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KR20130137773A - Semiconductor device - Google Patents

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KR20130137773A
KR20130137773A KR1020120061290A KR20120061290A KR20130137773A KR 20130137773 A KR20130137773 A KR 20130137773A KR 1020120061290 A KR1020120061290 A KR 1020120061290A KR 20120061290 A KR20120061290 A KR 20120061290A KR 20130137773 A KR20130137773 A KR 20130137773A
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KR
South Korea
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layer
aln
superlattice
superlattice unit
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020120061290A
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Korean (ko)
Inventor
장정훈
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
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Abstract

The semiconductor of an embodiment includes a substrate, a buffer layer on the substrate, and a transfer layer with at least one AlN/AlxGa1-xN (0 < x < 1) superlattice unit layer while capable of improving the mobility of electrons with cracks eliminated, effectively fusing pits, improving surface morphology and crystallizability.

Description

반도체 소자{Semiconductor device}Semiconductor device

실시예는 반도체 소자에 관한 것이다.Embodiments relate to semiconductor devices.

GaN 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드갭 에너지를 가지는 등 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics) 등에 널리 사용된다. 이러한 GaN은 통상적으로 사파이어(sapphire) 기판이나 실리콘 카바이드(SiC) 기판 상에 성장되는데, 이러한 기판은 대구경에 적합하지 않고, 특히 SiC 기판은 가격이 비싼 문제점을 갖는다.III-V compound semiconductors such as GaN are widely used in optoelectronics due to their many advantages such as wide and easy-to-adjust bandgap energy. Such GaN is usually grown on a sapphire substrate or a silicon carbide (SiC) substrate. Such a substrate is not suitable for a large diameter, and in particular, a SiC substrate is expensive.

도 1은 일반적인 반도체 소자를 나타내는 도면으로서, 실리콘 기판(5) 및 GaN층(7)으로 구성된다.Fig. 1 is a view showing a general semiconductor device, which is composed of a silicon substrate 5 and a GaN layer 7. Fig.

전술한 제반 문제를 해결하기 위해, 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 보다 값이 싸고 대구경이 용이하며 열전도도가 우수한 실리콘 기판(5)이 사용되고 있다. 그러나, 실리콘 기판(5) 상에 GaN층(7)이 배치될 때, GaN과 실리콘 사이의 격자 부정합(lattice mismatch)이 매우 크고 이들 사이에 열 팽창 계수 차이도 매우 크기 때문에, 결정성을 악화시키는 멜트 백(melt-back), 크랙(crack), 피트(pit), 표면 모폴로지(surface morphology) 불량 등과 같은 다양한 문제가 대두된다.In order to solve the above-mentioned problems, a silicon substrate 5 which is cheaper than a sapphire substrate or a silicon carbide substrate, has a large diameter, and has excellent thermal conductivity, is used. However, when the GaN layer 7 is disposed on the silicon substrate 5, the lattice mismatch between GaN and silicon is very large and the thermal expansion coefficient difference between them is also very large, thereby deteriorating crystallinity. Various problems arise, such as melt-back, cracks, pit, surface morphology defects, and the like.

예를 들면, 고온에서 성장되는 GaN층(7)을 냉각시키는 동안 발생하는 인장 응력(tensile strain)에 의해 크랙이 야기될 수 있다. 또한, 실리콘 기판(5) 상에 AlN과 같은 버퍼층(미도시)을 형성할 때, AlN의 성장 온도, 실리콘과 AlN간의 큰 격자 부정합 등에 의해 피트가 발생할 수도 있다.For example, cracks may be caused by a tensile strain occurring during cooling of the GaN layer 7 grown at a high temperature. Further, when forming a buffer layer (not shown) such as AlN on the silicon substrate 5, pits may occur due to the growth temperature of AlN, large lattice mismatch between silicon and AlN, and the like.

전술한 이유로 인해, 실리콘 기판(5)을 사용하더라도 이러한 제반 문제들을 야기하지 않는 양호한 특성을 제공할 수 있는 구조를 가지는 반도체 소자가 요구된다.For the reasons stated above, there is a demand for a semiconductor device having a structure capable of providing good characteristics that does not cause such problems even if the silicon substrate 5 is used.

실시예는 크랙 및/또는 피트의 발생 가능성을 제거할 수 있고 표면 모폴로지가 양호하며 결정성이 우수한 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device capable of eliminating the occurrence of cracks and / or pits and having good surface morphology and excellent crystallinity.

실시예의 반도체 소자는, 기판; 상기 기판 상에 배치된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치된 적어도 하나의 AlN/AlxGa1-xN (0 < x < 1) 초격자 단위층을 갖는 전이층을 포함한다. 상기 기판은 (111) 결정면을 주면으로서 갖는 실리콘 기판일 수 있다.The semiconductor device of the embodiment includes a substrate; A buffer layer disposed on the substrate; And a transition layer having at least one AlN / Al x Ga 1-x N (0 <x <1) superlattice unit layer disposed on the buffer layer. The substrate may be a silicon substrate having a (111) crystal plane as a main surface.

상기 전이층은 복수의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 포함하고, 상기 전이층은 상기 버퍼층으로부터의 거리에 따라 Al 및 Ga의 농도 구배를 갖는다. 상기 복수의 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층은 상기 버퍼층으로부터의 거리가 멀수록 x 값이 점차 작아진다.The transition layer includes a plurality of AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layers, and the transition layer has a concentration gradient of Al and Ga depending on the distance from the buffer layer. In the plurality of AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layers, the x value gradually decreases as the distance from the buffer layer increases.

상기 전이층은 0.7 < x < 1인 제1 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층; 0.5 < x ≤ 0.7인 제2 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층; 0.3 < x ≤ 0.5인 제3 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층; 및 0 < x ≤ 0.3인 제4 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 초격자 단위층은 상기 버퍼층으로부터 순차적으로 적층된다.The transition layer is a first AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer of 0.7 <x <1; A second AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer with 0.5 <x ≦ 0.7; A third AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer, wherein 0.3 <x ≦ 0.5; And a fourth AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having 0 <x ≦ 0.3, wherein the first to fourth superlattice unit layers are sequentially stacked from the buffer layer.

상기 복수의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층은 각각 서로 다르거나 동일한 두께를 갖는다.The plurality of AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layers each have a different or the same thickness.

또한, 상기 전이층은 상기 버퍼층 상에 배치된 복수의 초격자 단위층 그룹을 포함하고, 상기 복수의 초격자 단위층 그룹 각각은 동일한 조성을 갖는 적어도 하나의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층이 연속적으로 반복되는 구조를 포함하고, 상기 복수의 초격자 단위층 그룹은 서로 다른 x 값을 갖는다. 상기 초격자 단위층 그룹은 상기 버퍼층으로부터의 거리가 멀수록 상기 반복되는 횟수가 점차 작아질 수 있다. 예를 들어, 상기 반복되는 횟수는 5 내지 15일 수 있다.In addition, the transition layer includes a plurality of superlattice unit layer groups disposed on the buffer layer, and each of the plurality of superlattice unit layer groups has at least one AlN / Al x Ga 1-x N superlattice having the same composition. The unit layer may include a structure in which the unit layers are continuously repeated, and the plurality of superlattice unit layer groups have different x values. In the superlattice unit layer group, the number of repetitions may gradually decrease as the distance from the buffer layer increases. For example, the number of repetitions may be 5 to 15.

상기 전이층은 0.7 < x < 1인 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 포함하는 제1 초격자 단위층 그룹; 0.5 < x ≤ 0.7인 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 포함하는 제2 초격자 단위층 그룹; 0.3 < x ≤ 0.5인 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 포함하는 제3 초격자 단위층 그룹; 및 0 < x ≤ 0.3인 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 포함하는 제4 초격자 단위층 그룹을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 초격자 단위층 그룹은 상기 버퍼층으로부터 순차적으로 적층된다.The transition layer may include a first superlattice unit layer group including an AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having 0.7 <x <1; A second superlattice unit layer group comprising an AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having 0.5 <x ≦ 0.7; A third superlattice unit layer group comprising an AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having 0.3 <x ≦ 0.5; And a fourth superlattice unit layer group including an AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having 0 <x ≦ 0.3, wherein the first to fourth superlattice unit layer groups are sequentially formed from the buffer layer. Are stacked.

