disposed in the V-pit V of the first undoped GaN layer 106a to block defects occurring at the bottom of the V-pit V.
  • the nitride layer 107 is formed of an amorphous material and is formed at the bottom of the V-pit V of the first undoped GaN layer 106a so that a defect occurring at the bottom of the V-pit may be caused by the second undoped GaN layer ( Propagation to 106b) can be reduced and the path through which defects propagate can be bent.
  • the nitride layer 107 may be located on the top surface formed on the first undoped GaN layer 106a in addition to the bottom of the V-pit V, but is not limited thereto.
  • an undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be located on the first undoped GaN layer 106a and the nitride layer 107.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be in direct contact with the nitride layer 107.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be grown on the top surface of the first undoped GaN layer 106a and on the side of the V fit V.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may include a first region 108a disposed on an upper surface of the first undoped GaN layer 106a and a V-fit V of the first undoped GaN layer 106a. It may include a second region 108b located on the top.
  • the growth rate of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be slower in the first region 108a than in the second region 108b.
  • the Al concentration of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be relatively greater than that of the second region 108b. That is, since the Al concentration is greater in the first region 108a than in the second region 108b, the binding energy of AlGaN in the first region 108a is larger than that of the second region 108b. Since the defect propagated at the lower end of the bend is bent into the second region 108b rather than the first region 108a, the defect propagated to the second undoped GaN layer 106b may be reduced.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be filled with an upper surface of the nitride layer 107 on the V-fit side of the first undoped GaN layer 106a. Thus, the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may cover the nitride layer 107.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may include a semiconductor material having a compositional formula of Al x Ga 1 - x N (0.4 ⁇ x ⁇ 0.8).
  • the Al composition (x) of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 is less than 0.4, the defect blocking effect of the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be reduced.
  • the Al composition (x) of the undoped AlGaN based semiconductor layer 108 is greater than 0.8, the defect bending effect of the first undoped AlGaN based semiconductor layer 108 may be reduced.
  • the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may have a thickness of 50 nm or more.
  • the thickness of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be 5 nm to 15 nm.
  • the defect blocking effect of the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be reduced, and the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be The defect bending effect of 108 may be lowered.
  • the thickness of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 is greater than 15 nm, crystallinity may be reduced due to a lattice constant difference due to a high composition.
  • a second undoped GaN layer 106b may be grown on the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108.
  • the second undoped GaN layer 106b may be formed on the top and side surfaces of the undoped AlGaN-based semiconductor layer 108.
  • the thickness of the second undoped GaN layer 106b may be 800 nm or more.
  • the thickness of the second undoped GaN layer 106b may be 800 nm to 1500 nm. When the thickness of the second undoped GaN layer 106b is less than 800 nm, the defect bending effect may be reduced.
  • the light emitting structure 110 may be formed on the second undoped GaN layer 106b.
  • the light emitting structure 110 may include a first conductivity type AlGaN based semiconductor layer 112, an active layer 114, and a second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 116.
  • the first conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 112 may be implemented with a semiconductor compound, for example, compound semiconductors such as Groups III-5, II-6, and the like, and may be doped with a first conductivity type dopant.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 112 may include a semiconductor material having a composition formula of Al n Ga 1 - n N (0 ⁇ n ⁇ 1 ).
  • an n-type dopant may include Si, Ge, Sn, Se, Te, but is not limited thereto.
  • the active layer 114 may be formed of at least one of a single quantum well structure, a multi quantum well structure (MQW), a quantum-wire structure, or a quantum dot structure.
  • MQW multi quantum well structure
  • quantum-wire structure a quantum-wire structure
  • quantum dot structure a quantum dot structure
  • the active layer 114 includes electrons (or holes) injected through the first conductivity type AlGaN based semiconductor layer 112 and holes (or electrons) injected through the second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 116. Meeting each other, the layer emits light due to a band gap difference of an energy band according to a material forming the active layer 114.
  • the active layer 114 may be formed of a compound semiconductor.
  • the active layer 114 may be implemented as at least one of a group II-IV and a group III-V compound semiconductor.
  • the active layer 114 may include a quantum well and a quantum wall.
  • quantum wells and quantum walls may be alternately disposed.
  • the quantum well and the quantum wall may be disposed of a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1 -xy (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1), or AlGaN / GaN, AlGaN / AlGaN, InGaN / GaN, InGaN / InGaN, InAlGaN / GaN, GaAs / AlGaAs, InGaAs / AlGaAs, GaP / AlGaP, InGaP AlGaP, InGaP AlGaP may be formed of any one or more pair structures, but is not limited thereto.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116 may be implemented as a semiconductor compound, for example, compound semiconductors such as Groups 3 to 5 and 2 to 6, and may be doped with a second conductivity type dopant.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116 may include a semiconductor material having a compositional formula of Al p Ga 1 - p N (0 ⁇ p ⁇ 1 ).
  • the second conductivity type dopant may include Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, or the like as a p type dopant.
  • the first conductivity type AlGaN based semiconductor layer 112 may be formed of a p type semiconductor layer, and the second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 116 may be formed of an n type semiconductor layer, but is not limited thereto.
  • the ultraviolet light emitting device may include a light transmissive electrode layer 120 and first and second electrodes 151 and 154 formed on the light emitting structure 110.
  • the transparent electrode layer 120 may be formed on the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116.
  • the light transmissive electrode layer 120 may include an ohmic layer (not shown), and may be formed by stacking a single metal, a metal alloy, a metal oxide, or the like in multiple layers to efficiently inject holes.
  • the transparent electrode layer 120 may be formed of an excellent material which is in electrical contact with a semiconductor.
  • the light transmissive electrode layer 120 may be formed of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), indium gallium zinc oxide (IGZO), or IGTO.
  • a light extraction pattern may be formed on the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 116 and the light transmissive electrode layer 120, but is not limited thereto.
  • the first electrode 151 may be formed on the first conductive AlGaN-based semiconductor layer 112 exposed from the active layer 114 and the second conductive AlGaN-based semiconductor layer 116, and the second electrode ( 153 may be formed on the transparent electrode layer 120.
  • the first electrode 151 or the second electrode 153 is titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), platinum (Pt), gold (Au), tungsten (W), At least one of molybdenum (Mo) may be formed as a single layer or multiple layers, but is not limited thereto.
  • FIG. 8 is a sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to another embodiment.
  • the ultraviolet light emitting device according to another embodiment may employ technical features of the ultraviolet light emitting device according to the embodiment of FIG. 1.
  • the ultraviolet light emitting device may include a first undoped GaN layer 106a, a first nitride layer 107a, a first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108, a second undoped GaN layer 106b, and a The second nitride layer 107b, the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109, and the third undoped GaN layer 106c may be included.
  • the first undoped GaN layer 106a, the first nitride layer 107a, the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108, and the second undoped GaN layer 106b including the V-fit V1 may be formed as Detailed description will be omitted with reference to the ultraviolet light emitting device according to the embodiment.
  • the second undoped GaN layer 106b may include a V fit V2.
  • the second nitride layer 107b may be located in the V fit V of the second undoped GaN layer 106b.
  • the second nitride layer 107b may be formed at a lower end of the V-fit V2 of the second undoped GaN layer 106b.
  • the second nitride layer 107b may include SiNx (x> 0), but is not limited thereto.
  • the second nitride layer 107b may be formed on the V-pit V2 of the second undoped GaN layer 106b to block defects occurring at the lower end of the V-pit V2.
  • the second nitride layer 107b is formed of an amorphous material and is formed at the bottom of the V-pit V2 of the second undoped GaN layer 106b so that a defect occurring at the bottom of the V-pit V2 may be caused by the third. Propagation to the undoped GaN layer 106c can be reduced, and a path through which defects propagate can be bent.
  • the second nitride layer 107b may be located on the top surface formed on the second undoped GaN layer 106b in addition to the bottom of the V-pit V2, but is not limited thereto.
  • the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may be located on the second nitride layer 107b.
  • the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may be in direct contact with the second nitride layer 107b.
  • the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may be grown on an upper surface and a side surface (V fit side) of the second undoped GaN layer 106b.
  • the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may include a V-pit of the third region 109a and the second undoped GaN layer 102b formed on an upper surface of the second undoped GaN layer 106b. And a fourth region 109b formed on V2).
  • the growth rate of the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may be slower than that of the fourth region 109b.
  • the Al concentration of the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may be relatively greater than that of the fourth region 109b. That is, since the Al concentration is greater in the third region 109a than in the fourth region 109b, the binding energy of AlGaN in the third region 109a is larger than that in the fourth region 109b, which causes V-fit V2. Since the defect propagated at the lower end of the bend is bent into the fourth region 109b rather than the third region 109a, the defect propagated to the third undoped GaN layer 106c may be reduced.
  • the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may include a semiconductor material having a compositional formula of Al y Ga 1 - y N (0.4 ⁇ y ⁇ 0.8).
  • the defect blocking effect of the third region 109a may be reduced.
  • the Al composition y of the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 is greater than 0.8, the defect bending effect of the fourth region 109b may be reduced.
  • the thickness of the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may be 50 nm or more.
  • the thickness of the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 may be 5 nm to 15 nm.
  • the defect blocking effect of the third region 109a may be lowered, and the defect bending effect of the fourth region 109b is lowered.
  • the thickness of the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 is greater than 15 nm, crystallinity may be reduced due to a lattice constant difference due to a high composition.
  • the third undoped GaN layer 106c may be located on the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109.
  • the thickness of the third undoped GaN layer 106c may be 800 nm or more.
  • the thickness of the third undoped GaN layer 106c may be 800 nm to 1500 nm.
  • the defect bending effect may be reduced.
  • the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 is positioned on the second undoped GaN layer 106b and the second nitride layer 107b to further improve crystallinity.
  • defects passing through the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 may be improved.
  • the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 is positioned on the first nitride layer 107a, and the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 is the second nitride layer 107b.
  • the structure disposed on the N-type semiconductor layer 108 is not limited thereto, the first undoped AlGaN-based semiconductor layer 108 and the second undoped GaN layer 106b may be formed on the first nitride layer 107a. At least two pairs may be alternated, and at least two pairs of the second undoped AlGaN-based semiconductor layer 109 and the third undoped GaN layer 106c may be alternated on the second nitride layer 107b.
  • Table 1 shows a comparative example in which an undoped AlGaN-based semiconductor layer is not formed on an undoped GaN layer, and another embodiment of FIG. 8 including first and second undoped AlGaN-based semiconductor layers on an undoped GaN layer. It is data comparing the crystallinity and Threading Dislocation Density (TDD) of Experimental Examples 1 to 3 to which the ultraviolet light emitting device according to the present invention is applied. Here, the crystallinity may compare the center region and the edge region of the wafer.
  • the XRD measurement is data obtained by measuring planes 002 and 102 of the first conductivity type AlGaN series semiconductor layer.
