KR102465061B1 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
실시 예는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층; 을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층은 각각 알루미늄을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층에서 상기 제1 도전형 반도체층을 향하는 두께 방향으로 측정한 알루미늄의 이온 강도는, 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층 내에서 가장 높은 제1 피크, 및 상기 제2 도전형 반도체층의 표면에서 측정된 제2 피크를 포함하고, 상기 제1 피크와 상기 제2 피크의 사이 구간은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면에서 상기 두께 방향으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 감소하는 제1 구간, 상기 두께 방향으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 증가하는 제2 구간 및 상기 제1 구간과 상기 제2 구간이 접하는 제6 피크를 포함하고, 상기 제6 피크는 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층 내에서 알루미늄의 이온 강도가 가장 낮은 반도체 소자를 개시한다.In an embodiment, a first conductivity type semiconductor layer; an active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer; and a second conductivity-type semiconductor layer disposed on the active layer. including, wherein the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer each contain aluminum, and in the thickness direction from the second conductivity type semiconductor layer toward the first conductivity type semiconductor layer The measured ionic strength of aluminum is the highest first peak in the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer, and the second conductivity type semiconductor layer measured on the surface of the second conductivity type semiconductor layer. A first section including a peak, wherein the section between the first peak and the second peak is a first section in which the intensity of aluminum ions decreases from the surface of the second conductivity-type semiconductor layer in the thickness direction, It includes a second section in which the intensity of aluminum ions increases as the time increases, and a sixth peak in which the first section and the second section are in contact, wherein the sixth peak is the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second section. Disclosed is a semiconductor device having the lowest ionic strength of aluminum in a conductive semiconductor layer.
Description
실시 예는 반도체 소자에 관한 것이다.The embodiment relates to a semiconductor device.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.A semiconductor device containing a compound such as GaN or AlGaN has many advantages, such as having a wide and easily adjustable band gap energy, and thus can be used in various ways as a light emitting device, a light receiving device, and various diodes.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다. In particular, light emitting devices such as light emitting diodes or laser diodes using group 3-5 or group 2-6 compound semiconductor materials of semiconductors have developed red, green, and Various colors such as blue and ultraviolet light can be realized, and efficient white light can be realized by using fluorescent materials or combining colors. , safety, and environmental friendliness.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.In addition, when a light receiving device such as a photodetector or a solar cell is manufactured using a
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.Therefore, the semiconductor device can replace a light emitting diode backlight, a fluorescent lamp or an incandescent light bulb that replaces a cold cathode fluorescence lamp (CCFL) constituting a transmission module of an optical communication means and a backlight of a liquid crystal display (LCD) display device. Applications are being expanded to include white light emitting diode lighting devices, automobile headlights and traffic lights, and sensors that detect gas or fire. In addition, the application of the semiconductor device may be extended to high-frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
특히, 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자는 경화작용이나 살균 작용을 하여 경화용, 의료용, 및 살균용으로 사용될 수 있다.In particular, the light emitting device emitting light in the ultraviolet wavelength region can be used for curing, medical, and sterilization by curing or sterilizing.
실시 예는 광 출력이 향상된 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device with improved light output.
또한, 오믹 특성이 개선된 반도체 소자를 제공한다.In addition, a semiconductor device having improved ohmic characteristics is provided.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited thereto, and it will be said that the purpose or effect that can be grasped from the solving means or embodiment of the problem described below is also included.
본 발명의 일 특징에 따른 반도체 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층; 을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층은 각각 알루미늄을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층에서 상기 제1 도전형 반도체층을 향하는 두께 방향으로 측정한 알루미늄의 이온 강도는, 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층 내에서 가장 높은 제1 피크, 및 상기 제2 도전형 반도체층의 표면에서 측정된 제2 피크를 포함하고, 상기 제1 피크와 상기 제2 피크의 사이 구간은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면에서 상기 두께 방향으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 감소하는 제1 구간, 상기 두께 방향으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 증가하는 제2 구간 및 상기 제1 구간과 상기 제2 구간이 접하는 영역에 제6 피크를 포함하고, 상기 제6 피크는 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층 내에서 알루미늄의 이온 강도가 가장 낮다.A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a first conductivity type semiconductor layer; an active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer; and a second conductivity-type semiconductor layer disposed on the active layer. including, wherein the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer each contain aluminum, and in the thickness direction from the second conductivity type semiconductor layer toward the first conductivity type semiconductor layer The measured ionic strength of aluminum is the highest first peak in the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer, and the second conductivity type semiconductor layer measured on the surface of the second conductivity type semiconductor layer. A first section including a peak, wherein the section between the first peak and the second peak is a first section in which the intensity of aluminum ions decreases from the surface of the second conductivity-type semiconductor layer in the thickness direction, A second section in which the intensity of aluminum ions increases as the time increases, and a sixth peak in a region where the first section and the second section are in contact, wherein the sixth peak is the first conductivity-type semiconductor layer, the active layer, and the In the second conductivity type semiconductor layer, the ionic strength of aluminum is the lowest.
상기 제2 도전형 반도체층의 알루미늄 이온 강도는 상기 제1 도전형 반도체층의 최대 알루미늄 강도인 제5 피크와 동일한 강도를 갖는 제3 피크 및 제4 피크를 포함하고, 상기 제3 피크와 상기 제4 피크는 상기 제1 피크와 상기 제2 피크 사이에 배치되고, 상기 제6 피크는 상기 제3 피크와 제4 피크의 사이 구간 내에 배치될 수 있다.The aluminum ion intensity of the second conductivity type semiconductor layer includes a third peak and a fourth peak having the same intensity as a fifth peak that is the maximum aluminum intensity of the first conductivity type semiconductor layer, and the third peak and the third peak The fourth peak may be disposed between the first peak and the second peak, and the sixth peak may be disposed within a section between the third and fourth peaks.
상기 제2 피크와 상기 제5 피크의 제1 강도 차이와, 상기 제1 피크와 상기 제5 피크의 제2 강도 차이의 비는 1:2 내지 1:6일 수 있다. A ratio of a first intensity difference between the second peak and the fifth peak to a second intensity difference between the first peak and the fifth peak may be 1:2 to 1:6.
상기 제6 피크와 상기 제1 피크 사이의 거리는 상기 제6 피크와 상기 제2 피크 사이의 거리보다 작을 수 있다.A distance between the sixth peak and the first peak may be smaller than a distance between the sixth peak and the second peak.
