KR101114168B1 - Nitride semiconductor light emitting diode and product method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자는 기판; 상기 기판 위에 성장되는 버퍼층; 화합물반도체로 이루어져 실리콘 도핑되고 상기 버퍼층 상에 성장되어 n측 전극과 결합되는 n+형 반도체층; 화합물반도체로 이루어지고, 상기 n+형 반도체층이 성장된 후 대기중에 노출되어 재성장되며, 실리콘 도핑되어 점결함이 생성되는 n-형 반도체층; 상기 n-형 반도체층 상에 성장되고, 광을 발생시키는 활성층; 및 화합물반도체로 이루어져 상기 활성층 상에 성장되는 p형 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention comprises a substrate; A buffer layer grown on the substrate; An n + -type semiconductor layer made of a compound semiconductor, silicon-doped, grown on the buffer layer, and bonded to an n-side electrode; Type semiconductor layer is made of a compound semiconductor, after the n + type semiconductor layer grown is exposed is re-grown in the atmosphere, the silicon-doped n-point defect is generated; An active layer grown on the n − -type semiconductor layer and generating light; And a p-type semiconductor layer made of a compound semiconductor and grown on the active layer.

본 발명에 의하면, 버퍼층으로부터 발생되는 선결함을 감소시킬 수 있고, 캐리어 농도를 상승시킬 수 있으므로 발광 효율을 극대화하고, 반도체 발광소자의 구동 전압을 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 다량의 실리콘을 주입하는 대신 점결함을 인위적으로 생성하여 전기적 특성을 저하시키는 원인을 제거함으로써 반도체 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, since predefects generated from the buffer layer can be reduced and the carrier concentration can be increased, the luminous efficiency can be maximized and the driving voltage of the semiconductor light emitting device can be lowered. In addition, instead of injecting a large amount of silicon, it is possible to artificially generate point defects, thereby removing the cause of lowering the electrical characteristics, thereby improving the reliability of the semiconductor light emitting device.

Description

질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법{Nitride semiconductor light emitting diode and product method thereof}Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing same

도 1은 종래의 반도체 발광소자의 구조를 도시한 측단면도.1 is a side cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor light emitting device.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 도시한 측단면도.Figure 2 is a side cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉Description of the Related Art

100: 기판층 110: 버퍼층 100: substrate layer 110: buffer layer

120: InGaN층 130: 제1 전극접촉층120: InGaN layer 130: first electrode contact layer

140: n-형 반도체층 160: 활성층140: n - type semiconductor layer 160: active layer

170: p형 반도체층 180: 제2 전극접촉층 170: p-type semiconductor layer 180: second electrode contact layer

본 발명은 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 반도체 발광소자로는 LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)를 꼽을 수 있는데, LED는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시켜 신호를 보내고 받는 데 사용되는 소자이다.In general, a semiconductor light emitting device (LED) is a light emitting diode (LED), which is used to send and receive signals by converting electrical signals into infrared, visible or light forms using the characteristics of compound semiconductors. It is an element.

보통 LED의 사용 범위는 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 종류는 크게 IRED(Infrared Emitting Diode)와 VLED(Visible Light Emitting Diode)로 나뉘어 진다.Usually, the use range of LED is used in home appliances, remote controllers, electronic signs, indicators, and various automation devices, and the types are largely divided into Infrared Emitting Diode (IRD) and Visible Light Emitting Diode (VLED).

보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다.이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.In general, miniaturized LEDs are made of a surface mount device type for direct mounting on a printed circuit board (PCB) board. Accordingly, LED lamps, which are used as display elements, are also being developed as surface mount device types. These surface-mount devices can replace the existing simple lighting lamps, which are used for lighting indicators of various colors, character display and image display.

상기와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등 요구되는 휘도의 량도 갈수록 높아져서, 최근에는 고출력 발광 다이오드에 대한 개발이 활발히 진행 중이다.As the area of use of LEDs becomes wider as described above, the amount of brightness required such as electric lamps used for living and electric lamps for rescue signals increases gradually, and recently, development of high output light emitting diodes is actively underway.

