KR100664039B1 - Nitride compound semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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김태형
주민호
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Abstract

A method of fabricating a nitride semiconductor device is provided to minimize a loss of Mg by breaking coupling of Mg-H which is generated during a growth process and then activating the layer in a p type. A GaN layer containing Mg as an impurity is deposited on a substrate with nitride layers by using NH3 gas and H2 gas at high temperature to form a GaN:Mg layer(20). A protective layer(30) is deposited on the GaN:Mg layer. The GaN:Mg layer is irradiated by an excimer laser through the protective layer to break coupling of Mg-H. The excimer laser is irradiated under a nitrogen atmosphere. The excimer laser is irradiated in a pulse mode to activate the GaN:Mg layer.

Description

질화물 반도체 소자 제조 방법{NITRIDE COMPOUND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}Nitride semiconductor device manufacturing method {NITRIDE COMPOUND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}

도 1은 본 발명 일 실시예의 p-GaN층 활성화 과정을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a p-GaN layer activation process of an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명 다른 실시예의 p-GaN층 활성화 과정을 보인 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a p-GaN layer activation process of another embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 하부 소자층 20: GaN:Mg층(활성화 전)10: lower element layer 20: GaN: Mg layer (before activation)

25: p-GaN층(활성화 후) 30: 보호층25: p-GaN layer (after activation) 30: protective layer

본 발명은 질화물 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 p형 GaN:Mg (Mg가 포함된 GaN) 성장 후 이를 활성화 시키기 위해 실시되는 고온 저속의 열처리 대신 저온에서 빠르게 실시될 수 있는 엑시머 레이저를 이용하여 GaN:Mg 층을 p형으로 활성화 시키도록 한 질화물 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor device, in particular using an excimer laser that can be carried out quickly at low temperature instead of a high temperature low-temperature heat treatment is performed to activate the p-type GaN: Mg (GaN containing Mg) after growth. The present invention relates to a nitride semiconductor device manufacturing method for activating a GaN: Mg layer in p-type.

Ⅲ족 질화물 반도체는 그 응용 분야에 있어서 청색/녹색 발광 다이오드(LED)를 비롯한 광소자 및 MOSFET, HEMT 등의 고속 스위칭, 고출력 소자인 전자소자에 응용되고 있다. 특히, Ⅲ족 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 가시광선에서 자외 선까지의 영역에 대응하는 직접 천이형 밴드갭을 갖고, 고효율 광 방출을 실현할 수 있다. 따라서, 상기 반도체는 주로 LED 또는 레이저 다이오드(LD)로 활용되고 있다.Group III nitride semiconductors have been applied to optical devices including blue / green light emitting diodes (LEDs) and electronic devices that are high-speed switching and high-output devices such as MOSFETs and HEMTs. In particular, a light emitting device using a group III nitride semiconductor has a direct transition band gap corresponding to a region from visible light to ultraviolet light, and high efficiency light emission can be realized. Therefore, the semiconductor is mainly used as an LED or a laser diode (LD).

상기 Ⅲ족 질화물 반도체 중 대표적으로 질화갈륨(GaN)이 사용되는데 이는 결정 성장 방식으로 기판 상에 성장되며, 도핑되는 물질에 따라 p형 또는 n형으로 활성화되어 PN접합 다이오드로 구성되게 된다. 그러나, 현재까지의 기술로는 상기 질화물 반도체(GaN)가 직접 성장할 수 있을 정도로 격자 구조가 일치하는 단결정 기판을 제조할 수 없기 때문에 사파이어(Al2O3) 단결정 또는 탄화 실리콘(SiC) 단결정과 같은 이종 재료로 이루어진 기판이 사용된다.Among the group III nitride semiconductors, gallium nitride (GaN) is typically used, which is grown on a substrate by a crystal growth method, and is activated in a p-type or n-type according to a doped material to be composed of a PN junction diode. However, the present technology cannot produce a single crystal substrate having a lattice structure that is sufficient to directly grow the nitride semiconductor (GaN), such as sapphire (Al 2 O 3 ) single crystal or silicon carbide (SiC) single crystal. Substrates made of dissimilar materials are used.

