KR101020498B1 - 에피택셜 성장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에피택셜층 및 후막을 성장시킴에 있어 식각 등의 패터닝 공정 또는 재성장(regrowth) 공정의 필요 없이 자가 형성된(self-assembled) 양자점(quantum dots) 및 SiN_x 마스크층을 이용하여 결함이 최소화된 에피택셜층을 형성할 수 있는 성장 방법 및 이를 이용한 질화물계 발광소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 에피택셜 성장 방법은 실리콘 단결정 기판 상에 Al층을 적층하는 단계와, 질소 플라즈마를 공급하여 상기 Al층과 질소의 반응을 유도하여 AlN 박막을 형성하는 단계와, 상기 AlN 박막과 실리콘 단결정 기판 사이의 격자상수 부정합에 의해 상기 AlN 박막이 AlN 양자점으로 변화하고, AlN 양자점들 사이의 실리콘 단결정 기판이 노출되는 단계와, 질소 플라즈마와 상기 실리콘 단결정 기판이 반응하여 상기 노출된 실리콘 단결정 기판 상에 SiN_x 마스크층이 형성되는 단계 및 상기 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층을 포함한 기판 전면 상에 질화갈륨층을 에피택셜하게 성장시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

자가형성, 에피택셜, 질화갈륨층

Description

에피택셜 성장 방법{Method for epitaxial growth}

본 발명은 에피택셜 성장 방법 및 이를 이용한 질화물계 발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에피택셜층을 성장시킴에 있어 식각 등의 패터닝 공정 또는 재성장(regrowth) 공정의 필요 없이 자가 형성된(self-assembled) 양자점 및 SiN_x 마스크층을 이용하여 결함이 최소화된 에피택셜층을 형성할 수 있는 에피택셜 성장 방법 및 이를 이용한 질화물계 발광소자에 관한 것이다.

단결정 기판 상에 새로운 단결정층을 형성하는 것을 에피택셜 성장(epitaxial growth)이라 하며, 이 때 형성되는 새로운 단결정층을 에피택셜층(epitaxial layer)이라 한다. 에피택셜 성장에 있어서, 단결정 기판과 에피택셜층은 동일한 물질(homoepitaxy) 또는 상이한 물질(heteroepitaxy)로 구성할 수 있으나, 두 경우 모두 단결정 기판의 물질과 에피택셜층의 격자상수가 동일하거나 유 사해야 결함발생을 줄이고 결정성이 좋은 박막을 얻을 수 있다.

단결정 기판의 격자상수와 다른 격자상수를 갖는 물질을 에피택셜층으로 임계 두께(critical thickness) 이상으로 성장시키는 경우, 해당 에피택셜층에는 전위(dislocation), 마이크로 트윈(micro-twin) 등과 같은 결함이 필연적으로 발생하며, 이와 같은 에피택셜층 내의 결함은 후속 공정시 상기 에피택셜층 상에 형성되는 박막으로 전이되어 소자 전체의 광학적 특성 및 전기적 특성을 저하시키게 된다. 또한, 단결정 기판과 에피택셜층의 격자상수가 동일한 경우에도 단결정 기판의 표면 상태가 불량하면 후속의 에피택셜 성장에 영향을 끼쳐 결함 발생을 유발한다.

이에 따라, 최근 에피택셜층 내에 발생되는 결함을 제거하거나 결함의 밀도를 최소화하는 연구가 진행되고 있으며, 대표적인 방법으로 1) 서로 다른 반도체의 겹을 쌓아 결함의 전이 방향을 바꾸어 후속층으로 전이되는 것을 억제하는 방법(도 1 참조), 2) 저온에서 에피택셜층을 삽입하여 결함의 전이를 억제하는 방법(도 2 참조), 3) 펜도 에피택시(Pendo epitaxy) 또는 ELOG(Epitaxial Lateral Over Growth)라고 일컬어지는 방법으로 금속 또는 타 물질을 이용하여 결함의 일부 전이를 억제하고, 성장층의 측면 성장(lateral growth)을 이용하여 양질의 에피택셜층을 형성하는 방법(도 3 참조), 4) 에피택셜층과 결정구조 및 격자상수가 유사한 물질층을 기판과의 사이에 삽입하여 억제하는 방법(도 4 참조)이 있다.

상기의 종래 기술에 따른 결함 전이 억제방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저 도 1에 도시한 초격자를 이용한 격자결함의 농도를 감소시키는 방법은 전위(dislocation)의 버거 벡터(Burger`s vector)를 스트레인(strain)이나 물질 구성 의 변화를 주어서 막는 방법으로서, 이러한 방법을 사용하는 경우 격자결함의 농도가 매우 작은 경우에는 어느 정도 유효한 것으로 알려져 있으나, 그 농도가 크거나 결함의 정도가 큰 경우에는 효과 및 재현성이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 초격자를 이용한 결함 전이 억제방법은 Erickson et al., J. Appl. Phys. 60, 1640(1986), Russell et al., Appl. Phys. Lett. 49, 942(1986), Umeno et al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 67, 15(1986) 등에 기술되어 있다.

