WO2017179908A1 - 반도체 소자 - Google Patents

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Definitions

  • Embodiments relate to semiconductor devices.
  • a semiconductor device including a compound such as GaN, AlGaN, etc. has many advantages, such as having a wide and easy-to-adjust band gap energy, and is used in various ways, such as a light emitting device and a light receiving device.
  • the light emitting device includes a light emitting diode or a laser diode using a -IV or -V compound semiconductor material.
  • a light emitting device can realize various colors such as red, green, blue, and ultraviolet rays through the development of thin film growth technology and device materials, and it is possible to realize efficient white light by using fluorescent materials or combining colors.
  • fluorescent materials or combining colors Compared with conventional light sources such as incandescent lamps, it has the advantages of low power consumption, semi-permanent life, fast response speed, safety and environmental friendliness.
  • a white light emitting device that can replace a fluorescent light bulb or an incandescent bulb that replaces a Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) constituting a backlight of a transmission module of an optical communication means and a liquid crystal display (LCD) display device.
  • CCFL Cold Cathode Fluorescence Lamp
  • LCD liquid crystal display
  • a photodetector is a type of transducer that detects light and converts its intensity into an electrical signal.
  • a light receiving device using a semiconductor converts electromagnetic energy into electrical energy through the photoelectric effect generated in the semiconductor.
  • Such a light receiving device may be implemented in various forms.
  • Photons of light incident to the light receiving element are absorbed in the depletion region and converted into electrical signals. Photon efficiency of the light receiving element may be deteriorated because photons of light that are not absorbed in the depletion region pass through the depletion region.
  • the embodiment provides a semiconductor device in which photons of light that has not been absorbed in the depletion region through the depletion region among photons of light incident on the semiconductor element can be absorbed in the depletion region through the reflective layer.
  • a semiconductor device includes a substrate; A first semiconductor layer disposed on the substrate; A second semiconductor layer disposed on the first semiconductor layer; A third semiconductor layer disposed on the second semiconductor layer; And a reflective layer disposed on the third semiconductor layer, wherein the first and second semiconductor layers, the third and second semiconductor layers, and the second semiconductor layer may form a depletion region.
  • the conductive type of the first semiconductor layer and the conductive type of the third semiconductor layer may be different from each other, and the second semiconductor layer may include an intrinsic semiconductor layer.
  • the first semiconductor layer may be n type
  • the third semiconductor layer may be p type
  • the first semiconductor layer may be p type
  • the third semiconductor layer may be n type
  • the semiconductor device may further include an ohmic layer disposed between the third semiconductor layer and the reflective layer.
  • the ohmic layer and the reflective layer may be integrated.
  • it may further include a protective layer disposed on the reflective layer.
  • the reflective layer may have a coated film form.
  • the semiconductor device may further include a plurality of fourth semiconductor layers spaced apart from each other on the third semiconductor layer.
  • the fourth semiconductor layer may have the same conductivity type as the third semiconductor layer.
  • the reflective layer may be connected to the third semiconductor layer through a space between the plurality of fourth semiconductor layers.
  • the semiconductor device may further include a second ohmic layer disposed on the fourth semiconductor layer.
  • the reflective layer may be disposed on the fourth semiconductor layer to cover the second ohmic layer.
  • the reflective layer may be made of the same material as the second ohmic layer.
  • the reflective layer may be made of a different material from the second ohmic layer.
  • the reflective layer may include at least one of aluminum (Al), rhodium (Rh), silver (Ag), nickel (Ni), titanium (Ti), or an alloy thereof.
  • the ohmic layer may include one or more of rhodium (Rh), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), titanium (Ti), aluminum (Al), and chromium (Cr). .
  • the semiconductor device according to the embodiment may improve the light conversion efficiency of the semiconductor device by increasing the amount of light absorbed in the depletion region.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a semiconductor device according to example embodiments.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a semiconductor device according to another exemplary embodiment.
  • FIG 3 is a diagram illustrating a reflective layer according to an exemplary embodiment.
  • 4 to 6 are diagrams illustrating reflective layers according to other embodiments.
  • the upper (up) or the lower (down) (on or under) when described as being formed on the “on” or “on” (under) of each element, the upper (up) or the lower (down) (on or under) includes both the two elements are in direct contact with each other (directly) or one or more other elements are formed indirectly formed (indirectly) between the two elements.
  • the upper (up) or the lower (down) (on or under) when expressed as “up” or "on (under)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.
  • the semiconductor device may include a light emitting device, a light receiving device, or the like, and both the light emitting device and the light receiving device may include a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer.
  • the light emitting device includes light having an energy determined by an energy band inherent by electrons injected through the first conductive semiconductor layer and holes injected through the second conductive semiconductor layer in the active layer. Emits.
  • the emitted light may vary depending on the composition of the material.
  • the light emitting device may be configured as a light emitting device package and used as a light source of an illumination system.
  • the light emitting device may be used as a light source of an image display device or a light source of an illumination device.
  • a backlight unit of a video display device When used as a backlight unit of a video display device may be used as an edge type backlight unit or a direct type backlight unit, when used as a light source of a lighting device may be used as a luminaire or bulb type, also used as a light source of a mobile terminal It may be.