예를 들어 사파이어 기판 상에 발광 소자를 형성하는 경우, 간단하게 사파이어 기판 상에 격자 부정합을 해소하기 위해 도핑 없이 저온으로 GaN 버퍼층을 형성하고, 그 상부에 GaN층을 성장시키면서 Si 등의 불순물을 주입하여 n형 GaN층을 형성한다. 그리고, 그 상부에 다양한 구성(단일 활성층, 양자우물 구조, 다중 양자우물 구조 등) 중 하나로 활성층을 형성하고 그 상부에 GaN층을 성장시키면서 Mg를 불순물로 주입하여 p형 GaN 층을 형성한다. 이후, 필요한 공정을 더 실시한 후 전류 확산층이나 전극을 형성하여 LED 소자를 구성하게 된다.For example, in the case of forming a light emitting device on a sapphire substrate, a GaN buffer layer is formed at low temperature without doping to easily eliminate lattice mismatch on the sapphire substrate, and an impurity such as Si is implanted while the GaN layer is grown thereon. To form an n-type GaN layer. Then, an active layer is formed on one of various structures (a single active layer, a quantum well structure, a multi-quantum well structure, etc.), and a P-type GaN layer is formed by implanting Mg with impurities while growing a GaN layer thereon. Subsequently, the LED device is configured by further performing a necessary process and forming a current diffusion layer or an electrode.

여기서, p형 GaN 층의 성장 방법을 보면, 질소의 전구체(precursor)로 암모니아(NH3)가 사용되며, 캐리어 가스는 H2가 사용된다. 이때, 상기 암모니아는 열적으로 매우 안정하기 때문에 1000℃ 이상에서도 수%의 암모니아만이 열분해되어 질 소 소스로서 GaN 성장에 기여한다.Here, in the growth method of the p-type GaN layer, ammonia (NH 3 ) is used as a precursor of nitrogen, and H 2 is used as a carrier gas. At this time, since the ammonia is very thermally stable, only a few% of ammonia is pyrolyzed even at 1000 ° C. or higher, contributing to GaN growth as a nitrogen source.

따라서, 열분해 효율을 높이기 위해 고온성장이 불가피하며 결정성이 좋은 GaN 성장을 위해 일반적으로 4,000 내지 10,000의 Ⅴ/Ⅲ 분율을 이용한다. 여기서, Ⅴ/Ⅲ 비율은 금속유기 화학기상증착(MOCVD)법에 의해 ⅢㆍⅤ족 화합물 반도체 결정을 성장시킬 시에 반응노에서 통과하는 Ⅲ족 원소를 함유하는 분자의 몰 수와 Ⅴ족 원소를 함유하는 분자의 몰 수의 비율이다. 예를 들어, TMGa 및 암모니아를 사용하여 질화 갈륨을 성장시키는 경우에, 상기 분율은 반응노에서 통과하는 TMGa의 몰 수와 암모니아의 몰 수의 비율을 의미한다.Therefore, high temperature growth is inevitable in order to increase pyrolysis efficiency, and a V / III fraction of 4,000 to 10,000 is generally used for good crystallinity of GaN growth. Here, the V / III ratio refers to the number of moles of the group III element and the group V element which are passed through the reaction furnace when the group III-V compound semiconductor crystal is grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). It is the ratio of the mole number of the molecule to contain. For example, in the case of growing gallium nitride using TMGa and ammonia, the fraction means the ratio of the number of moles of TMGa and the number of moles of ammonia passed through the reaction furnace.

다음과 같은 화학식처럼, GaN 성장을 위해 사용되는 다량의 암모니아는 그 부산물로서 다량의 수소를 방출하게 되고, 캐리어 가스로 사용되는 H2와 더불어 p형 GaN 성장시 주입되는 Mg와 결합함으로써 Mg-H를 형성하게 된다. 이는 p형 GaN층이 성장 후 부도체로 비활성화되는 원인이 된다.As shown in the following formula, a large amount of ammonia used for GaN growth releases a large amount of hydrogen as a by-product, and Mg-H by combining with M 2 injected during p-type GaN growth together with H 2 used as a carrier gas. Will form. This causes the p-type GaN layer to be deactivated by the insulator after growth.