특히, GaN(질화 갈륨), AlN(질화 알루미늄), InN(질화 인듐) 등의 3족 및 5족 화합물을 이용한 반도체광소자에 대해서 많은 연구와 투자가 이루어지고 있다. 이는 질화물 반도체 발광소자가 1.9 eV ~ 6.2 ev에 이르는 매우 넓은 영역의 밴드갭을 가지고, 이를 이용한 밴드갭 엔지니어링은 하나의 반도체상에서 빛의 삼원색을 구현할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.In particular, many researches and investments have been made on semiconductor optical devices using Group 3 and Group 5 compounds such as GaN (gallium nitride), AlN (aluminum nitride), and InN (indium nitride). This is because the nitride semiconductor light emitting device has a bandgap of a very wide area ranging from 1.9 eV to 6.2 ev, and the bandgap engineering using the same has the advantage of realizing three primary colors of light on one semiconductor.

최근, 질화물 반도체를 이용한 청색 및 녹색 발광소자의 개발은 광디스플레이 시장에 일대 혁명을 몰고 왔으며, 앞으로도 고부가가치를 창출할 수 있는 유망 산업의 한 분야로 여겨지고 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 이러한 질화물 반도체 광소자에 있어서 보다 많은 산업상의 이용을 추구하려면 역시 발광휘도를 증가시키는 것이 선결되어야 할 과제이다. 발광휘도의 증가를 위한 종래의 반도체 발광소자의 구조는 다음과 같다.Recently, the development of blue and green light emitting devices using nitride semiconductors has revolutionized the optical display market and is considered as one of the promising industries that can create high added value in the future. However, as described above, in order to pursue more industrial use in such a nitride semiconductor optical device, increasing the luminance of light emission is a problem to be taken first. The structure of a conventional semiconductor light emitting device for increasing light emission luminance is as follows.

도 1은 종래의 반도체 발광소자의 구조를 도시한 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor light emitting device.

이하에서, 설명되는 반도체 발광소자는 질화물 반도체를 이용한 것으로 하고, 그 중에서도 GaN(질화 갈륨)이 사용된 것으로 한다.In the following, the semiconductor light-emitting device described below uses a nitride semiconductor, and GaN (gallium nitride) is used.

도 1에 의하면, 종래의 질화물 반도체 발광소자는 기판층(10), 버퍼층(20), n형 반도체층(30), 활성층(40) 및 p형 반도체층(50)으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, a conventional nitride semiconductor light emitting device includes a substrate layer 10, a buffer layer 20, an n-type semiconductor layer 30, an active layer 40, and a p-type semiconductor layer 50.

상기 기판층(10)은 상층에 GaN 버퍼층(20)을 형성하여 양질의 질화물을 성장시키도록 하는데, 상기 P형 반도체층(50)은 Mg(마그네슘)이 도핑되고, 상기 n형 반도체층(30)은 Si(실리콘)이 도핑되어 각 반도체층이 형성된다.The substrate layer 10 forms a GaN buffer layer 20 thereon to grow nitrides of high quality. The P-type semiconductor layer 50 is doped with Mg (magnesium) and the n-type semiconductor layer 30 ) Is doped with Si (silicon) to form each semiconductor layer.

상기 활성층(40)은 상기 p형 반도체층(50)을 통하여 흐르는 정공과 상기 n형 반도체층(30)을 통하여 흐르는 전자가 결합됨으로써 광을 발생시키는 층이다.The active layer 40 is a layer that generates light by combining holes flowing through the p-type semiconductor layer 50 and electrons flowing through the n-type semiconductor layer 30.