  • Experimental Example 1 includes first and second undoped AlGaN-based semiconductor layers having an Al composition (x) of 0.4 and a thickness of 5 nm
  • Experimental Example 2 includes an Al composition (x) of 0.4 and a thickness of 10 nm
  • Experimental Example 3 includes first and second undoped AlGaN-based semiconductor layers having a first composition and a second undoped AlGaN-based semiconductor layer having an Al composition (x) of 0.6 and a thickness of 10 nm.
  • 9A and 9B are TD Density comparison photographs of Comparative Example and Experimental Example.
  • the ultraviolet light emitting device has a lower indium (In) composition of the light emitting structure than the blue light emitting device, so it is difficult to see the In restraining effect.
  • the ultraviolet light emitting device causes a decrease in brightness due to non-radiative recombination around the threading dislocation (TD) of the lower layer of the light emitting structure. Accordingly, in the ultraviolet light emitting device, TD control and crystallinity of the light emitting structure and the lower layer of the light emitting structure may have a great influence on the chip luminosity.
  • FIG. 9A shows a TD of a comparative example in which an undoped AlGaN semiconductor layer is not formed on an undoped GaN layer, and a first conductivity type AlGaN-based semiconductor layer is formed
  • FIG. 9B illustrates first and second undoped layers on an undoped GaN layer.
  • TD of the experimental example in which the first conductivity type AlGaN series semiconductor layer was formed after the AlGaN series semiconductor layer was formed.
  • a defect is bent by the undoped AlGaN-based semiconductor layer, thereby significantly reducing TD. Therefore, the ultraviolet light emitting device of the embodiment has a low indium (In) composition and can reduce non-radiative recombination in TD.
  • In indium
  • the embodiment can form the undoped AlGaN-based semiconductor layer on the nitride layer to reduce the TD, improve the crystallinity can improve the chip brightness than the comparative example.
  • the ultraviolet light emitting device may have a structure in which a plurality of ultraviolet light emitting devices are arranged, and may be included in the light emitting device package.
  • the ultraviolet light emitting device according to the embodiment may be used in various fields such as curing, sterilization, special lighting, etc. according to the wavelength.
  • the ultraviolet light emitting device may be applied to a backlight unit, a lighting device, a display device, a vehicle display device, a smart unit, but is not limited thereto.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to another embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an etching blocking layer of FIG. 1
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device after etching according to another embodiment. .
  • the ultraviolet light emitting device may include a light emitting structure 210.
  • the light emitting structure 210 may include a first AlGaN-based first semiconductor layer 212a, an etch blocking layer 218, a first conductive AlGaN-based second semiconductor layer 212b, an active layer 214, and a second conductive layer.
  • the AlGaN-based semiconductor layer 216 may be included.
  • the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer 212b may be formed of a semiconductor compound, for example, compound semiconductors such as Groups 3-5 and 2-6 And the first conductivity type dopant may be doped.
  • the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer 212b have a semiconductor material having a compositional formula of Al n Ga 1 - n N (0 ⁇ n ⁇ 1 ). It may include.
  • first conductivity type AlGaN series first semiconductor layer 212a and the first conductivity type AlGaN series second semiconductor layer 212b are n-type semiconductor layers
  • Si, Ge, Sn, Se, Te are n-type dopants. It may include, but is not limited to.
  • the first conductive AlGaN-based first semiconductor layer 212a may include a light extraction pattern 219 to improve light extraction efficiency.
  • the light extraction pattern 219 may be formed by a method such as PEC, but is not limited thereto.
  • the light extraction pattern 219 may be formed to have a regular shape and arrangement, or may be formed to have an irregular shape and arrangement.
  • the light extraction pattern 219 refracts the light generated by the active layer 214 from being totally reflected by the upper surface of the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a to be reabsorbed to the outside to improve light extraction efficiency. Can be improved.
  • the thickness of the first conductivity type AlGaN-based second semiconductor layer 212b may be 1500 nm or more.
  • the thickness of the first conductive AlGaN-based second semiconductor layer 212b may be 1500 nm to 2500 nm, but is not limited thereto.
  • the etch stop layer 218 may limit the formation depth of the light extraction pattern 219.
  • the etch stop layer 218 may include an AlN 218a and a first conductivity type AlGaN-based third semiconductor layer 218b.
  • Al of the AlN 218a has a larger binding energy than Ga of the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a. Therefore, the etching rate of the etch stop layer 218 may be slower than the etching rate of the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a. Therefore, the light extraction pattern 219 is caused by the slow etching speed of the etching blocking layer 218 while the light extraction pattern 219 is formed by etching the first conductive AlGaN-based second semiconductor layer 212b.
  • the etch stop layer 218 is formed such that AlN 218a and the first conductivity type AlGaN-based third semiconductor layer 218b are alternately formed by at least 5 pairs. Can be.
  • the etch stop layer 218 may be formed such that the AlN 218a and the first conductivity type AlGaN-based third semiconductor layer 218b are alternately 5 pairs to 15 pairs.
  • the etching blocking layer 218 may reduce the etching blocking effect.
  • the etch stop layer 218 may have low crystallinity due to a lattice constant difference.
  • the thickness of the AlN 218a may be 0.5 nm or more.
  • the thickness of the AlN 218a may be 0.5 nm to 3 nm.
  • the etching blocking effect may be reduced.
  • the thickness of the AlN 218a is greater than 3 nm, the crystallinity may be lowered by the AlN 218a having a smaller lattice, and the carrier injection efficiency may be lowered.
  • the thickness of the first conductive AlGaN-based third semiconductor layer 218b may be 1 nm or more.
  • the thickness of the first conductive AlGaN-based third semiconductor layer 218b may be 1 nm to 5 nm.
  • the thickness of the first conductivity-type AlGaN-based third semiconductor layer 218b is less than 1 nm, current spreading may be reduced, and the first conductivity-type AlGaN-based third semiconductor layer 218b may be degraded.
  • the thickness of is greater than 5 nm, the etching blocking effect may be lowered.
  • the etching blocking layer 218 is formed between the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer 212b to form a light extraction pattern 219.
  • the over etching can be improved. Therefore, the ultraviolet light emitting device of the embodiment can improve the yield decrease due to the short.
  • the ultraviolet light emitting device of the embodiment may include a defect blocking effect by the AlN 218a and the first conductivity type AlGaN-based third semiconductor layer 218b alternately formed at five pairs or more.
  • the active layer 214 may be formed of at least one of a single quantum well structure, a multi quantum well structure (MQW), a quantum-wire structure, or a quantum dot structure.
  • MQW multi quantum well structure
  • quantum-wire structure a quantum-wire structure
  • quantum dot structure a quantum dot structure
  • the active layer 214 includes electrons (or holes) injected through the first conductivity type AlGaN based semiconductor layer 212 and holes (or electrons) injected through the second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 216. Meeting each other, the layer emits light due to a band gap difference of an energy band according to a material forming the active layer 214.
  • the active layer 214 may be formed of a compound semiconductor.
  • the active layer 214 may be implemented as at least one of a group II-IV and a group III-V compound semiconductor.
  • the active layer 214 may include a quantum well and a quantum wall.
  • quantum wells and quantum walls may be alternately disposed.
  • the quantum well and quantum wall can be arranged in a semiconductor material having a compositional formula of In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1) , respectively Or AlGaN / GaN, AlGaN / AlGaN, InGaN / GaN, InGaN / InGaN, InAlGaN / GaN, GaAs / AlGaAs, InGaAs / AlGaAs, GaP / AlGaP, or InGaP AlGaP. Do not.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 216 may be implemented as a semiconductor compound, for example, compound semiconductors such as Groups 3 to 5 and 2 to 6, and may be doped with a second conductivity type dopant.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 216 may include a semiconductor material having a composition formula of Al p Ga 1 - p N (0 ⁇ p ⁇ 1 ).
  • the second conductivity type dopant may include Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, or the like as a p type dopant.
  • the first conductive AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductive AlGaN-based second semiconductor layer 212b are n-type semiconductor layers, and the second conductive AlGaN-based semiconductor layer 216 is a p-type semiconductor.
  • the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer 212b may include a p-type semiconductor layer and the second conductivity-type AlGaN-based semiconductor layer ( 216 may be formed of an n-type semiconductor layer, but is not limited thereto.
  • a semiconductor for example, an n-type semiconductor layer (not shown) having a polarity opposite to that of the second conductive type may be formed on the second conductive AlGaN-based semiconductor layer 216. Accordingly, the light emitting structure 210 may be implemented as any one of an n-p junction structure, a p-n junction structure, an n-p-n junction structure, and a p-n-p junction structure.
  • the light emitting structure 210 of the embodiment includes the first conductivity type AlGaN based first semiconductor layer 212a, the first conductivity type AlGaN based second semiconductor layer 212b and the second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 216.
  • the first conductive GaN based semiconductor layer may be formed of the first conductive GaN based semiconductor layer, the first conductive GaN based second semiconductor layer, and the second conductive GaN based semiconductor layer, but is not limited thereto. .
  • the ultraviolet light emitting device of the embodiment may include a first electrode 250.
  • the first electrode 250 may be positioned on the first conductivity type AlGaN-based second semiconductor layer 212a.
  • the second electrode 270 may be located under the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 216.
  • the light emitting structure 210 may include a first AlGaN-based first semiconductor layer 212a, an etch stop layer 218, a first conductive AlGaN-based second semiconductor layer 212b, an active layer 214, and a second layer.
  • the conductive AlGaN-based semiconductor layer 216 may be formed in one direction. That is, the first electrode 250 may be located on the top surface of the light emitting structure 210, and the second electrode 270 may be located on the bottom surface of the light emitting structure 210.
  • the ultraviolet light emitting device of the embodiment may include a current blocking layer 261, a channel layer 263, and a second electrode 270 under the light emitting structure 210.
  • the current blocking layer 261 may be disposed under the light emitting structure 210 and may be in direct contact with the light emitting structure 210.
  • the current blocking layer 261 may be disposed under the second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 216 and may directly contact the second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 216.
  • the current blocking layer 261 may be disposed between the light emitting structure 210 and the second electrode 270.
  • the width of the first electrode 250 may be smaller than the current blocking layer 261.
  • the current blocking layer 261 may overlap vertically with the first electrode 250. For example, a central portion of the current blocking layer 261 may overlap vertically with the first electrode 250, and an edge of the current blocking layer 261 may not vertically overlap with the first electrode 250.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the current blocking layer 261 includes SiO 2 , SiO x , SiO x N y , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , TiO 2 At least one of them may be included, and at least one may be formed between the light emitting structure 210 and the second electrode 270.
  • the current blocking layer 261 is disposed to correspond to the thickness direction of the first electrode 250 and the light emitting structure 210 disposed on the light emitting structure 210.
  • the current blocking layer 261 may block a current supplied from the second electrode 270 and diffuse it in another path. That is, the current blocking layer 261 blocks currents traveling at the shortest distances of the first and second electrodes 250 and 270 and diffuses them to the edge path of the light emitting structure 210 to improve current spreading. Can be.
  • the channel layer 263 is formed along a circumference of a lower surface of the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 216 and may be formed in a ring shape, a loop shape, or a frame shape.