NH3 → N + H + H2 NH 3 → N + H + H 2

일반적으로, 성장 직후의 비활성화 된 p형 GaN 박막은 열처리 과정인 LEEBI(Low Energy Electron Beam Irradiation)나 고온 어닐링(Rapid Temperature Annealing, Furnace Annealing 등) 과정을 통해 활성화시켜 p형 특성을 얻도록 하고 있다. 하지만, 상기 과정은 고온에서 오랜 시간 동안 소자 구조물이 노출되어 있어야 하므로, 공정 시간에 의한 수율 감소와 열처리 중 표면에 집중된 Mg의 외부 확산에 따른 활성화 효율 감소 및 Mg의 산화에 의한 산소 화합물 형성 같은 문제점이 발생한다.In general, the inactive p-type GaN thin film immediately after growth is activated through a heat treatment process such as Low Energy Electron Beam Irradiation (LEEBI) or high temperature annealing (Rapid Temperature Annealing, Furnace Annealing) to obtain p-type characteristics. However, since the device structure has to be exposed for a long time at a high temperature, the process has problems such as reduced yield by process time, reduced activation efficiency due to external diffusion of Mg concentrated on the surface during heat treatment, and formation of oxygen compounds by oxidation of Mg. This happens.

비록 최근에 반응로에서 H2 대신 N2를 사용하여 GaN:Mg를 성장시켜 Mg-H 결합 구조 형성을 억제하거나 저온에서 자외선광원을 조사하는 방식이 제안되고 있으나 아직 안정적인 공정 조건이나 공정 장비 등이 구체적으로 제시되지 않고 있다. 따라서, 대부분의 질화물 반도체 형성 중 p-GaN 성장은 기존의 MOVCD 방식과 후속 열처리에 의해 실시되므로 상기 언급한 문제점에 의해 수율이 감소하고 소자 특성이 악화될 수 있다.Even with the recent response to the use of H 2 instead of the N 2 GaN: the method of growing the Mg to suppress the formation Mg-H bond structure or irradiated with ultraviolet light at a low temperature have been proposed, but the like still stable process conditions and process equipment Not specifically presented. Therefore, since most of the nitride semiconductor is formed by p-GaN growth by the conventional MOVCD method and subsequent heat treatment, the above-mentioned problems may reduce yield and deteriorate device characteristics.

상기한 바와 같이 종래 p-GaN 성장을 위해 질소 전구체로 암모니아를 사용하고 캐리어 가스로 H2를 사용하여 고온에서 GaN:Mg를 성장시키는 경우, 고온 환경에서 생성되는 수소에 의해 성장층 내부에 형성된 Mg-H에 의해 해당 층이 비활성화 되므로 해당 층을 p형으로 활성화하기 위해 고온에서 오랜 시간동안 열처리를 실시하여 Mg-H 결합을 해리시킬 수 밖에 없어, 수율이 낮아지고 Mg가 외부로 확산되어 활성화 효율이 낮아지며 열처리 중 Mg가 산화되어 후속 금속층과의 접합 특성이 악화 되는 문제점이 있었다.As described above, when GaN: Mg is grown at a high temperature by using ammonia as a nitrogen precursor and H 2 as a carrier gas for growth of conventional p-GaN, Mg formed inside the growth layer by hydrogen generated in a high temperature environment Since the layer is deactivated by -H, in order to activate the layer as p-type, heat treatment is performed at a high temperature for a long time to dissociate Mg-H bond, so that the yield is lowered and Mg is diffused to the outside to activate the efficiency. This lowered the Mg is oxidized during the heat treatment, there is a problem that the bonding properties with the subsequent metal layer is deteriorated.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 질소 전구체로 암모니아를 사용하고 캐리어 가스로 H2를 사용하여 고온에서 GaN:Mg를 성장시킨 후, Mg-H 해리 에너지 이상의 에너지를 가지는 엑시머 레이저를 상기 층에 조사하는 것으로 해당 공정 중에 발생된 Mg-H 결합을 끊어 해당층을 p형으로 활성화 시키도록 하며, 필요에 따라 레이저 조사 전에 해당 층 상부에 보호층을 더 형성하도록 하여 활성화 공정 중에 Mg가 외부로 확산되거나 해당층이 산화되는 것을 방지할 수 있도록 한 질화물 반도체 소자 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In view of the above problems, the present invention uses ammonia as a nitrogen precursor and H 2 as a carrier gas to grow GaN: Mg at high temperature, and then irradiates the layer with an excimer laser having energy above Mg-H dissociation energy. The Mg-H bond generated during the process is cut off to activate the layer as p-type, and if necessary, a protective layer is formed on top of the layer before laser irradiation. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a nitride semiconductor device capable of preventing the layer from being oxidized.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소정의 질화물 층들이 형성된 기판 상부에 암모니아(NH3)와 H2 가스를 이용하여 고온에서 Mg를 분순물로 포함하는 GaN층을 성장시키는 단계와; 상기 형성된 GaN:Mg 층에 엑시머 레이저를 조사하여 상기 단계에서 형성된 Mg-H의 결합을 끊어 상기 층을 p형으로 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of growing a GaN layer containing Mg as an impurity at a high temperature using ammonia (NH 3 ) and H 2 gas on the substrate formed with a predetermined nitride layer; Irradiating the formed GaN: Mg layer with an excimer laser to disconnect the Mg-H formed in the step, thereby activating the layer to a p-type.