기술한 바와 같은 종래의 (질화물)반도체 발광소자는 몇 가지 문제점을 가지고 있는데, 첫째, 질화물 반도체 발광소자는 기판과 GaN 반도체 사이의 격자 부정합(Lattice Mismatch)이 생기며, 이로 인하여 결정 성장된 n형 반도체층과 p형 반도체층 내부에 다량의 결정결함이 생긴다. The conventional (nitride) semiconductor light emitting device as described above has some problems. First, a nitride semiconductor light emitting device has a lattice mismatch between the substrate and the GaN semiconductor, resulting in crystal-grown n-type semiconductors. A large amount of crystal defects occur in the layer and the p-type semiconductor layer.

다량의 결정결함은 면결함, 점결함 혹은 선결함으로 나타나는데, 특히 결정 성장 방향을 따라 이동되는 특성을 가지는 선결함으로 인하여 양질의 결정층을 얻어내기 힘들어진다. A large amount of crystal defects appear as defects, defects or predecessors, and it is difficult to obtain a high quality crystal layer, in particular, due to the predecessor having a characteristic of moving along the crystal growth direction.                         

둘째, p형 반도체층(50)을 형성하기 위한 Mg 도핑 시에는 Mg이 암모니아 가스의 H와 결합되어 전기적으로 절연 특성을 보이는 Mg-H 결합체가 생성된다. 이로 인하여 Mg을 다량 도핑하여도 높은 정공 농도를 갖는 p형 반도체층(50)을 얻는 것은 어려워진다.Second, when Mg doping to form the p-type semiconductor layer 50, Mg is combined with H of the ammonia gas to form an Mg-H conjugate having electrical insulation properties. This makes it difficult to obtain the p-type semiconductor layer 50 having a high hole concentration even when Mg is heavily doped.

셋째, 높은 정공 농도를 얻기 힘들기 때문에 반도체 발광소자의 구동 전압을 낮추기 위해서는 n형 반도체층(30)에 투입되는 실리콘(Si)의 양을 늘려야하는데, 과도하게 실리콘이 주입되는 경우에는 상기 n형 반도체층 내부에 전술한 선결함이 다량으로 발생하게 되어 반도체 발광소자의 신뢰성을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.Third, in order to lower the driving voltage of the semiconductor light emitting device because it is difficult to obtain a high hole concentration, the amount of silicon (Si) injected into the n-type semiconductor layer 30 must be increased. As described above, a large amount of the above-described defects occur inside the semiconductor layer, which acts as a factor of reducing the reliability of the semiconductor light emitting device.

이와 같이, 반도체 발광소자의 전기적, 구조적 특성을 저하시키는 상기 선결함의 단점에 대하여 부언하면 다음과 같다.As described above, the disadvantages of the above-described defects that lower the electrical and structural characteristics of the semiconductor light emitting device are as follows.

우선, 다량의 실리콘이 주입되면 화합물 반도체의 결자 정합이 어긋나고 이로 인하여 선결함이 발생된다. 이렇게 발생된 선결함들은 이후의 공정에서 사라지지 않으며 오히려 성장 방향을 따라 이동되어 상기 활성층(40)을 관통하여 상기 P형 반도체층(50)까지 다다르게 된다.First, when a large amount of silicon is injected, the crystal matching of the compound semiconductor is misaligned, which causes predecessors. The predefects generated in this way do not disappear in a subsequent process, but rather move along the growth direction to reach the P-type semiconductor layer 50 through the active layer 40.

또한, 상기 선결함들은 상기 활성층(40)에서의 정공 및 전자의 재결합을 방해하므로 발광 효율을 감소시키고 이러한 현상은 저전압 고효율의 반도체 발광소자의 개발을 어렵게 한다.In addition, the predefects prevent the recombination of holes and electrons in the active layer 40, thereby reducing the luminous efficiency, which makes it difficult to develop a semiconductor light emitting device having low voltage and high efficiency.

