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KR20160016585A - Method of growing nitride semiconductor - Google Patents

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Publication number
KR20160016585A
KR20160016585A KR1020150088236A KR20150088236A KR20160016585A KR 20160016585 A KR20160016585 A KR 20160016585A KR 1020150088236 A KR1020150088236 A KR 1020150088236A KR 20150088236 A KR20150088236 A KR 20150088236A KR 20160016585 A KR20160016585 A KR 20160016585A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
carrier gas
nitride semiconductor
forming
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020150088236A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유홍재
한유대
Original Assignee
서울바이오시스 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 서울바이오시스 주식회사 filed Critical 서울바이오시스 주식회사
Publication of KR20160016585A publication Critical patent/KR20160016585A/en
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    • H01L33/06
    • H01L33/0075
    • H01L33/32
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12041LED

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 질화물 반도체 성장 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체층 성장 방법은, 기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 활성층을 형성하는 단계는, N2 캐리어 가스를 공급하여, 상기 N2 캐리어 가스를 통해 제1 우물층 및 상기 제1 우물층 상에 우물보호층을 형성하는 단계; 상기 우물보호층의 형성이 완료되면, H2 캐리어 가스를 공급하는 단계; 상기 H2 캐리어 가스가 공급되는 동안, 상기 우물보호층 상에 서브장벽층을 형성하는 단계; 상기 서브장벽층의 형성이 완료되면, 상기 H2 캐리어 가스를 차단하는 단계; 및 상기 서브장벽층 상에 제2 우물층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 질화물 반도체 성장 방법으로, H2 캐리어 가스의 MO 소스 공급원에서 발생되는 카본과 같은 불순물을 에칭 및 제거할 수 있어 우수한 막질을 가지는 장벽층을 일정 두께로 성장한 후 표면을 평탄화하고 재성장함으로써, 우물층과의 계면 형태(morphology)가 우수한 장벽층을 포함하는 활성층을 형성할 수 있다.A method of growing a nitride semiconductor according to an embodiment of the present invention includes: forming an n-type nitride semiconductor layer on a substrate; Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer; And the method comprising a step of forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer, and forming the active layer, N 2 carrier gas in the supply, the first well layer and the first well through the N 2 carrier gas Forming a well protective layer on the layer; Supplying the H 2 carrier gas when the formation of the well protective layer is completed; Forming a sub-barrier layer on the well protective layer while the H 2 carrier gas is being supplied; Blocking the H 2 carrier gas when formation of the sub-barrier layer is completed; And forming a second well layer on the sub-barrier layer. The nitride semiconductor growth method according to the present invention can etch and remove impurities such as carbon generated from the MO source source of the H 2 carrier gas to grow a barrier layer having a good film quality to a predetermined thickness and then planarize and re- , An active layer including a barrier layer having an excellent morphology with the well layer can be formed.

Description

질화물 반도체 성장 방법{METHOD OF GROWING NITRIDE SEMICONDUCTOR}[0001] METHOD OF GROWING NITRIDE SEMICONDUCTOR [0002]

본 발명은 질화물 반도체 성장 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성층을 성장할 때 공급하는 캐리어 가스를 조절하여 활성층을 성장시키는 질화물 반도체 성장 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a nitride semiconductor growth method, and more particularly, to a nitride semiconductor growth method for growing an active layer by controlling a carrier gas supplied when an active layer is grown.

일반적으로, 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 풀컬러 디스플레이, 교통 신호등, 일반조명 및 광통신기기의 광원으로 청/녹색 발광 다이오드(light emitting diode) 또는 레이저 다이오드(laser diode)에 널리 이용되고 있다. 이러한 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 n형 및 p형 질화물 반도체층 사이에 위치한 다중양자우물 구조의 활성층을 포함하며, 활성층에서 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 발생시킨다. 활성층은 양자우물층이 양자장벽층 사이에 배치된 구조를 가지며, 이러한 활성층을 이루는 물질을 이루는 원자 조성비와 양자우물층의 두께에 따라 질화물 반도체를 이용한 발광소자에서 방출되는 발광 파장이 결정된다.In general, light emitting devices using nitride semiconductors are widely used in blue / green light emitting diodes or laser diodes as light sources for full color displays, traffic lights, general lighting and optical communication devices. The light emitting device using the nitride semiconductor includes an active layer having a multiple quantum well structure located between the n-type and p-type nitride semiconductor layers, and generates light by recombination of electrons and holes in the active layer. The active layer has a structure in which a quantum well layer is disposed between the quantum barrier layers, and the emission wavelength emitted from the light emitting device using the nitride semiconductor is determined according to the atomic composition ratio of the material forming the active layer and the thickness of the quantum well layer.

이러한 질화물계 반도체 소자의 발광효율은 원천적으로 활성층 내에서의 발광에 참여하는 전자와 정공의 재결합 확률, 즉 내부 양자 효율(internal quantum efficiency; IQE)에 의해 결정된다. 내부 양자 효율이란 활성층에 주입된 전자와 정공의 수에 대비하여, 전자와 정공이 재결합하여 발생한 광자의 수를 일컫는다. 활성층의 내부 양자 효율을 향상시키기 위해서는 전압 인가 시 전자와 정공이 활성층으로 유입되는 특성, 활성층 내에서 전자와 정공을 효과적으로 가두어 놓는 특성, 활성층 내에서 전자와 정공이 재결합되는 특성 등이 전반적으로 고려되어야 한다.The luminous efficiency of such a nitride semiconductor device is determined by the recombination probability of electrons and holes which are originally involved in light emission in the active layer, that is, the internal quantum efficiency (IQE). The internal quantum efficiency refers to the number of photons generated by the recombination of electrons and holes, compared to the number of electrons and holes injected into the active layer. In order to improve the internal quantum efficiency of the active layer, it is necessary to consider overall characteristics such that electrons and holes flow into the active layer at the time of voltage application, effective confinement of electrons and holes in the active layer, and characteristics of recombination of electrons and holes in the active layer do.

질화물 반도체들은 주로, 반응기 내에 기판을 배치한 후, III족 금속의 유기물 소스를 이용한 소스 가스들을 반응기 내로 공급함으로써 기판 상에 질화물 반도체층을 성장시키는 금속유기화학 기상 성장법을 사용하여 성장된다. 종래 기술인 일본 공개 특허 공보 제2009-054616호(이하, 선행문헌)는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법에 개시되어 있다. 선행문헌을 살펴보면, InGaN 우물층을 N2 캐리어 가스만으로 성장 한 뒤, 성장을 중단하고 H2 캐리어 가스를 추가로 주입하여 우물층의 표면을 에칭한다. 이어서, InGaN 장벽층을 성장시킴으로써, 거친 계면을 가지는 양자우물층과 양자장벽층을 제조하는 기술이 게시되어 있다.The nitride semiconductors are mainly grown using a metal organic chemical vapor deposition method in which a substrate is placed in a reactor and then a source gas using an organic material source of a Group III metal is supplied into the reactor to grow a nitride semiconductor layer on the substrate. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-054616 (hereinafter referred to as prior art) discloses a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device. In the prior art, the InGaN well layer is grown with only N 2 carrier gas, growth is stopped, and H 2 carrier gas is further injected to etch the surface of the well layer. Then, a technique for producing a quantum well layer and a quantum barrier layer having a rough interface by growing an InGaN barrier layer is disclosed.

그러나 선행문헌의 경우, H2 캐리어 가스의 에칭 효과를 이용하여 우물층 두께의 불균일성을 증대할 수 있지만, H2 캐리어 가스와 우물층이 직접 접촉할 수 있기 때문에 우물층이 손상되는 문제가 있다. 또한, 선행문헌은 우물층과 장벽층의 계면을 거칠게 하는 것이 파장의 요동을 감소시킨다고 개시되어 있지만, 이는 양자우물층 내의 밴드갭의 균일성을 저해하기 때문에 파장의 요동을 증대 시킬 수도 있다.However, in the case of the prior document, H 2, but it can increase the non-uniformity of the carrier well layer thickness using an etching effect of the gas, owing to the direct contact with H 2 carrier gas and the well layer is a problem that the well layer is damaged. In the prior art, it is disclosed that roughening the interface between the well layer and the barrier layer reduces the fluctuation of the wavelength. However, this may impair the uniformity of the band gap in the quantum well layer, thereby increasing the fluctuation of the wavelength.

본 발명이 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 캐리어 가스로 인한 우물층의 손상을 방지하면서도, 활성층이 포함하는 우물층 및 장벽층의 막질을 향상시켜, 질화물 반도체를 포함하는 발광소자의 전기적 및 광학적 특성을 향상시키고 파장의 요동을 감소시킬 수 있는 질화물 반도체 성장 방법을 제공하는 것이다.One of the problems to be solved by the present invention is to improve the film quality of the well layer and the barrier layer included in the active layer while preventing the damage of the well layer due to the carrier gas and to improve the electrical and optical properties And a method of growing a nitride semiconductor capable of reducing fluctuation of a wavelength.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제 중 하나는, 장벽층의 표면 거칠기가 감소되고, 매끄러운 계면을 가지는 장벽층과 우물층들을 형성함으로써, 내부 양자 효율이 향상되고 파장의 요동을 감소시킬 수 있는 질화물 반도체 성장 방법을 제공하는 것이다.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a nitride semiconductor device capable of improving internal quantum efficiency and reducing fluctuation of wavelength by reducing the surface roughness of the barrier layer and forming barrier layers and well layers having smooth interfaces, Thereby providing a growth method.

본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체층 성장 방법은, 기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 활성층을 형성하는 단계는, N2 캐리어 가스를 공급하여, 상기 N2 캐리어 가스를 통해 제1 우물층 및 상기 제1 우물층 상에 우물보호층을 형성하는 단계; 상기 우물보호층의 형성이 완료되면, H2 캐리어 가스를 공급하는 단계; 상기 H2 캐리어 가스가 공급되는 동안, 상기 우물보호층 상에 서브장벽층을 형성하는 단계; 상기 서브장벽층의 형성이 완료되면, 상기 H2 캐리어 가스를 차단하는 단계; 및 상기 서브장벽층 상에 제2 우물층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of growing a nitride semiconductor layer according to an embodiment of the present invention includes: forming an n-type nitride semiconductor layer on a substrate; Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer; And the method comprising a step of forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer, and forming the active layer, N 2 carrier gas in the supply, the first well layer and the first well through the N 2 carrier gas Forming a well protective layer on the layer; Supplying the H 2 carrier gas when the formation of the well protective layer is completed; Forming a sub-barrier layer on the well protective layer while the H 2 carrier gas is being supplied; Blocking the H 2 carrier gas when formation of the sub-barrier layer is completed; And forming a second well layer on the sub-barrier layer.