상기 엑시머 레이저는 Mg-H의 해리 에너지보다 높은 광에너지를 가지는 것을 사용하며, 질소 분위기에서 레이저 조사를 실시하는 것을 특징으로 한다.The excimer laser is used to have a light energy higher than the dissociation energy of Mg-H, it characterized in that the laser irradiation in a nitrogen atmosphere.

상기 엑시머 레이저 조사 단계 전에 상기 성장된 GaN:Mg층의 상부에 보호층을 증착하고 상기 엑시머 레이저 조사가 완료된 후 이를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include depositing a protective layer on the grown GaN: Mg layer before the excimer laser irradiation step and removing the excimer laser irradiation after the excimer laser irradiation is completed.

상기 같은 본 발명을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention as follows.

도 1은 본 발명 일 실시예의 제조 과정을 보이는 간단한 단면도들로서, 도시한 바와 같이 GaN:Mg 층 형성 후 엑시머 레이저로 열처리를 실시함으로써, 상기 층 을 활성화 시키는 과정을 보인 것이다. Figure 1 is a simple cross-sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of the present invention, as shown, showing the process of activating the layer by performing a heat treatment with an excimer laser after forming a GaN: Mg layer.

먼저, 도 1a는 도시한 바와 같이 다양한 질화물 반도체가 형성된 기판(10) 상부에 GaN:Mg 층(20)을 성장시킨 상태를 보인 단면도로서, 도시한 바와 같이 해당 층 내부에는 Mg-H 구조를 가진 부산물들이 형성되어 해당 층을 부도체로 비활성화 시키고 있다. First, FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a state in which a GaN: Mg layer 20 is grown on a substrate 10 on which various nitride semiconductors are formed, as shown in FIG. 1A. By-products are formed, deactivating the layer with insulators.

이러한 Mg-H 구조를 가진 부산물들은 앞서 언급했던 바와 같이 암모니아(NH3)를 질소 전구체로 이용하면서 캐리어 가스로 H2를 이용하여 GaN:Mg 층을 고온에서 성장시키는 경우 암모니아가 열적으로 분해되면서 방출되는 다량의 수소 및 캐리어 가스(H2)가 불순물로 적용되는 Mg와 결합함에 따라 생성되는 것이다. By-products having the Mg-H structure are released as ammonia is thermally decomposed when the GaN: Mg layer is grown at a high temperature by using ammonia (NH 3 ) as a nitrogen precursor and H 2 as a carrier gas, as mentioned above. A large amount of hydrogen and carrier gas (H 2 ) to be produced by combining with Mg applied as an impurity.