  • the channel layer 263 may include at least one of ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, SiO 2 , SiO x , SiO x N y , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and TiO 2 . It may include.
  • An inner portion of the channel layer 263 may be disposed under the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 216, and an outer portion thereof may be disposed outside the side of the light emitting structure 210.
  • the second electrode 270 may include a contact layer 265, reflection layer 267 and the bonding layer (269).
  • the contact layer 265, the reflective layer 267, and the bonding layer 269 may be disposed under the current blocking layer 261 and the light emitting structure 210.
  • the contact layer 265, the reflective layer 267, and the bonding layer 269 may be disposed under the current blocking layer 261 and the conductive AlGaN-based semiconductor layer 216.
  • a cross section of the contact layer 265 may include a concave portion in contact with the current blocking layer 261 and a convex portion in contact with the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 216.
  • the cross-sectional edge of the contact layer 265 may include a recess in contact with the channel layer 263.
  • Cross-sections of the reflective layer 267 and the bonding layer 269 may include convex portions and concave portions corresponding to the convex portions and the concave portions of the contact layer 265.
  • the contact layer 265 may directly contact the current blocking layer 261 and the light emitting structure 210.
  • the reflective layer 267 may be disposed under the contact layer 265 and may directly contact the contact layer 265.
  • the reflective layer 267 may be disposed between the contact layer 265 and the bonding layer 269.
  • the bonding layer 269 may be disposed under the contact layer 265 and the reflective layer 267, and may directly contact the reflective layer 267.
  • the contact layer 265 may be formed by stacking a single metal, a metal alloy, a metal oxide, or the like in multiple layers so as to efficiently inject carriers.
  • the contact layer 265 may be formed of an excellent material which is in electrical contact with a semiconductor.
  • the contact layer 265 may be indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), indium gallium zinc oxide (IGZO), or indium gallium (IGTO).
  • tin oxide aluminum zinc oxide (AZO), antimony tin oxide (ATO), gallium zinc oxide (GZO), IZO (IZO Nitride), AGZO (Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga ZnO), ZnO, IrOx , RuOx, NiO, RuOx / ITO, Ni / IrOx / Au, and Ni / IrOx / Au / ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, It may be formed including at least one of Hf, but is not limited thereto.
  • the reflective layer 267 may be located on the contact layer 265.
  • the reflective layer 267 may be formed of a material having excellent reflectivity and excellent electrical contact.
  • the reflective layer 267 may be formed of a metal or an alloy including at least one of Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, and Hf.
  • the reflective layer 267 may be formed in a single layer or multiple layers using a light-transmitting conductive material such as IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, or the like, for example, IZO / Ni, AZO /. It can be laminated with Ag, IZO / Ag / Ni, AZO / Ag / Ni and the like.
  • a light-transmitting conductive material such as IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, or the like, for example, IZO / Ni, AZO /. It can be laminated with Ag, IZO / Ag / Ni, AZO / Ag / Ni and the like.
  • a bonding layer 269 is formed below the reflective layer 267, and the bonding layer 269 may be used as a barrier metal or a bonding metal, and the material may be, for example, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, And at least one of Ga, In, Bi, Cu, Ag, and Ta and an optional alloy.
  • a support member 273 is formed below the bonding layer 269, and the support member 273 may be formed as a conductive member, and materials may include copper (copper), gold (au), and nickel. (Ni-nickel), molybdenum (Mo), copper-tungsten (Cu-W), and a carrier wafer (eg, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, etc.). As another example, the support member 273 may be implemented as a conductive sheet.
  • the electrodes may be applied to the horizontal type located on the upper surface of the light emitting composition 210.
  • the etching blocking layer 218 is formed between the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer 212b to form a light extraction pattern 219.
  • the ultraviolet light emitting device emits light due to a defect blocking effect by the etching blocking layer 218 including the AlN 218a and the first conductivity type AlGaN-based third semiconductor layer 218b alternately formed at five pairs or more.
  • the crystallinity of the structure 210 may be improved.
  • 12 to 16 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device according to one embodiment.
  • a buffer layer 206 may be formed on the substrate 205.
  • the substrate 205 may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may be a conductive substrate or an insulating substrate.
  • the substrate 205 may include sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga 2 0 3 At least one of may be used.
  • An uneven structure may be formed on the substrate 205, but is not limited thereto.
  • the buffer layer 206 reduces the difference in lattice constant between the substrate 205 and the nitride semiconductor layer, and the material is GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP , AlGaInP may be selected.
  • the buffer layer 206 may be undoped GaN, but is not limited thereto.
  • the buffer layer 206 may be at least one. That is, the buffer layer 206 may be two or more layers.
  • a first conductivity type AlGaN based first semiconductor layer 212a may be formed on the buffer layer 206.
  • the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a may be implemented as a semiconductor compound, for example, a compound semiconductor such as Groups III-5, II-6, and the like, and may be doped with the first conductivity type dopant.
  • the second conductivity-type AlGaN-based first semiconductor layer 212a may include a semiconductor material having a compositional formula of Al n Ga 1 - n N (0 ⁇ n ⁇ 1 ).
  • the n-type dopant may include Si, Ge, Sn, Se, Te, but is not limited thereto.
  • An etch stop layer 218 may be formed on the second conductive AlGaN-based first semiconductor layer 212a.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating A of FIG. 13.
  • an etch stop layer 218 may be formed on the first conductivity type AlGaN based first semiconductor layer 212a.
  • the etch stop layer 218 may include a function of limiting the depth of the light extraction pattern formed on the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a by PEC or the like.
  • the etch stop layer 218 may be formed such that AlN 218a and the first conductivity-type AlGaN-based third semiconductor layer 218b are alternately five or more pairs.
  • the etch stop layer 218 may be formed such that the AlN 218a and the first conductivity type AlGaN-based third semiconductor layer 218b are alternately 5 pairs to 15 pairs.
  • the etching blocking layer 218 may reduce the etching blocking effect.
  • the etch stop layer 218 may have low crystallinity due to a lattice constant difference.
  • the thickness of the AlN 218a may be 0.5 nm or more.
  • the thickness of the AlN 218a may be 0.5 nm to 3 nm.
  • the etching blocking effect may be reduced.
  • the thickness of the AlN 218a is greater than 3 nm, the crystallinity may be lowered by the AlN 218a having a smaller lattice, and the carrier injection efficiency may be lowered.
  • the thickness of the first conductive AlGaN-based third semiconductor layer 218b may be 1 nm or more.
  • the thickness of the first conductive AlGaN-based third semiconductor layer 218b may be 1 nm to 5 nm.
  • the thickness of the first conductive AlGaN-based third semiconductor layer 218b is less than 1 nm, the current spreading effect may decrease, and the thickness of the first conductive AlGaN-based third semiconductor layer 218b is 5 If it is larger than nm, the etching blocking effect may be lowered.
  • a first AlGaN-based second semiconductor layer 212b may be formed on the etch stop layer 218.
  • the first conductivity type AlGaN-based second semiconductor layer 212b may be implemented as a semiconductor compound, for example, a compound semiconductor such as Groups 3-5, 2-6, and the like, and may be doped with a first conductivity type dopant.
  • the second conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer 212b may include a semiconductor material having a compositional formula of Al n Ga 1 - n N (0 ⁇ n ⁇ 1 ).
  • the n-type dopant may include Si, Ge, Sn, Se, Te, but is not limited thereto.
  • the thickness of the first conductivity type AlGaN-based second semiconductor layer 212b may be 1500 nm or more.
  • the thickness of the first conductive AlGaN-based second semiconductor layer 212b may be 1500 nm to 2500 nm, but is not limited thereto.
  • the active layer 214 may be formed on the first conductivity type AlGaN based second semiconductor layer 212b, and the second conductivity type AlGaN based semiconductor layer 216 may be formed on the active layer 214.
  • the active layer 214 may be formed of at least one of the single quantum well structure, the multi quantum well structure (MQW), the quantum line structure, or the quantum dot structure.
  • the active layer 214 includes electrons (or holes) injected through the first conductivity type AlGaN series first semiconductor layer 212a and the first conductivity type AlGaN series second semiconductor layer 212b and the second conductivity type AlGaN.
  • a hole (or electron) injected through the series semiconductor layer 216 meets each other, and emits light due to a band gap difference between energy bands according to a material forming the active layer 214. to be.
  • the active layer 214 may be formed of a compound semiconductor.
  • the active layer 214 may be implemented as at least one of a group II-IV and a group III-V compound semiconductor.
  • the active layer 214 may include a quantum well and a quantum wall.
  • quantum wells and quantum walls may be alternately disposed.
  • the quantum well and quantum wall can be arranged in a semiconductor material having a compositional formula of In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1) , respectively Or AlGaN / GaN, AlGaN / AlGaN, InGaN / GaN, InGaN / InGaN, InAlGaN / GaN, GaAs / AlGaAs, InGaAs / AlGaAs, GaP / AlGaP, or InGaP AlGaP. Do not.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 216 may be implemented as a semiconductor compound, for example, compound semiconductors such as Groups 3 to 5 and 2 to 6, and may be doped with a second conductivity type dopant.
  • the second conductivity type AlGaN-based semiconductor layer 216 may include a semiconductor material having a composition formula of Al p Ga 1 - p N (0 ⁇ p ⁇ 1 ).
  • the second conductivity type dopant may include Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, or the like as a p type dopant.
  • the first conductive AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductive AlGaN-based second semiconductor layer 212b are p-type semiconductor layers, and the second conductive AlGaN-based semiconductor layer 216 is n-type semiconductor. It may be formed as a layer, but is not limited thereto.
  • a second electrode layer 220 may be formed on the second conductive AlGaN-based first semiconductor layer 216.
  • the second electrode layer 220 may include a contact layer 222, a reflective layer 224, and a conductive support member 226.
  • the contact layer 222 may be formed by stacking a single metal, a metal alloy, a metal oxide, or the like in multiple layers so as to efficiently inject carriers.
  • the contact layer 222 may be formed of an excellent material in electrical contact with the semiconductor.
  • the contact layer 222 may be indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), indium gallium zinc oxide (IGZO), or indium gallium (IGTO).
  • tin oxide aluminum zinc oxide (AZO), antimony tin oxide (ATO), gallium zinc oxide (GZO), IZO (IZO Nitride), AGZO (Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga ZnO), ZnO, IrOx , RuOx, NiO, RuOx / ITO, Ni / IrOx / Au, and Ni / IrOx / Au / ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, It may be formed including at least one of Hf, but is not limited to such materials.
  • the reflective layer 224 may be formed on the contact layer 222.
  • the reflective layer 224 may be formed of a material having excellent reflectivity and excellent electrical contact.
  • the reflective layer 224 may be formed of a metal or an alloy including at least one of Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, and Hf.
  • the reflective layer 224 may be formed in multiple layers using a light transmitting conductive material such as IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, and the like, for example, IZO / Ni, AZO. / Ag, IZO / Ag / Ni, AZO / Ag / Ni and the like can be laminated.