상기 제3 피크와 상기 제6 피크를 연결한 가상선의 기울기는 상기 제6 피크와 상기 제4 피크를 연결한 가상선의 기울기보다 클 수 있다.A slope of the imaginary line connecting the third peak and the sixth peak may be greater than a slope of the imaginary line connecting the sixth peak and the fourth peak.
상기 제1 피크와 상기 제5 피크의 제1 강도 차이와, 상기 제5 피크와 상기 제6 피크의 제3 강도 차이의 비는 1: 2.5 내지 1: 4.0일 수 있다.A ratio of a first intensity difference between the first peak and the fifth peak to a third intensity difference between the fifth peak and the sixth peak may be 1:2.5 to 1:4.0.
상기 제2 도전형 반도체층은 제2-1 도전형 반도체층, 상기 활성층과 상기 제2-1 도전형 반도체층 사이에 배치되는 제2-2 도전형 반도체층, 및 상기 활성층과 상기 제2-2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 제2-3 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 제1 피크는 상기 제2-3 도전형 반도체층에 배치되고, 상기 제2 피크는 상기 제2-1 도전형 반도체층에 배치될 수 있다.The second conductivity-type semiconductor layer includes a 2-1 conductivity-type semiconductor layer, a 2-2 conductivity-type semiconductor layer disposed between the active layer and the 2-1 conductivity-type semiconductor layer, and the active layer and the second- a 2-3 th conductivity type semiconductor layer disposed between the 2 conductivity type semiconductor layers, wherein the first peak is disposed on the 2-3 th conductivity type semiconductor layer, and the second peak is the 2-1 conductivity type semiconductor layer It may be disposed on the type semiconductor layer.
상기 제6 피크는 상기 제2-2 도전형 반도체층에 배치될 수 있다.The sixth peak may be disposed in the 2-2 conductivity type semiconductor layer.
상기 제2-1 도전형 반도체층은 제1서브층과 제2서브층을 포함하고, 상기 제1서브층의 알루미늄 조성은 상기 제2서브층의 알루미늄 조성보다 높을 수 있다.The 2-1 conductivity type semiconductor layer may include a first sub-layer and a second sub-layer, and an aluminum composition of the first sub-layer may be higher than an aluminum composition of the second sub-layer.
상기 반도체 구조물의 인듐 강도는 두께 방향으로 변화하고, 상기 활성층은 복수 개의 인듐 강도 피크 및 밸리를 가질 수 있다.The indium intensity of the semiconductor structure may change in a thickness direction, and the active layer may have a plurality of indium intensity peaks and valleys.
상기 활성층은 자외선 파장대의 광을 생성할 수 있다.The active layer may generate light in the ultraviolet wavelength band.
실시 예에 따르면, 자외선 광의 흡수율이 낮아져 광 출력이 향상될 수 있다.According to an embodiment, the absorption rate of ultraviolet light may be lowered, so that light output may be improved.
또한, 오믹 특성이 개선되어 동작 전압을 낮출 수 있다.In addition, the ohmic characteristic may be improved to lower the operating voltage.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 구조물의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 구조물의 GDS(Glow Discharge Spectroscopy) 그래프이고,
도 3은 도 2의 확대도이고,
도 4는 제2-1 도전형 반도체층의 알루미늄 조성에 따른 광도 변화를 측정한 그래프이고,
도 5는 제2-1 도전형 반도체층의 구조에 따른 광도 변화를 측정한 그래프이고,
도 6은 도 5는 제2-1 도전형 반도체층의 구조에 따른 동작 전압 변화를 측정한 그래프이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention;
2 is a GDS (Glow Discharge Spectroscopy) graph of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is an enlarged view of Figure 2,
4 is a graph measuring the change in luminous intensity according to the aluminum composition of the 2-1 conductivity type semiconductor layer;
5 is a graph measuring the change in luminous intensity according to the structure of the 2-1 conductive type semiconductor layer;
6 is a graph of measuring the change in operating voltage according to the structure of the 2-1 conductivity type semiconductor layer in FIG. 5;
7 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
8 is a conceptual diagram of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다. The present embodiments may be modified in other forms or various embodiments may be combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to each of the embodiments described below.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. Even if a matter described in a specific embodiment is not described in another embodiment, it may be understood as a description related to another embodiment unless a description contradicts or contradicts the matter in another embodiment.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.For example, if the features of configuration A in one embodiment are described and features of configuration B in another embodiment are described, the opposite or contradictory descriptions are not explicitly described in the embodiment in which configuration A and configuration B are combined. Unless otherwise stated, it should be understood as belonging to the scope of the present invention.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where one element is described as being formed on "on or under" of another element, on (above) or below (on) or under) includes both elements in which two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are disposed between the two elements indirectly. In addition, when expressed as "up (up) or down (on or under)", it may include the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one element.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 구조물의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 구조물(120)은 자외선 파장대의 광을 출력할 수 있다. 예시적으로 반도체 구조물(120)은 근자외선 파장대의 광(UV-A)을 출력할 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)을 출력할 수 있고, 심자외선 파장대의 광(UV-C)을 출력할 수 있다. 파장범위는 반도체 구조물(120)의 알루미늄 조성비에 의해 결정될 수 있다.The
예시적으로, 근자외선 파장대의 광(UV-A)은 320nm 내지 420nm 범위에서 피크 파장을 가질 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)은 280nm 내지 320nm 범위에서 피크 파장을 가질 수 있으며, 심자외선 파장대의 광(UV-C)은 100nm 내지 280nm 범위에서 피크 파장을 가질 수 있다.Illustratively, light (UV-A) of the near-ultraviolet wavelength band may have a peak wavelength in the range of 320 nm to 420 nm, and the light (UV-B) of the near-ultraviolet wavelength band may have a peak wavelength in the range of 280 nm to 320 nm, Light (UV-C) in the deep ultraviolet wavelength band may have a peak wavelength in the range of 100 nm to 280 nm.