따라서, 이렇게 GaN:Mg층(20)의 성장 직후 포함된 Mg-H 구조의 결합을 해리시켜 Mg만 잔류하도록 해야 하는데, 본 발명에서는 N2 분위기 상에서 엑시머 레이저를 상기 GaN:Mg 층(20)에 조사함으로써 이를 실시하도록 한다. Therefore, this GaN: to dissociate the binding of the Mg-H structure contained immediately after the growth of the Mg layer 20 is supposed to be that only residual Mg, in the present invention, an excimer laser on the N 2 atmosphere, the GaN: the Mg layer 20 Do this by investigating.

상기 사용되는 엑시머 레이저는 자외선 영역의 파장을 내는 레이저로 고출력의 단파장 레이저 광을 생성시켜서 정밀 가공과 의료 분야에서 많이 쓰이는 레이저로서, 다양한 응용 분야에서 이미 실용화 되어 있기 때문에 원하는 성능을 가진 레이저 장비를 구하기 용이하다는 장점이 있다. The excimer laser used is a laser that emits a wavelength in the ultraviolet region and generates a high power short wavelength laser light, which is widely used in precision processing and medical fields, and is already used in various applications to obtain a laser device having a desired performance. It has the advantage of being easy.

이러한 엑시머 레이저는 가스 용기에 불활성 기체들을 넣고 여기에 전기 자극을 주는 기체 레이저의 일종으로, 엑시머라는 말은 이 가스들이 가질 수 있는 특정 상태를 지칭하는 말에서 비롯된 것이다. 사용하는 기체에 따라 발진하는 파장이 달라지는데, 가장 일반적으로 사용되는 기체로 ArF(193nm), KrF(248nm)가 있으며, 그밖에 200~400nm 사이의 파장을 갖는 다양한 기체를 활용할 수 있다. This excimer laser is a kind of gas laser that puts inert gases into a gas container and provides electrical stimulation thereto. The term excimer comes from a term referring to a specific state that these gases may have. The oscillation wavelength varies according to the gas used. ArF (193 nm) and KrF (248 nm) are the most commonly used gases, and various gases having wavelengths between 200 and 400 nm can be used.

엑시머 레이저는 고출력 자외선 광을 직접 제공하는 레이저라는 점에서 그 활용성이 두드러지는데, 이는 자외선 레이저가 가질 수 있는 짧은 파장을 적극적으로 이용할 수 있다는 점에 기인한다. 파장이 짧다는 것은 광자의 에너지가 높다는 것이고 이것은 고분자 물질의 경우 높은 열을 주지 않고 물질을 파괴하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 또한, 이러한 짧은 파장은 정밀 가공에도 유리한 특징이 있다.The excimer laser is distinguished by its ability to provide high power ultraviolet light directly due to the fact that it can actively use the short wavelength that the ultraviolet laser can have. The shorter wavelength means that the energy of photons is higher, which means that it is possible to destroy a material without high heat in the case of a polymer material. In addition, such a short wavelength is advantageous in precision processing.

따라서, 도시된 바와 같이 짧은 파장의 엑시머 레이저를 매우 짧은 조사 시간(수십ns)으로 펄스 구동하면서, 이때의 반복 속도, 조사 횟수, 레이저의 에너지 밀도 등을 정밀하게 조절하면 정확한 레이저의 에너지 밀도에 의해 국부적인 영역에 대한 정확한 열처리가 가능해진다. 즉, 원하는 대상물에 원하는 광 에너지(photon energy)를 원하는 깊이까지 가할 수 있으므로, 정확히 GaN:Mg층(20)의 두께에 맞추어 적절한 에너지 밀도로 광 에너지를 제공해주면 Mg-H 결합을 해리시킬 수 있게 되는 것이다. Therefore, as shown in the drawing, the excimer laser having a short wavelength is pulse-driven for a very short irradiation time (several ns), and when the repetition speed, the number of irradiation, and the energy density of the laser are precisely adjusted, Accurate heat treatment for localized areas is possible. That is, since the desired light energy can be applied to a desired object to a desired depth, the light energy can be dissociated from Mg-H bonds by providing light energy with an appropriate energy density according to the thickness of the GaN: Mg layer 20. Will be.