상기 공급되는 H2 캐리어 가스의 시간당 유량(SLM)은 공급되는 전체 캐리어 가스의 시간당 유량 중 30% 이하일 수 있다.The flow rate (SLM) per hour of the supplied H 2 carrier gas may be 30% or less of the flow rate per hour of the entire carrier gas supplied.

그리고 상기 N2 캐리어 가스는 상기 제1 및 제2 우물층, 우물보호층 및 서브장벽층이 형성되는 동안 공급되되, 상기 서브장벽층을 형성하는 동안의 시간당 유량이 상기 제1 및 제2 우물층을 형성하는 동안의 유량보다 적을 수 있다.And the N 2 carrier gas is supplied during formation of the first and second well layers, the well protection layer and the sub-barrier layer, wherein a flow rate per hour during formation of the sub- May be less than the flow rate during the formation of the catalyst.

또한, 상기 H2 캐리어 가스는 제1 온도에서 제2 온도로 상승하는 동안 및 이후 다시 상기 제2 온도에서 상기 제1 온도로 하강하는 동안 공급될 수 있으며, 이때, 상기 제1 온도는 750 내지 770℃이고, 상기 제2 온도는 770 내지 870℃일 수 있다. Also, the H 2 carrier gas may be supplied during the ramp from the first temperature to the second temperature and thereafter again from the second temperature to the first temperature, wherein the first temperature is from 750 to 770 Lt; 0 > C, and the second temperature may be 770 to 870 < 0 > C.

그리고 상기 제1 온도로 하강된 후에, 일정 시간 동안 In 소스 가스 및 Al 소스 가스의 공급을 차단할 수 있다.
After the temperature is lowered to the first temperature, the supply of the In source gas and the Al source gas may be interrupted for a predetermined time.

한편, 기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층과 상기 n형 질화물 반도체층 사이에 배치되고, 저 밴드갭층 및 고 밴드갭층을 포함하는 초격자층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 초격자층을 형성하는 단계는, N2 캐리어 가스를 공급하여 상기 N2 캐리어 가스를 통해 상기 저 밴드갭층을 형성하는 단계; 및 상기 저 밴드갭층 상에 상기 고 밴드갭층의 형성이 시작된 후에 H2 캐리어 가스의 공급을 시작하는 단계를 포함할 수 있다.Forming an n-type nitride semiconductor layer on the substrate; Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer; Forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer; And the method comprising a step of forming the active layer and is disposed between the n-type nitride semiconductor layer, a super lattice layer including the low band gap layer and the high band gap layer, and forming the super lattice layer, N 2 carrier gas to the supply via the N 2 carrier gas, forming a low-band gap layer; And initiating the supply of the H 2 carrier gas after formation of the high bandgap layer on the low bandgap layer has begun.

상기 H2 캐리어 가스의 공급을 상기 고 밴드갭층의 형성이 완료되기 전에 차단할 수 있다.
The supply of the H 2 carrier gas can be shut off before the formation of the high bandgap layer is completed.

또 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체층 성장 방법은, 기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 및 상기 p형 질화물 반도체층 사이에 전자 블록층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 p형 질화물 반도체층 형성 단계는, N2 캐리어 가스를 공급하여 상기 N2 캐리어 가스를 통해 상기 p형 질화물 반도체층이 형성되는 동안 H2 캐리어 가스를 부분 기간동안 공급할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of growing a nitride semiconductor layer, comprising: forming an n-type nitride semiconductor layer on a substrate; Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer; Forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer; And said active layer and said p-type nitride comprising the step of forming the electron blocking layer between the semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer forming step, N 2 carrier of the p-type to the gas supply via the N 2 carrier gas The H 2 carrier gas can be supplied for a partial period while the nitride semiconductor layer is formed.

이때, 상기 H2 캐리어 가스를 부분 기간 동안 공급하는 것은 일정한 시간 간격을 가지고, 적어도 두 번 이상 반복될 수 있다.At this time, supplying the H 2 carrier gas for a partial period may be repeated at least twice, with a predetermined time interval.

그리고 상기 전자 블록층을 형성하는 단계는, N2 캐리어 가스를 통한 상기 전자 블록층이 형성되는 기간 중 H2 캐리어 가스를 부분 기간동안 공급할 수 있다.
And forming the electron block layer may supply the H 2 carrier gas for a partial period during the period in which the electron block layer is formed through the N 2 carrier gas.

또 다른 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체층 성장 방법은, 기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 활성층을 형성하는 단계는, N2 캐리어 가스를 공급하여 상기 N2 캐리어 가스를 통해 제1 우물층을 형성하는 단계; 상기 제1 우물층의 형성이 완료되면, H2 캐리어 가스를 공급하는 단계; 상기 H2 캐리어 가스가 공급되는 동안 장벽층을 형성하는 단계; 및 상기 장벽층의 형성이 완료되면 상기 장벽층 상에 제2 우물층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 H2 캐리어 가스는 상기 장벽층의 형성이 완료되기 전에 차단될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of growing a nitride semiconductor layer, comprising: forming an n-type nitride semiconductor layer on a substrate; Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer; And forming a first well layer forming the active layer and forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer, supplying an N 2 carrier gas through the N 2 carrier gas; After formation of the first well layer is completed, supplying H 2 carrier gas; Forming a barrier layer while the H 2 carrier gas is supplied; And forming a second well layer on the barrier layer when formation of the barrier layer is completed, the H 2 carrier gas may be blocked before formation of the barrier layer is completed.

이때, 상기 장벽층을 형성하는 단계는, 제1 온도에서 제2 온도로 상승하는 동안 및 상기 제2 온도를 유지하는 동안 상기 장벽층을 형성할 수 있다.At this time, the step of forming the barrier layer may form the barrier layer during the rise from the first temperature to the second temperature and while maintaining the second temperature.

여기서, 상기 H2 캐리어 가스는 상기 제2 온도에서 상기 제1 온도로 하강하기 전에 차단될 수 있다.Here, the H 2 carrier gas may be shut off before falling from the second temperature to the first temperature.

그리고 상기 N2 캐리어 가스와 함께 Ga 소스 가스가 공급되고, 상기 Ga 소스 가스는 상기 제2 온도에서 상기 제1 온도로 하강하기 전에 차단될 수 있다.And a Ga source gas is supplied together with the N 2 carrier gas, and the Ga source gas can be shut off before falling from the second temperature to the first temperature.

또한, 상기 Ga 소스 가스는 상기 제1 온도로 하강된 이후에 재공급될 수 있다.In addition, the Ga source gas may be re-supplied after being lowered to the first temperature.

여기서, 상기 제1 온도 및 제2 온도의 온도차는 20 내지 200도일 수 있다.Here, the temperature difference between the first temperature and the second temperature may be 20 to 200 degrees.

그리고 상기 공급되는 H2 캐리어 가스의 시간당 유량(SLM)은 공급되는 전체 캐리어 가스의 시간당 유량 중 50% 이하일 수 있다.And the flow rate (SLM) per hour of the supplied H 2 carrier gas may be 50% or less of the flow rate per hour of the total carrier gas supplied.

또한, 상기 공급되는 H2 캐리어 가스의 시간당 유량(SLM)은 40 내지 200일 수 있다.
Also, the flow rate (SLM) of the supplied H 2 carrier gas per hour may be 40 to 200.

본 발명에 따른 질화물 반도체 성장 방법으로, 활성층에 포함되는 장벽층을 형성할 때, 캐리어 가스로 H2 캐리어 가스를 일정 비율로 혼합시켜 공급하기 때문에 장벽층 형성 시 사용되는 MO(metal organic) 소스 공급원으로부터 카본(carbon)과 같은 불순물(impurity)의 유입을 감소시키는 에칭 효과로 인해 우수한 막질의 장벽층을 획득할 수 있는 효과가 있다. 이때, 카본 등의 불순물은 MO 소스 공급원에서 필연적으로 막질 내로 유입(incorporation)되어 막질의 품질을 저하시키고, 내부 양자효율을 저하시킨다.In the nitride semiconductor growth method according to the present invention, when a barrier layer included in the active layer is formed, an H 2 carrier gas is mixed with a carrier gas at a predetermined ratio to be supplied. Therefore, an MO (metal organic) A barrier layer having a good film quality can be obtained due to the etching effect which reduces the inflow of impurities such as carbon from the barrier layer. At this time, impurities such as carbon are inevitably incorporated into the film in the MO source supply, thereby deteriorating the quality of the film and lowering the internal quantum efficiency.

또한, 장벽층을 일정 두께로 성장한 후 표면을 평탄화하고 재성장함으로써, 우물층과의 계면 형태(morphology)가 우수한 장벽층을 포함하는 활성층을 형성할 수 있다.Further, the barrier layer may be grown to a predetermined thickness, and then the surface may be planarized and regrowthed to form an active layer including a barrier layer having an excellent morphology with the well layer.

종래 기술의 경우 InGaN 우물층을 H2 캐리어 가스로 에칭하면 In의 조성비 불균일성에 의해 In 이 많은 영역과 In이 적은 영역이 존재하기 때문에 에칭 정도에 있어서 차이가 발생한다. 따라서 이로 인해 우물층과 상부 장벽층 간 계면이 거칠어진다. In의 원자조성비가 약 15%인 우물층과 달리, 본 발명의 장벽층은 In을 5% 이하로 소량 투입하거나 투입하지 않기 때문에 H2 캐리어 가스로 에칭하면 돌출 영역이 우선 에칭 되어 표면이 평탄화된다. 따라서 장벽층과 상부 우물층 간 계면의 거칠기가 감소할 수 있는 효과가 있다.When the InGaN well layer is etched with the H 2 carrier gas in the prior art, there is a difference in the degree of etching due to the presence of the In-rich region and the low In-region due to the non-uniformity of the composition ratio of In. As a result, the interface between the well layer and the top barrier layer becomes rough. Unlike the well layer having an atomic composition ratio of In of about 15%, the barrier layer of the present invention does not inject or inject a small amount of In to 5% or less. Therefore, when the H 2 carrier gas is etched, the protruded region is etched first and the surface is planarized . Therefore, the roughness of the interface between the barrier layer and the upper well layer can be reduced.