상기 버퍼층은 AlN 층, AlAs 층 및 SiC 층 중 적어도 하나를 포함한다. The buffer layer includes at least one of an AlN layer, an AlAs layer, and a SiC layer.

상기 버퍼층은 AlN 층으로 이루어지고, 상기 버퍼층의 AlN 층과, 상기 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 구성하는 AlN 초격자층은 Al과 N과의 함량비가 서로 다르다.The buffer layer is made of an AlN layer, and the AlN layer of the buffer layer and the AlN superlattice layer constituting the AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer have different content ratios between Al and N.

상기 반도체 소자는, 전이층 상에 배치된 소자층을 더 포함할 수 있다. 상기 소자층은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include a device layer disposed on the transition layer. The device layer may include a III-V compound semiconductor.

예를 들어, 상기 소자층은 발광 구조물을 포함하고, 상기 발광 구조물은For example, the device layer includes a light emitting structure, and the light emitting structure is

상기 전이층 상에 배치된 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.A first conductivity type semiconductor layer disposed on the transition layer; An active layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer; And a second conductivity type semiconductor layer disposed on the active layer.

상기 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층에서AlN 초격자 층의 두께는 2 ㎚ 내지 5 ㎚이고, 상기 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층에서 AlxGa1-xN 초격자 층의 두께는 3 ㎚ 내지 10 ㎚일 수 있다.The AlN / Al x Ga 1-x N seconds, the thickness of the AlN super lattice layer in the grid unit layer is 2 ㎚ to 5 ㎚, the AlN / Al x Ga 1-x N second Al x Ga 1-x in the lattice unit layer The thickness of the N superlattice layer can be 3 nm to 10 nm.

실시예의 반도체 소자는 실리콘 기판과 GaN과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체층 사이에 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층을 배치하고, 실리콘 기판으로부터 GaN 소자층에 이르기까지 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층에서 알루미늄(Al)과 갈륨(Ga)의 농도 구배를 가지거나, 동일한 조성을 갖는 복수의 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층을 연속적으로 복수 회 적층하되, 적층 횟수를 초격자 단위층 그룹별로 다르게 함으로써, 전이층에 의해 격자 상수가 완만하게 전이하도록 유도한다. 따라서, GaN 소자층에 가해지는 압축 응력(compressive strain)이 점진적으로 증가되도록 하여 인장 응력을 효과적으로 보상함으로써 크랙(crack) 발생 가능성을 제거하여 전자의 이동도를 증가시킬 수 있다. 또한, 실리콘 기판 상에 배치된 AlN 버퍼층에서 야기되는 피트(pit)를 효과적으로 융합(merge)시키고, 결정 격자 부정합의 상쇄(offset)로 인해 GaN 표면 모폴로지(surface morphology)를 개선시키며, 전위(dislocation)를 벤딩(bending)시켜 감소시킬 수 있으므로 버퍼층으로부터 소자층에 이르는 경로에서의 결정성을 향상시킬 수 있어서, 평평한(flat) 표면 모폴로지를 확보할 수 있고, 실리콘 기판과 GaN과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체층 사이에 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층을 배치되기 때문에 Al의 함량비를 쉽고 정확하게 제어할 수 있다.Embodiment of the semiconductor element is a silicon substrate and the AlN between GaN and Ⅲ-Ⅴ compound semiconductor layer, such as / Al x Ga 1 - x N second place the grating unit layer, AlN / Al x down to the GaN device layers from the silicon substrate A plurality of AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layers having a concentration gradient of aluminum (Al) and gallium (Ga) in the Ga 1 - x N superlattice unit layer or having the same composition are successively stacked a plurality of times However, by varying the number of laminations for each group of superlattice unit layers, the lattice constant is induced to be slowly transferred by the transition layer. Accordingly, the compressive stress applied to the GaN device layer may be gradually increased to effectively compensate for the tensile stress, thereby eliminating the possibility of cracking and increasing electron mobility. It also effectively merges pit caused in AlN buffer layer disposed on silicon substrate, improves GaN surface morphology due to offset of crystal lattice mismatch, and dislocation It can be reduced by bending to improve the crystallinity in the path from the buffer layer to the device layer, to secure a flat surface morphology, group III-V compounds such as silicon substrates and GaN Since the AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer is disposed between the semiconductor layers, it is possible to easily and accurately control the Al content ratio.

도 1은 일반적인 반도체 소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 의한 반도체 소자의 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 의한 반도체 소자의 단면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 예시한 반도체 소자를 이용하여 발광 소자를 구현한 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 2에 예시한 반도체 소자의 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2 및 도 3에 예시한 반도체 소자를 이용하여 HEMT를 구현한 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 8은 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도이다.
도 9는 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.
1 is a view showing a general semiconductor device.
2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an exemplary embodiment.
3 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment.
4 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment in which a light emitting device is implemented using the semiconductor device illustrated in FIGS. 2 and 3.
5A through 5E are diagrams for describing a method of manufacturing a semiconductor device according to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2.
6 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment in which an HEMT is implemented using the semiconductor devices illustrated in FIGS. 2 and 3.
7 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to the embodiment.
8 is a perspective view of a lighting unit according to an embodiment.
9 is an exploded perspective view of a backlight unit according to an embodiment.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)(on)" 또는 "하(아래)(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 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)(on)" 또는 "하(아래)(under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, when described as being formed at the "on" or "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 between the two (element). In addition, when expressed as “on” or “under,” it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.

도 2는 일 실시예에 의한 반도체 소자(100A)의 단면도를 나타낸다.Fig. 2 shows a cross-sectional view of the semiconductor device 100A according to one embodiment.

도 2에 도시된 반도체 소자(100A)는 기판(10), 버퍼층(20), 전이층(30) 및 소자층(40)을 포함한다.The semiconductor device 100A illustrated in FIG. 2 includes a substrate 10, a buffer layer 20, a transition layer 30, and a device layer 40.

기판(10)은 (111) 결정면을 주면으로서 갖는 실리콘 기판일 수 있다.The substrate 10 may be a silicon substrate having a (111) crystal plane as a principal plane.

버퍼층(20)은 기판(10) 상에 배치되며, AlN 층, AlAs 층 및 SiC 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층(20)이 임계 두께 이상을 가질 경우, 실리콘 기판(10)으로부터 실리콘 원자의 확산이 방지되어 멜트 백(melt-back)이 방지될 수 있다. 여기서, 임계 두께란, 실리콘 기판(10)으로부터 실리콘 원자가 확산될 수도 있는 두께를 의미한다. 이를 위해, 버퍼층(20)은 수십 또는 수백 나노 미터의 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어 300 ㎚ 보다 작고 10 ㎚ 큰 두께를 가질 수 있다.The buffer layer 20 is disposed on the substrate 10 and may include at least one of an AlN layer, an AlAs layer, and a SiC layer. When the buffer layer 20 has a threshold thickness or more, diffusion of silicon atoms from the silicon substrate 10 may be prevented and thus meltback may be prevented. Here, the critical thickness means a thickness at which silicon atoms from the silicon substrate 10 can be diffused. To this end, the buffer layer 20 may have a thickness of tens or hundreds of nanometers, for example, may have a thickness of less than 300 nm and greater than 10 nm.