반도체 구조물(120)이 자외선 파장대의 광을 발광할 때, 반도체 구조물(120)의 각 반도체층은 알루미늄을 포함하는 Inx1Aly1Ga1 -x1- y1N(0≤x1≤1, 0<y1≤1, 0≤x1+y1≤1) 물질을 포함할 수 있다. 여기서, Al의 조성은 In 원자량과 Ga 원자량 및 Al 원자량을 포함하는 전체 원자량과 Al 원자량의 비율로 나타낼 수 있다. 예를 들어, Al 조성이 40%인 경우 Ga의 조성은 60%일 수 있고, 이러한 조성비는 Al40Ga60N으로 표현할 수 있다. When the
또한 실시 예의 설명에 있어서 조성이 낮거나 높다는 의미는 각 반도체층의 조성 %의 차이(% 포인트)로 이해될 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체층의 알루미늄 조성이 30%이고 제2 반도체층의 알루미늄 조성이 60%인 경우, 제2 반도체층의 알루미늄 조성은 제1 반도체층의 알루미늄 조성보다 30%가 더 높다라고 표현할 수 있다.In addition, in the description of the embodiment, the meaning that the composition is low or high may be understood as a difference (% point) in the composition % of each semiconductor layer. For example, if the aluminum composition of the first semiconductor layer is 30% and the aluminum composition of the second semiconductor layer is 60%, the aluminum composition of the second semiconductor layer is 30% higher than the aluminum composition of the first semiconductor layer. can be expressed
제1 도전형 반도체층(124)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(124)은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0<y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, AlN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1 도전형 반도체층(124)은 n형 반도체층일 수 있다.The first conductivity-
제1 도전형 반도체층(124)은 AlGaN을 포함하는 제1-1 도전형 반도체층(124a)과 AlGaN층과 InGaN층이 교대로 배치되는 제1-2 도전형 반도체층(124b)을 포함할 수 있다. 반도체 구조물이 근자외선을 발광하는 경우 제1-1 도전형 반도체층(124a)과 제1-2 도전형 반도체층(124b)의 알루미늄 조성은 0.5% 내지 5%일 수 있다.The first conductivity
활성층(126)은 제1 도전형 반도체층(124)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 배치될 수 있다. 활성층(126)은 제1 도전형 반도체층(124)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(127)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(126)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 자외선 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 예시적으로 활성층(126)은 근자외선 광을 생성할 수 있다.The
활성층(126)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다.The
제2 도전형 반도체층(127)은 활성층(126) 상에 배치되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(127)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다.The second conductivity-
제2 도전형 반도체층(127)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N(0≤x5≤1, 0<y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlGaN, AlInN, AlN, AlGaAs, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다.The second conductivity
제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층(127)은 p형 반도체층일 수 있다.When the second dopant is a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba, the second conductivity-
제2 도전형 반도체층(127)은 제2-1 도전형 반도체층(127a), 활성층(126)과 제2-1 도전형 반도체층(127a) 사이에 배치되는 제2-2 도전형 반도체층(127b), 및 활성층(126)과 제2-2 도전형 반도체층(127b) 사이에 배치되는 제2-3 도전형 반도체층(127c)을 포함할 수 있다.The second conductivity
제2-3 도전형 반도체층(127c)은 활성층(126)과 제2-2 도전형 반도체층(127b) 사이에 배치될 수 있다. 제2-3 도전형 반도체층(127c)은 제1 도전형 반도체층(124)에서 공급된 캐리어가 제2 도전형 반도체층(127)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(126) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다.The 2-3th conductivity
제2-3 도전형 반도체층(127c)의 에너지 밴드갭은 활성층(126) 및 제2 도전형 반도체층(127)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다. 제2-3 도전형 반도체층(127c)은 제2 도펀트가 도핑되므로 제2 도전형 반도체층(127)의 일부 영역으로 정의될 수도 있다. 즉, 제2 도전형 반도체층(127)은 P형 반도체층과 제2-3 도전형 반도체층(127c)을 포함하는 개념으로 정의할 수도 있다.The energy bandgap of the 2-3th conductivity
제2-3 도전형 반도체층(127c)은 Inx1Aly1Ga1 -x1- y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, AlN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The 2-3th conductivity
제2-2 도전형 반도체층(127b)은 GaN을 포함할 수 있다. 제2-2 도전형 반도체층(127b)이 AlGaN으로 구성되는 경우, 제2도펀트 주입시 알루미늄에 의해 제2도펀트의 활성도가 저하될 수 있다. 따라서, 캐리어(예: 정공)의 이동도가 저하될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 제2-2 도전형 반도체층(127b)은 GaN으로 구성되어 캐리어(예: 정공)의 이동도를 개선할 수 있다.The 2-2 conductivity
그러나, GaN층은 활성층(126)에서 출사되는 자외선 광을 일부 흡수할 수 있다. 특히, 전극과 접촉하는 영역에서 흡수가 많이 발생할 수 있다. 제2-1 도전형 반도체층(127a)은 전극과 접촉하는 층일 수 있다. 제2-1 도전형 반도체층(127a)은 알루미늄 조성이 상대적으로 높은 복수 개의 제1서브층(127a-1), 및 알루미늄 조성이 상대적으로 낮은 복수 개의 제2서브층(127a-2)이 교대로 배치될 수 있다. 제1서브층(127a-1)과 제2서브층(127a-2)은 10쌍(pair)일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.However, the GaN layer may partially absorb ultraviolet light emitted from the
제1서브층(127a-1)은 AlGaN층일 수 있고, 제2서브층(127a-2)은 GaN층일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 제1서브층(127a-1)과 제2서브층(127a-2)의 두께는 동일할 수 있다. 예시적으로 제1서브층(127a-1)과 제2서브층(127a-2)은 각각 1nm의 두께를 가질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제1서브층(127a-1)과 제2서브층(127a-2)의 두께는 상이할 수도 있다.The
제1서브층(127a-1)의 알루미늄 조성은 제2-3 도전형 반도체층(123c)의 최대 알루미늄 조성의 40% 내지 60%일 수 있다. 예시적으로 제2-3 도전형 반도체층(123c)의 알루미늄 조성은 15% 내지 40%일 수 있고, 제1서브층(127a-1)의 알루미늄 조성은 6% 내지 20%일 수 있다.The aluminum composition of the
이러한 구성에 의하면 전극과 오믹 접촉하는 영역에서 알루미늄 조성이 높아져 자외선 광의 흡수율이 낮아질 수 있다. 따라서, 반도체 소자의 오믹 저항을 낮추면서도 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 또한, 오믹 저항이 낮아져 동작 전압이 낮아질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제2-1 도전형 반도체층(127a)은 AlGaN 단일층으로 구성될 수도 있다.According to this configuration, the aluminum composition may be increased in the region in ohmic contact with the electrode, so that the absorption rate of ultraviolet light may be lowered. Accordingly, light extraction efficiency can be improved while lowering the ohmic resistance of the semiconductor device. In addition, the ohmic resistance may be lowered to lower the operating voltage. However, the present invention is not limited thereto, and the 2-1-th conductivity
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 구조물의 GDS(Glow Discharge Spectroscopy) 그래프이고, 도 3은 도 2의 확대도이다.2 is a GDS (Glow Discharge Spectroscopy) graph of a semiconductor structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2 .