  • a light transmitting conductive material such as IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, and the like, for example, IZO / Ni, AZO. / Ag, IZO / Ag / Ni, AZO / Ag / Ni and the like can be laminated.
  • a conductive support member 226 may be formed on the reflective layer 224.
  • the conductive support member 226 may be made of a metal, a metal alloy, or a conductive semiconductor material having excellent electrical conductivity so as to efficiently inject carriers.
  • the conductive support member 226 may be copper (Cu), gold (Au), copper alloy (Cu Alloy), nickel (Ni-nickel), copper-tungsten (Cu-W), or a carrier wafer (eg, GaN, Si). , Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, etc.) may be optionally included.
  • the conductive support member 226 may be formed using an electrochemical metal deposition method or a bonding method using a eutectic metal.
  • the substrate 205 and the buffer layer 206 may be removed from the light emitting structure 210.
  • the method of removing the substrate 205 and the buffer layer 206 may use a chemical etching method.
  • a light extraction pattern 219 may be formed in the first conductive AlGaN-based first semiconductor layer 212a exposed by removing the substrate 205 and the buffer layer 206.
  • the light extraction pattern 219 may be formed by a method such as PEC, but is not limited thereto.
  • the light extraction pattern 219 may be formed to have a regular shape and arrangement, or may be formed to have an irregular shape and arrangement.
  • the light extraction pattern 219 may improve light extraction efficiency by refracting light generated from the active layer 214 to the outside.
  • the etching blocking layer 218 is formed between the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer 212b to form a light extraction pattern 219.
  • the ultraviolet light emitting device emits light due to a defect blocking effect by the etching blocking layer 218 including the AlN 218a and the first conductivity type AlGaN-based third semiconductor layer 218b alternately formed at five pairs or more.
  • the crystallinity of the structure 210 may be improved.
  • 17 is a photograph of the ultraviolet light emitting device of the embodiment.
  • the ultraviolet light emitting device of the embodiment may include an etching blocking layer 218 for limiting the depth of the light extraction pattern.
  • the etch stop layer 218 restricts the depth of the light extraction pattern of the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a to the etch stop layer 218, thereby preventing overetching of the light extraction pattern, thereby forming an active layer.
  • a distance T between the reference numeral 214 and the first conductivity type AlGaN-based second semiconductor layer 212b may be kept constant.
  • the depth of the light extraction pattern is limited to the etch stop layer 218, whereby a decrease in yield due to a short of the first conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer can be improved.
  • the ultraviolet light emitting device of the embodiment may improve the crystallinity of the light emitting structure by the defect blocking effect by the etching blocking layer 218 including the AlN and the first conductivity type AlGaN-based semiconductor layer alternately formed over five pairs. have.
  • FIGS. 18 and 19 are cross-sectional views illustrating ultraviolet light emitting diodes according to another exemplary embodiment.
  • the ultraviolet light emitting device according to another embodiment may employ technical features of the ultraviolet light emitting device according to the embodiment of FIG. 1.
  • the ultraviolet light emitting device may include a first undoped GaN layer 306a, a nitride layer 307, and a second undoped GaN layer 306b.
  • At least one first undoped GaN layer 306a may be provided. That is, the first undoped GaN layer 306a may be two or more layers.
  • the first undoped GaN layer 306a may include a plurality of V fits V by controlling a growth temperature or a growth pressure.
  • the first undoped GaN layer 306a may decrease the mobility of Ga by adjusting a growth temperature or a growth pressure, thereby forming the first undoped GaN layer 306a including roughness.
  • the first undoped GaN layer 306a may be formed to have at least a portion having a side surface and an upper surface, and the side surfaces may include a plurality of V-fits (V).
  • V V-fits
  • the roughness may be formed regularly or irregularly, but is not limited thereto.
  • the nitride layer 307 may be formed on the first undoped GaN layer 306a.
  • the nitride layer 307 may be located in the V fit V.
  • the nitride layer 307 may be formed at a lower end of the V fit V.
  • the nitride layer 307 may include SiNx (x> 0), but is not limited thereto.
  • the nitride layer 307 may be disposed in the V-pit V of the first undoped GaN layer 306a to block defects occurring at the bottom of the V-pit V.
  • the nitride layer 307 is formed of an amorphous material and is formed at the bottom of the V-pit V of the first undoped GaN layer 306a so that a defect occurring at the bottom of the V-pit may be caused by the second undoped GaN layer ( Propagation to 306b may be reduced, and the path through which defects propagate may bend.
  • the nitride layer 307 may be located on the upper surface of the first undoped GaN layer 306a in addition to the bottom of the V-pit V, but is not limited thereto.
  • the nitride layer 307 is formed on the V-fit V1 of the first undoped GaN layer 306a having the V-fit (V), and the nitride layer 307 is formed on the nitride layer 307.
  • the 2 undoped GaN layer 306a may be formed to improve defects and to improve crystallinity.
  • the ultraviolet light emitting device may have a structure in which a plurality of ultraviolet light emitting devices are arranged, and may be included in the light emitting device package.
  • the ultraviolet light emitting device according to the embodiment may be used in various fields such as curing, sterilization, special lighting, etc. according to the wavelength.
  • the ultraviolet light emitting device may be applied to a backlight unit, a lighting device, a display device, a vehicle display device, a smart unit, but is not limited thereto.
  • an ultraviolet light emitting device is formed of a first conductivity type AlGaN-based material in which a substrate 305, a first undoped GaN layer 306a, a nitride layer 307, and a second undoped GaN layer 306b are removed and exposed.
  • the light extraction pattern 219 may be formed on the first semiconductor layer 212a.
  • the light extraction pattern 219 and the first electrode 250 may employ technical features of the ultraviolet light emitting device according to the exemplary embodiment of FIGS. 10 to 16.
  • the etching blocking layer 218 is formed between the first conductivity type AlGaN-based first semiconductor layer 212a and the first conductivity-type AlGaN-based second semiconductor layer 212b to form a light extraction pattern (
  • the depth of 219 to the etch stop layer 218 under the first conductivity type AlGaN-based second semiconductor layer 212b the yield by short in the first conductivity type AlGaN-based second semiconductor layer 212b is achieved. The degradation can be improved.
  • the ultraviolet light emitting device has a light emitting structure due to a defect blocking effect by an etching blocking layer 218 including AlN 218a and a first conductivity-type AlGaN-based third semiconductor layer 218b alternately formed at five pairs or more.
  • the crystallinity of (210) can be improved.
  • 20 is a cross-sectional view showing a light emitting device package according to the embodiment.
  • the light emitting device package 400 may include a package body 405, a first lead electrode 413 and a second lead electrode 414 installed on the package body 405, and the package body portion (
  • the ultraviolet light emitting device 100 installed at the 405 and electrically connected to the first lead electrode 413 and the second lead electrode 414 and the molding member 430 surrounding the ultraviolet light emitting device 100 are provided. Included.
  • the first lead electrode 413 and the second lead electrode 414 are electrically separated from each other, and serve to supply power to the ultraviolet light emitting device 100.
  • the first lead electrode 413 and the second lead electrode 414 may include a function of increasing light efficiency by reflecting light emitted from the ultraviolet light emitting device 100. It may also include a function to discharge the heat generated in 100) to the outside.
  • the ultraviolet light emitting device 100 may be electrically connected to the first lead electrode 413 or the second lead electrode 414 by any one of a wire method, a flip chip method, or a die bonding method.
  • the ultraviolet light emitting device 100 may be an ultraviolet light emitting device according to an embodiment, but is not limited thereto.
  • the ultraviolet light emitting device 100 may be an ultraviolet light emitting device according to another embodiment.
  • the molding member 430 may include a phosphor 432 to be a light emitting device package of white light, but is not limited thereto.
  • the upper surface of the molding member 430 may be formed flat, concave or convex, but is not limited thereto.

Landscapes

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Abstract

실시예는 자외선 발광소자, 자외선 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다. 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 기판과, 기판상에 상에 평평한 상부면 및 V핏을 포함하는 제1 언도프트 GaN층과, 제1 언도프트 GaN층의 V핏 상에 배치된 제1 질화물층과, 제1 언도프트 GaN층과 제1 질화물층 상에 배치된 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층, 및 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층 상에 위치한 제2 언도프트 GaN층을 포함하고, 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층은 제1 언도프트 GaN층의 평평한 상부면 상에 위치한 제1 영역 및 제1 언도프트 GaN층의 V핏 상에 위치한 제2 영역을 포함하고, 제1 영역의 Al 조성은 제2 영역의 Al 조성보다 클 수 있다.

Description

자외선 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명장치
실시 예는 자외선 발광소자, 자외선 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다.
발광소자는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 3족-5족 원소 또는 2족-6족 원소가 화합되어 생성될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭 넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 자외선(UV) 발광소자, 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 적색(RED) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
상기 자외선 발광소자(UV LED)는 200nm~400nm 파장대의 빛을 발광하는 발광소자이다. 상기 자외선 발광소자는 용도에 따라 단파장 및 장파장으로 구성된다. 상기 단파장은 살균 또는 정화 등에 사용되고, 장파장은 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다.
한편, 자외선 발광소자는 청색 발광소자에 비해, 광 취득 효율 및 광 출력이 떨어진다는 문제가 있다. 이는 자외선 발광소자의 실용화에 장벽으로 작용하고 있다.
예컨대 자외선 발광소자에 사용되는 Ⅲ족 질화물은 가시광선에서 자외선까지 광범위하게 활용될 수 있으나, 가시광선 대비 자외선의 효율이 떨어지는 문제가 있다. 그 이유는 자외선의 파장으로 갈수록 Ⅲ족 질화물이 자외선을 흡수한다는 것과, 낮은 결정성에 의한 내부 양자효율의 저하가 원인이다.
자외선 발광장치는 In 조성이 낮으므로 양자우물(Quantum Well)에서 Blue LED 대비 In 국부 효과(Localization effect)를 보기 어렵다. 따라서 종래기술에서는 하부층에서 올라오는 확산전위(Threading dislocation)의 제어 및 결정성이 칩의 광도에 영향을 미친다.
한편, 자외선 발광소자는 광 추출 효율을 향상시키기 위해 PEC(Photo electro chemical) 등의 방법으로 n형 반도체층에 광 추출 패턴을 형성하고 있다.
그러나, n형 반도체층은 상기 광 추출 패턴의 오버 에칭이 발생할 수 있으며, 상기 오버 에칭은 쇼트(short)를 야기한다. 즉, 일반적인 n형 반도체층의 PEC에 의한 광 추출 패턴은 쇼트 등에 의한 수율 저하의 문제가 있었다.
