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질화물반도체의 헤테로구조

전문가 제언: ○ 기상 에피택시(VPE) 성장에 의하여 질화물 반도체의 광전소재를 생산하고 있다. 박막의 품질과 박막두께 제어기술을 향상할 목적으로 금속유기 기상 에피택시(MOVPE) 성장이 여러 연구기관에서 연구가 수행 중에 있다. Ga원료로는 트리메틸갈륨(TMG)이나 트리에틸갈륨(TEG)이 쓰이고 있다. 현재는 사파이어기판에서 주로 성장한다.

○ 사파이어기판에 질화물을 직접 VPE로 성장할 경우 기판의 평탄성이나 결정성이 나쁘기 때문에 성장 전에 기판에 500~600℃ 정도의 저온에서 10nm의 AlN나 GaN을 적층 성장하면 표면의 평탄성이 좋아지고 결정성, 광학 및 전기적인 특성도 개선된다. 성장속도는 유기 Ga가스의 공급량에 비례한다.

○ 현재 AlN의 완충층에 GaN을 성장했을 때에 성장 메커니즘에 대한 자세한 연구가 이루어지고 있다. 어떤 기판 면에는 GaN의 단결정이 얻어지나 결정성이 좋지 않다. 6H-SiC(0001)기판에 GaN단결정박막을 성장하고 있다. Si(111)기판에도 3C-SiC 중간층을 사용하여 비교적 양질의 GaN단결정박막을 만들고 있다.

○ Zn(디-에틸아연; DEZ)나 Mg(비스-시클로펜타디-에닐 마그네슘; Cp2Mg)과 같은 유기 금속화합물을 사용하여 고저항 GaN가 얻어지고 있다. Mg첨가 GaN에 10kV정도의 저속전자선 처리나 불활성기체 중에서 700℃ 정도로 열처리를 하면 p-형 전도성을 가지는 GaN반도체도 오래전부터 생산되고 있다.

○ 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸인듐(TMI)을 도입, 각각 AlxGa1-xN, InxGa1-xN 등의 질화물혼정반도체 결정박막이 현재도 얻어지고 있다. 특허에서는 AlN기판에 AlxGa1-xN헤테로구조를 작성하는 데 Al의 농도와 특수 압력의 N2를 이용하여 기존기술에서 앞서가는 각종 조성을 가지는 반도체를 기판에 적층하는 기법을 제공해 주고 있다.

저자: Schowalter
자료유형: 특허정보