GDS(Glow Discharge Spectroscopy) 스펙트럼을 얻는 방법은 특별히 한정하지 않는다. 예시적으로 분석 모드를 고주파 정전력 모드로 하고, 측정 타겟을 알루미늄, 인듐, 및 마그네슘 세 종류로 정하고, 미리 설정된 전력, 아르곤 유량, 샘플링 간격, 측정 시간으로 설정할 수 있다. 상기 인자들은 글로우 방전 발광 분석 장치의 종류에 따라 조정될 수 있다.A method for obtaining a GDS (Glow Discharge Spectroscopy) spectrum is not particularly limited. Illustratively, the analysis mode may be a high-frequency electrostatic power mode, the measurement target may be set to three types of aluminum, indium, and magnesium, and preset power, argon flow rate, sampling interval, and measurement time may be set. The above factors may be adjusted according to the type of the glow discharge emission analyzer.
GDS 분석에 의한 결과는 알루미늄, 인듐, 및 마그네슘과 같은 이온의 강도(또는 원자 퍼센트)일 수 있는데, 이온 강도(또는 원자 퍼센트)의 해석에 있어서 5% 이내, 즉 강도의 0.95배 내지 1.05배의 크기를 갖는 노이즈를 포함할 수 있다. 따라서, "같다/동일하다" 라는 기재는 하나의 특정 강도의 0.95배 이상 내지 1.05배 이하의 노이즈를 포함하는 의미일 수 있다.The result by GDS analysis may be the strength (or atomic percent) of ions such as aluminum, indium, and magnesium, which in the interpretation of the ionic strength (or atomic percent) are within 5%, i.e., 0.95 to 1.05 times the intensity. It may include noise having a magnitude. Accordingly, the expression “same/same” may mean including noise of 0.95 times or more and 1.05 times or less of one specific intensity.
예시적으로 제1지점에 인접한 피크가 있으나 제1지점의 0.95배 내지 1.05배의 크기를 갖는 경우, 주변의 피크는 제1지점의 알루미늄 강도와 동일한 강도를 갖는 것으로 이해될 수 있다. 이때 일정 구간의 도핑 농도, 이온 강도, 및 피크는 가장 높은 지점을 의미할 수 있다.Exemplarily, if there is a peak adjacent to the first point, but has a size of 0.95 to 1.05 times that of the first point, it may be understood that the surrounding peak has the same intensity as the aluminum intensity of the first point. In this case, the doping concentration, ionic strength, and peak of a certain section may mean the highest point.
실시 예에 따른 이온 강도는 측정 조건에 따라 증감될 수 있다. 그러나, 두께 방향으로 이온 강도의 변화율은 측정 조건을 변경하여도 유사할 수 있다.The ionic strength according to the embodiment may be increased or decreased according to measurement conditions. However, the rate of change of the ionic strength in the thickness direction may be similar even if the measurement conditions are changed.
도 2 및 도 3을 참조하면, 반도체 구조물의 활성층(126)은 인듐 강도가 증감하는 영역으로 정의할 수 있다. 즉, 복수 개의 피크(P7)와 밸리(V1)가 연속적으로 배치되는 영역을 활성층(126)으로 정의할 수 있다. 활성층(126)을 기준으로 좌측을 제2 도전형 반도체층(127)으로 정의할 수 있고, 우측을 제1 도전형 반도체층(124)으로 정의할 수 있다.2 and 3 , the
반도체 구조물의 알루미늄 강도는 두께 방향으로 변화할 수 있다. 이때, 제2 도전형 반도체층(127)의 알루미늄 강도는, 반도체 구조물에서 가장 높은 제1 피크(P1), 제2 도전형 반도체층(127)의 표면(S0)에서 측정된 제2 피크(P2), 제1 도전형 반도체층(124)의 최대 알루미늄 강도인 제5 피크(P5)와 동일한 피크를 갖는 제3 피크(P3) 및 제4 피크(P4)를 포함할 수 있다. The aluminum strength of the semiconductor structure may vary in the thickness direction. At this time, the aluminum intensity of the second conductivity
제1 피크(P1)는 제2-3 도전형 반도체층(127c) 내에 배치될 수 있고, 제2 피크(P2)는 제2-1 도전형 반도체층(127a) 내에 배치될 수 있다. 제1 피크(P1)는 반도체 구조물 내에서 가장 높을 수 있다. 또한, 제2 피크(P2)는 제5 피크(P5)보다 높을 수 있다.The first peak P1 may be disposed in the 2-3 th conductivity
제3 피크(P3)와 제4 피크(P4)는 제1 피크(P1)와 제2 피크(P2) 사이에 배치될 수 있다. 제3 피크(P3)와 제4 피크(P4)의 사이 구간(S1)은 제2 도전형 반도체층(127)의 표면(S0)에서 두께 방향(D)으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 감소하는 제1 구간(S11), 두께 방향으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 증가하는 제2 구간(S12), 및 제1구간(S11)과 제2구간(S12) 사이에 배치되고 알루미늄 강도가 가장 낮은 제6 피크(P6)를 포함할 수 있다. 제6 피크(P6)는 반도체 구조물 내에서 알루미늄 강도가 가장 낮을 수 있다. The third peak P3 and the fourth peak P4 may be disposed between the first peak P1 and the second peak P2 . In the section S1 between the third peak P3 and the fourth peak P4, the intensity of aluminum ions decreases from the surface S0 of the second conductivity
또한, 제1 피크(P1)와 제2 피크(P2)의 사이 구간(S2)은 제2 도전형 반도체층(127)의 표면(S0)에서 두께 방향(D)으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 감소하는 제1 구간(S11), 두께 방향으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 증가하는 제2 구간(S12), 및 제1구간(S11)과 제2구간(S12) 사이에 배치되고 알루미늄 강도가 가장 낮은 제6 피크(P6)를 포함할 수 있다. In addition, in the section S2 between the first peak P1 and the second peak P2 , the intensity of aluminum ions increases from the surface S0 of the second conductivity
제1구간(S11)은 제2 도전형 반도체층의 알루미늄 강도가 낮아져 자외선 광을 흡수하는 것을 보상하기 위해 알루미늄 강도를 높이는 구간일 수 있다. 그 결과, 제2피크(P2)가 제5 피크(P5) 보다 높아지므로 제3 피크(P3)와 제4 피크(P4)의 사이 구간(S1)은 제1 피크(P1)와 제2 피크(P2)의 사이 구간(S2) 내에 배치될 수 있다.The first section S11 may be a section in which the aluminum intensity of the second conductivity-type semiconductor layer is increased to compensate for absorbing ultraviolet light due to the lowering of the aluminum intensity. As a result, since the second peak (P2) is higher than the fifth peak (P5), the interval (S1) between the third peak (P3) and the fourth peak (P4) is the first peak (P1) and the second peak ( It may be disposed in the interval S2 between P2).