실시 예는 결정 품질 향상에 따라 광도가 향상된 자외선 발광소자, 자외선 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시 예는 결함을 개선하여 광도가 향상된 자외선 발광소자, 자외선 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
실시 예는 수율을 향상시킬 수 있는 자외선 발광소자, 자외선 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 자외선 발광소자는 기판; 상기 기판 상에 평평한 상부면 및 V핏을 포함하는 제1 언도프트 GaN층; 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 상에 배치된 제1 질화물층(107); 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)과 상기 제1 질화물층(107) 상에 배치된 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108); 및 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108) 상에 위치한 제2 언도프트 GaN층(106b)을 포함하고, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 평평한 상부면 상에 위치한 제1 영역(108a) 및 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 상에 위치한 제2 영역(108b)을 포함하고,
상기 제1 영역(108a)의 Al 조성은 상기 제2 영역(108b)의 Al 조성보다 큰 수 있다.
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 광 추출 구조를 갖는 제1 도전형 제1 반도체층; 상기 제1 도전형 제1 반도체층 상에 배치된 에칭 차단층; 상기 에칭 차단층 상에 배치된 제1 도전형 제2 반도체층; 상기 제1 도전형 제2 반도체층 상에 위치한 활성층; 및 상기 활성층 상에 위치한 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 에칭 차단층은 AlN 및 제1 도전형 제3 반도체층이 적어도 5 페어 이상 교번되고, 상기 제1 도전형 제1 반도체층, 상기 제1 도전형 제2 반도체층, 및 상기 제1 도전형 제3 반도체층은 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층일 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 상기 자외선 발광소자를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 조명장치는 상기 자외선 발광소자를 포함할 수 있다.
실시 예는 발광구조물의 결정품질 향상시킴으로써, 자외선 발광소자의 광도를 향상시킬 수 있다.
또한 실시 예는 발광구조물의 결함을 개선함으로써, 자외선 발광소자의 광도를 향상시킬 수 있다.
또한 실시 예는 광 추출 패턴의 깊이를 제한하여 쇼트에 의한 수율 저하를 개선할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 언도프트 AlGaN 계열 반도체층이 포함된 자외선 발광소자의 결함정도를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 비교예와 실험예의 TD Density 비교 사진이다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 11은 도 10의 에칭 차단층을 도시한 단면도이다.
도 12 내지 도 16은 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 17은 다른 실시 예의 자외선 발광소자의 사진이다.
도 18 및 도 19는 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 20은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 단면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 언도프트 AlGaN 계열 반도체층이 포함된 자외선 발광소자의 결함정도를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와같이, 자외선 발광소자(100)는 제1 언도프트 GaN층(106a), 질화물층(107), 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108), 제2 언도프트 GaN층(106b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 기판(105) 상에 위치할 수 있다. 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 적어도 하나 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 2 이상의 복수의 층일 수 있다. 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 제어하여 다수의 V핏(V)을 가질 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 조절하여 Ga의 이동도를 저하시킬 수 있고, 이에 따라 러프니스(Roughness)를 포함하는 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)을 형성할 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 적어도 일부가 측면 또는 상부면을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 측면들은 다수의 V핏(V)을 포함하여 형성할 수 있다. 상기 러프니스는 규칙적 또는 불규칙적으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V) 내에 위치할 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V)의 하단지점에 형성될 수 있다. 상기 질화물층(107)은 SiNx(x>0)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 질화물층(107)은 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V)에 형성되어 V핏(V)의 하단지점에서 발생하는 결함을 개선할 수 있다. 예컨대 상기 질화물층(107)은 비정질 물질로 형성되어 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V)의 하단에 형성되어 V핏(V)의 하단에서 발생하는 결함(dislocation)이 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)으로 전파되는 것을 줄일 수 있고, 결함이 전파되는 경로를 벤딩(bending)시킬 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V)하단 이외에도 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)에 형성되는 상부면 상에도 위치할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 질화물층(107) 상에 위치할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 질화물층(107)과 직접 접촉될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면 및 측면(V핏 측면)에서 성장될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면 상에 위치한 제1 영역(108a) 및 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 상에 위치한 제2 영역(108b)을 포함할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 성장속도는 제1 영역(108a)이 제2 영역(108b)보다 느릴 수 있다. 이로 인해 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 농도는 상기 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 상대적으로 클 수 있다. 즉, Al 농도가 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 크므로 제1 영역(108a)의 AlGaN의 결합에너지가 제2 영역(108b)보다 크게되고, 이로 인해 V핏(V)의 하단에서 전파되는 결함이 제1 영역(108a)보다 제2 영역(108b)으로 벤딩되므로 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)으로 전파되는 결함을 줄일 수 있다.
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 AlxGa1 - xN(0.4≤x≤0.8)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 조성(x)이 0.4 미만일 경우, 상기 제1 영역(108a)의 결함 차단(Dislocation Blocking)이 저하될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 조성(x)이 0.8 초과일 경우, 상기 제2 영역(108b)의 결함 벤딩(Dislocation Bending) 효과가 저하될 수 있다.
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께는 50㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께는 5㎚ 내지 15㎚일 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께가 5㎚ 미만일 경우, 상기 제1 영역(108a)의 결함 차단이 저하될 수 있고, 상기 제2 영역(108b)의 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께가 15㎚ 초과일 경우, 높은 조성(High Composition)에 의해 격자상수 차이로 결정성이 저하될 수 있다.
상기 제2 언도프트 GaN층(106b)은 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108) 상에 위치할 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께는 800㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께는 800㎚ 내지 1500㎚일 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께가 800㎚ 미만일 경우, 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다.
실시 예의 자외선 발광소자(100)는 발광구조물(110)을 포함할 수 있다. 상기 발광구조물(110)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b) 상에 위치할 수 있다. 상기 발광구조물(110)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 발광구조물(110)은 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 AlnGa1 - nN (0≤n≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(114)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(114)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(114)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(114)는 예로서 Ⅱ족-Ⅳ족 및 Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 활성층(114)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 상기 활성층(114)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물과 양자벽이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물과 양자벽은 각각 InxAlyGa1 -x-y(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있거나, AlGaN/GaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaP/AlGaP, InGaP AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 AlpGa1 - pN (0≤p≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 설명하고 있지만, 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)을 p형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 n형 반도체층으로 형성할 수도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
실시 예의 발광구조물(110)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112) 및 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)으로 설명하고 있지만, 제1 도전형 GaN 계열 반도체층 및 제2 도전형 GaN 계열 반도체층으로 형성할 수 도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예의 자외선 발광소자(100)는 투광성 전극층(120), 제1 및 제2 전극(151, 153)을 포함할 수 있다.
상기 투광성 전극층(120)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116) 상에 위치할 수 있다. 상기 투광성 전극층(120)은 오믹층(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(151)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112) 상에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극(153)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116) 상에 위치할 수 있다.
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)과 상기 투광성 전극층(120)상에는 러프니스와 같은 광 추출 패턴이 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
일 실시 예의 자외선 발광소자(100)는 상기 질화물층(107) 위에 접촉되어 상기 제1 언도프트 GaN층(106a) 상에 형성된 상기 언도프트 AlGaN 반도체층(108)에 의해 상기 발광구조물(110)의 아래에 위치한 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 결정성을 향상시키고, 결함을 개선할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예의 자외선 발광소자(100)는 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면에 위치한 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 제1 영역(108a)과, 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V)에 위치한 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 제2 영역(108b)을 포함할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 성장속도는 제1 영역(108a)이 제2 영역(108b)보다 느릴 수 있다. 이로 인해 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 농도가 상기 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 상대적으로 클 수 있다. 즉, Al 농도가 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)가 크므로 제1 영역(108a)의 AlGaN의 결합에너지가 제2 영역(108b)보다 크게 되고, 이로 인해 V핏(V)의 하단에서 전파되는 결함이 제1 영역(108a)보다 제2 영역(108b)으로 벤딩하게 되어 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)로 전파되는 것을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따른 자외선 발광소자(100)는 수평형으로 한정하지 않고, 수직형 자외선 발광소자에도 적용될 수 있다.
도 3 내지 도 7은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 언도프트 GaN층(106a)은 기판(105) 상에 형성될 수 있다.
상기 기판(105)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예컨대 상기 기판(105)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(105) 상에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 적어도 하나 이상일 수 있다. 즉, 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 2 이상의 복수의 층일 수 있다. 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 제어하여 다수의 V핏(V)을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 조절하여 Ga의 이동도를 저하시킬 수 있고, 이에 따라 러프니스를 포함하는 제1 언도프트 GaN층(106a)을 형성할 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)은 적어도 일부가 측면과 상부면을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 측면들은 다수의 V핏(V)을 포함하여 형성할 수 있다. 예컨대 상기 러프니스는 규칙적 또는 불규칙적으로 형성할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 질화물층(107)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a) 상에 형성될 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V) 내에 위치할 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V)의 하단에 형성될 수 있다. 상기 질화물층(107)은 SiNx(x>0)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 질화물층(107)은 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 내에 배치되어 V핏(V)의 하단에서 발생하는 결함을 차단할 수 있다. 예컨대 상기 질화물층(107)은 비정질 물질로 형성되어 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V)의 하단에 형성되어 V핏의 하단에서 발생하는 결함이 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)으로 전파되는 것을 줄일 수 있고, 결함이 전파되는 경로를 벤딩시킬 수 있다. 상기 질화물층(107)은 상기 V핏(V)하단 이외에도 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)에 형성되는 상부면 상에도 위치할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
도 5를 참조하면, 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a) 및 상기 질화물층(107) 상에 위치할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 질화물층(107)과 직접 접촉될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면 및 V핏(V)의 측면에서 성장될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 상부면 상에 위치한 제1 영역(108a) 및 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 상에 위치한 제2 영역(108b)을 포함할 수 있다.
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 성장속도는 제1 영역(108a)이 제2 영역(108b)보다 느릴 수 있다. 이로 인해 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 농도는 상기 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 상대적으로 클 수 있다. 즉, Al 농도가 제2 영역(108b)보다 제1 영역(108a)이 크므로 제1 영역(108a)의 AlGaN의 결합에너지가 제2 영역(108b)보다 크게 되고, 이로 인해 V핏(V)의 하단에서 전파되는 결함이 제1 영역(108a)보다 제2 영역(108b)으로 벤딩되므로 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)으로 전파되는 결함을 줄일 수 있다.
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 제1 언도프트 GaN층(106a)의 V핏(V) 측면 상에서 상기 질화물층(107) 상부면으로 매워질 수 있다. 따라서, 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 상기 질화물층(107)을 덮을 수 있다.
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)은 AlxGa1 - xN(0.4≤x≤0.8)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 조성(x)이 0.4 미만일 경우, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 결함 차단 효과가 저하될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 Al 조성(x)이 0.8 초과일 경우, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 결함 벤딩 효과가 저하될 수 있다.
상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께는 50㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께는 5㎚ 내지 15㎚일 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께가 5㎚ 미만일 경우, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 결함 차단 효과가 저하될 수 있고, 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다. 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 두께가 15㎚ 초과일 경우, 높은 조성(High Composition)에 의해 격자상수 차이로 결정성이 저하될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 언도프트 GaN층(106b)은 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108) 상에 성장될 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)은 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)의 상부면 및 측면상에 형성될 수 있다. 예컨대 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께는 800㎚ 이상일 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께는 800㎚ 내지 1500㎚일 수 있다. 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 두께가 800㎚ 미만일 경우, 결함 벤딩 효과가 저하될 수 있다.