따라서, 본 발명은 버퍼층으로부터 시작되는 선결함을, 반도체 발광소자의 공정상의 조작을 통하여 그 이상의 층에서 대응적으로 방어할 수 있도록 함으로써 구동전압을 저하시키고 구조적 성능을 효율적으로 개선시킬 수 있도록 하는 반도체 발광소자 및 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, the present invention enables the semiconductor device to reduce the driving voltage and efficiently improve structural performance by allowing the predecessor starting from the buffer layer to be correspondingly defended in more layers through the process operation of the semiconductor light emitting device. It is an object of the present invention to provide a light emitting device and a manufacturing method.

또한, 본 발명은 종래의 실리콘을 다량으로 주입하는 방식으로 인한 활성층에서의 전자 및 정공의 재결합율의 저하를 보완함으로써 활성층의 발광 효율을 향상시킬 수 있도록 n형 반도체의 구조가 변형되는 반도체 발광소자 및 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is a semiconductor light emitting device in which the structure of the n-type semiconductor is modified to improve the luminous efficiency of the active layer by compensating for the reduction of the recombination rate of electrons and holes in the active layer due to the conventional method of injecting a large amount of silicon And to provide a production method for another object.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자는 기판; 상기 기판 위에 성장되는 버퍼층; 화합물반도체로 이루어져 실리콘 도핑되고 상기 버퍼층 상에 성장되어 n측 전극과 결합되는 n+형 반도체층; 화합물반도체로 이루어지고, 상기 n+형 반도체층이 성장된 후 대기중에 노출되어 재성장되며, 실리콘 도핑되어 점결함이 생성되는 n-형 반도체층; 상기 n-형 반도체층 상에 성장되고, 광을 발생시키는 활성층; 및 화합물반도체로 이루어져 상기 활성층 상에 성장되는 p형 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention comprises a substrate; A buffer layer grown on the substrate; An n + -type semiconductor layer made of a compound semiconductor, silicon-doped, grown on the buffer layer, and bonded to an n-side electrode; Type semiconductor layer is made of a compound semiconductor, after the n + type semiconductor layer grown is exposed is re-grown in the atmosphere, the silicon-doped n-point defect is generated; An active layer grown on the n − -type semiconductor layer and generating light; And a p-type semiconductor layer made of a compound semiconductor and grown on the active layer.

또한, 상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자 제조 방법은 기판층 상에 버퍼층이 성장되는 단계; 상기 버퍼층 상에 실리콘 도핑되는 n+형 반도체층이 성장되는 단계; 상기 n+형 반도체층이 성장되면 상온의 대기에 노출되어 점결함이 생성되고, 상기 n+형 반도체층보다 적은 양의 실리콘으로 도핑되어 상기 n+형 반도체층 상에 n-형 반도체층이 재성장되는 단계; 상기 n-형 반도체층 상에 활성층이 성장되는 단계; 및 상기 활성층 상에 p측 전극과 결합되는 p형 반도체층이 성장되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the nitride semiconductor light emitting device manufacturing method according to the present invention comprises the steps of growing a buffer layer on the substrate layer; Growing a silicon doped n + type semiconductor layer on the buffer layer; Wherein when the n + type semiconductor layer is grown by exposure to air at room temperature point defects are generated, it is doped to the n + type is less than the semiconductor layer both of a silicon n on the n + type semiconductor layer, which semiconductor layer regrown step; Growing an active layer on the n − type semiconductor layer; And growing a p-type semiconductor layer bonded to the p-side electrode on the active layer.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 도시한 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view showing a structure of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(이하에서, "본 발명에 따른 반도체 발광소자"라 한다)는 기판층(100), 버퍼층(110), 제1전극접촉층(n+형 반도체층)(130), n-형 반도체층(140), 활성층(160) 및 p형 반도체층(170)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the nitride semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the semiconductor light emitting device according to the present invention”) includes a substrate layer 100, a buffer layer 110, and a first electrode contact layer ( n + type semiconductor layer) 130, n − type semiconductor layer 140, active layer 160, and p type semiconductor layer 170.