또한, 본 발명에 있어서 우물층과 장벽층의 계면이 보다 확실하므로 우물층에 갇힌(confine) 전자와 정공의 이탈도가 낮아지고 이로 인해 내부 양자 효율이 증가한다. 따라서 상기 활성층을 포함하는 발광 다이오드의 광학적 특성을 향상시키고 장벽층과 우물층의 경계면 거칠기로 인한 우물층 두께 불균형이 감소되므로 파장 요동을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.Further, in the present invention, since the interface between the well layer and the barrier layer is more reliable, the confinement of electrons and holes confined in the well layer is lowered, thereby increasing the internal quantum efficiency. Accordingly, the optical characteristics of the light emitting diode including the active layer are improved, and the well layer thickness imbalance due to the roughness of the interface between the barrier layer and the well layer is reduced, thereby reducing wavelength fluctuation.

그리고 본 발명에 따르면, 장벽층을 형성하면서 공급되는 H2 캐리어 가스를 일부 중단함에 따라 장벽층과 장벽층 상부에 형성되는 우물층 사이의 계면의 평탄도가 잘 형성되어 질화물 반도체의 발광 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, as a part of the H 2 carrier gas supplied while forming the barrier layer is partially interrupted, the flatness of the interface between the barrier layer and the well layer formed on the barrier layer is well formed to increase the luminous efficiency of the nitride semiconductor There is an effect that can be.

특히, 장벽층을 형성할 때 온도를 변화에 따라 H2 캐리어 가스를 공급을 조절함으로써, 장벽층과 우물층 사이의 계면에 불순물이 집중되지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.
Particularly, when the barrier layer is formed, the supply of the H 2 carrier gas is controlled in accordance with the change in temperature, so that impurities are not concentrated on the interface between the barrier layer and the well layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체의 구조 및 성장 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 성장 방법을 설명하기 위한 가스 및 온도의 타이밍 그래프이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광소자를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 성장 방법을 설명하기 위한 가스 및 온도의 타이밍 그래프이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a structure and a growth method of a nitride semiconductor according to an embodiment of the present invention.
2 is a timing chart of gas and temperature for explaining a method of growing a nitride semiconductor according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are cross-sectional views illustrating a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
5 is a timing chart of gas and temperature for explaining a method of growing a nitride semiconductor according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can sufficiently convey the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. It is also to be understood that when an element is referred to as being "above" or "above" another element, But also includes the case where there are other components in between. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 발명의 실시예들에 있어서, 질화물 반도체층들은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 챔버 내에서 성장됨으로써 형성될 수 있다. 따라서 이하 설명에서 제시되는 성장 조건 등은 MOCVD를 이용하여 질화물 반도체층들을 성장하는 경우에 적용될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, MBE(Molecular Beam Epitaxy), HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등을 이용하여 질화물 반도체를 성장시키는 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.In embodiments of the present invention, the nitride semiconductor layers may be formed by growing in a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) chamber. Therefore, the growth conditions and the like shown in the following description can be applied to the case of growing the nitride semiconductor layers by MOCVD. However, the present invention is not limited thereto, and the case of growing a nitride semiconductor using MBE (Molecular Beam Epitaxy) or HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) may also be included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체의 구조 및 그 성장 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 1의 구조는 하부로부터 상부로 순차적으로 반도체층들을 성장시킴으로 형성될 수 있다. 이하, 이와 관련하여 상세하게 설명한다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a nitride semiconductor according to an embodiment of the present invention and a method for growing the same. The structure of FIG. 1 may be formed by sequentially growing semiconductor layers from bottom to top. Hereinafter, this will be described in detail.

도 1을 참조하면, 질화물 반도체 구조는 n형 질화물 반도체층(110), 활성층(130), 및 p형 질화물 반도체층(140)을 포함한다. 나아가, 상기 질화물 반도체 구조는, 기판(210), 버퍼층(220), 언도프(undoped) 질화물 반도체층(230), 및 초격자층(120)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the nitride semiconductor structure includes an n-type nitride semiconductor layer 110, an active layer 130, and a p-type nitride semiconductor layer 140. Furthermore, the nitride semiconductor structure may further include a substrate 210, a buffer layer 220, an undoped nitride semiconductor layer 230, and a superlattice layer 120.

기판(210)은 질화물 반도체층을 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않으며, 절연성 또는 도전성 기판일 수 있다. 기판(210)은, 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 기판, 실리콘 카바이드 기판, 질화알루미늄 기판, 또는 질화갈륨 기판일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 기판(210)은 상면에 요철 패턴(미도시)을 갖는 패터닝된 사파이어 기판(Patterned Sapphire Substrate: PSS)일 수 있고, 또한, 상기 PSS는 성장면으로서 C면을 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 기판(210)은 질화물 반도체와 이종의 기판일 수 있다.The substrate 210 is not limited as long as it can grow the nitride semiconductor layer, and may be an insulating or conductive substrate. The substrate 210 may be, for example, a sapphire substrate, a silicon substrate, a silicon carbide substrate, an aluminum nitride substrate, or a gallium nitride substrate. In this embodiment, the substrate 210 may be a patterned sapphire substrate (PSS) having a concavo-convex pattern (not shown) on its top surface, and the PSS may include a C- have. In the present invention, the substrate 210 may be a substrate different from the nitride semiconductor.

버퍼층(220)은 AlGaN 및/또는 GaN을 포함할 수 있고, 약 500 내지 600℃의 온도에서 기판(210) 상에 성장될 수 있다. 버퍼층(220)은 저온 버퍼층 및 고온 버퍼층을 포함할 수 있다. 버퍼층(220)은 기판(210)이 질화물 반도체와 이종의 기판인 경우에, 질화물 반도체가 성장할 수 있는 핵층 역할을 할 수 있고, 또한, 버퍼층(220) 상에 성장되는 질화물 반도체와 기판(210) 간의 격자상수 부정합에 따른 스트레스 및 스트레인을 완화시키는 역할을 할 수도 있다. 다만, 기판(210)이 질화갈륨 기판인 경우, 버퍼층(220)은 생략될 수도 있다.The buffer layer 220 may comprise AlGaN and / or GaN and may be grown on the substrate 210 at a temperature of about 500 to 600 < 0 > C. The buffer layer 220 may include a low-temperature buffer layer and a high-temperature buffer layer. The buffer layer 220 can function as a nucleus layer in which the nitride semiconductor can grow when the substrate 210 is a substrate different from the nitride semiconductor and also can function as a nitride layer, It may also play a role in relieving stress and strain due to lattice constant mismatch. However, when the substrate 210 is a gallium nitride substrate, the buffer layer 220 may be omitted.

언도프 질화물 반도체층(230)은 버퍼층(220) 상에 위치할 수 있다. 언도프 질화물 반도체층(230)은 (Al, Ga, In)N을 포함할 수 있고, 예를 들어, 언도프 질화물 반도체층(230)은 언도프 GaN을 포함할 수 있다. 언도프 질화물 반도체층(230)은 3족 원소 소스 및 N소스를 챔버 내에 도입하되, n형 또는 p형 도펀트 전구체(precursor)는 도입하지 않고 반도체층을 성장시킴으로써 형성될 수 있다.The undoped nitride semiconductor layer 230 may be located on the buffer layer 220. The undoped nitride semiconductor layer 230 may include (Al, Ga, In) N, for example, the undoped nitride semiconductor layer 230 may include undoped GaN. The undoped nitride semiconductor layer 230 can be formed by introducing a Group III element source and an N source into the chamber, and growing the semiconductor layer without introducing an n-type or p-type dopant precursor.

이와 같이, 언도프 질화물 반도체층(230)은 n형 질화물 반도체층(110)의 성장 전에 버퍼층(220) 상에 형성될 수 있다. 언도프 질화물 반도체층(230)은 n형 또는 p형 도펀트와 같은 불순물을 포함하지 않으므로, 상대적으로 결정 품질이 우수하므로, 이후 공정에 따라 언도프 질화물 반도체층(230) 상에 성장되는 다른 반도체층들의 결정 품질을 향상시킬 수 있다.Thus, the undoped nitride semiconductor layer 230 may be formed on the buffer layer 220 before the growth of the n-type nitride semiconductor layer 110. Since the undoped nitride semiconductor layer 230 does not contain an impurity such as an n-type or p-type dopant and thus has a relatively high crystal quality, the undoped nitride semiconductor layer 230 may be grown on the undoped nitride semiconductor layer 230, It is possible to improve the quality of crystals.

n형 질화물 반도체층(110)은 언도프 질화물 반도체층(230) 상에 위치할 수 있다. n형 질화물 반도체층(110)은 n형 콘택층을 포함한다. n형 질화물 반도체층(110)은 (Al, Ga, In)N와 같은 질화물 반도체를 포함할 수 있으며, 또한, Si와 같은 n형 도펀트를 더 포함하여 n형으로 도핑될 수 있다 n형 질화물 반도체층(110)은 3족 원소 소스, N 소스, 및 n형 도펀트 전구체를 챔버 내에 도입하여 성장시킴으로써 제공될 수 있고, 예를 들어, TMGa(Trimethylgallum) 또는 TEGa(Triethygallium)와 같은 Ga 소스, NH3와 같은 N 소스, 및 Si 도펀트 전구체를 챔버 내에 도입하여 n형 GaN을 성장시켜 n형 질화물 반도체층(110)을 형성할 수 있다.The n-type nitride semiconductor layer 110 may be located on the undoped nitride semiconductor layer 230. The n-type nitride semiconductor layer 110 includes an n-type contact layer. The n-type nitride semiconductor layer 110 may include a nitride semiconductor such as (Al, Ga, In) N, and may further include an n-type dopant such as Si to be doped into the n-type. layer 110 can be provided by growing the introduction of Group III element source, the n source, and an n-type dopant precursor into the chamber, for example, Ga source, such as TMGa (Trimethylgallum) or TEGa (Triethygallium), NH 3 And an Si dopant precursor are introduced into the chamber to grow the n-type GaN to form the n-type nitride semiconductor layer 110. [0064]

초격자층(120)은 n형 질화물 반도체층(110) 상에 위치할 수 있다. 초격자층(120)은 (Al, In, Ga)N을 포함하는 반도체층들이 복수층으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 또한 초격자층은 밴드갭이 작은 층과 큰 층이 교번 적층하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 초격자층(120)은 InGaN층과 GaN이 반복 적층된 구조 또는 InGaN층과 InAlGaN층이 반복 적층된 구조를 포함할 수 있다.The superlattice layer 120 may be located on the n-type nitride semiconductor layer 110. The superlattice layer 120 may include a structure in which semiconductor layers including (Al, In, Ga) N are stacked in a plurality of layers. The superlattice layer may be formed by alternately stacking a layer having a small bandgap and a layer having a large bandgap. For example, the superlattice layer 120 may include a structure in which an InGaN layer and GaN are repeatedly stacked, or a structure in which an InGaN layer and an InAlGaN layer are repeatedly stacked.