  • the light emitting device includes a laser diode in addition to the light emitting diode.
  • the light emitted from the light emitting device is mixed with light of various wavelength regions, and the light may be emitted radially around the light emitting device.
  • the laser diode may include a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer having the above-described structure.
  • the p-type first conductivity type semiconductor and the n-type second conductivity type semiconductor are bonded to each other by using an electro-luminescence phenomenon in which light is emitted from an active layer when a current flows, There is a difference between the direction of the light and the wavelength band. That is, a laser diode may emit light having a specific wavelength (monochromatic beam) in the same direction with the same phase by using a phenomenon called stimulated emission and a constructive interference phenomenon. Can be used for optical communication.
  • the light receiving device may refer to a photodetector, which is a kind of transducer that detects light and converts its intensity into an electrical signal.
  • photodetectors include photovoltaic cells (silicon, selenium), photoconductive elements (cadmium sulfide, cadmium selenide), photodiodes (e.g. PDs having peak wavelengths in visible blind or true blind spectral regions), phototransistors , Photomultiplication tubes, phototubes (vacuum, gas encapsulation), IR (Infra-Red) detectors, and the like, but embodiments are not limited thereto.
  • a semiconductor device such as a photodetector may generally be manufactured using a direct bandgap semiconductor having excellent light conversion efficiency.
  • the photodetector has various structures, and the most common structures include a pin photodetector using a pn junction, a Schottky photodetector using a Schottky junction, a metal semiconductor metal (MSM) photodetector, and the like. have.
  • a pin type photodetector and a Schottky type photodetector may be implemented using a nitride semiconductor material.
  • a light receiving device such as a photodiode may include a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, and have a p-n junction or pin structure.
  • the reverse bias voltage is applied to the photodiode, the resistance becomes very high and a minute current flows, but when light enters the photodiode, electrons and holes are generated, and the current flows, and the magnitude of the voltage is almost proportional to the intensity of the light incident on the photodiode. do.
  • Photovoltaic cells or solar cells are a type of photodiodes that can convert light into current using the photoelectric effect.
  • the solar cell may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer having the above-described structure similarly to the light emitting device.
  • When sunlight is incident from the outside electrons and holes are generated in the n-type first conductive semiconductor layer and the p-type second conductive semiconductor layer, respectively, and the generated electrons and holes are n-type.
  • the electrode moves to the p-type electrode, and when the n-type electrode and the p-type electrode are connected to each other, electrons move from the n-type electrode to the p-type electrode so that a current flows.
  • Solar cells may be divided into crystalline solar cells and thin film solar cells, and thin film solar cells may be divided into inorganic thin film solar cells and organic thin film solar cells.
  • the semiconductor device described above is not necessarily implemented as a semiconductor and may further include a metal material in some cases.
  • a semiconductor device such as a light receiving device may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, or As, and doped by a p-type dopant or an n-type dopant. It may be implemented using a semiconductor material or an intrinsic semiconductor material.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a semiconductor device 100A according to an embodiment.
  • the semiconductor device 100A may include a substrate 105, a first semiconductor layer 110, a second semiconductor layer 120, a third semiconductor layer 130, and a reflective layer 150. It may include.
  • the substrate 105 may be an optically transparent substrate with respect to light incident on the semiconductor device 100A.
  • the substrate 105 may include a conductive material or a non-conductive material.
  • the substrate 105 may include at least one of sapphire (Al 2 O 3 ), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga 2 O 3 , GaAs and Si, but the embodiment may include the substrate 105 It is not limited to a specific substance of).
  • a buffer layer 115 is further provided between the substrate 105 and the first semiconductor layer 110. Can be arranged.
  • the buffer layer 115 is grown on the substrate 105, and may be grown in an amorphous or polycrystalline form or a mixture of both.
  • the buffer layer 115 may include, but is not limited to, at least one material selected from the group consisting of Al, In, N, and Ga, for example.
  • the buffer layer 115 may have a single layer or a multilayer structure.
  • the buffer layer 115 may be made of AlN.
  • the first semiconductor layer 110 may be disposed on the buffer layer 115.
  • the first semiconductor layer 110 may be a N-AlGaN semiconductor layer heavily doped.
  • the second semiconductor layer 120 may be disposed under the first semiconductor layer 110, and the third semiconductor layer 130 may be disposed under the second semiconductor layer 120.
  • the conductivity type of the first semiconductor layer 110 and the conductivity type of the third semiconductor layer 130 may be different from each other.
  • the first semiconductor layer 110 may be n type, and the third semiconductor layer 130 may be p type. On the contrary, the first semiconductor layer 110 may be p-type and the third semiconductor layer 130 may be n-type.
  • the first semiconductor layer 110 may be a first conductive semiconductor layer doped with a first conductive dopant and the third semiconductor layer 130 may be a second conductive semiconductor layer doped with a second conductive dopant. have.
  • the first semiconductor layer 110 may have a second conductivity type semiconductor layer and the third semiconductor layer 130 may have a first conductivity type semiconductor layer.