제2 피크(P2)와 제5 피크(P5)의 제2 강도 차이(Q2)와 제1 피크(P1)와 제5 피크(P5)의 제2 강도 차이(Q1)의 비(Q2: Q1)는 1:2 내지 1:6일 수 있다. 비가 1:2 보다 큰 경우 제1 피크가 커져 제1 도전형 반도체층(124)에서 공급된 캐리어가 제2 도전형 반도체층(127)으로 빠져나가는 흐름을 차단할 수 있다. 따라서, 활성층(126) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 또한, 비가 1:6보다 작은 경우 제2 피크(P2)가 증가하여 제2 도전형 반도체층(127)의 자외선 광 흡수율이 낮아질 수 있다. 또한, 오믹 저항이 낮아질 수 있다.Ratio (Q2: Q1) of the second intensity difference (Q2) between the second peak (P2) and the fifth peak (P5) and the second intensity difference (Q1) between the first peak (P1) and the fifth peak (P5) may be 1:2 to 1:6. When the ratio is greater than 1:2, the first peak is increased to block the flow of carriers supplied from the first conductivity-
제3 피크(P3)와 제6 피크(P6)를 연결한 가상선(L1)의 기울기는 제6 피크(P6)와 제4 피크(P4)를 연결한 가상선(L2)의 기울기보다 클 수 있다. 즉, 제3 피크(P3)에서 제6 피크(P6)까지 알루미늄 강도는 상대적으로 급격히 감소하는 반면, 제6 피크(P6)에서 제4 피크(P4)까지 알루미늄 강도는 상대적으로 완만하게 증가할 수 있다.The slope of the imaginary line L1 connecting the third peak P3 and the sixth peak P6 may be greater than the slope of the imaginary line L2 connecting the sixth peak P6 and the fourth peak P4. have. That is, the aluminum intensity from the third peak (P3) to the sixth peak (P6) decreases relatively sharply, while the aluminum intensity from the sixth peak (P6) to the fourth peak (P4) increases relatively gently. have.
제6 피크(P6)와 제1 피크(P1) 사이의 수평 거리는 제6 피크(P6)와 제2 피크(P2) 사이의 수평 거리보다 작을 수 있다. 즉, 제6 피크(P6)는 사이 구간(S1)의 중심을 기준(C1)으로 제2 피크(P2)보다 제1 피크(P1)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면 GaN층이 얇아져 광 흡수율을 줄일 수 있다.A horizontal distance between the sixth peak P6 and the first peak P1 may be smaller than a horizontal distance between the sixth peak P6 and the second peak P2 . That is, the sixth peak P6 may be disposed closer to the first peak P1 than the second peak P2 with the center of the interval S1 as the reference C1. According to such a configuration, the GaN layer becomes thin and the light absorptivity can be reduced.
제1 피크(P1)와 제5 피크(P5)의 제1 강도 차이(Q1)와 제5 피크(P5)와 제6 피크(P6)의 제3 강도 차이(Q3)의 비(Q1:Q3)는 1: 2.5 내지 1: 4.0일 수 있다. 비가 1:2.5보다 큰 경우 제2-2 도전형 반도체층(127b)의 알루미늄 조성이 낮아져 캐리어의 이동도가 증가할 수 있으며, 비가 1:4.0보다 작아지는 경우 제1 피크(P1)가 증가하여 제1 도전형 반도체층(124)에서 공급된 캐리어가 제2 도전형 반도체층(127)으로 빠져나가는 흐름을 차단할 수 있다. 따라서, 활성층(126) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다.Ratio (Q1:Q3) of the first intensity difference (Q1) between the first peak (P1) and the fifth peak (P5) and the third intensity difference (Q3) between the fifth peak (P5) and the sixth peak (P6) may be 1: 2.5 to 1: 4.0. When the ratio is greater than 1:2.5, the aluminum composition of the 2-2 conductivity-
도 4는 제2-1 도전형 반도체층의 알루미늄 조성에 따른 광도 변화를 측정한 그래프이고, 도 5는 제2-1 도전형 반도체층의 구조에 따른 광도 변화를 측정한 그래프이고, 도 6은 도 5는 제2-1 도전형 반도체층의 구조에 따른 동작 전압 변화를 측정한 그래프이다.4 is a graph measuring the luminous intensity change according to the aluminum composition of the 2-1 conductivity type semiconductor layer, FIG. 5 is a graph measuring the luminous intensity change according to the structure of the 2-1 conductivity type semiconductor layer, and FIG. 6 is 5 is a graph illustrating changes in operating voltage according to the structure of a 2-1 conductivity type semiconductor layer.