이밖에 도 2에 도시된 인듐 도핑된 GaN층(120), 로우몰(low mole) InGaN층(150) 및 제2전극 접촉층(180)은 전술한 구성부들과 같이 본 발명의 필수적인 구성부들은 아니나, 본 발명에 따른 실시예가 본 발명의 목적에 부합되도록 하는데 있어 부가적인 기능을 수행한다.In addition, the indium-doped GaN layer 120, the low mole InGaN layer 150, and the second electrode contact layer 180 illustrated in FIG. 2 are essential components of the present invention, as described above. However, the embodiment according to the present invention performs additional functions in order to meet the object of the present invention.

이하에서, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 상기 반도체로는 질화 갈륨(GaN)이 사용되는 것으로 한다. Hereinafter, in describing the embodiment of the present invention, gallium nitride (GaN) is used as the semiconductor.                     

우선, 상기 기판층(100)에 성장된 상기 버퍼층(110) 위에는 인듐 도핑된 GaN층(120)이 성장되는데, 상기 기판층(100)은 사파이어 기판으로 구비되고, 상기 버퍼층(110)은 AlInN/GaN 적층 구조, InxGa1-xN/GaN 적층 구조, AlxIny Ga1-x-yN/InxGa1-xN/GaN의 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조로 이루어진다.First, an indium doped GaN layer 120 is grown on the buffer layer 110 grown on the substrate layer 100. The substrate layer 100 is provided as a sapphire substrate, and the buffer layer 110 is formed of AlInN /. GaN laminated structure, In x Ga 1-x N / GaN laminated structure, Al x In y Ga 1-xy N / In x Ga 1-x N / GaN laminated structure of any one of the laminated structure.

상기 멀티버퍼층은 기판의 화학적 작용에 의한 멜트백(melt-back) 에칭 등을 방지한다.The multi-buffer layer prevents melt-back etching due to chemical action of the substrate.

상기 In-GaN(인듐 도핑된 GaN)층(120)은 버퍼층으로부터 발생되는 선결함이 상층으로 영향을 끼치는 현상을 억제하기 위하여 성장되는 층이다.The In-GaN (indium-doped GaN) layer 120 is a layer grown to suppress a phenomenon in which predefects generated from the buffer layer affect the upper layer.

상기 In-doped GaN층(120)의 상면에는 n+형 GaN층(130)이 형성된다. 상기 n+형 GaN층(130)은 n측 전극(도시되지 않음)과 결합되는 제1전극 접촉층으로서 인듐 및 실리콘으로 도핑된다.An n + type GaN layer 130 is formed on the top surface of the in-doped GaN layer 120. The n + type GaN layer 130 is doped with indium and silicon as a first electrode contact layer bonded with an n-side electrode (not shown).

상기 상기 n+형 GaN층(130)은 상기 In-GaN층(120) 상에서 약 3 마이크로 미터의 두께로 성장되고 상온으로 온도가 하강되어 대기 중에 노출된다.The n + type GaN layer 130 is grown to a thickness of about 3 micrometers on the In—GaN layer 120 and the temperature is lowered to room temperature to be exposed to the atmosphere.

이렇게 상기 상기 n+형 GaN층(130)이 대기 중에 노출됨으로써 그 표면으로부터 성장되는 상기 n-형 GaN층(140)은 많은 점결함을 가지게 된다.As such, the n − type GaN layer 130 is exposed to the air, and thus the n − type GaN layer 140 grown from the surface has many point defects.