  • the first conductivity type dopant is an n-type dopant and may include Si, Ge, Sn, Se, Te, but is not limited thereto.
  • the second conductivity type dopant may be a p type dopant, and may include Mg, Zn, Ca, Sr, and Ba, but is not limited thereto.
  • the second semiconductor layer 120 may be disposed between the first semiconductor layer 110 and the third semiconductor layer 130, and the second semiconductor layer 120 may include an intrinsic semiconductor layer.
  • the second semiconductor layer 120 may be an undoped (Unintentionally doped) semiconductor layer.
  • the undoped semiconductor layer may be a N-vacancy deficient in sodium (N) even in a region in which a dopant, for example, an n-type dopant is not supplied, in the growth process of the semiconductor layer.
  • the concentration may be so large that, even if not intended in the manufacturing process, it may have electrical properties similar to those doped with n-type dopants.
  • the second semiconductor layer 120 is a pure AlGaN compound semiconductor layer that is not doped, and may be detected by adjusting the wavelength region of the received light according to the Al content.
  • the second semiconductor layer 120 may be an AlyGa1-yN semiconductor layer.
  • the energy band gap is increased, so that light having a shorter wavelength can be received.
  • the flip chip semiconductor device may be used in an ultraviolet detector.
  • the second semiconductor layer 120 may absorb light having a wavelength of 250 nm to 360 nm depending on the Al content.
  • the second semiconductor layer 120 may be formed to have a predetermined thickness. When the thickness of the second semiconductor layer 120 is too thick, light may not reach the depletion region, and thus light receiving efficiency may be lowered. The thickness of the second semiconductor layer 120 may be formed so that the light can reach the depletion region.
  • An ohmic layer may be disposed on the third semiconductor layer 130.
  • the ohmic layer may be a transparent conductive oxide (TCO).
  • TCO transparent conductive oxide
  • the ohmic layer 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 IGTO.
  • IrOx, RuOx, NiO, RuOx / ITO, Ni / IrOx / Au, and Ni / IrOx / Au / ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg , Zn, Pt, Au, Hf may be formed to include, but are not limited to such materials.
  • the ohmic layer may include a material in which the second electrode disposed on the third semiconductor layer 130 is in ohmic contact, and thus an additional ohmic layer serving as an ohmic may not be disposed and omitted.
  • the semiconductor device 100A of the embodiment between the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 120, between the third semiconductor layer 130 and the second semiconductor layer 120, and the second semiconductor layer 120. Depletion region is formed.
  • the depletion region D serves to absorb photons of light incident from the outside into the semiconductor device 100A.
  • Photons of light incident from the substrate 105 of the semiconductor device 100A are absorbed in the depletion region so that the light is converted into an electrical signal.
  • some of the photons of light incident through the substrate are absorbed in the depletion region but partially Since the light is not absorbed in the depletion region and is transmitted through the depletion region, the light change efficiency of the semiconductor device is reduced.
  • the reflective layer 150 may be disposed under the third semiconductor layer 130 so that light that is not absorbed in the depletion region and transmitted through the depletion region may be reflected to the depletion region.
  • the reflective layer 150 and the first electrode 111 may be disposed on the submount 210, respectively.
  • the sub-mount 210 may be formed of a semiconductor substrate such as AlN, BN, silicon carbide (SiC), GaN, GaAs, Si, or the like, and may be formed of a semiconductor material having excellent thermal conductivity.
  • the first electrode 111 may be formed of a metal, and may be formed of Ag, Ni, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Cr, and a selective combination thereof. It may be made of a single layer or a multilayer structure.
  • the semiconductor device 100A shown in FIG. 1 has a flip chip bonding structure, and the semiconductor device 100B shown in FIG. 2 to be described later has a horizontal bonding structure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a semiconductor device 100B according to another embodiment.
  • the semiconductor device 100B includes a substrate 105, a buffer layer 115, a first semiconductor layer 110, a second semiconductor layer 120, a third semiconductor layer 130, and a reflective layer 150. It may include.
  • the description of the first semiconductor layer 110, the second semiconductor layer 120, and the third semiconductor layer 130 illustrated in FIG. 2 is described with reference to the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor illustrated in FIG. 1. Since the description of the layer is duplicated, it will be omitted.
  • the first electrode 110a may be disposed on the first semiconductor layer 110.
  • the first electrode 110a may be formed on the exposed first semiconductor layer 110 by mesa etching the light receiving structures 110, 120, and 130.
  • the second electrode 130a may be disposed on the third semiconductor layer 130.
  • the semiconductor device 100B illustrated in FIG. 2 has a horizontal bonding structure, light from the outside is incident to the depletion region D through the second electrode 130a and the third semiconductor layer 130.
  • Photons of incident light are formed between the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 120, and between the second semiconductor layer 120 and the second semiconductor layer 120 and the third semiconductor layer 130. Can be absorbed in the depletion region (D).
  • the reflective layer 150 may be disposed under the substrate 105 to reflect light that is not absorbed in the depletion region D and transmitted through the depletion region D.
  • FIG 3 is a diagram illustrating a reflective layer according to an exemplary embodiment.