도 4를 참조하면, 제2-1 도전형 반도체층의 알루미늄 조성이 증가할수록 광도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 구체적으로 알루미늄 조성이 약 8%까지는 알루미늄 조성이 증가할수록 광 출력이 증가하나, 조성이 더 커지면 오히려 광 출력이 저하되는 것을 확인할 수 있다. 이는 알루미늄 조성이 너무 커져 오믹 저항이 높아졌기 때문으로 판단된다. 따라서, 제2-1 도전형 반도체층의 알루미늄 조성은 6% 내지 10%로 제어되는 것이 바람직할 수 있다.Referring to FIG. 4 , it can be seen that the luminous intensity increases as the aluminum composition of the 2-1 conductivity-type semiconductor layer increases. Specifically, up to about 8% of the aluminum composition, it can be seen that the light output increases as the aluminum composition increases, but the light output decreases as the composition increases. This is considered to be because the ohmic resistance is increased because the aluminum composition is too large. Therefore, it may be preferable that the aluminum composition of the 2-1 conductivity type semiconductor layer is controlled to be 6% to 10%.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2-1 도전형 반도체층이 AlGaN/GaN 초격자 구조를 갖는 경우 광 출력이 가장 우수하고, 동작 전압이 가장 낮아짐을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6 , when the 2-1 conductivity type semiconductor layer has an AlGaN/GaN superlattice structure, it can be seen that the light output is the best and the operating voltage is the lowest.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a conceptual diagram of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참고하면, 실시 예에 따른 반도체 소자는 제1 도전형 반도체층(124), 제2 도전형 반도체층(127), 활성층(126)을 포함하는 반도체 구조물(120)과, 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(142)과, 제2 도전형 반도체층(127)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(146)을 포함한다.Referring to FIG. 7 , the semiconductor device according to the embodiment includes a
반도체 구조물(120)은 제2 도전형 반도체층(127) 및 활성층(126)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(124)의 일부 영역까지 배치된 리세스(128)를 포함할 수 있다. 절연층(131)은 반도체 구조물(120)의 측면 및 리세스(128) 상에 형성될 수 있다. 이때, 절연층(131)은 제2 도전형 반도체층(127)의 일부를 노출할 수 있다.The
절연층(131)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 절연층(131)은 은 Si 산화물이나 Ti 화합물을 포함하는 다층 구조의 DBR(distributed Bragg reflector) 일 수도 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하지 않고 절연층(131)은 다양한 반사 구조를 포함할 수 있다.The insulating
절연층(131)이 반사기능을 수행하는 경우, 활성층(126)에서 측면을 향해 방출되는 광을 상향 반사시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 이 경우 리세스의 개수가 많아질수록 광 추출 효율은 더 효과적일 수 있다.When the insulating
제1 도전형 반도체층(124), 활성층(126), 및 제2 도전형 반도체층(127)은 제1방향(Y방향)으로 배치될 수 있다. 이하에서는 각 층의 두께 방향인 제1방향(Y방향)을 수직방향으로 정의하고, 제1방향(Y방향)과 수직한 제2방향(X방향)을 수평방향으로 정의한다.The first conductivity
실시 예에 따른 반도체 구조물(120)은 전술한 구조가 모두 적용될 수 있다. 반도체 구조물(120)은 제2 도전형 반도체층(127) 및 활성층(126)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(124)의 일부 영역까지 배치되는 복수 개의 리세스(128)를 포함할 수 있다.All of the above-described structures may be applied to the
제1 전극(142)은 리세스(128)의 상면에 배치되어 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(146)은 제2 도전형 반도체층(127)의 하부에 배치될 수 있다.The
제1 전극(142)과 제2 전극(146)은 오믹전극일 수 있다. 제1 전극(142)과 제2 전극(146)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되는 않는다. 예시적으로, 제1 전극은 복수의 금속층(예: Cr/Al/Ni)을 갖고, 제2 전극은 ITO일 수 있다.The
제2 도전층(150)은 제2 전극(146)과 제2 전극패드(166)를 전기적으로 연결할 수 있다. The second
제2 전극(146)은 제2 도전형 반도체층(127)에 직접 배치될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(127)이 AlGaN인 경우 낮은 전기 전도도에 의해 정공 주입이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 제2 도전형 반도체층(127)의 Al 조성을 적절히 조절할 필요가 있다. 이에 대해서는 후술한다.The
제2 도전층(150)은 Cr, Al, Ti, Ni, Au 등의 물질로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 단일층 혹은 복수의 층으로 이루어질 수 있다.The second
반도체 구조물(120)의 하부면과 리세스(128)의 형상을 따라 제1 도전층(165)과 접합층(160)이 배치될 수 있다. 제1 도전층(165)은 반사율이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 제1 도전층(165)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 전극층(165)이 알루미늄을 포함하는 경우, 활성층(126)에서 기판(170) 방향으로 방출되는 광을 상부 반사하는 역할을 하여 광 추출 효율을 향상할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 제1 도전층(165)은 상기 제1 전극(142)과 전기적으로 연결되기 위한 기능을 제공할 수 있다. 상기 제1 도전층(165)이 반사율이 높은 물질, 예를 들어 알루미늄 및/또는 은(Ag)을 포함하지 않고 배치될 수 있고, 이러한 경우 상기 리세스(128) 내에 배치되는 제1 전극(142)과 상기 제1 도전층(165) 사이, 제2 도전형 반도체층(127)과 상기 제1 도전층(165) 사이에는 반사율이 높은 물질로 구성되는 반사금속층(미도시)이 배치될 수 있다.The first
접합층(160)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예시적으로 접합층(160)은 금, 주석, 인듐, 알루미늄, 실리콘, 은, 니켈, 및 구리로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The
기판(170)은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 기판(170)은 금속 또는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 기판(170)은 전기 전도도 및/또는 열 전도도가 우수한 금속일 수 있다. 이 경우 반도체 소자 동작시 발생하는 열을 신속이 외부로 방출할 수 있다. 또한 상기 기판(170)이 도전성 물질로 구성되는 경우, 상기 제1 전극(142)은 상기 기판(170)을 통해 외부에서 전류를 공급받을 수 있다.The
기판(170)은 실리콘, 몰리브덴, 실리콘, 텅스텐, 구리 및 알루미늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The
반도체 구조물(120)의 상면과 측면에는 패시베이션층(180)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(180)의 두께는 200nm 이상 내지 500nm 이하일 수 있다. 200nm이상일 경우, 소자를 외부의 수분이나 이물질로부터 보호하여 소자의 전기적, 광학적 신뢰성을 개선할 수 있고, 500nm 이하일 경우 반도체 소자에 인가되는 스트레스를 줄일 수 있고, 상기 반도체 소자의 광학적, 전기적 신뢰성이 저하되거나 반도체 소자의 공정 시간이 길어짐에 따라 반도체 소자의 단가가 높아지는 문제점을 개선할 수 있다.A