전이층(30)은 버퍼층(20) 상에 배치되며, 적어도 하나의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 갖는다. 여기서, AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층은 AlN 초격자층과 AlxGa1-xN 초격자층으로 이루어진 이중층(bi-layer) 구조일 수 있다. 여기서, 0 < x < 1이다. AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층에서, AlN 초격자층 및 AlxGa1-xN 초격자층의 상대적인 위치는 제한이 없다. 예를 들면, AlN 초격자층은 버텀층(bottom layer)이고 AlxGa1 - xN 초격자층은 AlN 초격자 층 상에 적층된 탑층(top layer)일 수 있다. 또는, AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층에서, AlxGa1 - xN 초격자층은 버텀층이고 AlN 초격자층은 AlxGa1-xN 초격자층 상에 적층되는 탑층일 수도 있다.The transition layer 30 is disposed on the buffer layer 20 and has at least one AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer. Here, the AlN / Al x Ga 1 -x N superlattice unit layer may be a bi-layer structure composed of an AlN superlattice layer and an Al x Ga 1 -x N superlattice layer. Where 0 <x <1. In the AlN / Al x Ga 1 -xN superlattice unit layer, the relative positions of the AlN superlattice layer and the Al x Ga 1 -x N superlattice layer are not limited. For example, AlN superlattice layer member teomcheung (bottom layer) and Al x Ga 1 - x N may be a super lattice layer is a tapcheung (top layer) layered on the AlN layer superlattice. Alternatively, in the AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer, the Al x Ga 1 - x N superlattice layer is a bottom layer and the AlN superlattice layer is stacked on the Al x Ga 1-x N superlattice layer. It may be a top layer.

또한, AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층에서, AlN 초격자층의 Al과 N의 함량비는 버퍼층(20)을 이루는 AlN 층의 Al과 N의 함량비와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.In addition, in the AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer, the content ratio of Al and N in the AlN superlattice layer may be the same as or different from the content ratio of Al and N in the AlN layer constituting the buffer layer 20. It may be.

또한, 전이층(30)은 복수의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(32 내지 38)을 포함할 수 있다. 이때, 전이층(30)은 버퍼층(20)으로부터의 거리에 따라 Al 및 Ga의 농도 구배를 갖는다. 예를 들어, 복수의 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층(32 내지 38)은 버퍼층(20)으로부터의 거리가 멀수록 x 값이 점차 작아질 수 있다.In addition, the transition layer 30 may include a plurality of AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layers 32 to 38. At this time, the transition layer 30 has a concentration gradient of Al and Ga according to the distance from the buffer layer 20. For example, the plurality of AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layers 32 to 38 may have a smaller x value as the distance from the buffer layer 20 increases.

도 2에서, 전이층(30)이 버퍼층(20)으로부터 순차적으로 적층되는 제1 내지 제4 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(32 내지 38)을 포함하는 경우, 제1 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(32)에서의 x 값은 0.7 < x < 1이고, 제2 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(34)에서의 x 값은 0.5 < x ≤ 0.7이고, 제3 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(36)에서의 x 값은 0.3 < x ≤ 0.5이고, 제4 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(38)에서의 x 값은 0 < x ≤ 0.3일 수 있다.In FIG. 2, when the transition layer 30 includes first to fourth AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layers 32 to 38 that are sequentially stacked from the buffer layer 20, the first AlN. The x value in the / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer 32 is 0.7 <x <1 and the x value in the second AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer 34 is 0.5 <x <0.7, x value in the third AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer 36 is 0.3 <x <0.5, and the fourth AlN / Al x Ga 1-x N superlattice The x value in the unit layer 38 may be 0 <x ≦ 0.3.

또한, 복수의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(32 내지 38)은 각각 서로 다르거나 또는 동일한 두께를 가질 수 있다.In addition, the plurality of AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layers 32 to 38 may have different thicknesses or the same thickness.

도 3은 다른 실시예에 의한 반도체 소자(100B)의 단면도를 나타낸다.3 is a sectional view of a semiconductor device 100B according to another embodiment.

도 3에 예시된 다른 실시예에 의하면, 전이층(30)은 버퍼층(20) 상에 형성된 복수의 초격자 단위층 그룹(30A 내지 30D)을 포함할 수 있다. 복수의 초격자 단위층 그룹(30A 내지 30D) 중 적어도 하나의 그룹은 동일한 조성을 갖는 적어도 하나의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층이 소정 횟수 만큼 연속적으로 반복되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 소정 횟수는 5 내지 15일 수 있다. 또한, 복수의 초격자 단위층 그룹(30A 내지 30D)은 서로 다른 x 값을 가질 수 있다.According to another embodiment illustrated in FIG. 3, the transition layer 30 may include a plurality of superlattice unit layer groups 30A to 30D formed on the buffer layer 20. At least one group of the plurality of superlattice unit layer groups 30A to 30D may have a structure in which at least one AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having the same composition is continuously repeated a predetermined number of times. . For example, the predetermined number may be 5 to 15. In addition, the plurality of superlattice unit layer groups 30A to 30D may have different x values.

또한, 초격자 단위층 그룹(30A 내지 30D)은 버퍼층(20)으로부터의 거리가 멀수록 소정 횟수가 점차 작아질 수 있다. 즉, 버퍼층(20)과의 거리가 작은 초격자 단위층 그룹에서 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층이 반복되는 제1 소정 횟수는 버퍼층(20)과의 거리가 큰 초격자 단위층 그룹에서 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층이 반복되는 제2 소정 횟수보다 클 수 있다.Also, in the superlattice unit layer groups 30A to 30D, as the distance from the buffer layer 20 increases, the predetermined number may gradually decrease. That is, the first predetermined number of times the AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer is repeated in the superlattice unit layer group having a small distance from the buffer layer 20 is a superlattice unit having a large distance from the buffer layer 20. The AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer in the layer group may be greater than a second predetermined number of times.

도 3에 예시한 바와 같이, 전이층(30)이 버퍼층(20)으로부터 순차적으로 적층된 제1 내지 제4 초격자 단위층 그룹(30A, 30B, 30C, 30D)을 포함하는 경우, 제1 초격자 단위층 그룹(30A)은 0.7 < x < 1인 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층(31)을 포함하고, 제2 초격자 단위층 그룹(30B)은 0.5 < x ≤ 0.7인 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(33)을 포함하고, 제3 초격자 단위층 그룹(30C)은 0.3 < x ≤ 0.5인 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층(35)을 포함하고, 제4 초격자 단위층 그룹(30D)은 0 < x ≤ 0.3인 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(37)을 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 3, when the transition layer 30 includes the first to fourth superlattice unit layer groups 30A, 30B, 30C, and 30D sequentially stacked from the buffer layer 20, the first candle may be used. The lattice unit layer group 30A includes an AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer 31 with 0.7 <x <1, and the second superlattice unit layer group 30B has a 0.5 <x <0.7 AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer 33, and the third superlattice unit layer group 30C is AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit having 0.3 <x ≤ 0.5 The fourth superlattice unit layer group 30D including the layer 35 may include an AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer 37 having 0 <x ≦ 0.3.

도 2 또는 도 3에 도시된 전이층(30)을 이루는 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층에서 AlN 초격자 층의 두께 및 AlxGa1 - xN 초격자 층의 두께가 적절한 범위를 벗어나는 경우, 인장 응력(tensile strain)을 보상하는 압축 응력(compressive strain)의 보상력이 약화될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 전이층(30)을 이루는 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층 각각에서, AlN 초격자 층의 두께는 2 ㎚ 내지 5 ㎚일 수 있고, AlxGa1 - xN 초격자 층의 두께는 3 ㎚ 내지 10 ㎚일 수 있다.In the AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer constituting the transition layer 30 illustrated in FIG. 2 or 3, the thickness of the AlN superlattice layer and the thickness of the Al x Ga 1 - x N superlattice layer are appropriate. If out of the range, the compensating force of the compressive strain that compensates for the tensile strain may be weakened. To prevent this, in each of the AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layers constituting the transition layer 30, the thickness of the AlN superlattice layer may be 2 nm to 5 nm, and Al x Ga 1 - x The thickness of the N superlattice layer can be 3 nm to 10 nm.