  • the reflective layer 150 may have a film form coated on the third semiconductor layer 130, but the shape or method of forming the reflective layer 150 on the third semiconductor 130 is limited thereto. I never do that.
  • the reflective layer 150 may include at least one of aluminum (Al), rhodium (Rh), silver (Ag), nickel (Ni), titanium (Ti), or an alloy thereof, but may have a high reflectance. It is not limited to this.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a reflective layer according to another exemplary embodiment.
  • the semiconductor device according to the embodiment may further include an ohmic layer 160 disposed between the third semiconductor layer 130 and the reflective layer 150.
  • the reflective layer 150 is made of rhodium (Rh) or an alloy of aluminum (Al) and rhodium (Rh), not only the ohmic resistance with the third semiconductor layer 130 is low but also the light incident on the semiconductor device is provided. Reflectivity reflected by the reflective layer 150 may be excellent.
  • the reflective layer 150 is made of aluminum (Al)
  • a high ohmic resistance with the third semiconductor layer 130 may be high, so a separate ohmic layer may be required.
  • the ohmic layer 160 may include one or more of rhodium (Rh), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), titanium (Ti), aluminum (Al), and chromium (Cr).
  • the ohmic layer and the reflective layer may be integrally formed and disposed as a single layer.
  • the ohmic layer 160 and the reflective layer 150 are respectively formed of the third semiconductor layer 130. It may also be disposed on).
  • the semiconductor device according to the embodiment may further include a protective layer 170 disposed under the reflective layer 150.
  • the protective layer 170 may serve to secure thermal stability of the reflective layer 150 in the heat treatment process for forming the ohmic layer 160. Therefore, the protective layer 170 may be omitted if the reflective layer 150 is a material having excellent heat resistance.
  • an ohmic layer 160, a reflective layer 150, and a protective layer 170 are sequentially disposed on the third semiconductor layer 130 of the semiconductor device according to the embodiment, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the structure of the ohmic layer 160 or the protective layer 170 may be omitted in some cases.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a reflective layer according to another embodiment.
  • the semiconductor device according to the embodiment may further include a plurality of fourth semiconductor layers 140 spaced apart from each other under the third semiconductor layer 130.
  • the fourth semiconductor layer 140 may have the same conductivity type as the third semiconductor layer 130, and the fourth semiconductor layer 140 may include a p-GaN layer.
  • a fourth semiconductor layer 140 having a low ohmic resistance may be disposed between the third semiconductor layer 130 and the reflective layer 150 because of high ohmic resistance between the third semiconductor layer 130 and the reflective layer 150. have.
  • the fourth semiconductor layer 140 When the fourth semiconductor layer 140 is disposed in the form of a thin film on the surface of the third semiconductor layer 130, dry etching of the fourth semiconductor layer 140 or selective area growth may be performed.
  • the fourth semiconductor layer 140 may be disposed on the third semiconductor layer 130 through the third semiconductor layer 130.
  • the resistance may decrease, but the fourth semiconductor layer 140 If the total area formed on the third semiconductor layer 130 becomes too wider than the area of the third semiconductor layer 130, light may be absorbed or lost, so that the fourth semiconductor layer 130 may have a fourth area depending on the area of the third semiconductor layer 130.
  • the area of the semiconductor layer 140 may be appropriately formed.
  • the reflective layer 150 may pass through the third semiconductor layer 130 through a space between the plurality of fourth semiconductor layers 140. It can be arranged in connection.
  • FIG. 6 is a view showing a reflective layer according to another embodiment.
  • the fourth semiconductor layer 140 may be spaced apart from each other under the third semiconductor layer 130.
  • the fourth semiconductor layer 140 may be disposed to have a predetermined pattern under the third semiconductor layer 130, and the second ohmic layer 165 may be disposed below the fourth semiconductor layer 140.
  • the second ohmic layer 165 may include one or more of rhodium (Rh), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), titanium (Ti), aluminum (Al), and chromium (Cr). It is not limited to such a material.
  • the reflective layer 150 may be disposed on the fourth semiconductor layer 140 to cover the second ohmic layer 165.
  • the reflective layer 150 may include at least one of aluminum (Al), rhodium (Rh), silver (Ag), nickel (Ni), titanium (Ti), or an alloy thereof, and the reflective layer 150 may include a fourth semiconductor.
  • the semiconductor layer 130 may be connected to the third semiconductor layer 130 through a space between the layers 140.
  • the reflective layer 150 may be made of the same material as the second ohmic layer 165 or different materials.
  • the light incident on the semiconductor device 100A does not pass through the substrate 105, the buffer layer 115, and the first semiconductor layer 110 to be absorbed in the depletion region D, and thus the third semiconductor layer (
  • the light propagated to 130 may be reflected through the reflective layer 150 disposed on the third semiconductor layer 130, or the light incident on the semiconductor device 100B may be incident on the second electrode 130a and the third semiconductor layer 130.
  • the light efficiency may be improved.