반도체 구조물(120)의 상면에는 요철이 형성될 수 있다. 이러한 요철은 반도체 구조물(120)에서 출사되는 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 요철은 자외선 파장에 따라 평균 높이가 다를 수 있으며, UV-C의 경우 300 nm 내지 800 nm 정도의 높이를 갖고, 평균 500 nm 내지 600 nm 정도의 높이를 가질 때 광 추출 효율이 향상될 수 있다.Concavities and convexities may be formed on the upper surface of the
도 8을 참고하면, 반도체 소자 패키지는 홈(3)이 형성된 몸체(2), 몸체(2)에 배치되는 반도체 소자(1), 및 몸체(2)에 배치되어 반도체 소자(1)와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 리드 프레임(5a, 5b)을 포함할 수 있다. 반도체 소자(1)는 전술한 구성을 모두 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the semiconductor device package includes a
몸체(2)는 자외선 광을 반사하는 재질 또는 코팅층을 포함할 수 있다. 몸체(2)는 복수의 층(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)을 적층하여 형성할 수 있다. 복수의 층(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)은 동일한 재질일 수도 있고 상이한 재질을 포함할 수도 있다.The
홈(3)은 반도체 소자에서 멀어질수록 넓어지게 형성되고, 경사면에는 단차(3a)가 형성될 수 있다.The
투광층(4)은 홈(3)을 덮을 수 있다. 투광층(4)은 글라스 재질일 있으나, 반드시 이에 한정하지 않는다. 투광층(4)은 자외선 광을 유효하게 투과할 수 있는 재질이면 특별히 제한하지 않는다. 홈(3)의 내부는 빈 공간일 수 있다.The
반도체 소자는 다양한 종류의 광원 장치에 적용될 수 있다. 예시적으로 광원장치는 살균 장치, 경화 장치, 조명 장치, 및 표시 장치 및 차량용 램프 등을 포함하는 개념일 수 있다. 즉, 반도체 소자는 케이스에 배치되어 광을 제공하는 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다.The semiconductor device may be applied to various types of light source devices. Exemplarily, the light source device may be a concept including a sterilization device, a curing device, a lighting device, a display device, and a vehicle lamp. That is, the semiconductor element may be applied to various electronic devices that are disposed in a case and provide light.
살균 장치는 실시 예에 따른 반도체 소자를 구비하여 원하는 영역을 살균할수 있다. 살균 장치는 정수기, 에어컨, 냉장고 등의 생활 가전에 적용될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 즉, 살균 장치는 살균이 필요한 다양한 제품(예: 의료 기기)에 모두 적용될 수 있다.The sterilization apparatus may include a semiconductor device according to an embodiment to sterilize a desired region. The sterilizer may be applied to household appliances such as water purifiers, air conditioners, and refrigerators, but is not limited thereto. That is, the sterilization device can be applied to various products (eg, medical devices) requiring sterilization.
예시적으로 정수기는 순환하는 물을 살균하기 위해 실시 예에 따른 살균 장치를 구비할 수 있다. 살균 장치는 물이 순환하는 노즐 또는 토출구에 배치되어 자외선을 조사할 수 있다. 이때, 살균 장치는 방수 구조를 포함할 수 있다.For example, the water purifier may include a sterilizing device according to an embodiment in order to sterilize circulating water. The sterilizer may be disposed at a nozzle or a discharge port through which water circulates to irradiate ultraviolet rays. In this case, the sterilization device may include a waterproof structure.
경화 장치는 실시 예에 따른 반도체 소자를 구비하여 다양한 종류의 액체를 경화시킬 수 있다. 액체는 자외선이 조사되면 경화되는 다양한 물질을 모두 포함하는 최광의 개념일 수 있다. 예시적으로 경화장치는 다양한 종류의 레진을 경화시킬 수 있다. 또는 경화장치는 매니큐어와 같은 미용 제품을 경화시키는 데 적용될 수도 있다.The curing apparatus may include a semiconductor device according to an embodiment to cure various types of liquids. Liquid may be the broadest concept including all of the various materials that are cured when irradiated with ultraviolet light. Illustratively, the curing apparatus may cure various types of resins. Alternatively, the curing device may be applied to curing cosmetic products such as nail polish.
조명 장치는 기판과 실시 예의 반도체 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 또한, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다. The lighting device may include a light source module including a substrate and a semiconductor device according to an embodiment, a heat dissipating unit for dissipating heat from the light source module, and a power supply unit for processing or converting an electrical signal received from the outside and providing it to the light source module. In addition, the lighting device may include a lamp, a head lamp, or a street lamp.
표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 구성할 수 있다.The display device may include a bottom cover, a reflector, a light emitting module, a light guide plate, an optical sheet, a display panel, an image signal output circuit, and a color filter. The bottom cover, the reflector, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may constitute a backlight unit.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출할 수 있다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치될 수 있다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치될 수 있다.The reflector is disposed on the bottom cover, and the light emitting module may emit light. The light guide plate may be disposed in front of the reflection plate to guide light emitted from the light emitting module forward, and the optical sheet may include a prism sheet and the like, and may be disposed in front of the light guide plate. The display panel may be disposed in front of the optical sheet, the image signal output circuit may supply an image signal to the display panel, and the color filter may be disposed in front of the display panel.
반도체 소자는 표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있다.When used as a backlight unit of a display device, the semiconductor device may be used as an edge type backlight unit or may be used as a direct type backlight unit.