도 7을 참조하면, 발광구조물(110)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b) 상에 형성될 수 있다. 상기 발광구조물(110)은 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)은 AlnGa1 - nN (0≤n≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(114)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(114)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(114)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(114)는 예로서 Ⅱ족-Ⅳ족 및 Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 활성층(114)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 상기 활성층(114)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물과 양자벽이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물과 양자벽은 각각 InxAlyGa1 -x-y(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있거나, AlGaN/GaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaP/AlGaP, InGaP AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)은 AlpGa1 - pN (0≤p≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112)을 p형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)을 n형 반도체층으로 형성할 수도 있으며 이에 한정하지 않는다.
실시 예의 자외선 발광소자는 상기 발광구조물(110) 상에 형성된 투광성 전극층(120), 제1 및 제2 전극(151, 154)을 포함할 수 있다.
상기 투광성 전극층(120)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116) 상에 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층(120)은 오믹층(미도시)을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다.
예컨대 상기 투광성 전극층(120)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 전극층(120)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, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)과 상기 투광성 전극층(120)상에는 광 추출 패턴이 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
상기 제1 전극(151)은 활성층(114) 및 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(116)으로부터 노출된 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(112) 상에 형성될 수 있고, 상기 제2 전극(153)은 상기 투광성 전극층(120) 상에 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(151) 또는 제2 전극(153)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나로 단층 또는 다층으로 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 도 1의 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 제1 언도프트 GaN층(106a), 제1 질화물층(107a), 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108), 제2 언도프트 GaN층(106b), 제2 질화물층(107b), 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109) 및 제3 언도프트 GaN층(106c)을 포함할 수 있다.
V핏(V1)을 포함하는 상기 제1 언도프트 GaN층(106a), 제1 질화물층(107a), 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108), 제2 언도프트 GaN층(106b)은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 참조하여 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 제2 언도프트 GaN층(106b)은 V핏(V2)을 포함할 수 있다.
상기 제2 질화물층(107b)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 V핏(V) 내에 위치할 수 있다. 상기 제2 질화물층(107b)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 V핏(V2)의 하단에 형성될 수 있다. 상기 제2 질화물층(107b)은 SiNx(x>0)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 질화물층(107b)은 제2 언도프트 GaN층(106b)의 V핏(V2)에 형성되어 V핏(V2)의 하단에서 발생하는 결함을 차단할 수 있다. 예컨대 상기 제2 질화물층(107b)은 비정질 물질로 형성되어 제2 언도프트 GaN층(106b)의 V핏(V2)의 하단에 형성되어 V핏(V2)의 하단에서 발생하는 결함이 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)으로 전파되는 것을 줄일 수 있고, 결함이 전파되는 경로를 벤딩시킬 수 있다. 상기 제2 질화물층(107b)은 상기 V핏(V2)하단 이외에도 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)에 형성되는 상부면 상에도 위치할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 상기 제2 질화물층(107b) 상에 위치할 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 상기 제2 질화물층(107b)과 직접 접촉될 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 상부면 및 측면(V핏 측면)에서 성장될 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 상기 제2 언도프트 GaN층(106b)의 상부면 상에 형성된 제3 영역(109a) 및 상기 제2 언도프트 GaN층(102b)의 V핏(V2) 상에 형성된 제4 영역(109b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 성장속도는 제3 영역(109a)이 제4 영역(109b)보다 느릴 수 있다. 이로 인해 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 Al 농도는 상기 제4 영역(109b)보다 제3 영역(109a)이 상대적으로 클 수 있다. 즉, Al 농도가 제4 영역(109b)보다 제3 영역(109a)이 크므로 제3 영역(109a)의 AlGaN의 결합에너지가 제4 영역(109b)보다 크게 되고, 이로 인해 V핏(V2)의 하단에서 전파되는 결함이 제3 영역(109a)보다 제4 영역(109b)으로 벤딩되므로 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)으로 전파되는 결함을 줄일 수 있다.
상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)은 AlyGa1 - yN(0.4≤y≤0.8)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 Al 조성(y)이 0.4 미만일 경우, 상기 제3 영역(109a)의 결함 차단 효과가 저하될 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 Al 조성(y)이 0.8 초과일 경우, 상기 제4 영역(109b)의 결함 벤딩 효과가 저하될 수 있다.
상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 두께는 50㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 두께는 5㎚ 내지 15㎚일 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 두께가 5㎚ 미만일 경우, 상기 제3 영역(109a)의 결함 차단 효과가 저하될 수 있고, 상기 제4 영역(109b)의 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다. 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)의 두께가 15㎚ 초과일 경우, 높은 조성에 의해 격자상수 차이로 결정성이 저하될 수 있다.
상기 제3 언도프트 GaN층(106c)은 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109) 상에 위치할 수 있다. 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)의 두께는 800㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)의 두께는 800㎚ 내지 1500㎚일 수 있다. 상기 제3 언도프트 GaN층(106c)의 두께가 800㎚ 미만일 경우, 결함 구부러짐 효과가 저하될 수 있다.
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 상기 제2 언도프트 GaN층(106b) 및 제2 질화물층(107b) 상에 상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)이 위치하여 결정성을 더 향상시키고, 상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)을 통과한 결함을 개선시킬 수 있다.
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108)이 제1 질화물층(107a) 상에 위치하고, 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109)이 제2 질화물층(107b) 상에 위치한 구조를 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 제1 질화물층(107a) 상에 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(108) 및 제2 언도프트 GaN층(106b)이 적어도 2쌍 이상 교번될 수 있고, 제2 질화물층(107b) 상에 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층(109) 및 제3 언도프트 GaN층(106c)이 적어도 2쌍 이상 교번될 수 있다.
비교예 실험예1(x=0.4, T:5㎚) 실험예2(x=0.4, T:10㎚) 실험예3(x=0.6, T:10㎚)
nAlGaN(002)(center/edge) 158/169 154/159 145/148 120/129
nAlGaN(102)(center/edge) 197/207 181/195 175/192 162/160
표1은 언도프트 GaN층 상에 언도프트 AlGaN 계열 반도체층이 형성되지 않은 비교예와, 언도프트 GaN층 상에 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 포함하는 도 8의 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자가 적용된 실험예1 내지 실험예3의결정성 및 TDD(Threading dislocation Density)를 비교한 데이터이다. 여기서, 상기 결정성은 웨이퍼의 중심(center) 영역과 가장자리(edge) 영역을 비교할 수 있다. 또한, XRD 측정은 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층의 002면 및 102면을 측정한 데이터이다.
실험예1은 0.4의 Al 조성(x) 및 5㎚의 두께를 갖는 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 포함하고, 실험예2는 0.4의 Al 조성(x) 및 10㎚의 두께를 갖는 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 포함하고, 실험예3은 0.6의 Al 조성(x) 및 10㎚의 두께를 갖는 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 포함한다.
실험예1 내지 3은 비교예보다 XRD FWHM이 낮아지므로 결정성이 향상됨을 알 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 비교예와 실험예의 TD Density 비교 사진이다.
자외선 발광소자는 청색 발광소자에 비해 발광구조물의 인듐(In) 조성이 낮아 In 구속 효과를 보기 어렵다. 자외선 발광소자는 발광구조물의 하부층의 TD(Threading dislocation) 주변에서 비발광 재결합(Non-radiative Recombination)에 의한 광도 저하를 야기한다. 따라서, 자외선 발광소자는 발광구조물 및 상기 발광구조물의 하부층의 TD 제어 및 결정성이 Chip 광도에 큰 영향을 미칠 수 있다.
도 9a는 언도프트 GaN층 상에 언도프트 AlGaN 반도체층이 형성되지 않고 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층이 형성된 비교예의 TD를 나타내고, 도 9b는 언도프트 GaN층 상에 제1 및 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 형성한 후 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층이 형성된 실험예의 TD를 나타낸다. 실시 예는 상기 언도프트 AlGaN 계열 반도체층에 의해 결함이 벤딩되어 TD를 현저히 줄일 수 있다. 따라서, 실시 예의 자외선 발광소자는 인듐(In) 조성이 낮아 TD에서 비발광 재결합(Non-radiative Recombination)을 줄일 수 있다.
따라서, 실시 예는 질화물층 상에 언도프트 AlGaN 계열 반도체층을 형성하여 TD를 줄이고, 결정성을 개선하여 비교예보다 Chip 광도를 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 자외선 발광소자는 복수개가 어레이된 구조일 수 있고, 발광소자 패키지에 포함될 수 있다. 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 파장에 따라 경화, 살균, 특수조명 등 다양한 분야에 이용될 수 있다.
실시 예에 따른 자외선 발광소자는 백라이트 유닛, 조명장치, 디스플레이 장치, 차량용 표시장치, 스마트 유닛 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이고, 도 11은 도 1의 에칭 차단층을 도시한 단면도이고, 도 17은 다른 실시 예에 따른 에칭 후의 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 10, 도 11 및 도 17에 도시된 바와 같이, 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 발광구조물(210)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(210)은 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a), 에칭 차단층(218), 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b), 활성층(214) 및 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)은 AlnGa1 - nN (0≤n≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)은 광 추출 효율을 향상시키는 광 추출 패턴(219)을 포함할 수 있다. 상기 광 추출 패턴(219)은 PEC 등의 방법으로 형성될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광 추출 패턴(219)은 규칙적인 형상 및 배열을 갖도록 형성할 수 있고, 불규칙적인 형상 및 배열을 갖도록 형성할 수도 있다. 상기 광 추출 패턴(219)은 활성층(214)으로부터 생성된 빛이 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되는 빛을 외부로 굴절시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)의 두께는 1500㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 두께는 1500㎚ 내지 2500㎚일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에칭 차단층(218)은 상기 광 추출 패턴(219)의 형성 깊이를 제한할 수 있다. 예컨대 상기 에칭 차단층(218)은 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)을 포함할 수 있다. 상기 AlN(218a)의 Al은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)의 Ga보다 결합에너지가 크다. 이로 인해 에칭 차단층(218)의 에칭 속도는 상기 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)의 에칭 속도보다 느릴 수 있다. 따라서, 상기 제1 도전형 AlGaN 계열의 제2 반도체층(212b)의 에칭에 의한 광 추출 패턴(219)이 형성되는 동안 에칭 차단층(218)의 느린 에칭 속도에 의해 상기 광 추출 패턴(219)은 상기 에칭 차단층(218)을 관통하는 깊이를 갖기 어렵다.상기 에칭 차단층(218)은 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)이 5 페어 이상 교번되게 형성될 수 있다. 예컨대 상기 에칭 차단층(218)은 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)이 5 페어 내지 15 페어 교번되게 형성될 수 있다. 상기 에칭 차단층(218)은 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)이 5 페어 미만일 경우, 에칭 차단 효과가 저하될 수 있다. 상기 에칭 차단층(218)은 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)이 15 페어 초과일 경우, 격자상수 차이에 의해 결정성이 저하될 수 있다.