일반적으로 Mg-H의 이론적인 해리 에너지는 1.5eV이므로, 상기 엑시머 레이저가 제공하는 광 에너지는 1.5eV를 초과하는 에너지 밀도를 가져야 한다. 일반적으로 사용되는 상용의 KrF(248nm) 엑시머 레이저의 에너지 밀도는 약 5eV이므로 Mg-H를 해리시키는데 충분히 적용이 가능하다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 적절한 조정을 통해 정확히 원하는 두께로, 원하는 에너지로 조사를 실시하게 되면 소 자 전체를 고온에 노출시키지 않고서도 원하는 국부 지역만 열처리하여 빠른 속도로 GaN:Mg를 p형으로 활성화시킬 수 있다.In general, the theoretical dissociation energy of Mg-H is 1.5 eV, so the light energy provided by the excimer laser should have an energy density of more than 1.5 eV. Since the energy density of a commercially available KrF (248 nm) excimer laser is about 5 eV, it is sufficiently applicable to dissociate Mg-H. In addition, as described above, if the irradiation is carried out with the desired thickness and the desired energy through proper adjustment, the GaN: Mg is rapidly activated by p-type by heat-treating only the desired local area without exposing the whole element to high temperature. You can.

상기 엑시머 레이저에 의한 펄스 레이저 열처리(Pulse Laser Annealing:PLA)를 통해 도 1b와 같이 p-GaN층(25)을 활성화 시킬 수 있는데, 해당 층의 면적이 넓은 경우 PLA를 스캔 시키면서 모든 영역에 엑시머 레이저를 조사하는 방식을 적용할 수 있다. Pulse laser annealing (PLA) by the excimer laser can activate the p-GaN layer 25 as shown in FIG. 1B. If the area of the layer is large, the excimer laser is scanned in all areas while the PLA is scanned. The method of investigating can be applied.

하지만, 이렇게 생성된 GaN:Mg층(20)에 직접 엑시머 레이저를 조사하여 해당층을 활성화하는 경우, 농도 분포 상 주로 표면에 위치하는 Mg가 레이저 열처리 과정 중에 외부로 확산되어 Mg의 농도가 부족해질 수 있어 활성화 효율이 낮아지는 문제점이 발생하며, 열처리 과정 중에 Mg가 주위 분위기의 산소와 결합하여 화합물을 형성할 수 있다. 이러한 산화물은 후속 오믹 금속(ohmic metal) 형성시 접촉 저항을 증가시켜 오믹 특성을 저해할 수 있다. 따라서, 상기 Mg의 손실을 방지하기 위해 도 2와 같이 보호층을 추가로 이용할 수 있다. However, when activating the layer by directly irradiating the excimer laser to the GaN: Mg layer 20 thus generated, Mg, which is mainly located on the surface of the concentration distribution, is diffused to the outside during the laser heat treatment process so that the concentration of Mg becomes insufficient. It can be a problem that the activation efficiency is lowered, Mg may combine with the oxygen of the ambient atmosphere during the heat treatment process to form a compound. Such oxides can inhibit ohmic properties by increasing contact resistance in subsequent ohmic metal formation. Therefore, a protective layer may be additionally used as shown in FIG. 2 to prevent the loss of Mg.

도 2a는 GaN:Mg층(20)을 성장시킨 후 그 상부에 화학 기상 증착이나 스퍼터 방식으로 TiN 보호층(30)을 더 형성한 후 엑시머 레이저를 조사한 경우이다. 엑시머 레이저는 광을 이용한 것이므로 박막의 TiN 보호층(30)을 투과하여 그 하부의 GaN:Mg층(20)에 적용되므로 활성화하는데 문제가 발생하지는 않는다. FIG. 2A illustrates a case in which a GaN: Mg layer 20 is grown and then further formed with a TiN protective layer 30 by chemical vapor deposition or sputtering, and then irradiated with an excimer laser. Since the excimer laser uses light, the excimer laser is transmitted to the TiN protective layer 30 of the thin film and applied to the GaN: Mg layer 20 under the thin film.