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

실시예는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 상에 배치되는 제2 반도체층; 상기 제2 반도체층 상에 배치되는 제3 반도체층; 및 상기 제3 반도체층 상에 배치되는 반사층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 반도체층 사이, 상기 제3 및 제2 반도체층 사이 및 상기 제2 반도체층은 공핍 영역을 포함하고, 상기 제1 반도체층의 도전형과 상기 제3 반도체층의 도전형은 서로 다르고, 상기 제2 반도체층은 진성 반도체층을 포함하는 반도체 소자를 제공한다.

Description

반도체 소자
실시예는 반도체 소자에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서, 발광 소자, 수광 소자 등 다양하게 사용되고 있다.
발광 소자로서, -Ⅳ족 또는 -Ⅴ족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode) 등이 있다. 이러한 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다. 따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
수광 소자로서, 예를 들어, 광 검출기(photodetector)는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서이다. 반도체를 이용한 수광 소자는 반도체에서 발생하는 광전 효과를 통해 전자기적 에너지를 전기적인 에너지로 변환한다. 이러한 수광 소자는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
수광 소자로 입사된 광의 광자가 공핍 영역에 흡수되어 전기 신호로 변환되는데, 공핍 영역에서 흡수되지 못 한 광의 광자가 공핍 영역을 투과하게 됨으로써 수광 소자의 광변환 효율이 저하될 수 있다.
실시예는 반도체 소자로 입사한 광의 광자 중에 공핍 영역을 지나 공핍 영역에서 흡수되지 못한 광의 광자가 반사층을 통해 공핍 영역에서 흡수될 수 있는 반도체 소자를 제공하고자 한다.
실시예에 의한 반도체 소자는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 상에 배치되는 제2 반도체층; 상기 제2 반도체층 상에 배치되는 제3 반도체층; 및 상기 제3 반도체층 상에 배치되는 반사층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 반도체층 사이, 상기 제3 및 제2 반도체층 사이 및 상기 제2 반도체층은 공핍 영역을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 반도체층의 도전형과 상기 제3 반도체층의 도전형은 서로 다르고, 상기 제2 반도체층은 진성 반도체층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 반도체층은 n타입이고, 상기 제3 반도체층은 p타입일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 반도체층은 p타입이고, 상기 제3 반도체층은 n타입일 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 반도체층과 상기 반사층 사이에 배치된 오믹층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 오믹층과 상기 반사층은 일체일 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층 상에 배치된 보호층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층은 코팅된 필름 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 복수의 제4 반도체층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제4 반도체층은 상기 제3 반도체층과 동일한 도전형을 가질 수 있다.
예를 들어, 제9 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 복수의 제4 반도체층 사이의 공간을 통해 상기 제3 반도체층과 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제4 반도체층 상에 배치된 제2 오믹층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층은 상기 제2 오믹층을 덮도록 상기 제4 반도체층 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층은 상기 제2 오믹층과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층은 상기 제2 오믹층과 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층은 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 은(Ag), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 오믹층은 로듐(Rh), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자는 공핍 영역에 흡수되는 광량을 증가시켜 반도체 소자의 광변환 효율을 개선시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 반도체 소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 반도체 소자를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 반사층을 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 다른 실시예들에 따른 반사층을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
반도체 소자는 발광 소자나 수광 소자 등을 포함할 수 있으며, 발광 소자와 수광 소자는 모두 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
먼저, 발광 소자는 상술한 바와 같이 제1 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 정공이 활성층에서 서로 만나서 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 이때, 방출되는 빛은 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.
발광 소자는 발광소자 패키지로 구성되어, 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상 표시 장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상 표시 장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.
발광 소자는 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다. 발광소자에서 방출되는 광은 여러 파장 영역의 광이 혼합되어 있으며 발광소자를 중심으로 방사상으로 광이 방출될 수 있다. 레이저 다이오드는, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 활성층에서 빛이 방출되는 전계 발광(electro-luminescence) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 파장 대역의 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신에 사용될 수 있다.
수광 소자는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 의미할 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광도전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배(multiplication)관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다. 이들 중 pin형 광검출기와 쇼트키형 광검출기는 질화물 반도체 물질을 이용하여 구현될 수 있다.
포토 다이오드(Photodiode) 같은 수광 소자는 발광 소자와 동일하게, 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, p-n 접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드에 역방향 바이어스 전압을 인가하면 저항이 매우 높아져서 미세한 전류가 흐르나, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐르며, 이때 전압의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례한다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광전 효과를 이용하여 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광 소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 외부에서 태양광 등이 입사되면 n형의 제1 도전형 반도체층, p형의 제2 도전형 반도체층에서 전자(electron)와 홀(hole)이 각각 생성되고, 생성된 전자와 홀이 n형 전극과 p형 전극으로 각각 이동하며, n형 전극과 p형 전극을 서로 연결하면 전자가 n형 전극으로부터 p형 전극으로 이동하여 전류가 흐르게 된다.
태양 전지는 결정형 태양 전지와 박막형 태양 전지로 나뉠 수 있고, 박막형 태양 전지는 무기 박막계 태양 전지와 유기 박막계 태양 전지로 나뉠 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형 도펀트나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.