초격자층(120)은 MOCVD 챔버 내에서, n형 질화물 반도체층(110) 상에 성장되어 형성될 수 있고, 초격자층(120)은 격자 부정합으로 인한 스트레스 및 스트레인이 활성층(130)에 전달되는 것을 방지하고, 전위와 같은 결함이 전파되는 것을 방지하여 활성층(130)의 결정 품질을 향상시킬 수 있다. The superlattice layer 120 may be grown on the n-type nitride semiconductor layer 110 in the MOCVD chamber and the superlattice layer 120 may transmit stress and strain due to lattice mismatch to the active layer 130 And prevents the propagation of a defect such as a dislocation, thereby improving the crystal quality of the active layer 130.

활성층(130)은 초격자층(120) 상에 위치할 수 있다. 활성층(130)은 장벽층(130b) 및 우물층(130w)이 교대로 적층된 다중양자우물구조를 포함할 수 있다. 나아가, 장벽층(130b)은 우물층 상단에 인접한 우물보호층(131b)과 서브장벽층(132b)을 포함할 수 있다. 우물층(130w)는 InGaN으로 형성될 수 있으며, 장벽층(130b)은 우물층(130w)에 비해 밴드갭이 넓은 질화물 반도체층, 예컨대, GaN, InGaN, AlGaN 또는 AlInGaN로 형성될 수 있으며, 본 실시예에 있어서, 장벽층(130b)은 AlInGaN로 형성될 수 있다.The active layer 130 may be located on the superlattice layer 120. The active layer 130 may include a multiple quantum well structure in which a barrier layer 130b and a well layer 130w are alternately stacked. Further, the barrier layer 130b may include a well protective layer 131b and a sub-barrier layer 132b adjacent to the top of the well layer. The well layer 130w may be formed of InGaN and the barrier layer 130b may be formed of a nitride semiconductor layer having a broad band gap such as GaN, InGaN, AlGaN, or AlInGaN as compared with the well layer 130w. In an embodiment, the barrier layer 130b may be formed of AlInGaN.

우물층(130w) 내의 In 조성비는 원하는 광 파장에 의해 결정될 수 있다. 활성층(130)의 장벽층(130b) 및 우물층(130w)은 활성층의 결정 품질을 향상시키기 위해 불순물이 도핑되지 않는 언도프트층으로 형성될 수 있으나, 순방향 전압을 낮추기 위해 일부 또는 전체 활성층(130) 내에 불순물이 도핑될 수도 있다.  The In composition ratio in the well layer 130w can be determined by the desired light wavelength. The barrier layer 130b and the well layer 130w of the active layer 130 may be formed of an undoped layer which is not doped with impurities in order to improve the crystal quality of the active layer but may be formed as a part or whole of the active layer 130 May be doped with impurities.

p형 질화물 반도체층(140)은 활성층(130) 상에 위치할 수 있다. p형 질화물 반도체층(140)은 (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있으며, MOCVD, MBE, 또는 HVPE 등의 기술을 이용하여 활성층(130) 상에 성장될 수 있다. p형 질화물 반도체층(140)은 p형 도펀트를 포함할 수 있으며, 예를 들어, Mg을 도펀트로서 포함할 수 있다.The p-type nitride semiconductor layer 140 may be located on the active layer 130. The p-type nitride semiconductor layer 140 may include a nitride semiconductor such as (Al, Ga, In) N and may be grown on the active layer 130 using a technique such as MOCVD, MBE, or HVPE . The p-type nitride semiconductor layer 140 may include a p-type dopant, for example, Mg as a dopant.

또한, 도시되지 않았지만, 활성층(130)과 p형 질화물 반도체층(140) 사이에 전자 블록층(135)이 배치될 수 있다. 전자 블록층(135)은 활성층(130)으로부터 전자가 p형 질화물 반도체층(140)으로 오버 플로우되는 것을 방지한다. 전자 블록층(135)은 통상 p형 질화물 반도체층(140)보다 넓은 밴드갭을 갖는 질화갈륨계 반도체층으로 형성될 수 있다. Although not shown, an electron blocking layer 135 may be disposed between the active layer 130 and the p-type nitride semiconductor layer 140. The electron blocking layer 135 prevents electrons from overflowing from the active layer 130 to the p-type nitride semiconductor layer 140. The electron blocking layer 135 may be formed of a gallium nitride-based semiconductor layer having a wider band gap than that of the p-type nitride semiconductor layer 140.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 성장방법, 특히 활성층(130) 성장 방법을 설명하기 위한 가스 및 온도의 타이밍 그래프이다. 본 실시예에 있어서, 활성층(130)은 금속유기화학 기상 성장법을 이용하여 성장되며, 나아가, 버퍼층(220), 언도프 질화물 반도체층(230), n형 질화물 반도체층(110), 초격자층(120) 및 p형 질화물 반도체층(140) 또한 금속유기화학 기상 성장법을 이용하여 동일챔버에서 인시츄로 성장될 수 있다. 도 2에 있어서, N2는 N2 캐리어 가스를, H2는 H2 캐리어 가스를, NH3는 NH3 소스 가스를, Ga는 Ga 소스 가스를, In는 In 소스 가스를, Al은 Al 소스 가스를 나타낸다.FIG. 2 is a timing chart of gas and temperature for explaining a method of growing a nitride semiconductor according to an embodiment of the present invention, in particular, a method of growing the active layer 130. In this embodiment, the active layer 130 is grown using a metalorganic chemical vapor deposition method. Further, the buffer layer 220, the undoped nitride semiconductor layer 230, the n-type nitride semiconductor layer 110, The layer 120 and the p-type nitride semiconductor layer 140 may also be grown in situ in the same chamber using a metal organic chemical vapor deposition method. In FIG. 2, N 2 denotes an N 2 carrier gas, H 2 denotes an H 2 carrier gas, NH 3 denotes an NH 3 source gas, Ga denotes a Ga source gas, In denotes an In source gas, Gas.

도 1 및 도 2를 참조하면, 우선 MOCVD 챔버 내로 기판(210)이 로딩되고, 금속 소스 가스, 질소 소스 가스 및 캐리어 가스 또는 분위기 가스가 챔버 내로 공급되어 버퍼층(220), 언도프 질화물 반도체층(230), n형 질화물 반도체층(110) 및 초격자층(120) 등의 반도체층들이 성장될 수 있다. 필요에 따라 n형 불순물의 소스 가스가 챔버 내로 공급될 수 있다.1 and 2, a substrate 210 is first loaded into a MOCVD chamber, and a metal source gas, a nitrogen source gas, and a carrier gas or an atmospheric gas are supplied into the chamber to form a buffer layer 220, an undoped nitride semiconductor layer 230, an n-type nitride semiconductor layer 110, and a super lattice layer 120 may be grown. Source gas of the n-type impurity can be supplied into the chamber as needed.

MOCVD 챔버는 일반적으로 알려져 있는 질화갈륨계 반도체층 성장용 챔버로 기판(210)을 배치하기 위한 트레이 및 트레이가 놓이는 서셉터가 내부에 있고, 가열 수단에 의해 서셉터가 가열되며, 서셉터로부터 열이 기판(210)에 전달되어 기판(210)이 가열될 수 있다. 이때, 서셉터의 온도가 써모커플에 의해 측정되며, 이 서셉터의 온도가 기판(210) 온도로 간주될 수 있다.The MOCVD chamber has a susceptor in which a tray for placing the substrate 210 and a tray for placing the substrate 210 in a generally known gallium nitride based semiconductor layer growth chamber is heated, a susceptor is heated by the heating means, May be transferred to the substrate 210 to heat the substrate 210. At this time, the temperature of the susceptor is measured by the thermocouple, and the temperature of the susceptor can be regarded as the temperature of the substrate 210.

금속 소스 가스는 Ga 소스 가스, Al 소스 가스 및/또는 In 소스 가스를 포함되며, 성장되는 질화물 반도체층의 금속 성분에 따라 적합한 소스 가스가 공급될 수 있다. 예를 들어, Ga 소스 가스로는 TMGa 또는 TEGa를 사용할 수 있으며, Al 소스 가스로는 TMAl 또는 TEAl을 사용할 수 있고, In 소스 가스로는 TMIn 또는 TEIn을 일반적으로 사용할 수 있다. The metal source gas includes a Ga source gas, an Al source gas, and / or an In source gas, and a suitable source gas may be supplied according to the metal composition of the nitride semiconductor layer to be grown. For example, TMGa or TEGa may be used as the Ga source gas, TMAl or TEAl may be used as the Al source gas, and TMIn or TEIn may be generally used as the In source gas.

한편, 질소(N) 소스 가스로는 NH3가 일반적으로 사용될 수 있으며, 캐리어 가스 또는 분위기 가스로는 일반적으로 N2 또는 H2가 사용되는 것이 일반적이지만, 본 실시예에 있어서, 장벽층(130b)의 성장 과정 중에 N2 및 H2 가스가 함께 사용될 수 있다.On the other hand, as the nitrogen (N) source gas, NH 3 can be generally used. In general, N 2 or H 2 is generally used as the carrier gas or the atmospheric gas. In this embodiment, N 2 and H 2 gases may be used together during the growth process.

도 2를 다시 참조하면, 우선, N2 캐리어 가스 내에서, t1 시간까지 In 소스 가스, NH3 가스, 및 Ga 소스 가스를 공급하여 InGaN 우물층(130w)을 성장시킨다. 여기서, InGaN 우물층(130w)은 약 80초 정도 성장되어, 20 내지 40Å의 두께로 형성될 수 있다.Referring again to FIG. 2, the InGaN well layer 130w is grown by supplying an In source gas, an NH 3 gas, and a Ga source gas until the time t1 in the N 2 carrier gas. Here, the InGaN well layer 130w may be grown to a thickness of 20 to 40 ANGSTROM for about 80 seconds.