전술한 바와 같이, 상기 n+형 GaN층(130)에 이어서 역시 인듐과 실리콘이 함께 도핑된 상기 n-형 GaN층(140)이 성장되는데, 이는 본 발명에 따른 반도체 발광소 자가 크게 분리되는 두 단계의 성장과정(2 step template growth)(A, B)을 거침으로써 두 번째 단계(B)에서 성장된 반도체층에 다량의 점결함이 발생되고 이렇게 발생된 점결함들은 선결함이 연장되어 생성되는 것을 방지하게 된다.As described above, the n − type GaN layer 140, which is also doped with indium and silicon, is grown after the n + type GaN layer 130, which is a semiconductor light emitting device according to the present invention. By going through the two-step template growth process (A, B), a large amount of defects are generated in the semiconductor layer grown in the second stage (B), and these defects are prevented from being formed by extending the defects. Done.

또한, 상기 생성된 점결함들로 인하여 제 2단계의 성장과정(B)을 거친 층은 높은 캐리어 농도를 가지게 되고, 순방향 전압이 인가되면 전자 및 정공의 재결합에 의한 발광 효율이 극대화될 수 있다.In addition, the layer that has undergone the growth step (B) of the second step due to the generated defects has a high carrier concentration, when the forward voltage is applied can be maximized the luminous efficiency by recombination of electrons and holes.

상기 n-형 GaN층(140)이 재성장됨에 있어서, 다시 온도가 상승되고 약 900?? 안팎에서 암모니아 가스와 수소 가스가 주입되게 되는데, 전술한 바와 같이 다량의 점결함을 발생시키기 위하여 이때 암모니아 가스보다 수소 가스가 먼저 주입된다.As the n − type GaN layer 140 is regrown, the temperature is raised again and about 900 ° C. Ammonia gas and hydrogen gas are injected inside and outside. In order to generate a large amount of point defects as described above, hydrogen gas is injected before ammonia gas.

또한, 상기 n-형 GaN층(140)은 온도가 상승되어 재성장될 때 상기 n+형 반도체층(130)의 성장 속도보다 빠르게 성장되는 것이 바람직하다.In addition, the n − type GaN layer 140 may be grown faster than the growth rate of the n + type semiconductor layer 130 when the temperature is increased and regrown.

그리고, 상기 n+형 반도체층(130) 및 n-형 반도체층(140)은 실리콘과 인듐이 함께 도핑되는데, 제2 단계에서 성장되는 상기 n-형 반도체층(140)은 상기 n+형 반도체층(130)보다 실리콘이 적은 양으로 도핑된다.Further, the n + type semiconductor layer 130 and the n-type semiconductor layer 140 there is doped with silicon and indium, wherein n is grown in the second step-like semiconductor layer 140 is the n + type semiconductor Silicon is doped in less amount than layer 130.

이렇게 적은 양의 실리콘으로 도핑된 상기 n-형 반도체층(140)은 약 1 마이크로미터의 두께로 형성되고, 그 상면에 얇게 인듐 도핑된 GaN(Low mole InGaN)층(150)이 다시 생성된다. 이는 전술한 In-doped GaN층(120)과 동일한 기능을 제공하는 층이다. The n − type semiconductor layer 140 doped with such a small amount of silicon is formed to a thickness of about 1 micrometer, and a thin indium doped GaN layer 150 is formed on the upper surface thereof. This is a layer providing the same function as the above-described In-doped GaN layer 120.

상기 활성층(160)은 p측 전극을 통하여 흐르는 정공과 n측 전극을 통하여 흐르는 전자가 결합됨으로써 광을 발생시키는 층이다. 상기 활성층(160)의 마지막 층에는 장벽층(도시되지 않음)이 형성되어 있고, 상기 활성층(160) 및 상기 p형 반도체층(170) 사이에 성장되어 캐리어 억제(carrier confinement)를 증가시키는 p형 클래딩층(도시되지 않음)이 형성된다.The active layer 160 is a layer that generates light by combining holes flowing through the p-side electrode and electrons flowing through the n-side electrode. A barrier layer (not shown) is formed on the last layer of the active layer 160 and is grown between the active layer 160 and the p-type semiconductor layer 170 to increase carrier confinement. A cladding layer (not shown) is formed.