이하, 전술한 수광 소자에 해당하는 기능을 수행하는 실시예에 의한 반도체 소자를 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 반도체 소자(100A)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 소자(100A)는 기판(105), 제1 반도체층(110), 제2 반도체층(120), 제3 반도체층(130) 및 반사층(150)을 포함할 수 있다.
기판(105)은 반도체 소자(100A)로 입사하는 광에 대하여 광학적으로 투명한 기판일 수 있다.
기판(105)은 도전형 물질 또는 비도전형 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(105)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga203, GaAs 및 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시예는 기판(105)의 특정한 물질에 국한되지 않는다.
또한, 기판(105)과 수광 구조물(110, 120, 130) 간의 열 팽창 계수의 차이 및 격자 부정합을 개선하기 위해, 기판(105)과 제1 반도체층(110) 사이에 버퍼층(115)이 더 배치될 수 있다.
버퍼층(115)은 기판(105) 상에 성장되는데, 통상 비정질 또는 다결정 형태나 또는 양자가 혼재된 형태로 성장될 수 있다.
버퍼층(115)은 예를 들어, Al, In, N 및 Ga로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층(115)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(115)은 AlN으로 이루어질 수 있다.
버퍼층(115)이 형성되면, 버퍼층(115) 상에는 제1 반도체층(110)이 배치될 수 있다. 제1 반도체층(110)은 고농도로 도핑된 N-AlGaN 반도체층일 수 있다.
제1 반도체층(110) 아래에 제2 반도체층(120)이 배치될 수 있고, 제2 반도체층(120) 아래에 제3 반도체층(130)이 배치될 수 있다.
실시예에서, 제1 반도체층(110)의 도전형과 제3 반도체층(130)의 도전형은 서로 다를 수 있다.
제1 반도체층(110)은 n타입이고, 제3 반도체층(130)은 p타입일 수 있다. 반대로, 제1 반도체층(110)은 p타입이고, 제3 반도체층(130)은 n타입일 수 있다.
예를 들어, 제1 반도체층(110)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 제1 도전형 반도체층이고 제3 반도체층(130)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층일 수 있다. 또는, 제1 반도체층(110)은 제2 도전형 반도체층이고 제3 반도체층(130)은 제1 도전형 반도체층을 가질 수 있다.
제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 반도체층(120)은 제1 반도체층(110)과 제3 반도체층(130) 사이에 배치될 수 있고, 제2 반도체층(120)은 진성 반도체층을 포함할 수 있다.
제2 반도체층(120)은 언도프드(Undoped:Unintentionally doped) 반도체층일 수 있다. 언도프드 반도체층이란, 반도체층의 성장 공정에서 도펀트 예를 들어, n형 도펀트를 공급하지 않은 영역에서도 나트륨(N)이 결핍된 N-vacancy가 발생할 수 있고 이때 N-vacancy가 많아지면 잉여 전자의 농도가 커져서, 제조 공정에서 의도하지 않았더라고, n-형 도펀트로 도핑된 것과 유사한 전기적인 특성을 가질 수 있다.
제2 반도체층(120)은 도핑되지 않은 순수한 AlGaN 화합물 반도체층으로서, Al의 함량에 따라 수광되는 광의 파장영역을 조절하여 검출할 수 있다. 제2 반도체층(120)은 AlyGa1-yN 반도체층일 수 있다.
제2 반도체층(120)의 Al의 함량이 높으면, 에너지 밴드갭이 커지므로 더욱 단파장의 광을 수광할 수 있다. 예를 들어, 언도프된 제2 반도체층이 파장이 280nm인 광을 흡수하면, 플립칩형 반도체 소자는 자외선 검출기에 사용될 수 있다. Al의 함량을 상당히 높이면, 극자외선 영역의 광에 대한 검출기로서도 이용될 수 있다. 따라서, 제2 반도체층(120)은 Al 함유량에 따라 파장이 250nm 내지 360 nm인 광을 흡수할 수 있다.
제2 반도체층(120)은 소정의 두께로 형성될 수 있는데, 제2 반도체층(120)의 두께가 너무 두꺼운 경우 광이 공핍 영역에 도달하지 못 할 수 있고, 이로 인해 수광 효율이 낮아지게 되므로 제2 반도체층(120)의 두께는 광이 공핍 영역에 도달할 수 있는 두께로 형성될 수 있다.
제3 반도체층(130) 상에는 오믹층(미도시)이 배치될 수 있다. 오믹층(미도시)은 투명 전도성 산화막(TCO:Tranparent Conductive Oxide)일 수도 있다. 예를 들어, 오믹층(미도시)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, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
여기서, 오믹층은 제3 반도체층(130) 상에 배치되는 제2 전극이 오믹 접촉하는 물질을 포함함으로써, 오믹 역할을 수행하는 별도의 오믹층이 배치되지 않고 생략될 수도 있다.
실시예의 반도체 소자(100A)에서, 제1 반도체층(110) 및 제2 반도체층(120) 사이, 제3 반도체층(130) 및 제2 반도체층(120) 사이 및 제2 반도체층(120)에는 공핍 영역이 형성된다.