도 2 및 도 3에 각각 예시한 바와 같이, 실시예에 의한 반도체 소자(100A, 100B)는, 전이층(30) 상에 배치된 소자층(40)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 소자층(40)은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 반도체 소자가 이용되는 분야에 따라 다양한 형태의 화합물 반도체 층을 포함할 수 있다.As illustrated in FIGS. 2 and 3, the semiconductor devices 100A and 100B according to the embodiment may further include an element layer 40 disposed on the transition layer 30. For example, the device layer 40 may include a III-V compound semiconductor, and may include various types of compound semiconductor layers depending on the field in which the semiconductor device is used.

도 4는 도 2 및 도 3에 예시한 반도체 소자(100A, 100B)를 이용하여 발광 소자를 구현한 실시예에 따른 반도체 소자(100C)의 단면도이다. 이하, 도 2 및 도 3에서와 동일한 참조부호는 동일한 소자를 의미하므로 중복 설명을 피하기 위하여 이들에 대한 상세한 설명을 생략한다.4 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100C according to an embodiment in which a light emitting device is implemented using the semiconductor devices 100A and 100B illustrated in FIGS. 2 and 3. Hereinafter, the same reference numerals as in FIGS. 2 and 3 denote the same elements, and detailed descriptions thereof will be omitted to avoid redundant description.

도 4를 참조하면, 반도체 소자(100C)는 기판(10), 버퍼층(20), 전이층(30) 및 소자층(40A)을 포함한다. 소자층(40A)은 도 2 또는 도 3에 예시한 소자층(40)에 대응하는 요소이다. 단, 소자층(40A)은 발광 구조물을 포함한다.Referring to FIG. 4, the semiconductor device 100C includes a substrate 10, a buffer layer 20, a transition layer 30, and a device layer 40A. The element layer 40A is an element corresponding to the element layer 40 illustrated in FIG. 2 or 3. However, the element layer 40A includes a light emitting structure.

소자층(40A)의 발광 구조물은 전이층(30) 상에 배치된 제1 도전형 반도체층(42), 제1 도전형 반도체층(42) 상에 배치된 활성층(44), 및 활성층(44) 상에 배치된 제2 도전형 반도체층(46)을 포함한다.The light emitting structure of the element layer 40A includes a first conductive semiconductor layer 42 disposed on the transition layer 30, an active layer 44 disposed on the first conductive semiconductor layer 42, and an active layer 44 And a second conductive semiconductor layer 46 disposed on the second conductive semiconductor layer.

제1 도전형 반도체층(42)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, AlyInzGa(1-y-z)N (0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y+z ≤ 1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(42)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP 및 InP 중에서 선택되는 적어도 하나로 형성될 수 있다. 또한, 제1 도전형 반도체층(42)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se 또는 Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The first conductivity type semiconductor layer 42 may include a III-V compound semiconductor doped with the first conductive type dopant, and Al y In z Ga (1-yz) N (0? Y? 1, z? 1, 0? y + z? 1). For example, the first conductive semiconductor layer 42 may be formed of at least one selected from the group consisting of GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP and InP . When the first conductivity type semiconductor layer 42 is an n-type semiconductor layer, the first conductivity type dopant may include Si, Ge, Sn, Se or Te as an n-type dopant, but is not limited thereto.

활성층(44)은 제1 도전형 반도체층(42)을 통해 주입되는 전자(또는, 정공)와, 제2 도전형 반도체층(46)을 통해서 주입되는 정공(또는, 전자)이 서로 만나서, 활성층(44)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.The active layer 44 is formed so that electrons (or holes) injected through the first conductivity type semiconductor layer 42 and holes (or electrons) injected through the second conductivity type semiconductor layer 46 meet with each other, Emitting layer 44 is a layer that emits light having energy determined by the energy band inherent to the material.

활성층(44)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 활성층(44)은 트리메틸 갈륨(TMG:Trimethyl Gallium) 가스, 암모니아(NH3) 가스, 질소 가스(N2) 및 트리메틸 인듐(TMIn:Trimethyl Indium) 가스가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The active layer 44 may be formed of at least one of a single well structure, a multiple well structure, a single quantum well structure, a multi quantum well (MQW) structure, a quantum-wire structure or a quantum dot structure . For example, the active layer 44 is formed by injecting trimethyl gallium (TMG) gas, ammonia (NH 3 ) gas, nitrogen gas (N 2 ), and trimethyl indium (TMIn) But is not limited thereto.

활성층(44)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs 및 GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나, 또는 그 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.The well layer / barrier layer of the active layer 44 may have any one or more pairs of InGaN / GaN, InGaN / InGaN, GaN / AlGaN, InAlGaN / GaN, GaAs (InGaAs) / AlGaAs and GaP But is not limited thereto. The well layer may be formed of a material having a band gap smaller than the band gap of the barrier layer.

제2 도전형 반도체층(46)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, InyAlzGa1-y-zN (0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z ≤ 1, 0 ≤ y+z ≤ 1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 도전형 반도체층(46)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr 또는 Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The second conductive semiconductor layer 46 may include a III-V compound semiconductor doped with a second conductive dopant, and In y Al z Ga 1-yz N (0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ And 1, 0 ≦ y + z ≦ 1). For example, when the second conductivity type semiconductor layer 46 is a p-type semiconductor layer, the second conductivity type dopant may be a p-type dopant including but not limited to Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba. Do not.

전술한 발광 구조물에서, 제1 도전형 반도체층(42)은 n형 반도체층으로 이루어지고, 제2 도전형 반도체층(46)은 p형 반도체층으로 이루어지는 경우를 예시하였다. 그러나, 제1 도전형 반도체층(42)은 p형 반도체층으로 이루어지고, 제2 도전형 반도체층(46)은 n형 반도체층으로 이루어질 수도 있다. 즉, 발광 구조물은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, 및 p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.In the above-described light emitting structure, the first conductivity type semiconductor layer 42 is formed of an n-type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer 46 is formed of a p-type semiconductor layer. However, the first conductivity type semiconductor layer 42 may be a p-type semiconductor layer, and the second conductivity type semiconductor layer 46 may be an n-type semiconductor layer. That is, the light emitting structure may be implemented as any one of an n-p junction structure, a p-n junction structure, an n-p-n junction structure, and a p-n-p junction structure.

도시하지는 않았으나, 제1 및 제2 도전형 반도체층(42 및 46)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 전극(미도시)이 배치될 수도 있다. 이와 같이, 도 4에 예시한 반도체 소자(100C)에 반도체 물질 이외의 금속 물질 및/또는 절연 물질을 이용하여 발광 소자를 완성할 수 있다. 전술한 반도체 소자를 이용하여 발광 소자를 완성하는 과정은 주지 관용 기술이므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.Although not shown, first and second electrodes (not shown) electrically connected to the first and second conductivity type semiconductor layers 42 and 46, respectively, may be disposed. As described above, the light emitting device may be completed using a metal material and / or an insulating material other than the semiconductor material in the semiconductor device 100C illustrated in FIG. 4. The process of completing the light emitting device using the above-described semiconductor device is a well-known technique, and thus a detailed description thereof will be omitted.

이하, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 도 2에 예시한 반도체 소자(100A)의 제조 방법을 설명한다. 본 예에서는 기판(10)이 실리콘 기판이며, 버퍼층(20)이 AlN층을 포함하고, 전이층(30)은 제1 내지 제4 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(32, 34, 36, 38)을 포함하고, 소자층(40)은 언도프된(undoped) GaN (이하, uGaN)층(40B)인 경우를 예시한다. 그러나, 도 2에 예시한 반도체 소자(100A)는 본 예에서 설명하는 방법에 국한되지 않고 다양한 다른 방법으로 제조될 수도 있음은 물론이다.Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device 100A illustrated in Fig. 2 will be described with reference to Figs. 5A to 5E. In this example, the substrate 10 is a silicon substrate, the buffer layer 20 includes an AlN layer, and the transition layer 30 includes the first to fourth AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layers 32, 34, 36, 38, and the device layer 40 illustrates the case of an undoped GaN (hereinafter referred to as uGaN) layer 40B. However, of course, the semiconductor device 100A illustrated in FIG. 2 is not limited to the method described in this example but may be manufactured by various other methods.