상기 AlN(218a)의 두께는 0.5㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 AlN(218a)의 두께는 0.5㎚ 내지 3㎚일 수 있다. 상기 AlN(218a)의 두께가 0.5㎚ 미만일 경우, 에칭 차단 효과가 저하될 수 있다. 상기 AlN(218a)의 두께가 3㎚ 초과일 경우, 격자가 작은 AlN(218a)에 의해 결정성이 저하될 수 있고, 캐리어 주입 효율이 저하될 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)의 두께는 1㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)의 두께가 1㎚ 미만일 경우, 전류 스프레딩(electron spreading) 효과가 저하될 수 있고, 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)의 두께가 5㎚ 초과일 경우, 에칭 차단 효과가 저하될 수 있다.
실시 예의 자외선 발광소자는 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 사이에 에칭 차단층(218)이 형성되어 광 추출 패턴(219)의 깊이를 제한하므로 오버 에칭을 개선할 수 있다. 따라서, 실시 예의 자외선 발광소자는 쇼트에 의한 수율 저하를 개선할 수 있다.
또한, 실시 예의 자외선 발광소자는 5 페어 이상 교번되게 형성된 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)에 의해 결함 차단(Dislocation Blocking) 효과를 포함할 수 있다.
상기 활성층(214)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(214)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층(212)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(214)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(214)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(214)는 예로서 Ⅱ족-Ⅳ족 및 Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 활성층(214)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 상기 활성층(214)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물과 양자벽이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물과 양자벽은 각각 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있거나, AlGaN/GaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaP/AlGaP, InGaP AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)은 AlpGa1 - pN (0≤p≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)은 p형 반도체층으로 설명하고 있지만, 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)은 p형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)은 n형 반도체층으로 형성할 수도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(210)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
실시 예의 발광구조물(210)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a), 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 및 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)으로 설명하고 있지만, 상기 제1 도전형 GaN 계열 제1 반도체층, 상기 제1 도전형 GaN 계열 제2 반도체층 및 상기 제2 도전형 GaN 계열 반도체층으로 형성할 수 도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예의 자외선 발광소자는 제1 전극(250)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(250)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212a) 위에 위치할 수 있다. 상기 제2 전극(270)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216) 아래에 위치할 수 있다. 여기서, 발광구조물(210)은 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a), 에칭 차단층(218), 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b), 활성층(214) 및 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)이 일방향으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 전극(250)은 상기 발광구조물(210)의 상부면에 위치하고, 상기 제2 전극(270)은 발광구조물(210)의 하부면에 위치할 수 있다.
실시 예의 자외선 발광소자는 발광구조물(210) 아래에 전류 블록킹층(261), 채널층(263) 및 제2 전극(270)을 포함할 수 있다.
상기 전류 블록킹층(261)은 상기 상기 발광구조물(210) 아래에 배치되고, 상기 발광구조물(210)과 직접 접할 수 있다. 상기 전류 블록킹층(261)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216) 아래에 배치되고, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)과 직접 접할 수 있다. 상기 전류 블록킹층(261)은 상기 발광구조물(210)과 상기 제2 전극(270) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(250)의 폭은 상기 전류 블록킹층(261)보다 작을 수 있다. 상기 전류 블록킹층(261)은 상기 제1 전극(250)과 수직으로 중첩될 수 있다. 예컨대 상기 전류 블록킹층(261)의 중심부는 상기 제1 전극(250)과 수직으로 중첩될 수 있고, 상기 전류 블록킹층(261)의 가장자리는 상기 제1 전극(250)과 수직으로 중첩되지 않을 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
*상기 전류 블록킹층(261)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 발광구조물(210)과 제2 전극(270) 사이에 적어도 하나가 형성될 수 있다.
상기 전류 블록킹층(261)은 상기 발광구조물(210) 위에 배치된 제1 전극(250)과 상기 발광구조물(210)의 두께 방향으로 대응되게 배치된다. 상기 전류 블록킹층(261)은 상기 제2 전극(270)으로부터 공급되는 전류를 차단하여, 다른 경로로 확산시켜 줄 수 있다. 즉, 상기 전류 블록킹층(261)은 상기 제1 및 제2 전극(250, 270)의 최단거리로 진행하는 전류를 차단하고, 발광구조물(210)의 가장자리 경로까지 확산시켜 전류 스프레딩을 향상시킬 수 있다.
상기 채널층(263)은 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)의 하면 둘레를 따라 형성되며, 링 형상, 루프 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 상기 채널층(263)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 채널층(263)의 내측부는 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216) 아래에 배치되고, 외측부는 상기 발광 구조물(210)의 측면보다 더 외측에 배치될 수 있다.
상기 제2 전극(270)은 컨택층 (265), 반사층 (267) 및 본딩층(269)을 포함할 수 있다. 상기 컨택층(265), 반사층(267) 및 본딩층(269)은 상기 전류 블록킹층(261) 및 상기 발광구조물(210) 아래에 배치될 수 있다. 상기 컨택층(265), 반사층(267) 및 본딩층(269)은 상기 전류 블록킹층(261) 및 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216) 아래에 배치될 수 있다.
상기 컨택층(265)의 단면은 상기 전류 블로킹층(261)과 접하는 오목부 및 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)과 접하는 볼록부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컨택층(265)의 단면 가장자리는 상기 채널층(263)과 접하는 오목부를 포함할 수 있다. 상기 반사층(267) 및 본딩층(269) 단면은 상기 컨택층(265)의 볼록부 및 오목부와 대응되는 볼록부 및 오목부를 포함할 수 있다.
상기 컨택층(265)은 상기 전류 블록킹층(261) 및 상기 발광구조물(210)과 직접 접할 수 있다. 상기 반사층(267)은 상기 컨택층(265) 아래에 배치되고, 상기 컨택층(265)과 직접 접할 수 있다. 상기 반사층(267)은 상기 컨택층(265)과 본딩층(269) 사이에 배치될 수 있다. 상기 본딩층(269)은 상기 컨택층(265) 및 반사층(267) 아래에 배치되고, 상기 반사층(267)과 직접 접할 수 있다.
상기 컨택층(265)은 캐리어 주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. 상기 컨택층(265)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 컨택층(265)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, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반사층(267)은 상기 컨택층(265) 상에 위치할 수 있다. 상기 반사층(267)은 반사성이 우수하고, 전기적인 접촉이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사층(267)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사층(267)은 상기 금속 또는 합금과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있으며, 예컨대 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다.
상기 반사층(267) 아래에는 본딩층(269)이 형성되며, 상기 본딩층(269)은 베리어 금속 또는 본딩 금속으로 사용될 수 있으며, 그 물질은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 및 Ta와 선택적인 합금 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 본딩층(269) 아래에는 지지 부재(273)가 형성되며, 상기 지지 부재(273)는 전도성 부재로 형성될 수 있으며, 그 물질은 구리(Cu-copper), 금(Au-gold), 니켈(Ni-nickel), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 등)와 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(273)는 다른 예로서, 전도성 시트로 구현될 수 있다.
실시 예의 자외선 발광소자는 수직형 타입으로 설명하고 있지만, 전극들이 상기 발광조조물(210)의 상부면 상에 위치한 수평 타입에 적용될 수도 있다.
실시 예의 자외선 발광소자는 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 사이에 에칭 차단층(218)이 형성되어 광 추출 패턴(219)의 깊이를 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 아래의 에칭 차단층(218)까지로 제한함으로써, 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)에서의 쇼트에 의한 수율 저하를 개선할 수 있다.
또한, 실시 예의 자외선 발광소자는 5 페어 이상 교번되게 형성된 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)을 포함하는 에칭 차단층(218)에 의해 결함 차단 효과에 의해 발광구조물(210)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
도 12 내지 도 16은 일 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 버퍼층(206)은 기판(205) 상에 형성될 수 있다.
상기 기판(205)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예컨대 상기 기판(205)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(205) 상에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층(206)은 상기 기판(205)과 질화물 반도체층 사이의 격자 상수의 차이를 줄여주게 되며, 그 물질은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다. 예컨대 상기 버퍼층(206)은 언도프트 GaN일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 버퍼층(206)은 적어도 하나 이상일 수 있다. 즉, 상기 버퍼층(206)은 2 이상의 복수의 층일 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)는 상기 버퍼층(206) 상에 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)은 AlnGa1 - nN (0≤n≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 상에 에칭 차단층(218)이 형성될 수 있다.
도 14는 도 13의 A를 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 에칭 차단층(218)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 상에 형성될 수 있다. 상기 에칭 차단층(218)은 PEC 등에 의해 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)에 형성되는 광 추출 패턴의 깊이를 제한하는 기능을 포함할 수 있다.
상기 에칭 차단층(218)은 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)이 5 페어 이상 교번되게 형성될 수 있다. 예컨대 상기 에칭 차단층(218)은 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)이 5 페어 내지 15 페어 교번되게 형성될 수 있다. 상기 에칭 차단층(218)은 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)이 5 페어 미만일 경우, 에칭 차단 효과가 저하될 수 있다. 상기 에칭 차단층(218)은 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)이 15 페어 초과일 경우, 격자상수 차이에 의해 결정성이 저하될 수 있다.
상기 AlN(218a)의 두께는 0.5㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 AlN(218a)의 두께는 0.5㎚ 내지 3㎚일 수 있다. 상기 AlN(218a)의 두께가 0.5㎚ 미만일 경우, 에칭 차단 효과가 저하될 수 있다. 상기 AlN(218a)의 두께가 3㎚ 초과일 경우, 격자가 작은 AlN(218a)에 의해 결정성이 저하될 수 있고, 캐리어 주입 효율이 저하될 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)의 두께는 1㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)의 두께가 1㎚ 미만일 경우, 전류 스프레딩 효과가 저하될 수 있고, 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)의 두께가 5㎚ 초과일 경우, 에칭 차단 효과가 저하될 수 있다.
도 15를 참조하면, 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)은 상기 에칭 차단층(218) 상에 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)은 AlnGa1 - nN (0≤n≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)의 두께는 1500㎚ 이상일 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 두께는 1500㎚ 내지 2500㎚일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(214)은 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 상에 형성될 수 있고, 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)은 상기 활성층(214) 상에 형성될 수 있다.
상기 활성층(214)은 상기 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(214)은 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(214)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(214)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(214)는 예로서 Ⅱ족-Ⅳ족 및 Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 활성층(214)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 상기 활성층(214)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물과 양자벽이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물과 양자벽은 각각 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있거나, AlGaN/GaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaP/AlGaP, InGaP AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)은 반도체 화합물, 예컨대 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)은 AlpGa1 - pN (0≤p≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)을 p형 반도체층, 상기 제2 도전형 AlGaN 계열 반도체층(216)을 n형 반도체층으로 형성할 수도 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(216) 상에 제2 전극층(220)이 형성될 수 있다. 상기 제2 전극층(220)은 컨택층(222), 반사층(224) 및 전도성 지지부재(226)가 형성될 수 있다.