이어서, t1 시간에 Al 소스 가스의 공급을 시작하고, In 소스 가스의 공급을 감소시켜, 우물층(130w)의 성장을 중지시키고, AlInGaN 장벽층(130b)을 성장시킨다. 여기서, t12 시간 간격은 대략 42초이며, 장벽층(130b)은 대략 20Å의 두께로 성장될 수 있다. 우물보호층(131b)을 성장함으로써 H2 캐리어 가스가 우물층(130w)을 에칭하여, 우물층(130w)을 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 또한 제1 온도에서 제2 온도로 상승 시킬 때 고온으로 인한 우물층 내 In 원자의 증발 현상을 막을 수 있다.Subsequently, the supply of the Al source gas is started at time t1, the supply of the In source gas is reduced, the growth of the well layer 130w is stopped, and the AlInGaN barrier layer 130b is grown. Here, the t12 time interval is approximately 42 seconds, and the barrier layer 130b may be grown to a thickness of approximately 20 angstroms. It is possible to prevent the H 2 carrier gas from etching the well layer 130w and damaging the well layer 130w by growing the well protection layer 131b. Also, when the temperature is raised from the first temperature to the second temperature, evaporation of In atoms in the well layer due to high temperature can be prevented.

이어서, t2 시간에 H2 캐리어 가스의 공급 및 제1 온도에서 제2 온도로의 상승을 시작한다. 공급되는 H2 캐리어 가스의 시간당 유량(standard liter per minute: SLM)은 공급되는 전체 캐리어 가스의 시간당 유량 중 30% 이하일 수 있다. 즉, 본 실시예에 있어서, 공급되는 캐리어 가스는 H2 캐리어 가스와 N2 캐리어 가스이며, 여기서 H2 캐리어 가스의 시간당 유량은 30% 이하의 비율을 차지할 수 있다.Subsequently, the supply of the H 2 carrier gas and the rise from the first temperature to the second temperature are started at time t2. The standard liter per minute (SLM) of the supplied H 2 carrier gas may be 30% or less of the total flow rate of the carrier gas supplied per hour. That is, in the present embodiment, the supplied carrier gas is an H 2 carrier gas and an N 2 carrier gas, wherein the flow rate of the H 2 carrier gas per hour can be 30% or less.

또한, 제2 온도로의 상승은 상술한 가열 수단에 의해 서셉터가 가열되고, 이 서셉터로부터 열이 전달되어 기판(210)의 가열됨으로써 이루어질 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 온도는 대략 770℃이고, 제2 온도는 800 내지 870℃일 수 있으며, 제1 온도에서 제2 온도로의 상승은 대략 60초 동안 이루어 질 수 있다. 상기 실시예는 온도 상승과 동시에 H2 캐리어 가스를 공급하였으나 제2 온도에 도달 한 후 H2 캐리어 가스를 공급할 수도 있다.In addition, the rise to the second temperature can be achieved by heating the susceptor by the above-described heating means and transferring heat from the susceptor to heat the substrate 210. [ In this embodiment, the first temperature may be approximately 770 DEG C, the second temperature may be 800 to 870 DEG C, and the rise from the first temperature to the second temperature may be performed for approximately 60 seconds. In this embodiment, the H 2 carrier gas is supplied at the same time as the temperature rises, but the H 2 carrier gas may be supplied after the second temperature is reached.

제2 온도가 800℃ 이상의 높은 온도인 경우에, H2 캐리어 가스에 의해 우물층(130w)이 에칭되어 손상될 수 있다. 따라서 본 실시예는 t12 시간 간격동안 우물보호층(131b)이 성장된 이후에, H2 캐리어 가스가 공급된다. 그에 따라 우물층(130w)과 H2 캐리어 가스와의 접촉을 막을 수 있고, 이를 통해, 우물층(130w)의 손상을 방지할 수 있다. 즉, t1 시간부터 우물보호층(131b)이 우물층(130w)상에 성장되므로, t2 시간부터 공급되는 H2 캐리어 가스는 장벽층(130b)과 접촉될 수 있다. 이어서, t23 시간 간격 동안 AlInGaN 서브장벽층(132b)이 성장될 수 있다. t23 시간 간격은 대략 280초 일 수 있다. t23 시간 간격 동안 성장되는 AlInGaN 서브장벽층(132b)은 H2 캐리어 가스가 에칭하면서 성장하므로, 표면 형태(morphology)가 향상될 수 있다. 이로 인해, 이후, 서브장벽층(132b) 상에 성장되는 우물층(130w)과의 계면 특성이 향상될 수 있다. 서브장벽층(132b)은 t2 시간부터 t4 시간까지 50 내지 100Å의 두께가 더 성장될 수 있다.In the case where the second temperature is a high temperature of 800 ° C or more, the well layer 130w may be etched and damaged by the H 2 carrier gas. Therefore, in this embodiment, the H 2 carrier gas is supplied after the well protective layer 131b is grown for a time interval t12. Accordingly, contact between the well layer 130w and the H 2 carrier gas can be prevented, and damage to the well layer 130w can be prevented. That is, since the well protective layer 131b is grown on the well layer 130w from the time t1, the H 2 carrier gas supplied from the time t2 can be brought into contact with the barrier layer 130b. The AlInGaN sub-barrier layer 132b may then be grown for a t23 time interval. The t23 time interval can be approximately 280 seconds. The AlInGaN sub-barrier layer 132b grown during the t23 time interval grows as the H 2 carrier gas is etched, so that the morphology can be improved. As a result, the interface characteristics with the well layer 130w grown on the sub-barrier layer 132b can be improved thereafter. The sub-barrier layer 132b may be further grown to a thickness of 50 to 100 ANGSTROM from time t2 to time t4.

이어서, t3 시간에, H2 캐리어 가스의 공급이 차단되고, 제2 온도에서 제1 온도로의 하강이 시작될 수 있다. t34 시간 간격 동안 제2 온도에서 제1 온도로의 하강이 완료될 수 있으며, 상기 시각 간격은 대략 60초일 수 있으며, 서브장벽층(132b)은 대략 20Å 두께가 더 성장될 수 있다.Subsequently, at time t3, the supply of the H 2 carrier gas is interrupted, and the descent from the second temperature to the first temperature can be started. a descent from the second temperature to the first temperature may be completed for a time period t34, the time interval may be approximately 60 seconds, and the sub-barrier layer 132b may be further grown to a thickness of approximately 20 ANGSTROM.

이어서, t45 시간 간격 동안 제1 온도에서 서브장벽층(132b)은 대략 20Å 두께가 더 성장될 수 있으며, 상기 시간 간격은 약 42초일 수 있다. 따라서 장벽층(130b)은 t1 시간부터 t5 시간까지 전체 두께가 90 내지 140Å의 두께로 성장될 수 있다.Sub-barrier layer 132b may then be further grown to a thickness of about 20 A at a first temperature for a time interval of 45 minutes, and the time interval may be about 42 seconds. Accordingly, the barrier layer 130b can be grown to a thickness of 90 to 140 ANGSTROM as a whole from the time t1 to the time t5.

t34 및 t45 시간 간격 동안, 챔버 내의 H2 캐리어 가스의 방출이 완료될 수 있으며, 이를 통해, H2 캐리어 가스와 우물층(130w)의 접촉을 차단할 수 있다.During time periods t34 and t45, the release of the H 2 carrier gas in the chamber may be completed, thereby blocking contact of the H 2 carrier gas with the well layer 130w.

이어서, t5 시간에 Al 소스 가스의 공급이 차단되고, In 소스 가스의 공급이 증가될 수 있다. 이를 통해, 우물층(130w)의 성장이 시작될 수 있으며, 상술한 타이밍 그래프에 따른 우물층(130w) 및 장벽층(130b)의 성장이 반복될 수 있다. 반복 횟수는 필요에 따라 수행될 수 있다.Subsequently, the supply of the Al source gas is interrupted at time t5, and the supply of the In source gas can be increased. Through this, the growth of the well layer 130w can be started, and the growth of the well layer 130w and the barrier layer 130b according to the timing graph described above can be repeated. The number of repetitions may be performed as needed.

본 실시예에 있어서 장벽층(130b)에 Al 소스 가스만을 도시하였으나 In 소스가스가 장벽층(130b)에 주입되어 AlInGaN 으로 성장 할 수 있다. 이 때 In 소스 가스의 주입 시간은 Al 소스가스의 주입 시간과 동일할 수 있다.In this embodiment, only the Al source gas is illustrated in the barrier layer 130b, but an In source gas may be injected into the barrier layer 130b to grow into AlInGaN. At this time, the injection time of the In source gas may be the same as the injection time of the Al source gas.

본 실시예에 있어서, H2 캐리어 가스와 우물층(130w) 간의 접촉을 효과적으로 차단함과 동시에, H2 캐리어 가스가 장벽층(130b)의 성장 중에 공급되므로, 우물층(130w)의 손상을 방지하고, 장벽층(130b) 자체의 형태(morpholorgy) 향상뿐만 아니라, 장벽층(130b)과의 계면 특성이 향상되므로, 상기 우물층(130w)과 장벽층(130b)을 포함하는 활성층(130)의 계면 특성이 향상됨으로써 전자와 우물의 가둠 효과(Confinement effect)를 증대시켜 발광 효율을 높이고 우물층의 두께를 균일화 하여 파장 요동을 감소시킬 수 있다.In this embodiment, the contact between the H 2 carrier gas and the well layer 130w is effectively blocked, and the H 2 carrier gas is supplied during the growth of the barrier layer 130b, thereby preventing damage to the well layer 130w Since the barrier layer 130b has improved morphology and improved interfacial properties with respect to the barrier layer 130b, the active layer 130 including the well layer 130w and the barrier layer 130b By improving the interfacial characteristics, confinement effect of electrons and wells can be increased, luminescence efficiency can be increased, and the thickness of the well layer can be made uniform to reduce wavelength fluctuation.