이렇게 형성한 TiN 보호층(30)에 의해 상기 GaN:Mg층(20)은 레이저 열처리 과정 중에도 Mg를 손실하지 않을 수 있게 된다. The GaN: Mg layer 20 may not lose Mg even during the laser heat treatment process by the TiN protective layer 30 formed as described above.

이후, 상기 GaN층(25)이 p형으로 활성화되면 상기 TiN 보호층(30)을 식각하 여 제거하는 것으로 P-GaN층(25)의 활성화 효율을 높일 수 있게 된다.Subsequently, when the GaN layer 25 is activated to be p-type, the TiN protective layer 30 is etched and removed to increase the activation efficiency of the P-GaN layer 25.

상기한 바와 같이 본 발명 질화물 반도체 소자 제조 방법은 질소 전구체로 암모니아를 사용하고 캐리어 가스로 H2를 사용하여 고온에서 GaN:Mg를 성장시킨 후, 그 상부에 보호막을 형성하고, Mg-H 해리 에너지 이상의 광 에너지를 가지는 엑시머 레이저를 상기 GaN:Mg층에 조사하는 것으로 성장 공정 중에 발생된 Mg-H 결합을 끊어 해당 층을 p형으로 활성화시키고 상기 보호막을 제거함으로써, Mg의 손실을 최소화하면서 저온에서 빠르고 정확하게 p형 GaN층을 활성화시킬 수 있어 수율이 높아지고 특성이 향상되는 효과가 있다.As described above, in the method of manufacturing a nitride semiconductor device of the present invention, GaN: Mg is grown at a high temperature using ammonia as a nitrogen precursor and H 2 as a carrier gas, and then a protective film is formed thereon, and Mg-H dissociation energy is formed. By irradiating the GaN: Mg layer with the excimer laser having the above optical energy, the Mg-H bond generated during the growth process is cut off to activate the layer as p-type, and the protective film is removed, thereby minimizing the loss of Mg at low temperature. The p-type GaN layer can be activated quickly and accurately, resulting in higher yields and improved properties.

Claims (5)

소정의 질화물 층들이 형성된 기판 상부에 암모니아(NH3)와 H2 가스를 이용하여 고온에서 Mg를 분순물로 포함하는 GaN층을 성장시키는 단계와;Growing a GaN layer including Mg as an impurity at a high temperature by using ammonia (NH 3 ) and H 2 gas on the substrate on which the nitride layers are formed; 상기 성장된 GaN:Mg층의 상부에 보호층을 증착하는 단계와,Depositing a protective layer on top of the grown GaN: Mg layer; 상기 보호층을 통해 상기 형성된 GaN:Mg 층에 엑시머 레이저를 조사하여 상기 단계에서 형성된 Mg-H의 결합을 끊어 p형으로 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자 제조 방법.And irradiating the formed GaN: Mg layer with the excimer laser through the protective layer to break the Mg-H bond formed in the step to activate the p-type nitride semiconductor device. 제 1항에 있어서, 상기 엑시머 레이저는 Mg-H의 해리 에너지보다 높은 광에너지를 가지는 것을 사용하며, 질소 분위기에서 레이저 조사를 실시하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the excimer laser has a light energy higher than the dissociation energy of Mg-H, and laser irradiation is performed in a nitrogen atmosphere. 제 1항에 있어서, 상기 엑시머 레이저는 펄스 방식으로 조사하며 스캔 방식으로 이동 조사하는 것으로 모든 영역의 GaN:Mg층을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 1, wherein the excimer laser emits a GaN: Mg layer in all regions by a pulsed irradiation and a scanning irradiation by a scanning method. 제 1항에 있어서, 상기 엑시머 레이저 조사가 완료된 후 상기 보호층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 1, further comprising removing the protective layer after the excimer laser irradiation is completed. 제 1항에 있어서, 상기 엑시머 레이저는 200~400nm 사이의 파장을 갖는 기체를 이용하여 1.5eV 를 초과하는 광 출력을 가지는 것을 사용함을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자 제조 방법.The method of claim 1, wherein the excimer laser has a light output exceeding 1.5 eV using a gas having a wavelength between 200 and 400 nm.
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