상기 컨택층(222)은 캐리어 주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. 상기 컨택층(222)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 컨택층(222)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, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
상기 컨택층(222) 상에는 반사층(224)이 형성될 수 있다. 상기 반사층(224)은 반사성이 우수하고, 전기적인 접촉이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사층(224)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사층(224)은 상기 금속 또는 합금과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예를 들어, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다.
다음으로, 상기 반사층(224) 상에 전도성 지지부재(226)가 형성될 수 있다.
상기 전도성 지지부재(226)는 효율적으로 캐리어 주입할 수 있도록 전기 전도성이 우수한 금속, 금속합금, 혹은 전도성 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대 상기 전도성 지지부재(226)는 구리(Cu), 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni-nickel), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 전도성 지지부재(226)를 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 유테틱 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 기판(205), 버퍼층(206)은 상기 발광구조물(210)로부터 제거될 수 있다. 예컨대 상기 기판(205), 버퍼층(206)의 제거 방법은 화학적 식각 방법을 사용할 수 있다.
상기 기판(205), 버퍼층(206)이 제거되어 노출된 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)은 광 추출 효율을 향상시키는 광 추출 패턴(219)이 형성될 수 있다. 상기 광 추출 패턴(219)은 PEC 등의 방법으로 형성될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광 추출 패턴(219)은 규칙적인 형상 및 배열을 갖도록 형성할 수 있고, 불규칙적인 형상 및 배열을 갖도록 형성할 수도 있다.
상기 광 추출 패턴(219)은 활성층(214)으로부터 생성된 빛을 외부로 굴절시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예의 자외선 발광소자는 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 사이에 에칭 차단층(218)이 형성되어 광 추출 패턴(219)의 깊이를 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 아래의 에칭 차단층(218)까지로 제한함으로써, 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)에서의 쇼트에 의한 수율 저하를 개선할 수 있다.
또한, 실시 예의 자외선 발광소자는 5 페어 이상 교번되게 형성된 상기 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)을 포함하는 에칭 차단층(218)에 의해 결함 차단 효과에 의해 발광구조물(210)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
도 17은 실시 예의 자외선 발광소자의 사진이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 실시 예의 자외선 발광소자는 광 추출 패턴의 깊이를 제한하는 에칭 차단층(218)을 포함할 수 있다. 상기 에칭 차단층(218)은 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)의 광 추출 패턴의 깊이를 상기 에칭 차단층(218)까지로 제한함으로써, 광 추출 패턴의 오버 에칭을 차단하므로 활성층(214)과 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)사이의 간격(T)을 일정하게 유지할 수 있다.
실시 예의 자외선 발광소자는 광 추출 패턴의 깊이를 상기 에칭 차단층(218)까지로 제한함으로써, 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층의 쇼트에 의한 수율 저하를 개선할 수 있다.
또한, 실시 예의 자외선 발광소자는 5 페어 이상 교번되게 형성된 상기 AlN 및 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층을 포함하는 에칭 차단층(218)에 의해 결함 차단 효과에 의해 발광구조물의 결정성을 향상시킬 수 있다.
도 18 및 도 19는 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 도 1의 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 제1 언도프트 GaN층(306a), 질화물층(307), 제2 언도프트 GaN층(306b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 언도프트 GaN층(306a)은 적어도 하나 이상일 수 있다. 즉, 상기 제1 언도프트 GaN층(306a)은 2 이상의 복수의 층일 수 있다. 상기 제1 언도프트 GaN층(306a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 제어하여 다수의 V핏(V)을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(306a)은 성장온도 또는 성장압력 등을 조절하여 Ga의 이동도를 저하시킬 수 있고, 이에 따라 러프니스를 포함하는 제1 언도프트 GaN층(306a)을 형성할 수 있다. 예컨대 상기 제1 언도프트 GaN층(306a)은 적어도 일부가 측면과 상부면을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 측면들은 다수의 V핏(V)을 포함하여 형성할 수 있다. 예컨대 상기 러프니스는 규칙적 또는 불규칙적으로 형성할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 질화물층(307)은 상기 제1 언도프트 GaN층(306a) 상에 형성될 수 있다. 상기 질화물층(307)은 상기 V핏(V) 내에 위치할 수 있다. 상기 질화물층(307)은 상기 V핏(V)의 하단에 형성될 수 있다. 상기 질화물층(307)은 SiNx(x>0)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 질화물층(307)은 제1 언도프트 GaN층(306a)의 V핏(V) 내에 배치되어 V핏(V)의 하단에서 발생하는 결함을 차단할 수 있다. 예컨대 상기 질화물층(307)은 비정질 물질로 형성되어 제1 언도프트 GaN층(306a)의 V핏(V)의 하단에 형성되어 V핏의 하단에서 발생하는 결함이 상기 제2 언도프트 GaN층(306b)으로 전파되는 것을 줄일 수 있고, 결함이 전파되는 경로를 벤딩(bending)시킬 수 있다. 상기 질화물층(307)은 상기 V핏(V)하단 이외에도 상기 제1 언도프트 GaN층(306a)에 형성되는 상부면 상에도 위치할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
다른 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 V핏(V)을 갖는 제1 언도프트 GaN층(306a)의 V핏(V1)에 질화물층(307)이 형성되고, 상기 질화물층(307) 상에 제2 언도프트 GaN층(306a)가 형성되어 결함을 개선시켜 결정성을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 자외선 발광소자는 복수개가 어레이된 구조일 수 있고, 발광소자 패키지에 포함될 수 있다. 실시 예에 따른 자외선 발광소자는 파장에 따라 경화, 살균, 특수조명 등 다양한 분야에 이용될 수 있다.
실시 예에 따른 자외선 발광소자는 백라이트 유닛, 조명장치, 디스플레이 장치, 차량용 표시장치, 스마트 유닛 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
*다른 실시 예의 자외선 발광소자는 기판(305), 제1 언도프트 GaN층(306a), 질화물층(307), 제2 언도프트 GaN층(306b)이 제거되어 노출된 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a)에 광 추출 패턴(219)이 형성될 수 있다. 상기 광 추출 패턴(219) 및 제1 전극(250)은 도 10 내지 도 16의 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 기술적 특징을 채용할 수 있다.
다른 실시 예의 자외선 발광소자는 상기 제1 도전형 AlGaN 계열 제1 반도체층(212a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 사이에 에칭 차단층(218)이 형성되어 광 추출 패턴(219)의 깊이를 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b) 아래의 에칭 차단층(218)까지로 제한함으로써, 제1 도전형 AlGaN 계열 제2 반도체층(212b)에서의 쇼트에 의한 수율 저하를 개선할 수 있다.
또한, 실시 예의 자외선 발광소자는 5 페어 이상 교번되게 형성된 AlN(218a) 및 제1 도전형 AlGaN 계열 제3 반도체층(218b)을 포함하는 에칭 차단층(218)에 의해 결함 차단 효과에 의해 발광구조물(210)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
도 20은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 단면도이다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지(400)는 패키지 몸체부(405)와, 상기 패키지 몸체부(405)에 설치된 제1 리드전극(413) 및 제2 리드전극(414)과, 상기 패키지 몸체부(405)에 설치되어 상기 제1 리드전극(413) 및 제2 리드전극(414)과 전기적으로 연결되는 자외선 발광소자(100)와, 상기 자외선 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(430)가 포함된다.
상기 제1 리드전극(413) 및 제2 리드전극(414)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 자외선 발광소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제1 리드전극(413) 및 제2 리드전극(414)은 상기 자외선 발광소자(100)에서 발광된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 기능을 포함할 수 있으며, 상기 자외선 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 기능을 포함 수도 있다.
상기 자외선 발광소자(100)는 상기 제1 리드전극(413) 또는 제2 리드전극(414)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 자외선 발광소자(100)는 일 실시예에 따른 자외선 발광소자일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예에 따른 자외선 발광소자일 수도 있다.
상기 몰딩부재(430)에는 형광체(432)가 포함되어 백색광의 발광소자 패키지가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부재(430)의 상면은 평평하거나 오목 또는 볼록하게 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 적어도 일부에 상부면 및 측면을 갖는 V핏을 포함하는 제1 언도프트 GaN층;
    상기 제1 언도프트 GaN층의 V핏 상에 배치된 제1 질화물층;
    상기 제1 언도프트 GaN층과 상기 제1 질화물층 상에 배치된 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층; 및
    상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층 상에 위치한 제2 언도프트 GaN층을 포함하고,
    상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층은 상기 제1 언도프트 GaN층의 상부면 상에 위치한 제1 영역 및 상기 제1 언도프트 GaN층의 V핏 상에 위치한 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역의 Al 농도는 상기 제2 영역의 Al 농도보다 큰 자외선 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층은 AlxGa1 - xN(0.4≤x≤0.8)의 Al 조성을 갖는 자외선 발광소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층의 두께는 5㎚ 내지 15㎚인 자외선 발광소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 언도프트 GaN층의 두께는 800㎚ 내지 1500㎚인 자외선 발광소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 언도프트 AlGaN 계열 반도체층 및 상기 제2 언도프트 GaN층은 상기 제1 질하물층 상에 적어도 2쌍 이상 배치된 자외선 발광소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 언도프트 GaN층은 평평한 상부면과 V핏을 포함하고, 상기 제2 언도프트 GaN층의 V핏 상에 배치된 제2 질화물층;
    상기 제2 언도프트 GaN층과 상기 제2 질화물층 상에 배치된 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층; 및
    상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층 상에 위치한 제3 언도프트 GaN층을 포함하고,
    상기 제2 언도프트 AlGaN 계열 반도체층은 상기 제2 언도프트 GaN층의 상부면 상에 위치한 제3 영역 및 상기 제2 언도프트 GaN층의 V핏 상에 위치한 제4 영역을 포함하고,
    상기 제3 영역의 Al 농도는 상기 제4 영역의 Al 농도보다 큰 자외선 발광소자.
  7. 광 추출 구조를 갖는 제1 도전형 제1 반도체층;
    상기 제1 도전형 제1 반도체층 상에 배치된 에칭 차단층;
    상기 에칭 차단층 상에 배치된 제1 도전형 제2 반도체층;
    상기 제1 도전형 제2 반도체층 상에 위치한 활성층; 및
    상기 활성층 상에 위치한 제2 도전형 반도체층을 포함하고,
    상기 에칭 차단층은 AlN 및 제1 도전형 제3 반도체층이 적어도 5 페어 이상 교번되고,
    상기 제1 도전형 제1 반도체층, 상기 제1 도전형 제2 반도체층, 및 상기 제1 도전형 제3 반도체층은 제1 도전형 AlGaN 계열 반도체층인 자외선 발광소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 에칭 차단층은 상기 AlN 및 제1 도전형 제3 반도체층이 5 페어 내지 15 페어 교번되는 자외선 발광소자.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 AlN의 두께는 0.5㎚ 내지 3㎚인 자외선 발광소자.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 도전형 제3 반도체층의 두께는 1㎚ 내지 5㎚인 자외선 발광소자.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 하나의 자외선 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지.
  12. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 하나의 자외선 발광소자를 포함하는 조명장치.
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