본 실시예에 있어서, 도 2의 타이밍 그래프에 따라 활성층(130)이 성장되는 것을 설명하였지만, 상기 성장방법은 초격자층(120)의 성장 시에도 적용할 수 있다. 즉, 초격자층(120)이 밴드갭 작은 층(저 밴드갭층)과 밴드갭 큰 층(고 밴드갭층)으로 반복 적층으로 형성된 경우에는, 상기 저 밴드갭층(120a)은 우물층(130w)에, 상기 고 밴드갭층(120b)은 장벽층(130b)에 대응되므로, 동일한 성장 방법을 적용할 수 있다. 또한 저 밴드갭층(120a)은 In을 포함할 수 있다. 따라서 초격자층(120)의 저 밴드갭층(120a)의 두께가 균일해 짐으로써 앞서 설명한 활성층(130)의 내부 양자 효율을 향상 시킬 수 있다. 활성층(130)은 우물층(130w)에 비해 장벽층(130b)이 두껍지만 초격자층(120)은 저 밴드갭층(120a)과 고 밴드갭층(120b)의 두께가 유사할 수 있으며, 두 층 각각 활성층(130)의 장벽층(120b) 보다 얇을 수 있다. 저 밴드갭층(120a)과 고 밴드갭층(120b) 각각은 2 내지 5nm 의 전체 두께를 가질 수 있다.In this embodiment, the active layer 130 is grown according to the timing graph of FIG. 2. However, the growth method can also be applied to the growth of the superlattice layer 120. That is, when the superlattice layer 120 is repeatedly laminated with a band gap small layer (low band gap layer) and a band gap large layer (high band gap layer), the low band gap layer 120a is formed on the well layer 130w And the high-bandgap layer 120b corresponds to the barrier layer 130b, the same growth method can be applied. The low band gap layer 120a may also include In. Therefore, the thickness of the low band gap layer 120a of the super lattice layer 120 is uniform, and the internal quantum efficiency of the active layer 130 described above can be improved. The active layer 130 may have a thicker barrier layer 130b than the well layer 130w but the superlattice layer 120 may have similar thicknesses of the low band gap layer 120a and the high band gap layer 120b, May be thinner than the barrier layer 120b of the active layer 130, respectively. Each of the low band gap layer 120a and the high band gap layer 120b may have a total thickness of 2 to 5 nm.

고 밴드갭층(120b) 내에서 하부층(121b)는 활성층(130)의 우물보호층(131b)과 대응되고, 상부층(122b)는 활성층(130)의 서브장벽층(132b)과 대응될 수 있다. 하부층(121b) 및 상부층(122b) 각각이 전체 고 밴드갭층(120b)의 두께에서 차지하는 두께 비율은, 우물보호층(131b)과 서브장벽층(132b)이 전체 장벽층(130)에서 차지하는 두께 비율과 동일할 수 있다.In the high band gap layer 120b, the lower layer 121b may correspond to the well protective layer 131b of the active layer 130, and the upper layer 122b may correspond to the sub-barrier layer 132b of the active layer 130. [ The ratio of the thickness of the lower layer 121b and the upper layer 122b to the thickness of the entire high bandgap layer 120b is set such that the ratio of the thickness of the well protective layer 131b and the thickness of the sub-barrier layer 132b to the total thickness of the barrier layer 130 . ≪ / RTI >

또한, 본 실시예에 있어서, 활성층(130) 상에 형성되는 p형 질화물 반도체층(140)의 성장 시에, H2 캐리어 가스와 N2 캐리어 가스를 동시에 사용할 수 있다. 이를 통해, 활성층(130)과 p형 질화물 반도체층(140) 간의 계면특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, p형 질화물 반도체층(140)의 표면 형태(morphology)를 향상시킴으로써, 결정 품질을 좋게 하고 도핑 기여도를 향상시킴으로써 본 발명에 따른 질화물 반도체층을 포함하는 발광소자의 전기적 및 광학적 특성을 향상시킬 수 있다. 즉 H2 캐리어 가스의 에칭 효과로 인해 p형 불순물인 Mg의 뭉침 현상을 방지하고 이로 인해 전체 주입된 불순물 중 정공 형성에 기여하는 Mg 원자의 수를 증가시킬 수 있다.In this embodiment, the H 2 carrier gas and the N 2 carrier gas can be used simultaneously when growing the p-type nitride semiconductor layer 140 formed on the active layer 130. This improves the interface characteristics between the active layer 130 and the p-type nitride semiconductor layer 140 and improves the morphology of the p-type nitride semiconductor layer 140 to improve crystal quality The electrical and optical characteristics of the light emitting device including the nitride semiconductor layer according to the present invention can be improved by improving the doping contribution. That is, due to the etching effect of the H 2 carrier gas, it is possible to prevent aggregation of Mg, which is a p-type impurity, and thereby to increase the number of Mg atoms contributing to the hole formation in the entire implanted impurities.

상기 공정은 p형 질화물 반도체층(140)에 한정하지 않고 p형 불순물이 도핑된 전자 블록층(135)에도 적용될 수 있다.The above process is not limited to the p-type nitride semiconductor layer 140 but may also be applied to the p-type impurity-doped electron blocking layer 135.

또한 상기 공정은 p형 질화물 반도체층(140) 전체에 한정하지 않고 일부만 한정할 수 있다. 일례로, p형 질화물 반도체층(140)의 일부는 H2 캐리어 가스 또는 N2 캐리어 가스만 공급되어 성장될 수 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(140)의 일부 사이에 N2 캐리어 가스와 H2 캐리어 가스가 동시에 주입되어 성장한 층을 포함할 수 도 있다. 또한 상기 공정은 2주기 이상 반복될 수도 있다.In addition, the above process is not limited to the entire p-type nitride semiconductor layer 140, but can be limited to a part. For example, a part of the p-type nitride semiconductor layer 140 may be grown by supplying only an H 2 carrier gas or an N 2 carrier gas, and an N 2 carrier gas and a H 2 Or may include a layer in which a carrier gas is implanted at the same time. The process may also be repeated for two or more cycles.

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광소자를 설명하기 위한 단면도들이다.3 and 4 are cross-sectional views illustrating a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4의 발광소자는 도 1의 실시예에 따른 질화물 반도체 구조를 포함한다. 따라서 중복되는 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.The light emitting device of FIGS. 3 and 4 includes a nitride semiconductor structure according to the embodiment of FIG. Therefore, detailed description of overlapping configurations will be omitted.

도 3을 참조하면, 발광소자는 n형 질화물 반도체층(110), 활성층(130), p형 질화물 반도체층(140)을 포함한다. 나아가, 상기 발광소자는 초격자층(120), 제1 전극(251) 및 제2 전극(253)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the light emitting device includes an n-type nitride semiconductor layer 110, an active layer 130, and a p-type nitride semiconductor layer 140. Further, the light emitting device may further include a superlattice layer 120, a first electrode 251, and a second electrode 253.

도 3의 발광소자는 본 발명의 실시예들에 따른 질화물 반도체 구조를 포함하는 수직형 구조의 발광소자일 수 있다. 이에 따라, 상기 발광소자는 n형 질화물 반도체층(110) 아래에 위치하여 이와 전기적으로 연결된 제1 전극(251), 및 p형 질화물 반도체층(140) 상에 위치하여 이와 전기적으로 연결된 제2 전극(253)을 포함할 수 있다.The light emitting device of FIG. 3 may be a vertical light emitting device including the nitride semiconductor structure according to the embodiments of the present invention. Accordingly, the light emitting device includes a first electrode 251 located under the n-type nitride semiconductor layer 110 and electrically connected to the first electrode 251, and a second electrode 252 located on the p-type nitride semiconductor layer 140 and electrically connected to the n- (253).

도 3의 발광소자는 도 1의 실시예에 따른 질화물 반도체 구조에서, 기판(210), 버퍼층(220) 및 언도프 질화물 반도체층(230)을 제거하여 제조될 수 있다. n형 질화물 반도체층(110)으로부터 기판(210)을 제거하는 것은 레이저 리프트 오프, 화학적 리프트 오프, 또는 응력 리프트 오프 등의 방법을 이용하여 기판(210)을 분리시키는 방법을 이용할 수도 있고, 또는 물리, 화학적인 방법으로 기판(210)을 제거하는 방법을 이용할 수도 있다.The light emitting device of FIG. 3 may be manufactured by removing the substrate 210, the buffer layer 220, and the undoped nitride semiconductor layer 230 in the nitride semiconductor structure according to the embodiment of FIG. The substrate 210 may be removed from the n-type nitride semiconductor layer 110 by a method of separating the substrate 210 using a method such as laser lift-off, chemical lift-off, or stress lift-off, , A method of removing the substrate 210 by a chemical method may be used.

도 4를 참조하면, 발광소자는 n형 질화물 반도체층(110), 활성층(130), p형 질화물 반도체층(140)을 포함한다. 나아가, 상기 발광소자는 초격자층(120), 제1 전극(261) 및 제2 전극(263)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the light emitting device includes an n-type nitride semiconductor layer 110, an active layer 130, and a p-type nitride semiconductor layer 140. Further, the light emitting device may further include a superlattice layer 120, a first electrode 261, and a second electrode 263.

도 4의 발광소자는 본 발명의 실시예들에 따른 질화물 반도체 구조를 포함하는 수평형 구조의 발광소자일 수 있다. 이에 따라, 상기 발광소자는 p형 질화물 반도체층(140), 활성층(130), 초격자층(120) 및 n형 질화물 반도체층(110)의 일부가 제거되어 n형 질화물 반도체층(110)이 부분적으로 노출된 영역을 가질 수 있다. 상기 노출된 영역 상에는 제1 전극(261)이 위치할 수 있으며, 제2 전극(263)은 p형 질화물 반도체층(140) 상에 위치할 수 있다.The light emitting device of FIG. 4 may be a light emitting device having a horizontal structure including the nitride semiconductor structure according to the embodiments of the present invention. Accordingly, the light emitting device is formed by removing a portion of the p-type nitride semiconductor layer 140, the active layer 130, the superlattice layer 120, and the n-type nitride semiconductor layer 110 to form the n-type nitride semiconductor layer 110 And may have partially exposed areas. The first electrode 261 may be located on the exposed region and the second electrode 263 may be located on the p-type nitride semiconductor layer 140.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 성장 방법을 설명하기 위한 가스 및 온도의 타이밍 그래프이다.5 is a timing chart of gas and temperature for explaining a method of growing a nitride semiconductor according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체는 일 실시예에서와 동일한 구조로 형성된다. 그에 따라 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 성장 방법에 대해 설명하면서 상기에서와 동일한 구조 및 방법에 대한 설명은 생략한다.The nitride semiconductor according to another embodiment of the present invention is formed in the same structure as in the embodiment. Accordingly, a method of growing a nitride semiconductor according to another embodiment of the present invention will be described, and a description of the same structure and method as those described above will be omitted.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에서 질화물 반도체의 성장 방법 중 활성층의 성장 방법을 설명하기 위한 가스 및 온도의 타이밍 그래프이다.5 is a timing chart of gas and temperature for explaining a method of growing an active layer in a method of growing a nitride semiconductor according to another embodiment of the present invention.