공핍 영역(D)은 외부로부터 반도체 소자(100A)로 입사되는 광의 광자를 흡수하는 역할을 한다.
반도체 소자(100A)의 기판(105)으로부터 입사되는 광의 광자가 상기 공핍 영역에서 흡수되어 광이 전기 신호로 변환되는데, 종래의 반도체 소자에서 기판을 통해 입사된 광의 광자 일부는 공핍 영역에서 흡수되지만 일부는 공핍 영역에서 흡수되지 못하고 공핍 영역을 투과하여 광이 손실됨으로써 반도체 소자의 광변화 효율이 저하되었다.
본 실시예에서는 공핍 영역에서 흡수되지 못하고 공핍 영역을 투과한 광이 공핍 영역으로 반사될 수 있도록 제3 반도체층(130) 아래에 반사층(150)이 배치될 수 있다.
서브 마운트(210)에 반사층(150)과 제1 전극(111)이 각각 배치될 수 있다. 그리고, 서브 마운트(210)는 AlN, BN, 탄화규소(SiC), GaN, GaAs, Si 등의 반도체 기판으로 이루어질 수 있으며, 이에 국한되지 않고 열전도도가 우수한 반도체 물질로 이루어질 수도 있다.
제1 전극(111)은 금속으로 형성될 수 있으며, Ag, Ni, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Cr 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 반도체 소자(100A)는 플립 칩 본딩 구조를 갖고, 후술할 도 2에 도시된 반도체 소자(100B)는 수평형 본딩 구조를 갖는다.
도 2는 다른 실시예에 따른 반도체 소자(100B)를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 반도체 소자(100B)은 기판(105), 버퍼층(115), 제1 반도체층(110), 제2 반도체층(120), 제3 반도체층(130) 및 반사층(150)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 제1 반도체층(110), 제2 반도체층(120) 및 제3 반도체층(130)에 대한 설명은 도 1에 도시된 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 제3 반도체층의 설명과 중복되므로 생략하기로 한다.
제1 반도체층(110) 상에는 제1 전극(110a)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 수광 구조물(110, 120, 130)을 메사(Mesa) 식각하여 노출된 제1 반도체층(110) 위에 제1 전극(110a)이 형성될 수 있다. 또한, 제2 전극(130a)은 제3 반도체층(130) 위에 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 반도체 소자(100B)는 수평형 본딩 구조이기 때문에, 외부로부터의 광은 제2 전극(130a)과 제3 반도체층(130)을 통해 공핍 영역(D)으로 입사된다.
그리고, 입사된 광의 광자는 제1 반도체층(110)과 제2 반도체층(120) 사이, 제2 반도체층(120) 및 제2 반도체층(120)과 제3 반도체층(130) 사이에 형성되는 공핍 영역(D)에 흡수될 수 있다.
상기 공핍 영역(D)에서 흡수되지 못하고 공핍 영역(D)을 투과한 광을 반사시키기 위해 반사층(150)이 기판(105) 아래에 배치될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 반사층을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반사층(150)은 제3 반도체층(130) 상에서 코팅된 필름 형태를 가질 수 있으나 반사층(150)이 제3 반도체(130) 상에 형성되는 형태나 방법은 이에 한정하지 않는다.
그리고, 반사층(150)은 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 은(Ag), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나 또는 이들의 합금을 포함하여 구비될 수 있으나 반사율이 높은 재질이라면 이에 한정하지는 않는다.
도 4는 다른 실시예에 따른 반사층을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 반도체 소자는 제3 반도체층(130)과 반사층(150) 사이에 배치된 오믹층(160)을 더 포함할 수 있다.
반사층(150)이 로듐(Rh) 또는, 알루미늄(Al)및 로듐(Rh)의 합금으로 이루어지는 경우, 제3 반도체층(130)과의 오믹(Ohmic) 저항이 낮을 뿐만 아니라 반도체 소자에 입사되는 광이 반사층(150)에서 반사되는 반사도가 우수할 수 있다.
그러나, 반사층(150)이 알루미늄(Al)으로 이루어지는 경우, 제3 반도체층(130)과의 오믹(ohmic) 저항이 높아 별도의 오믹층이 요구될 수 있다.
오믹층(160)은 로듐(Rh), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 오믹층과 반사층은 일체로 형성되어 단층으로 배치될 수도 있지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 오믹층(160)과 반사층(150)이 각각 제3 반도체층(130) 상에 배치될 수도 있다.
실시예에 따른 반도체 소자는 반사층(150) 아래에 배치된 보호층(170)을 더 포함할 수 있다.
보호층(170)은 오믹층(160)을 형성하기 위한 열처리 공정 시에 반사층(150)의 열적 안정성을 확보하기 위한 역할을 할 수 있다. 따라서, 반사층(150)이 내열성이 우수한 재질이라면 보호층(170)은 생략될 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 실시예에 따른 반도체 소자의 제3 반도체층(130) 상에 오믹층(160), 반사층(150), 보호층(170)이 순차적으로 배치되었으나 이에 한정하지 않고, 오믹층(160)이나 보호층(170)의 구조는 경우에 따라 생략될 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 반사층을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 반도체 소자는 제3 반도체층(130) 아래에 서로 이격되어 배치된 복수의 제4 반도체층(140)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 제4 반도체층(140)은 제3 반도체층(130)과 동일한 도전형을 가질 수 있으며, 제4 반도체층(140)은 p-GaN층을 포함할 수 있다.