상기 p형 클래딩층은 상기 활성층(160)보다 높은 밴드갭을 가지므로, 발광 휘도를 증가시킬 수 있다.Since the p-type cladding layer has a higher bandgap than the active layer 160, the light emission luminance may be increased.

이어서, 상기 p형 반도체층(170)이 형성되는데, 마그네슘(Mg)이 도핑된 GaN 층으로 이루어지고, 그 상면에는 제2 전극접촉층(180)의 역할을 제공하는 N형 InGaN 층이 형성된다. 상기 N형 InGaN 층은 p측 전극과 결합되어 전류를 제공받는데, 이러한 구조를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 발광소자는 npn형 반도체로 동작하게 된다.Subsequently, the p-type semiconductor layer 170 is formed, which is formed of a GaN layer doped with magnesium (Mg), and an N-type InGaN layer providing a role of the second electrode contact layer 180 is formed thereon. . The N-type InGaN layer is coupled to the p-side electrode to receive a current. Through this structure, the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention operates as an npn type semiconductor.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 발광소자는 구조적으로 In-doped GaN층(120) 및 로우몰 InGaN층(140)이 더 구비되고, 여러 가지 요인을 통하여 차별화되는 2단계의 공정(A, B)을 통하여 점결함이 효율적으로 생성됨으로 인하여 선결함의 악영향을 최소화하고, 결과적으로 구동전압을 낮출 수 있도록 한다.Therefore, the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention is further provided with an in-doped GaN layer 120 and a low-mole InGaN layer 140 in a two-step process (A, Through B), the point defects can be efficiently generated, thereby minimizing the adverse effects of the predecessors and consequently lowering the driving voltage.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자에 의하면, 버퍼층으로부터 발생되는 선결함을 감소시킬 수 있고, 캐리어 농도를 상승시킬 수 있으므로 발광 효율을 극대화하고, 반도체 발광소자의 구동 전압을 낮출 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, predefects generated from the buffer layer can be reduced and carrier concentration can be increased, thereby maximizing luminous efficiency and lowering the driving voltage of the semiconductor light emitting device. It can be effective.

또한, 본 발명에 의하면, 다량의 실리콘을 주입하는 대신 점결함을 인위적으로 생성하여 전기적 특성을 저하시키는 원인을 제거함으로써 반도체 발광소자의 (가령, 누설전류가 감소되는 등의) 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, instead of injecting a large amount of silicon, it is possible to improve the reliability of the semiconductor light emitting device (e.g., reduce leakage current) by eliminating the cause of artificially generating point defects and lowering the electrical characteristics. It works.

Claims (13)