활성층(130)은 금속유기화학 기상 성장법을 이용하여 챔버 내에서 성장될 수 있다. 또한 도 2에 대해 설명한 바와 같이, 도 5에 도시된 N2는 N2 캐리어 가스를 나타내고, H2는 H2 캐리어 가스를 나타낸다. 그리고 In은 In 소스 가스를 나타내며, Ga는 Ga 소스 가스를 나타낸다.The active layer 130 may be grown in the chamber using a metal organic chemical vapor deposition method. Further, as described with reference to FIG. 2, N 2 shown in FIG. 5 represents N 2 carrier gas, and H 2 represents H 2 carrier gas. In represents In source gas, and Ga represents Ga source gas.

또한, 활성층(130)에 포함되는 우물층(130w)과 장벽층(130b)은 서로 다른 온도에서 성장될 수 있으며, 우물층(130w)은 제1 온도인 약 700 내지 800도에서 성장될 수 있고, 장벽층(130b)은 제1 온도보다 약 50 내지 200도 높은 제2 온도에서 성장될 수 있다. 이렇게 활성층(130)을 성장시키기 위한 온도 변화는 가열 수단에 의해 서셉터가 가열되고, 열전달에 의해 기판(210)이 가열됨에 따라 이루어질 수 있다.The well layer 130w and the barrier layer 130b included in the active layer 130 can be grown at different temperatures and the well layer 130w can be grown at a first temperature of about 700 to 800 degrees , The barrier layer 130b may be grown at a second temperature that is about 50 to 200 degrees higher than the first temperature. The temperature change for growing the active layer 130 may be performed as the susceptor is heated by the heating means and the substrate 210 is heated by heat transfer.

그리고 제1 온도에서 제2 온도로의 가열 시간 및 제2 온도에서 제1 온도로의 냉각 시간은 약 60초 정도의 일정 시간이 소요될 수 있다.The heating time from the first temperature to the second temperature and the cooling time from the second temperature to the first temperature may take a certain time of about 60 seconds.

본 발명의 또 다른 실시예에서 우물층(130)은 제1 온도에서 N2 캐리어 가스가 챔버 내로 공급되고, In 소스 가스, NH3 가스 및 Ga 소스 가스가 공급되어 성장된다.In another embodiment of the present invention, the well layer 130 is supplied with a N 2 carrier gas at a first temperature into the chamber, and is supplied with an In source gas, NH 3 gas, and Ga source gas.

이렇게 우물층(130)의 성장이 완료되면, 챔버 내의 온도를 t1 시점에 제1 온도에서 제2 온도로 상승시키고, 이에 맞춰 H2 캐리어 가스를 챔버 내로 주입한다. 이때, H2 캐리어 가스는 챔버에 공급되는 전체 캐리어 가스의 50% 이하일 수 있다. 여기서, 전체 캐리어 가스는 H2 캐리어 가스와 N2 캐리어 가스가 혼합된 가스이다. 즉, H2 캐리어 가스가 공급된 만큼 N2 캐리어 가스의 양을 조절하여 챔버 내의 압력이 유지되도록 한다.When the growth of the well layer 130 is completed, the temperature in the chamber is raised from the first temperature to the second temperature at the time t1, and the H 2 carrier gas is injected into the chamber accordingly. At this time, the H 2 carrier gas may be 50% or less of the total carrier gas supplied to the chamber. Here, the entire carrier gas is a gas in which an H 2 carrier gas and an N 2 carrier gas are mixed. That is, the amount of the N 2 carrier gas is adjusted as much as the H 2 carrier gas is supplied, so that the pressure in the chamber is maintained.

H2 캐리어 가스가 챔버 내로 주입되면서 In 소스 가스는 차단되고, Ga 소스 가스는 지속적으로 주입되어 장벽층(130b)이 성장된다. 즉, 챔버 내의 온도가 제1 온도에서 제2 온도로 상승하는 동안(t12) 장벽층(130b)이 성장된다. 종래에는 챔버 내의 온도를 상승하는 동안(t12)에는 장벽층(130b)의 성장이 중단되는 경우가 있는데, 이 시점에 장벽층(130b)의 성장이 중단되면, 챔버와 같은 장비 등에 포함된 카본 등의 불순물이 우물층(130w) 상부에 추가로 포함될 수 있다. 그에 따라 우물층(130w)과 장벽층(130b) 사이의 계면에 불순물이 집중되는 현상이 발생할 수 있다.H 2 carrier gas is injected into the chamber, the In source gas is shut off, and the Ga source gas is continuously injected to grow the barrier layer 130b. That is, the barrier layer 130b is grown while the temperature in the chamber rises from the first temperature to the second temperature (t12). Conventionally, the growth of the barrier layer 130b may be stopped during the rise of the temperature in the chamber (t12). When the growth of the barrier layer 130b is stopped at this point of time, May be further included on top of the well layer 130w. Impurities may concentrate on the interface between the well layer 130w and the barrier layer 130b.

하지만, 본 발명의 또 다른 실시예에서와 같이, 온도가 상승하는 구간(t12) 동안에도 Ga 소스 가스와 함께 H2 캐리어 가스가 공급되어 장벽층(130b)이 성장되기 때문에 우물층(130w)과 장벽층(130b) 사이에 불순물이 집중되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, H2 캐리어 가스는 반도체층을 일부 에칭하기 때문에 불순물을 제거하는 역할을 할 수도 있다.However, as in the other embodiment of the present invention, since the H 2 carrier gas is supplied together with the Ga source gas to grow the barrier layer 130b during the temperature rise period t12, the well layers 130w and It is possible to prevent impurities from concentrating between the barrier layers 130b. Further, since the H 2 carrier gas partially etches the semiconductor layer, it may also serve to remove impurities.

여기서, H2 캐리어 가스가 공급되는 시점은 필요에 따라 달라질 수 있다. 일례로, H2 캐리어 가스는 In 소스 가스가 차단되는 시점과 온도가 제1 온도에서 제2 온도로 상승하기 시작하는 시점(t1) 사이에 공급될 수 있다. 또한, 온도가 상승하는 시점과 동일한 시점에 공급될 수 있으며, 온도가 상승하는 시점(t1)보다 늦게 공급될 수도 있다. 물론, H2 캐리어 가스는 In 소스 가스가 차단된 시점 보다는 늦게 공급되는 것이 좋다.Here, the timing at which the H 2 carrier gas is supplied may be varied as needed. For example, the H 2 carrier gas may be supplied at a point of time when the In source gas is blocked and at a time t 1 when the temperature starts to rise from the first temperature to the second temperature. It may also be supplied at the same time as the temperature rises, and may be supplied later than the time t1 when the temperature rises. Of course, it is preferable that the H 2 carrier gas is supplied later than the time when the In source gas is blocked.

상기에서와 같이, 챔버 내의 온도가 제2 온도로 상승이 완료되면, 제2 온도가 일정 시간 동안(t23) 유지된 상태에서 H2 캐리어 가스 및 Ga 소스 가스가 공급되어 장벽층(130b)이 성장된다. 이 기간은 본 발명의 일 실시예에서와 동일하다.As described above, when the temperature in the chamber is raised to the second temperature, the H 2 carrier gas and the Ga source gas are supplied while the second temperature is maintained for a predetermined time (t 23), and the barrier layer 130b is grown do. This period is the same as in the embodiment of the present invention.

그리고 장벽층(130b)의 성장이 완료되면, 챔버 내의 온도는 제2 온도에서 제1 온도로 하강된다(t34). 이때, 장벽층(130b)의 성장이 중지되며, 장벽층(130b)의 성장을 위해 공급되던 Ga 소스 가스 및 H2 캐리어 가스의 공급이 중단된다. Ga 소스 가스의 공급이 중단됨에 따라 장벽층(130b)의 성장이 중지된다.When the growth of the barrier layer 130b is completed, the temperature in the chamber is lowered from the second temperature to the first temperature (t34). At this time, the growth of the barrier layer 130b is stopped, and the supply of the Ga source gas and the H 2 carrier gas supplied for the growth of the barrier layer 130b is stopped. As the supply of the Ga source gas is stopped, the growth of the barrier layer 130b is stopped.

여기서, H2 캐리어 가스가 지속적으로 공급되면, 장벽층(130b) 표면이 에칭되어 품질이 저하될 수 있으며, 장벽층(130b) 표면의 평탄도가 일정하지 않게 형성될 수 있다. 그에 따라 장벽층(130b)과 장벽층(130b) 상부에 형성되는 우물층(130w) 사이의 계면이 균일하게 형성되지 않아 품질 저하가 발생할 수 있다. 그러므로 챔버 내의 온도가 하강하는 동안 H2 캐리어 가스의 공급이 중단될 수 있다.Here, if the H 2 carrier gas is continuously supplied, the surface of the barrier layer 130b may be etched to deteriorate the quality, and the flatness of the surface of the barrier layer 130b may be uneven. Accordingly, the interface between the barrier layer 130b and the well layer 130w formed on the barrier layer 130b may not be formed uniformly, and quality may be deteriorated. Therefore, the supply of the H 2 carrier gas may be interrupted while the temperature in the chamber falls.

상기와 같이, H2 캐리어 가스의 공급이 중단됨에 따라 H2 캐리어 가스의 공급이 중지되는 시점에 N2 캐리어 가스의 공급량이 증가하여 전체 캐리어 가스의 투입량을 맞출 수 있다. 그에 따라 챔버 내의 압력을 유지할 수 있다.As described above, it is possible by the time the supply of the H 2 carrier gas is supplied to the H 2 carrier gas stops along the interrupted the supply of N 2 carrier gas increases to match the amount of the entire carrier gas. Thereby maintaining the pressure in the chamber.

그리고 챔버 내의 온도가 제1 온도로 하강(t4)되면, In 소스 가스 및 Ga 소스 가스가 다시 공급되어 다시 우물층(130w)이 성장된다.When the temperature in the chamber is lowered to the first temperature (t4), the In source gas and the Ga source gas are supplied again and the well layer 130w is grown again.

상기의 공정은 우물층(130w)과 장벽층(130b)이 다층으로 형성되면 반복될 수 있다.The above process can be repeated when the well layer 130w and the barrier layer 130b are formed in multiple layers.

또한, 상기와 같은 활성층(130w)의 성장 방법은 본 발명의 질화물 반도체에 포함되는 초격자층(120)의 성장 시에도 적용할 수 있다. 즉, 초격자층(120)이 저 밴드갭층과 고 밴드갭 층으로 반복 적층될 때, 저 밴드갭층은 우물층(130w)에 대응되고, 고 밴드갭층은 장벽층(130b)에 대응되어 상기에서 설명한 성장 방법에 따라 동일하게 성장될 수 있다.
In addition, the growth method of the active layer 130w may be applied to the growth of the super lattice layer 120 included in the nitride semiconductor of the present invention. That is, when the superlattice layer 120 is repeatedly laminated with the low band gap layer and the high band gap layer, the low band gap layer corresponds to the well layer 130w, the high band gap layer corresponds to the barrier layer 130b, It can be grown in the same manner according to the growth method described.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and accompanying drawings. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as falling within the scope of the present invention.