제3 반도체층(130)과 반사층(150) 사이의 오믹(ohmic) 저항이 높아 제3 반도체층(130)과 반사층(150) 사이에 오믹 저항이 낮은 제4 반도체층(140)이 배치될 수 있다.
제3 반도체층(130)의 표면 상에 제4 반도체층(140)이 박막 형태로 배치되면 제4 반도체층(140)을 드라이 에칭(dry etching)을 하거나, 선택 영역 성장(selective area growth)을 통해 제3 반도체층(130) 상에 제4 반도체층(140)을 배치시킬 수 있다.
제4 반도체층(140)이 제3 반도체층(130) 상에 형성되는 면적이 제3 반도체층(130)의 면적보다 상대적 면적이 증가하면 저항이 작아질 수 있으나, 제4 반도체층(140)이 제3 반도체층(130) 상에 형성된 총면적이 제3 반도체층(130)의 면적보다 상대적으로 너무 넓어지면 광을 흡수 또는 손실시킬 수 있기 때문에 제3 반도체층(130)의 면적에 따라 제4 반도체층(140)의 면적은 적절히 형성될 수 있다.
제3 반도체층(130) 상에 복수의 제4 반도체층(140)이 이격되어 배치되면 반사층(150)은 복수의 제4 반도체층(140) 사이의 공간을 통해 제3 반도체층(130)과 연결되어 배치될 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 반사층을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 반도체 소자는 도 5에 도시된 실시예와 같이 제3 반도체층(130) 아래에 제4 반도체층(140)이 서로 이격되어 배치될 수 있다.
제4 반도체층(140)은 제3 반도체층(130) 아래에서 일정한 패턴을 가지고 배치될 수 있으며, 제4 반도체층(140) 아래에는 제2 오믹층(165)이 배치될 수 있다.
제2 오믹층(165)은 로듐(Rh), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이러한 재료에 한정되는 않는다.
그리고, 반사층(150)이 제2 오믹층(165)을 덮도록 제4 반도체층(140) 상에 배치될 수 있다.
반사층(150)은 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 은(Ag), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 반사층(150)은 제4 반도체층(140) 사이의 공간을 통해 제3 반도체층(130)과 연결되어 배치될 수 있다.
반사층(150)은 제2 오믹층(165)과 같은 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 반도체 소자(100A)로 입사된 광이 기판(105), 버퍼층(115), 및 제1 반도체층(110)을 투과하여 공핍 영역(D)에 흡수되지 못하고 제3 반도체층(130)으로 진행한 광을 제3 반도체층(130)에 배치되는 반사층(150)을 통하여 반사시키거나, 반도체 소자(100B)로 입사된 광이 제2 전극(130a)와 제3 반도체층(130)을 투과하여 공핍 영역(D)에 흡수되지 못하고 제1 반도체층(110), 버퍼층(115) 및 기판(105)을 투과하여 진행한 광을 기판(105)에 배치되는 반사층(150)을 통해 반사시킴으로써 공핍 영역(D)에 흡수될 수 있는 광의 광자량을 증가시킴으로써 반도체 소자(100A, 100B)의 광변화 효율을 개선시킬 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예에 따른 반도체 소자는, 광효율이 개선될 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 제1 반도체층;
    상기 제1 반도체층 상에 배치되는 제2 반도체층;
    상기 제2 반도체층 상에 배치되는 제3 반도체층; 및
    상기 제3 반도체층 상에 배치되는 반사층을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 반도체층 사이, 상기 제3 및 제2 반도체층 사이 및 상기 제2 반도체층은 공핍 영역을 포함하고,
    상기 제1 반도체층의 도전형과 상기 제3 반도체층의 도전형은 서로 다르고, 상기 제2 반도체층은 진성 반도체층을 포함하는 반도체 소자.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제3 반도체층과 상기 반사층 사이에 배치된 오믹층을 더 포함하는 반도체 소자.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 오믹층과 상기 반사층은 일체인 반도체 소자.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 반사층 상에 배치된 보호층을 더 포함하는 반도체 소자.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 제3 반도체층 상에 서로 이격되어 배치된 복수의 제4 반도체층을 더 포함하는 반도체 소자.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제4 반도체층은 상기 제3 반도체층과 동일한 도전형을 갖는 반도체 소자.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 복수의 제4 반도체층 사이의 공간을 통해 상기 제3 반도체층과 연결되는 반도체 소자.
  8. 제5 항에 있어서, 상기 제4 반도체층 상에 배치된 제2 오믹층을 더 포함하는 반도체 소자.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 제2 오믹층을 덮도록 상기 제4 반도체층 상에 배치되는 반도체 소자.
  10. 제2 항에 있어서, 상기 오믹층은 로듐(Rh), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 반도체 소자.
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