도 5a를 참조하면, 실리콘 기판(10)을 준비한다. Referring to FIG. 5A, a silicon substrate 10 is prepared.

실리콘 기판(10)을 암모니아 가스가 없는 상태에서 트리메틸 알루미늄(TMA:Trimethyl Aluminum) 가스에 15 초 동안 노출시켜 초(ultra) 알루미늄막을 증착시킴으로써, 실리콘 질화물이 실리콘 기판(10)의 표면상에 형성되는 것을 방지한다. 경우에 따라서는 실리콘 기판(10)을 예를 들면 약 900 ℃의 온도까지 급속 어닐링(rapid annealing)하여 실리콘 기판(10)상의 자연 산화막을 제거하는 공정이 부가적으로 더 수행될 수도 있다. 그러나, 이에 국한되지 않고 다양한 형태로 실리콘 기판(10)을 준비할 수 있다.The silicon nitride 10 is formed on the surface of the silicon substrate 10 by exposing the silicon substrate 10 to trimethylaluminum (TMA) gas for 15 seconds in the absence of ammonia gas to deposit an ultra-aluminum film &Lt; / RTI &gt; In some cases, a step of removing the native oxide film on the silicon substrate 10 by rapid annealing the silicon substrate 10 to a temperature of, for example, about 900 캜 may be additionally performed. However, the silicon substrate 10 can be prepared in various forms without being limited thereto.

이후, 암모니아를 사용하면서 약 900 ℃의 온도에서 실리콘 기판(10) 상에 소정의 두께를 가지는 AlN 버퍼층(20)을 형성한다. 이때, AlN 버퍼층(20)의 두께가 결정 두께 이상으로 증가할 때, AlN 섬(island)의 융합에 의해 3차원 성장 모드로부터 2차원 성장 모드로 변한다. 이와 같이 융합된 AlN 섬은 실리콘 기판(10)을 완전히 덮을 수 있기 때문에, 실리콘 원자의 확산이 방지될 수 있다. 또는, 전술한 방법 대신에 다양한 방법에 의해 AlN 버퍼층(20)이 실리콘 기판(10) 상에 형성될 수 있다.Thereafter, an AlN buffer layer 20 having a predetermined thickness is formed on the silicon substrate 10 at a temperature of about 900 ° C. using ammonia. At this time, when the thickness of the AlN buffer layer 20 is increased beyond the crystal thickness, the AlN island is changed from the three-dimensional growth mode to the two-dimensional growth mode by the fusion of AlN islands. Since the AlN island thus fused can completely cover the silicon substrate 10, diffusion of silicon atoms can be prevented. Alternatively, the AlN buffer layer 20 may be formed on the silicon substrate 10 by various methods instead of the above-described method.

이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, AlN 버퍼층(20) 상에 제1 AlN/AlaGa1-aN 초격자 단위층(32)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 5B, a first AlN / Al a Ga 1-a N superlattice unit layer 32 is formed on the AlN buffer layer 20.

이후, 도 5c에 도시된 바와 같이 제1 AlN/AlaGa1-aN 초격자 단위층(32) 상에 제2 AlN/AlbGa1-bN 초격자 단위층(34)을 형성하고, 도 5d에 도시된 바와 같이 제2 AlN/AlbGa1-bN 초격자 단위층(34) 상에 제3 AlN/AlcGa1-cN 초격자 단위층(36) 및 제4 AlN/AldGa1-dN 초격자 단위층(38)을 순차적으로 형성한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 5C, a second AlN / Al b Ga 1-b N superlattice unit layer 34 is formed on the first AlN / Al a Ga 1-a N superlattice unit layer 32. 5D, the third AlN / Al c Ga 1-c N superlattice unit layer 36 and the fourth AlN are disposed on the second AlN / Al b Ga 1-b N superlattice unit layer 34. / Al d Ga 1-d N superlattice unit layer 38 is formed sequentially.

전술한 바와 같이, 복수의 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층(32, 34, 36, 38)에서 Al의 함량비(x=a, b, c, d)는 AlN 버퍼층(20)으로부터의 거리가 멀수록 작아진다. 즉, 제1 AlN/AlaGa1 - aN 초격자 단위층(32) 내지 제4 AlN/AldGa1 - dN 초격자 단위층(38)에서 a 내지 d는 다음 수학식 1의 관계를 갖는다.As described above, the content ratio (x = a, b, c, d) of Al in the plurality of AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layers 32, 34, 36, 38 is AlN buffer layer 20. The farther the distance from), the smaller it becomes. That is, the first AlN / Al a Ga 1 - a to d are the following relation equation (1) at d N superlattice unit layer (38), - a N superlattice unit layer (32) to claim 4 AlN / Al d Ga 1 Has

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이와 같이, AlN 버퍼층(20)으로부터 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층(32, 34, 36, 38)까지의 거리가 클수록 Al의 함량비는 작아지고 Ga의 함량비는 커진다.As described above, as the distance from the AlN buffer layer 20 to the AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer 32, 34, 36, 38 increases, the content ratio of Al decreases and the content ratio of Ga increases.

이후, 도 5e에 도시된 바와 같이 소자층(40B)으로서 uGaN이 제4 AlN/AldGa1 - dN 초격자 단위층(38) 상에 형성될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 5E, uGaN may be formed on the fourth AlN / Al d Ga 1 - d N superlattice unit layer 38 as the device layer 40B.

예를 들어, 도 5a 내지 도 5e를 참조한 전술한 공정에서, Ga, Al 및 N은 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법에 의해 성장될 수 있다. 즉, TMG, TMA 및 NH3를 포함하는 전구체 물질을 이용하여, MOCVD법으로 Ga, Al 및 N을 포함하는 구조가 각각 형성될 수 있다.For example, in the process described above with reference to FIGS. 5A-5E, Ga, Al, and N may be grown by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD). That is, a structure including Ga, Al, and N may be formed by MOCVD using a precursor material including TMG, TMA, and NH 3 .

전술한 실시예에 의하면, AlN 초격자 층과 AlxGa1 - xN 초격자 층으로 이루어지는 초격자 단위층은 버퍼층(20)으로부터의 거리가 멀수록, 즉 초격자 단위층으로부터 소자층(40)까지의 거리가 작을수록, AlxGa1 - xN 초격자 단위층의 Al의 함량비(x)가 점차 작아진다. 또는, 초격자 단위층 그룹은 버퍼층(20)으로부터의 거리가 멀수록, 즉, 초격자 단위층으로부터 소자층(40)까지의 거리가 작을수록 동일한 조성을 갖는 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층이 반복적으로 적층되는 반복 횟수가 점차 작아진다. 따라서, 전이층(30)은 버퍼층(20)에 근접한 층으로부터 소자층(40)에 근접한 층까지 격자 상수가 완만하게 전이되도록 유도하여, 점차적으로 증가되는 압축 응력을 GaN의 소자층(40)에 부여할 수 있다. 또한, 전이층(30)에서 각 초격자 층을 임계 두께보다 얇은 두께 예를 들어 3 ㎚ 내지 10 ㎚로 성장(pseudomorphic growth)하여 AlN과 초격자 층간의 인터페이스에서 부적응(misfit)이 발생하지 않도록 하여, 보다 많은 압축 응력이 GaN의 소자층(40)에 효과적으로 인가될 수 있다. 따라서, 열 팽창 계수의 차이로 인해 실리콘 기판(10)으로부터 야기되는 인장 응력을 효과적으로 보상할 수 있고, 크랙(crack)의 발생 가능성을 제거함으로써 결정성을 향상시킬 수 있다. 또한, AlN 버퍼층에서 야기되는 피트(pit)를 효과적으로 융합(merge)시킬 수 있고, 쓰레딩 전위(TD:Threading Dislocation)를 감소시켜 GaN 소자층(40)의 표면 모폴로지를 개선시킬 수 있으며, 전위를 벤딩(bending)하여 감소시키므로 버퍼층(20)으로부터 소자층(40)에 이르기까지 향상된 결정성을 가지는 구조를 얻을 수 있다.According to the above-described embodiment, the superlattice unit layer composed of the AlN superlattice layer and the Al x Ga 1 - x N superlattice layer has a greater distance from the buffer layer 20, that is, the element layer 40 from the superlattice unit layer. The smaller the distance to) is, the smaller the content ratio (x) of Al in the Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer is. Alternatively, in the superlattice unit layer group, the longer the distance from the buffer layer 20, that is, the smaller the distance from the superlattice unit layer to the element layer 40 is, the AlN / Al x Ga 1-x N seconds having the same composition. The number of repetitions in which the lattice unit layers are repeatedly stacked becomes smaller gradually. Accordingly, the transition layer 30 causes the lattice constant to be smoothly transferred from the layer close to the buffer layer 20 to the layer close to the device layer 40, thereby gradually increasing the compressive stress to the device layer 40 of GaN. It can be given. In addition, in the transition layer 30, each superlattice layer is grown to a thickness thinner than a critical thickness, for example, 3 nm to 10 nm, so that no misfit occurs at the interface between AlN and the superlattice layer. , More compressive stress can be effectively applied to the device layer 40 of GaN. Therefore, it is possible to effectively compensate for the tensile stress caused from the silicon substrate 10 due to the difference in thermal expansion coefficient, and to improve the crystallinity by eliminating the possibility of cracking. In addition, it is possible to effectively merge the pit caused in the AlN buffer layer and to reduce the threading dislocation (TD), thereby improving the surface morphology of the GaN device layer 40, and bending the dislocation. Since bending is reduced, a structure having improved crystallinity from the buffer layer 20 to the device layer 40 can be obtained.

