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나노구조주형을 사용한 단결정반도체 제조

전문가 제언: ○ III-V족 화합물 반도체 에피택시성장에 있어 결정기판에 SiO2등의 마스크로 덮고, 그 마스크의 열린 부분에서부터 수십 μm에 걸쳐 가로방향으로 결정을 성장하는 기술이 ELO(G), 또는 LEO(G)[lateral epitaxial overgrowth]라고 부른다. 지금도 연구실이나 현장에서 실용화되고 있다. 한구에서도 이런 실험이 수행되고 있다.

○ 성장이 가로방향으로 진행됨에 따라 기판결정을 관통하는 결정 층의 두께에 전위밀도를 크게 저하하는 경향이 있다. 최근 마이크로 차낼 에피택시(MCE)라는 이름으로 연구가 이루어지고 있다. 특히 ELO를 기본으로 하는 기술이 GaN계열 에피택시성장에 적용되어 전위밀도를 크게 감소되고 있는 현상이 실증되고 있다.

○ GaN는 밴드 갭이 넓어 자외선에서 녹색발광다이오드, 레이저 다이오드용 재료, 고출력 고주파영역의 전자디바이스 응용에 유용한 재료로 알려져 있다. 기판으로 대형 벌크단결정을 얻기가 힘들어 사파이어, 실리콘카바이드 등의 결정기판에서 성장이 이루어지고 있다. 이들 기판에서 성장한 GaN에는 고밀도전위가 관찰되고 있다.

○ 사파이어(0001)기판에 1~2μm정도의 박막 GaN를 성장해서 그 포면에 SiNx로 마스크를 형성한다. 석판기술로 SiNx의 일부를 줄무늬 상으로 에칭 한 패턴을 형성한다. 마스크의 열린 부분, 마스크의 폭은 각각 2μm, 5μm이다. 결정기판에 MOVPE(metal organic vapor phase epitaxy)법으로 1시간정도 성장하는 것이 MCE법이다.

○ FIELO(G)[facet initiated epitaxial lateral overgrowth)성장양식도 있다. 마스크의 줄무늬를 만들면 마스크의 열린 부분의 옆벽에 면지수가 작은 결정면으로 된 간면(facet)구조가 나타난다. 간면구조가 가로방향성장에서 마스크위에 결정을 퍼져나가게 하는 것이 이 기술의 특징이다. 이 특허는 가로방향성장의 기본원리를 응용한 모방 기술로 본다.

저자: Wang, Wang Nang
자료유형: 특허정보