반도체 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드일 수도 있다.The semiconductor device may be a laser diode in addition to the light emitting diode described above.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.The laser diode may include a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer having the above-described structure in the same manner as the light emitting device. In addition, an electro-luminescence phenomenon in which light is emitted when a current flows after bonding a p-type first conductivity type semiconductor and an n-type second conductivity type semiconductor is used, but the directionality of the emitted light and there is a difference in phase. That is, the laser diode uses a phenomenon called stimulated emission and constructive interference, so that light having one specific wavelength (monochromatic beam) can be emitted with the same phase and in the same direction. Therefore, it can be used for optical communication, medical equipment, and semiconductor processing equipment.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광 출력전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.As the light receiving element, a photodetector, which is a kind of transducer that detects light and converts its intensity into an electrical signal, may be exemplified. As such a photodetector, a photovoltaic cell (silicon, selenium), an optical output device (cadmium sulfide, cadmium selenide), a photodiode (for example, a PD having a peak wavelength in a visible blind spectral region or a true blind spectral region), a photo A transistor, a photomultiplier tube, a phototube (vacuum, gas-filled), an IR (Infra-Red) detector, etc., but the embodiment is not limited thereto.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다. In addition, a semiconductor device such as a photodetector may be generally manufactured using a direct bandgap semiconductor having excellent light conversion efficiency. Alternatively, since the photodetector has various structures, the most common structures include a pin-type photodetector using a p-n junction, a Schottky-type photodetector using a Schottky junction, and a Metal Semiconductor Metal (MSM) photodetector. have.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.A photodiode may include a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer having the above-described structure in the same way as the light emitting device, and has a pn junction or pin structure. The photodiode is operated by applying a reverse bias or zero bias, and when light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and a current flows. In this case, the magnitude of the current may be substantially proportional to the intensity of light incident on the photodiode.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. A photovoltaic cell or solar cell is a type of photodiode, and may convert light into electric current. The solar cell may include a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer having the above-described structure in the same manner as the light emitting device.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.In addition, it may be used as a rectifier of an electronic circuit through the rectification characteristic of a general diode using a p-n junction, and may be applied to an oscillation circuit by being applied to a very high frequency circuit.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.In addition, the above-described semiconductor device is not necessarily implemented only as a semiconductor, and may further include a metal material in some cases. For example, a semiconductor device such as a light receiving device may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, and may be formed using a p-type or n-type dopant. It may be implemented using a doped semiconductor material or an intrinsic semiconductor material.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the embodiment has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are not exemplified above in the range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be implemented by modification. And the differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
Claims (12)
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층; 및
상기 활성층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층; 을 포함하고,
상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층은 각각 알루미늄을 포함하고,
상기 제2 도전형 반도체층에서 상기 제1 도전형 반도체층을 향하는 두께 방향으로 측정한 알루미늄의 이온 강도는,
상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층 내에서 가장 높은 제1 피크, 및
상기 제2 도전형 반도체층의 표면에서 측정된 제2 피크를 포함하고,
상기 제1 피크와 상기 제2 피크의 사이 구간은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면에서 상기 두께 방향으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 감소하는 제1 구간, 상기 두께 방향으로 향할수록 알루미늄 이온의 강도가 증가하는 제2 구간 및 상기 제1 구간과 상기 제2 구간의 사이에 배치되는 제6 피크를 포함하고,
상기 제6 피크는 상기 제1 도전형 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층 내에서 알루미늄의 이온 강도가 가장 낮은 반도체 소자.
a first conductivity type semiconductor layer;
an active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer; and
a second conductivity-type semiconductor layer disposed on the active layer; including,
Each of the first conductivity-type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity-type semiconductor layer includes aluminum,
The ionic strength of aluminum measured in the thickness direction from the second conductivity type semiconductor layer toward the first conductivity type semiconductor layer is,
a first peak highest in the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer, and
and a second peak measured on the surface of the second conductivity type semiconductor layer,
A section between the first peak and the second peak is a first section in which the intensity of aluminum ions decreases from the surface of the second conductivity-type semiconductor layer in the thickness direction, and the intensity of aluminum ions increases in the thickness direction. includes a second section in which is increased and a sixth peak disposed between the first section and the second section,
The sixth peak is a semiconductor device having the lowest ionic strength of aluminum in the first conductivity-type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity-type semiconductor layer.
상기 제2 도전형 반도체층의 알루미늄 이온 강도는 상기 제1 도전형 반도체층의 최대 알루미늄 강도인 제5 피크와 동일한 강도를 갖는 제3 피크 및 제4 피크를 포함하고,
상기 제3 피크와 상기 제4 피크는 상기 제1 피크와 상기 제2 피크 사이에 배치되고,
상기 제6 피크는 상기 제3 피크와 제4 피크의 사이 구간 내에 배치되고,
상기 제2 피크와 상기 제5 피크의 제2 강도 차이와, 상기 제1 피크와 상기 제5 피크의 제1 강도 차이의 비는 1:2 내지 1:6인 반도체 소자.
The method of claim 1,
The aluminum ion intensity of the second conductivity-type semiconductor layer includes a third peak and a fourth peak having the same intensity as a fifth peak that is the maximum aluminum intensity of the first conductivity-type semiconductor layer,
The third peak and the fourth peak are disposed between the first peak and the second peak,
The sixth peak is disposed within the interval between the third peak and the fourth peak,
A ratio of a second intensity difference between the second peak and the fifth peak to a first intensity difference between the first peak and the fifth peak is 1:2 to 1:6.
상기 제6 피크와 상기 제1 피크 사이의 거리는 상기 제6 피크와 상기 제2 피크 사이의 거리보다 작은 반도체 소자.
3. The method of claim 2,
A distance between the sixth peak and the first peak is smaller than a distance between the sixth peak and the second peak.
상기 제3 피크와 상기 제6 피크를 연결한 가상선의 기울기는 상기 제6 피크와 상기 제4 피크를 연결한 가상선의 기울기보다 큰 반도체 소자.
3. The method of claim 2,
The slope of the imaginary line connecting the third peak and the sixth peak is greater than the slope of the imaginary line connecting the sixth peak and the fourth peak.
상기 제2 도전형 반도체층은 제2-1 도전형 반도체층, 상기 활성층과 상기 제2-1 도전형 반도체층 사이에 배치되는 제2-2 도전형 반도체층, 및 상기 활성층과 상기 제2-2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 제2-3 도전형 반도체층을 포함하고,
상기 제1 피크는 상기 제2-3 도전형 반도체층에 배치되고,
상기 제2 피크는 상기 제2-1 도전형 반도체층에 배치되고,
상기 제6 피크는 상기 제2-2 도전형 반도체층에 배치되는 반도체 소자.The method of claim 1,
The second conductivity-type semiconductor layer includes a 2-1 conductivity-type semiconductor layer, a 2-2 conductivity-type semiconductor layer disposed between the active layer and the 2-1 conductivity-type semiconductor layer, and the active layer and the second- It includes a 2-3th conductivity type semiconductor layer disposed between the 2 conductivity type semiconductor layers,
The first peak is disposed in the 2-3th conductivity type semiconductor layer,
The second peak is disposed in the 2-1 conductivity type semiconductor layer,
The sixth peak is a semiconductor device disposed in the 2-2 conductivity type semiconductor layer.
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