게다가, 크랙은 트랩(trap)의 역할을 하고, 캐리어(carrier)들은 트랩에 의해 쉽게 포획되는 점을 고려할 때, 실시예에 의한 반도체 소자는 크랙의 발생 가능성을 제거할 수 있으므로, 전자의 이동도를 증가시킬 수도 있다.In addition, in view of the fact that cracks serve as traps and carriers are easily trapped by the traps, the semiconductor device according to the embodiment can eliminate the possibility of cracking, so that the electron mobility You can also increase

한편, 도 2 또는 도 3에 예시된 반도체 소자는 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT:High Electron Mobility Transistor), 헤테로 구조 전계 효과 트랜지스터(HFET:Heterostructure Field Effect Transistor) 및 더블 HFET(DHFET:Double HFET) 등의 전력 소자를 위해 이용될 수 있다.2 or 3 may include a high electron mobility transistor (HEMT), a heterostructure field effect transistor (HFET), a double HFET (DHFET), and the like. Can be used for power devices.

이하, 전술한 도 2 또는 도 3에 예시된 반도체 소자가 이용된 HEMT(100D)에 대해 다음과 같이 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 2 또는 도 3에서와 동일한 참조부호는 동일한 소자를 의미하므로 이들에 대한 중복 설명을 생략한다.Hereinafter, the HEMT 100D using the semiconductor device illustrated in FIG. 2 or FIG. 3 will be described with reference to the accompanying drawings as follows. Here, the same reference numerals as in FIG. 2 or FIG. 3 denote the same elements, and thus redundant descriptions thereof will be omitted.

도 6은 도 2 및 도 3에 예시한 반도체 소자(100A, 100B)를 이용하여 HEMT를 구현한 실시예에 따른 반도체 소자(100D)의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a semiconductor device 100D according to an embodiment in which an HEMT is implemented using the semiconductor devices 100A and 100B illustrated in FIGS. 2 and 3.

도 6을 참조하면, 반도체 소자(100D)는 기판(10), 버퍼층(20), 전이층(30) 및 소자층(40C)을 포함한다. 소자층(40C)은 도 2 또는 도 3에 예시한 소자층(40)에 대응하는 요소이다. 단, 소자층(40C)은 채널층(47), 언도프된(undoped) AlGaN (이하, uAlGaN) 층(48), n 형 또는 p 형 GaN 층(49), 게이트(G) 및 복수의 콘택(S, D)으로 구성된다.Referring to FIG. 6, the semiconductor device 100D includes a substrate 10, a buffer layer 20, a transition layer 30, and a device layer 40C. The element layer 40C is an element corresponding to the element layer 40 illustrated in FIG. 2 or 3. However, the device layer 40C may include a channel layer 47, an undoped AlGaN (hereinafter referred to as uAlGaN) layer 48, an n-type or p-type GaN layer 49, a gate G, and a plurality of contacts. It consists of (S, D).

채널층(47)은 언도프된 GaN을 포함하여 형성될 수 있으며, 전이층(30)의 상부에 배치된다. uAlGaN 층(48)은 헤테로 접합(50)을 통해 채널층(47)의 상부에 배치된다. 또한, 금(Au) 같은 물질을 포함하여 구현 가능한 게이트 전극(G)이 uAlGaN 층(48) 상부에 배치된다.The channel layer 47 may be formed to include undoped GaN, and may be disposed on the transition layer 30. The uAgAN layer 48 is disposed on top of the channel layer 47 through the heterojunction 50. In addition, a gate electrode G, which may be embodied including a material such as gold (Au), is disposed over the uAgAN layer 48.

채널층(47)에 의해 형성되는 채널이 n 형 채널인 경우, n 형 GaN 층(49)이 채널층(47)의 상부에서 uAlGaN 층(48)의 양측에 배치된다. 그러나, 채널층(47)에 의해 형성되는 채널이 p 형 채널인 경우, p 형 GaN 층(49)이 채널층(47)의 상부에서 uAlGaN 층(48)의 양측에 배치된다. GaN 층(49)은 채널층(47)에 매립된 구조이다.When the channel formed by the channel layer 47 is an n-type channel, an n-type GaN layer 49 is disposed on both sides of the uAlGaN layer 48 at the top of the channel layer 47. However, when the channel formed by the channel layer 47 is a p-type channel, a p-type GaN layer 49 is disposed on both sides of the uAlGaN layer 48 at the top of the channel layer 47. The GaN layer 49 is buried in the channel layer 47.

적어도 하나의 콘택(S, D)이 GaN 층(49) 상에서 uAlGaN 층(48)의 양측에 배치된다. 여기서, 적어도 하나의 콘택은 Al로 구현될 수 있는 소스 콘택(S) 및 Al로 구현될 수 있는 드레인 콘택(D)을 포함할 수 있다. 소스 콘택(S)은 채널층(47) 상에 배치된 GaN 층(49)의 상부에 배치되고, 드레인 콘택(D)은 소스 콘택(D)과 이격되어 GaN 층(40)의 상부에 배치된다.At least one contact (S, D) is disposed on both sides of the uAgAN layer 48 on the GaN layer 49. Here, the at least one contact may include a source contact S that may be implemented with Al and a drain contact D that may be implemented with Al. The source contact S is disposed on the GaN layer 49 disposed on the channel layer 47, and the drain contact D is disposed on the GaN layer 40 spaced apart from the source contact D. .

또한, 도 2 및 도 3에 예시한 반도체 소자(100A, 100B)는 광 검출기(photodetector), 게이트 바이폴라 접합 트랜지스터(gated bipolar junction transistor), 게이트 핫 전자 트랜지스터(gated hot electron transistor), 게이트 헤테로 구조 바이폴라 접합 트랜지스터(gated heterostructure bipolar junction transistor), 가스 센서(gas sensor), 액체 센서(liquid sensor), 압력 센서(pressure sensor), 압력 및 온도 같은 다기능 센서(multi-function sensor), 전력 스위칭 트랜지스터(power switching transistor), 마이크로파 트랜지스터(microwave transistor) 또는 조명 소자 등의 다양한 분야에 적용될 수도 있다.In addition, the semiconductor devices 100A and 100B illustrated in FIGS. 2 and 3 may include a photodetector, a gated bipolar junction transistor, a gated hot electron transistor, and a gate heterostructure bipolar. Gated heterostructure bipolar junction transistors, gas sensors, liquid sensors, pressure sensors, multi-function sensors such as pressure and temperature, power switching transistors It may be applied to various fields such as transistors, microwave transistors, or lighting devices.