110: n형 질화물 반도체층
120: 초격자층 120a: 저 밴드갭층
120b: 고 밴드갭층 121b: 하부층
122b: 상부층 130: 활성층
130b: 장벽층 131b: 우물보호층
132b: 서브장벽층 130w: 우물층
140: p형 질화물 반도체층 210: 기판
220: 버퍼층 230: 언도프(undoped) 질화물 반도체층
251, 261: 제1 전극 253, 263: 제2 전극
110: an n-type nitride semiconductor layer
120: superlattice layer 120a: low band gap layer
120b: high band gap layer 121b:
122b: upper layer 130: active layer
130b: barrier layer 131b: well protection layer
132b: sub-barrier layer 130w: well layer
140: p-type nitride semiconductor layer 210:
220: buffer layer 230: undoped nitride semiconductor layer
251, 261: first electrodes 253, 263: second electrodes

Claims (19)

기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및
상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 활성층을 형성하는 단계는,
N2 캐리어 가스를 공급하여, 상기 N2 캐리어 가스를 통해 제1 우물층 및 상기 제1 우물층 상에 우물보호층을 형성하는 단계;
상기 우물보호층의 형성이 완료되면, H2 캐리어 가스를 공급하는 단계;
상기 H2 캐리어 가스가 공급되는 동안, 상기 우물보호층 상에 서브장벽층을 형성하는 단계;
상기 서브장벽층의 형성이 완료되면, 상기 H2 캐리어 가스를 차단하는 단계; 및
상기 서브장벽층 상에 제2 우물층을 형성하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 성장 방법.
Forming an n-type nitride semiconductor layer on a substrate;
Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer; And
And forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer,
Wherein forming the active layer comprises:
N 2 to a carrier gas supply, the first well through the N 2 carrier gas layer and forming a well protecting layer on the first well layer;
Supplying the H 2 carrier gas when the formation of the well protective layer is completed;
Forming a sub-barrier layer on the well protective layer while the H 2 carrier gas is being supplied;
Blocking the H 2 carrier gas when formation of the sub-barrier layer is completed; And
And forming a second well layer on the sub-barrier layer.
청구항 1에 있어서,
상기 공급되는 H2 캐리어 가스의 시간당 유량(SLM)은 공급되는 전체 캐리어 가스의 시간당 유량 중 30% 이하인 질화물 반도체 성장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the flow rate (SLM) of the supplied H 2 carrier gas per hour is not more than 30% of the flow rate per hour of the total carrier gas supplied.
청구항 1에 있어서,
상기 N2 캐리어 가스는 상기 제1 및 제2 우물층, 우물보호층 및 서브장벽층이 형성되는 동안 공급되되, 상기 서브장벽층을 형성하는 동안의 시간당 유량이 상기 제1 및 제2 우물층을 형성하는 동안의 유량보다 적은 질화물 반도체 성장 방법.
The method according to claim 1,
The N 2 carrier gas for the first and the second well layer, the well the protective layer and the hourly flow rate of the first and second well layer during the formation of the sub-barrier layer, doedoe supplied during the sub-barrier layer is formed Wherein the flow rate during formation is less than the flow rate during formation.
청구항 1에 있어서,
상기 H2 캐리어 가스는 제1 온도에서 제2 온도로 상승하는 동안 및 이후 다시 상기 제2 온도에서 상기 제1 온도로 하강하는 동안 공급되는 질화물 반도체층 성장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the H 2 carrier gas is supplied during a rise from a first temperature to a second temperature and thereafter again while descending from the second temperature to the first temperature.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 온도는 750 내지 770℃이고, 상기 제2 온도는 770 내지 870℃인 질화물 반도체 성장 방법.
The method of claim 4,
Wherein the first temperature is between 750 and 770 ° C, and the second temperature is between 770 and 870 ° C.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 온도로 하강된 후에, 일정 시간 동안 In 소스 가스 및 Al 소스 가스의 공급을 차단하는 질화물 반도체 성장 방법.
The method of claim 4,
Wherein the supply of the In source gas and the Al source gas is interrupted for a predetermined time after the temperature is lowered to the first temperature.
기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 활성층과 상기 n형 질화물 반도체층 사이에 배치되고, 저 밴드갭층 및 고 밴드갭층을 포함하는 초격자층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 초격자층을 형성하는 단계는,
N2 캐리어 가스를 공급하여 상기 N2 캐리어 가스를 통해 상기 저 밴드갭층을 형성하는 단계; 및
상기 저 밴드갭층 상에 상기 고 밴드갭층의 형성이 시작된 후에 H2 캐리어 가스의 공급을 시작하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 성장 방법.
Forming an n-type nitride semiconductor layer on a substrate;
Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer;
Forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer; And
Forming a superlattice layer disposed between the active layer and the n-type nitride semiconductor layer, the superlattice layer including a low band gap layer and a high band gap layer,
Wherein forming the superlattice layer comprises:
Supplying an N 2 carrier gas, forming a low-band gap layer over the N 2 carrier gas; And
And starting to supply the H 2 carrier gas after the formation of the high bandgap layer on the low bandgap layer.
청구항 7에 있어서,
상기 H2 캐리어 가스의 공급을 상기 고 밴드갭층의 형성이 완료되기 전에 차단하는 질화물 반도체 성장 방법.
The method of claim 7,
Wherein the supply of the H 2 carrier gas is interrupted before formation of the high band gap layer is completed.
기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 활성층 및 상기 p형 질화물 반도체층 사이에 전자 블록층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계는,
N2 캐리어 가스를 공급하여 상기 N2 캐리어 가스를 통해 상기 p형 질화물 반도체층이 형성되는 동안 H2 캐리어 가스를 부분 기간동안 공급하는 질화물 반도체 성장 방법.
Forming an n-type nitride semiconductor layer on a substrate;
Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer;
Forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer; And
And forming an electron blocking layer between the active layer and the p-type nitride semiconductor layer,
Wherein forming the p-type nitride semiconductor layer includes:
N 2 nitride semiconductor growth method while supplying a partial period while the H 2 carrier gas, the carrier gas supply to which the p-type nitride semiconductor layer formed over the N 2 carrier gas.
청구항 9에 있어서,
상기 H2 캐리어 가스를 부분 기간 동안 공급하는 것은 일정한 시간 간격을 가지고, 적어도 두 번 이상 반복되는 질화물 반도체 성장 방법.
The method of claim 9,
Wherein feeding the H 2 carrier gas for a partial period has a constant time interval and is repeated at least twice or more.
청구항 9에 있어서,
상기 전자 블록층을 형성하는 단계는,
N2 캐리어 가스를 통한 상기 전자 블록층이 형성되는 기간 중 H2 캐리어 가스를 부분 기간동안 공급하는 질화물 반도체 성장 방법.
The method of claim 9,
The step of forming the electronic block layer may include:
Wherein the H 2 carrier gas is supplied during a period during which the electron blocking layer is formed through the N 2 carrier gas for a partial period.
기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및
상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 활성층을 형성하는 단계는,
N2 캐리어 가스를 공급하여 상기 N2 캐리어 가스를 통해 제1 우물층을 형성하는 단계;
상기 제1 우물층의 형성이 완료되면, H2 캐리어 가스를 공급하는 단계;
상기 H2 캐리어 가스가 공급되는 동안 장벽층을 형성하는 단계; 및
상기 장벽층의 형성이 완료되면 상기 장벽층 상에 제2 우물층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 H2 캐리어 가스는 상기 장벽층의 형성이 완료되기 전에 차단되는 질화물 반도체 성장 방법.
Forming an n-type nitride semiconductor layer on a substrate;
Forming an active layer on the n-type nitride semiconductor layer; And
And forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer,
Wherein forming the active layer comprises:
Supplying an N 2 carrier gas, forming a first well layer with the N 2 carrier gas;
After formation of the first well layer is completed, supplying H 2 carrier gas;
Forming a barrier layer while the H 2 carrier gas is supplied; And
And forming a second well layer on the barrier layer when formation of the barrier layer is completed,
Wherein the H 2 carrier gas is intercepted before formation of the barrier layer is completed.
청구항 12에 있어서,
상기 장벽층을 형성하는 단계는, 제1 온도에서 제2 온도로 상승하는 동안 및 상기 제2 온도를 유지하는 동안 상기 장벽층을 형성하는 질화물 반도체층 성장 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of forming the barrier layer forms the barrier layer while raising from the first temperature to the second temperature and while maintaining the second temperature.
청구항 13에 있어서,
상기 H2 캐리어 가스는 상기 제2 온도에서 상기 제1 온도로 하강하기 전에 차단되는 질화물 반도체층 성장 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the H 2 carrier gas is interrupted before falling from the second temperature to the first temperature.
청구항 13에 있어서,
상기 N2 캐리어 가스와 함께 Ga 소스 가스가 공급되고,
상기 Ga 소스 가스는 상기 제2 온도에서 상기 제1 온도로 하강하기 전에 차단되는 질화물 반도체층 성장 방법.
14. The method of claim 13,
A Ga source gas is supplied together with the N 2 carrier gas,
Wherein the Ga source gas is shut off before falling from the second temperature to the first temperature.
청구항 15에 있어서,
상기 Ga 소스 가스는 상기 제1 온도로 하강된 이후에 재공급되는 질화물 반도체층 성장 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the Ga source gas is supplied again after being lowered to the first temperature.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 온도 및 제2 온도의 온도차는 20 내지 200도인 질화물 반도체층 성장 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the temperature difference between the first temperature and the second temperature is 20 to 200 degrees.
청구항 12에 있어서,
상기 공급되는 H2 캐리어 가스의 시간당 유량(SLM)은 공급되는 전체 캐리어 가스의 시간당 유량 중 50% 이하인 질화물 반도체층 성장 방법.
The method of claim 12,
Wherein the flow rate (SLM) of the supplied H 2 carrier gas per hour is not more than 50% of the flow rate of the entire carrier gas supplied per hour.
청구항 18에 있어서,
상기 공급되는 H2 캐리어 가스의 시간당 유량(SLM)은 40 내지 200인 질화물 반도체층 성장 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein the supplied H 2 carrier gas has a flow rate (SLM) per hour of 40 to 200.
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