기판;Board; 상기 기판 위에 성장되는 버퍼층;A buffer layer grown on the substrate; 화합물반도체로 이루어져 실리콘 도핑되고 상기 버퍼층 상에 성장되어 n측 전극과 결합되는 n+형 반도체층;An n + -type semiconductor layer made of a compound semiconductor, silicon-doped, grown on the buffer layer, and bonded to an n-side electrode; 화합물반도체로 이루어지고, 상기 n+형 반도체층이 성장된 후 대기중에 노출되어 재성장되며, 실리콘 도핑되어 점결함이 생성되는 n-형 반도체층;Type semiconductor layer is made of a compound semiconductor, after the n + type semiconductor layer grown is exposed is re-grown in the atmosphere, the silicon-doped n-point defect is generated; 상기 n-형 반도체층 상에 성장되고, 광을 발생시키는 활성층; 및An active layer grown on the n − -type semiconductor layer and generating light; And 화합물반도체로 이루어져 상기 활성층 상에 성장되는 p형 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting device comprising a p-type semiconductor layer made of a compound semiconductor and grown on the active layer. 제1항에 있어서, 상기 n-형 반도체층은The semiconductor device of claim 1, wherein the n − -type semiconductor layer 상기 n+형 반도체층보다 적은 양의 실리콘으로 도핑되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting device, characterized in that doped with a smaller amount of silicon than the n + type semiconductor layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 n+형 반도체층 및 상기 버퍼층 사이에 인듐 도핑된 반도체층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.And an indium doped semiconductor layer between the n + type semiconductor layer and the buffer layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 n-형 반도체층 및 상기 활성층 사이에 인듐 도핑된 반도체층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.And an indium doped semiconductor layer between the n − type semiconductor layer and the active layer. 제1항에 있어서, 상기 p형 반도체층은The method of claim 1, wherein the p-type semiconductor layer n형 반도체층을 상면에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting device, characterized by further comprising an n-type semiconductor layer on the upper surface. 제1항에 있어서, 상기 n+형 반도체층은The method of claim 1, wherein the n + type semiconductor layer 인듐이 추가로 도핑되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the indium is further doped. 제1항에 있어서, 상기 n-형 반도체층은The semiconductor device of claim 1, wherein the n − -type semiconductor layer 인듐이 추가로 도핑되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the indium is further doped. 제1항에 있어서, 상기 버퍼층은The method of claim 1, wherein the buffer layer AlInN/GaN 적층 구조, InxGa1-xN/GaN 적층 구조, AlxInyGa1-x-y N/GaN의 적층 구조 중에서 어느 하나의 적층 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.A nitride semiconductor light emitting device, characterized in that formed of any one of an AlInN / GaN stacked structure, an In x Ga 1-x N / GaN stacked structure, and a stacked structure of Al x In y Ga 1-xy N / GaN. 기판층 상에 버퍼층이 성장되는 단계;Growing a buffer layer on the substrate layer; 상기 버퍼층 상에 실리콘 도핑되는 n+형 반도체층이 성장되는 단계;Growing a silicon doped n + type semiconductor layer on the buffer layer; 상기 n+형 반도체층이 성장되면 상온의 대기에 노출되어 점결함이 생성되고, 상기 n+형 반도체층보다 적은 양의 실리콘으로 도핑되어 상기 n+형 반도체층 상에 n-형 반도체층이 재성장되는 단계;Wherein when the n + type semiconductor layer is grown by exposure to air at room temperature point defects are generated, it is doped to the n + type is less than the semiconductor layer both of a silicon n on the n + type semiconductor layer, which semiconductor layer regrown step; 상기 n-형 반도체층 상에 활성층이 성장되는 단계; 및Growing an active layer on the n − type semiconductor layer; And 상기 활성층 상에 p측 전극과 결합되는 p형 반도체층이 성장되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조 방법.And growing a p-type semiconductor layer bonded to the p-side electrode on the active layer. 제9항에 있어서, 상기 n-형 반도체층이 재성장되는 단계는The method of claim 9, wherein the n − type semiconductor layer is regrown. 온도가 상승되는 과정에서 암모니아 가스보다 수소 가스가 먼저 주입되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조 방법.The method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the hydrogen gas is injected before the ammonia gas in the process of increasing the temperature. 제9항에 있어서, 상기 n-형 반도체층이 재성장되는 단계는The method of claim 9, wherein the n − type semiconductor layer is regrown. 상기 n+형 반도체층의 성장 속도보다 빠르게 성장되는 단계인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조 방법.The nitride semiconductor light emitting device manufacturing method characterized in that the step of growing faster than the growth rate of the n + type semiconductor layer. 제9항에 있어서, 상기 n+형 반도체층이 성장되는 단계는The method of claim 9, wherein the n + type semiconductor layer is grown 상기 n+형 반도체층이 인듐 및 실리콘으로 함께 도핑되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조 방법.And the n + type semiconductor layer is doped with indium and silicon together. 제9항에 있어서, 상기 n-형 반도체층이 성장되는 단계는The method of claim 9, wherein the n − type semiconductor layer is grown 상기 n-형 반도체층이 인듐 및 실리콘으로 함께 도핑되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조 방법.And the n − type semiconductor layer is doped with indium and silicon together.
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