이하, 전술한 반도체 소자(100C)를 이용한 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 구성 및 동작을 설명한다. Hereinafter, the configuration and operation of the light emitting device package including the light emitting device using the semiconductor device 100C described above will be described.

도 7은 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a light emitting device package 200 according to the embodiment.

실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 패키지 몸체부(205)에 설치된 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)과, 패키지 몸체부(205)에 배치되어 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(220)와, 발광 소자(220)를 포위하는 몰딩 부재(240)를 포함한다.The light emitting device package 200 according to the embodiment includes the package body 205, the first and second lead frames 213 and 214 provided on the package body 205, and the package body 205 A light emitting device 220 electrically connected to the first and second lead frames 213 and 214 and a molding member 240 surrounding the light emitting device 220.

패키지 몸체부(205)는 실리콘, 합성수지, 또는 금속을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 소자(220)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.The package body portion 205 may be formed of silicon, synthetic resin, or metal, and may be formed with an inclined surface around the light emitting device 220.

제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(220)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)은 발광 소자(220)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수도 있으며, 발광 소자(220)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The first and second lead frames 213 and 214 are electrically separated from each other and serve to supply power to the light emitting device 220. The first and second lead frames 213 and 214 may function to increase light efficiency by reflecting the light generated from the light emitting device 220. The heat generated from the light emitting device 220 may be transmitted to the outside It may also serve as a discharge.

발광 소자(220)는 도 4에 예시된 반도체 소자(100C)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The light emitting device 220 may include the semiconductor device 100C illustrated in FIG. 4, but is not limited thereto.

발광 소자(220)는 도 7에 예시된 바와 같이 제1 또는 제2 리드 프레임(213, 214) 상에 배치되거나, 패키지 몸체부(205) 상에 배치될 수도 있다.As illustrated in FIG. 7, the light emitting device 220 may be disposed on the first or second lead frames 213 and 214 or may be disposed on the package body 205.

발광 소자(220)는 제1 및/또는 제2 리드 프레임(213, 214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 도 7에 예시된 발광 소자(220)는 제1 리드 프레임(213)과 와이어(230)를 통해 전기적으로 연결되고 제2 리드 프레임(214)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결되나 이에 국한되지 않는다.The light emitting device 220 may be electrically connected to the first and / or second lead frames 213 and 214 by a wire, a flip chip, or a die bonding method. The light emitting device 220 illustrated in FIG. 7 is electrically connected to the first lead frame 213 and the wire 230, and is directly connected to the second lead frame 214, but is not limited thereto.

몰딩 부재(240)는 발광 소자(220)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(240)는 형광체를 포함하여, 발광 소자(220)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.The molding member 240 can surround and protect the light emitting device 220. In addition, the molding member 240 may include a phosphor to change the wavelength of light emitted from the light emitting device 220.

실시예에 따른 발광 소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.A plurality of light emitting device packages according to embodiments may be arranged on a substrate, and a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, a fluorescent sheet, or the like may be disposed on a path of light emitted from the light emitting device package. The light emitting device package, the substrate, and the optical member may function as a backlight unit or function as a lighting unit. For example, the lighting system may include a backlight unit, a lighting unit, a pointing device, a lamp, and a streetlight.

도 8은 실시예에 따른 조명 유닛(300)의 사시도이다. 다만, 도 8의 조명 유닛(300)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 8 is a perspective view of a lighting unit 300 according to an embodiment. However, the lighting unit 300 of FIG. 8 is an example of a lighting system, but is not limited thereto.

실시예에서 조명 유닛(300)은 케이스 몸체(310)와, 케이스 몸체(310)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(320)와, 케이스 몸체(310)에 설치된 발광 모듈부(330)를 포함할 수 있다.The illumination unit 300 includes a case body 310, a connection terminal 320 installed in the case body 310 and supplied with power from an external power source, a light emitting module unit 330 installed in the case body 310, ).

케이스 몸체(310)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되며, 금속 또는 수지로 형성될 수 있다.The case body 310 is formed of a material having a good heat dissipation property, and may be formed of metal or resin.

발광 모듈부(330)는 기판(332)과, 기판(332)에 탑재되는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.The light emitting module unit 330 may include a substrate 332 and at least one light emitting device package 200 mounted on the substrate 332.

기판(332)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(metal Core) PCB, 연성(flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.The substrate 332 may be a printed circuit pattern on an insulator and may be a printed circuit board (PCB), a metal core PCB, a flexible PCB, a ceramic PCB, or the like .

또한, 기판(332)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.In addition, the substrate 332 may be formed of a material that efficiently reflects light, or may be formed of a color whose surface is efficiently reflected, for example, white, silver, or the like.

기판(332) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 발광 소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 발광 소자(220) 예를 들면 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.At least one light emitting device package 200 may be mounted on the substrate 332. Each of the light emitting device packages 200 may include at least one light emitting device 220, for example, a light emitting diode (LED). The light emitting diode may include a colored light emitting diode that emits red, green, blue, or white colored light, and a UV light emitting diode that emits ultraviolet (UV) light.

발광 모듈부(330)는 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.The light emitting module unit 330 may be arranged to have a combination of various light emitting device packages 200 to obtain colors and brightness. For example, a white light emitting diode, a red light emitting diode, and a green light emitting diode may be combined to secure high color rendering (CRI).

연결 단자(320)는 발광 모듈부(330)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 실시예에서 연결 단자(320)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 연결 단자(320)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있다.The connection terminal 320 may be electrically connected to the light emitting module unit 330 to supply power. In the embodiment, the connection terminal 320 is connected to the external power source by being inserted in a socket manner, but the present invention is not limited thereto. For example, the connection terminal 320 may be formed in a pin shape and inserted into an external power source, or may be connected to an external power source through wiring.

도 9는 실시예에 따른 백라이트 유닛(400)의 분해 사시도이다. 다만, 도 9의 백라이트 유닛(400)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.9 is an exploded perspective view of the backlight unit 400 according to the embodiment. However, the backlight unit 400 of FIG. 9 is an example of an illumination system, but is not limited thereto.

실시예에 따른 백라이트 유닛(400)은 도광판(410)과, 도광판(410) 아래의 반사 부재(420)와, 바텀 커버(430)와, 도광판(410)에 빛을 제공하는 발광 모듈부(440)를 포함한다. 바텀 커버(430)는 도광판(410), 반사 부재(420) 및 발광 모듈부(440)를 수납한다. The backlight unit 400 includes a light guide plate 410, a reflective member 420 under the light guide plate 410, a bottom cover 430, a light emitting module unit 440 for providing light to the light guide plate 410 ). The bottom cover 430 houses the light guide plate 410, the reflection member 420, and the light emitting module unit 440.

도광판(410)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 도광판(410)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.The light guide plate 410 serves to diffuse light to make a surface light source. The light guide plate 410 is made of a transparent material, and may be made of, for example, acrylic resin such as PMMA (polymethyl methacrylate), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), cycloolefin copolymer (COC), and polyethylene naphthalate As shown in FIG.

발광 모듈부(440)는 도광판(410)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원으로써 작용하게 된다.The light emitting module unit 440 provides light to at least one side of the light guide plate 410, and ultimately acts as a light source of the display device in which the backlight unit is installed.

발광 모듈부(440)은 도광판(410)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, 발광 모듈부(440)는 기판(442)과, 기판(442)에 탑재된 다수의 발광 소자 패키지(200)를 포함한다. 기판(442)은 도광판(410)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The light emitting module 440 may be in contact with the light guide plate 410, but is not limited thereto. Specifically, the light emitting module unit 440 includes a substrate 442 and a plurality of light emitting device packages 200 mounted on the substrate 442. The substrate 442 may be in contact with the light guide plate 410, but is not limited thereto.

기판(442)은 회로 패턴(미도시)을 포함하는 PCB일 수 있다. 다만, 기판(442)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성(flexible) PCB 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The substrate 442 may be a PCB including a circuit pattern (not shown). However, the substrate 442 may include not only general PCB but also metal core PCB (MCPCB), flexible PCB, and the like, but the present invention is not limited thereto.

