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Mg-도프 p-형 반도체 InxAlyGa1-x-yN의 다중박막 제조

전문가 제언: ○ 평형상태에서는 결정성장이 일어나지 않는다. 그래서 결정성장은 하나의 비평형현상이라 할 수 있다. 유기금속기상 에피택시(metal organic vapor phase epitaxy; MOVPE)의 특징은 성장속도가 III족 원료의 공급분압(원료농도)에 비례하며, 성장온도나 V족과 III족의 비율(V/III)에는 의존하지 않는다.

○ MOVPE 조건에 성장속도는 III족 원료의 수송속도에만 의존한다는 것은 잘 알려진 사실이다. 즉 성장속도는 기상에서 고상계면으로 성장물질의 도달속도에 의하여 컨트롤 되고 있다. 계면에서의 화학반응속도는 원료의 도달속도에 비하여 매우 빠르게 진행한다. 보통 에피택시에 쓰이는 III족 원료의 분압(농도)은 수백분의 1토르 정도로 매우 희박하다.

○ 기상 에피택시성장에는 일반적으로 1% 이하의 묽은 농도로 화학반응을 진행한다. 원료에는 300℃정도에서 쉽게 분해하는 알킬금속을 사용한다. 보통조건에서 원료는 기판부근에서 완전히 분해되어 결정성장이 빨리 진행한다. 원료분해가 잘 안 되는 저온조건에서는 결정결함이 많이 생기며 탄소불순물이 결정에 들어가서 실용적인 결정을 얻지 못한다.

○ GaN을 성장할 때에는 Ga원료로 (CH3)Ga, N의 원료로는 NH3를 사용한다. 기판결정으로는 보통 사파이어(Al2O3)를 사용한다. 캐리어가스로는 수소와 질소를 쓴다. 온도가 높은 기판 근처에서 원료가스가 분해 반응하여 GaN을 석출한다. 450~500℃에서는 미세결정을 포함하는 아모르퍼스의 박막 층이, 1,000℃에서 양질의 GaN이 성장한다.

○ GaN기판에 Mg을 불순물로 첨가한 p-형 III-V반도체(InxAlyGa1-x-yN)제조를 특허에서 소개한다. 이러한 종류의 반도체는 문헌에 많이 소개되어 있다. 제조방법에서 특징적인 것은 비교적 저온에서 제조가 가능하다는 것이다. 기판의 c-축과 성장방향과의 각도편차를 너무 지나치게 제한하여 소개하는 감이 있다.

저자: Lttwinstaszewska et al.
자료유형: 특허정보