그리고, 다수의 발광 소자 패키지(200)는 기판(442) 상에 빛이 방출되는 발광면이 도광판(410)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있다.The plurality of light emitting device packages 200 may be mounted on the substrate 442 such that the light emitting surface on which the light is emitted is spaced apart from the light guiding plate 410 by a predetermined distance.

도광판(410) 아래에는 반사 부재(420)가 형성될 수 있다. 반사 부재(420)는 도광판(410)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다. 반사 부재(420)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.A reflective member 420 may be formed under the light guide plate 410. The reflective member 420 reflects the light incident on the lower surface of the light guide plate 410 so as to face upward, thereby improving the brightness of the backlight unit. The reflective member 420 may be formed of, for example, PET, PC, PVC resin or the like, but is not limited thereto.

바텀 커버(430)는 도광판(410), 발광 모듈부(440) 및 반사 부재(420) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 바텀 커버(430)는 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.The bottom cover 430 may house the light guide plate 410, the light emitting module 440, the reflective member 420, and the like. To this end, the bottom cover 430 may be formed in a box shape having an opened top surface, but the present invention is not limited thereto.

바텀 커버(430)는 금속 또는 수지로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다.The bottom cover 430 may be formed of a metal or a resin, and may be manufactured using a process such as press molding or extrusion molding.

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.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 are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

5, 10: 실리콘 기판 20: 버퍼층
30: 전이층 30A, 30B, 30C, 30D: 초격자 단위층 그룹
31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38: AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층
40, 40A, 40B: 소자층 42: 제1 도전형 반도체층
44: 활성층 46: 제2 도전형 반도체층
47: 채널층 48: 언도프된 AlGaN 층
49: GaN 층 100A, 100B, 100C, 100D: 반도체 소자
200: 발광 소자 패키지 205: 패키지 몸체부
213, 214: 리드 프레임 220: 발광 소자
230: 와이어 240: 몰딩 부재
300: 조명 유닛 310: 케이스 몸체
320: 연결 단자 330, 440: 발광 모듈부
332, 442: 기판 400: 백라이트 유닛
410: 도광판 420: 반사 부재
430: 바텀 커버 440: 발광 모듈부
5, 10: silicon substrate 20: buffer layer
30: transition layer 30A, 30B, 30C, 30D: superlattice unit layer group
31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38: AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer
40, 40A, 40B: device layer 42: first conductive semiconductor layer
44: active layer 46: second conductive semiconductor layer
47: channel layer 48: undoped AlGaN layer
49: GaN layer 100A, 100B, 100C, 100D: semiconductor device
200: light emitting device package 205: package body portion
213, 214: lead frame 220: light emitting element
230: wire 240: molding member
300: illumination unit 310: case body
320: connection terminal 330, 440: light emitting module part
332, 442: substrate 400: backlight unit
410: light guide plate 420: reflective member
430: bottom cover 440: light emitting module part

Claims (10)

기판;
상기 기판 상에 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 적어도 하나의 AlN/AlxGa1-xN (0 < x < 1) 초격자 단위층을 갖는 전이층을 포함하는 반도체 소자.
Board;
A buffer layer on the substrate; And
And a transition layer having at least one AlN / Al x Ga 1-x N (0 <x <1) superlattice unit layer on the buffer layer.
제1 항에 있어서, 상기 기판은 (111) 결정면을 주면으로서 갖는 실리콘 기판인 반도체 소자.The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate having a (111) crystal plane as a principal plane. 제1 항에 있어서, 상기 전이층은 복수의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 포함하고,
상기 전이층은 상기 버퍼층으로부터의 거리에 따라 Al 및 Ga의 농도 구배를 갖는 반도체 소자.
The method of claim 1, wherein the transition layer comprises a plurality of AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer,
The transition layer has a concentration gradient of Al and Ga in accordance with the distance from the buffer layer.
제3 항에 있어서, 상기 복수의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층은 상기 버퍼층으로부터의 거리가 멀수록 x 값이 점차 작아지는 반도체 소자.The semiconductor device of claim 3, wherein the plurality of AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layers become smaller in value as the distance from the buffer layer increases. 제4 항에 있어서, 상기 전이층은
0.7 < x < 1인 제1 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층;
0.5 < x ≤ 0.7인 제2 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층;
0.3 < x ≤ 0.5인 제3 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층; 및
0 < x ≤ 0.3인 제4 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층을 포함하고,
상기 제1 내지 제4 초격자 단위층은 상기 버퍼층으로부터 순차적으로 적층된 반도체 소자.
The method of claim 4, wherein the transition layer
A first AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer with 0.7 <x <1;
A second AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having 0.5 <x ≦ 0.7;
A third AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having 0.3 <x ≦ 0.5; And
A fourth AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer, wherein 0 <x ≤ 0.3,
The first to fourth superlattice unit layers are sequentially stacked from the buffer layer.
제1 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 전이층은 상기 버퍼층 상에 복수의 초격자 단위층 그룹을 포함하고,
상기 복수의 초격자 단위층 그룹 각각은 동일한 조성을 갖는 적어도 하나의 AlN/AlxGa1-xN 초격자 단위층이 연속적으로 반복되는 구조를 포함하고,
상기 복수의 초격자 단위층 그룹은 서로 다른 x 값을 갖는 반도체 소자.
The method of claim 1 or 3, wherein the transition layer comprises a plurality of superlattice unit layer groups on the buffer layer,
Each of the plurality of superlattice unit layer groups includes a structure in which at least one AlN / Al x Ga 1-x N superlattice unit layer having the same composition is continuously repeated.
The plurality of superlattice unit layer groups have different x values.
제6 항에 있어서, 상기 초격자 단위층 그룹은 상기 버퍼층으로부터의 거리가 멀수록 상기 반복되는 횟수가 점차 작아지는 반도체 소자.The semiconductor device of claim 6, wherein the superlattice unit layer group is gradually smaller as the distance from the buffer layer increases. 제6 항에 있어서, 상기 전이층은
0.7 < x < 1인 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층을 포함하는 제1 초격자 단위층 그룹;
0.5 < x ≤ 0.7인 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층을 포함하는 제2 초격자 단위층 그룹;
0.3 < x ≤ 0.5인 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층을 포함하는 제3 초격자 단위층 그룹; 및
0 < x ≤ 0.3인 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층을 포함하는 제4 초격자 단위층 그룹을 포함하고,
상기 제1 내지 제4 초격자 단위층 그룹은 상기 버퍼층으로부터 순차적으로 적층된 반도체 소자.
The method of claim 6, wherein the transition layer
A first superlattice unit layer group comprising an AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer having 0.7 <x <1;
A second superlattice unit layer group comprising an AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer, wherein 0.5 <x <0.7;
A third superlattice unit layer group comprising an AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer, wherein 0.3 <x ≦ 0.5; And
A fourth superlattice unit layer group comprising an AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer, wherein 0 <x ≤ 0.3,
The first to fourth superlattice unit layer groups are sequentially stacked from the buffer layer.
제1 항에 있어서, 상기 버퍼층은 AlN 층, AlAs 층 및 SiC 층 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 소자.The semiconductor device of claim 1, wherein the buffer layer comprises at least one of an AlN layer, an AlAs layer, and an SiC layer. 제1 항 내지 제5 항 및 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 AlN/AlxGa1 - xN 초격자 단위층에서 AlN 초격자 층의 두께는 2 ㎚ 내지 5 ㎚이고, AlxGa1 - xN 초격자 층의 두께는 3 ㎚ 내지 10 ㎚인 반도체 소자.10. The AlN superlattice layer according to any one of claims 1 to 5 and 9, wherein the thickness of the AlN superlattice layer in the AlN / Al x Ga 1 - x N superlattice unit layer is 2 nm to 5 nm, and Al x Ga. 1 - x N superlattice layer has a thickness of 3 nm to 10 nm.
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