다음으로, 도 2에 도시한 저온 버퍼층을 이용한 격자결함 감소방법은 저온에서 얇은 버퍼층을 기판과 에피택셜층 사이에 삽입하여 전위(dislocation)의 전이를 억제하는 방법으로서, 명확한 메카니즘이 밝혀져 있지는 않으나 일부 물질의 조합에서 우수한 에피택셜층을 형성하는 것으로 알려져 있다. 또한, 저온에서 성장함으로써 일종의 다결정 형태의 시드층(seed layer)을 형성하고 상기 시드층 상에 단결정이 형성되는 것으로 알려져 있으며, 사파이어(Al₂O₃) 상에 저온 GaN 또는 AlN의 시드층을 형성하고 상기 시드층 상에 에피택셜층을 형성하는 경우 및 GaAs 기판 상에 InSb를 형성하는 경우에 효과가 있다고 알려져 있다. 이와 같은 방법은 미국등록특허 US 5,290,393호 (Crystal growth method for gallium nitride-based compound semiconductor) 등에 기재되어 있다.

다음으로, 도 3에 도시한 펜도 에피택시(Pendo epitaxy) 또는 ELOG(Epitaxial Lateral Over Growth)라고 일컬어지는 방법은 GaN 등 발광소자의 성장시 격자결함을 줄이는 방법으로 주로 SiN_x 이나 금속 등을 사용하여 격자결함의 전이를 막고 기판과 수직 이외의 방향으로 에피택셜층의 성장을 유도함으로써 격자결함을 최소화시키는 방법이다. 그러나 여러 단계의 추가적인 공정이 요구되고, 결함이 없는 부분과 결함이 있는 부분으로 나뉘어 짐으로써 균일한 특성을 갖는 소자의 제작에 어려움이 있다. 펜도 에피택시(Pendo epitaxy) 방법은 미국등록특허 US 6,265,289호 (Methods of fabricating gallium nitride(GaN) semiconductor layers by lateral growth from sidewalls into trenches and GaN semiconductor structure fabricated thereby), Lei et al., Appl. Phys. Lett. 59(8), 944(1991) 등에 제시되고 있다.

마지막으로, 도 4에 도시한 격자상수가 유사한 버퍼층을 이용한 격자결함 억제 방법은 주로 GaAs 또는 InP 에피택셜층을 실리콘 단결정 기판 상에 결함 없이 성장시키기 위해 모토롤라 社 등에서 개발된 기술로서, 에피택셜층과 결정구조 및 격자상수가 유사한 버퍼층을 기판 상에 형성하고 상기 버퍼층 상에 에피택셜 성장을 진행하여 격자결함의 발생을 억제하는 방법이다. GaAs on Si의 경우 매우 우수한 결과가 모토롤라 등에서 공개된 바 있으나, 기판의 지름이 큰 경우에는 각 층의 열팽창계수 차이에 의하여 에피택셜층 내에 크랙(crack)이 발생하고 이로 인해 신뢰성 및 재현성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 버퍼층 형성시 별도의 증착 장비를 사용함에 따라 효율성이 저하되는 문제점이 있다. 버퍼층을 이용한 격자결함 억제 기술은 Ishiwara et al., Jpn. J. Appl. Phys. 25, L139(1986), Ishiwara et al., Jpn. J. Appl. Phys. 22, 1476(1983), 미국공개특허 US 2020030246호 (Structure and method for fabricating semiconductors structures and devices not lattice matched to the substrate) 등에 기재되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따른 결함 전이 억제방법은 에피택셜층 내의 결함을 최소화하는 방법으로 초격자층, 버퍼층과 같은 별도의 박막을 형성하거나 별도의 증착장비를 이용하는 방법을 제시하고 있어 공정이 복잡해지고 공정 효율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 에피택셜층을 성장시킴에 있어 식각 등의 패터닝 공정 또는 재성장(regrowth) 공정의 필요 없이 자가 형성된(self-assembled) 양자점 및 SiN_x 마스크층을 이용하여 결함이 최소화된 에피택셜층을 형성할 수 있는 에피택셜 성장 방법 및 이를 이용한 질화물계 발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에피택셜 성장 방법은 실리콘 단결정 기판 상에 Al층을 적층하는 단계와, 질소 플라즈마를 공급하여 상기 Al층과 질소의 반응을 유도하여 AlN 박막을 형성하는 단계와, 상기 AlN 박막과 실리콘 단결정 기판 사이의 격자상수 부정합에 의해 상기 AlN 박막이 AlN 양자점으로 변화하고, AlN 양자점들 사이의 실리콘 단결정 기판이 노출되는 단계와, 질소 플라즈마와 상기 실리콘 단결정 기판이 반응하여 상기 노출된 실리콘 단결정 기판 상에 SiN_x 마스크층이 형성되는 단계 및 상기 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층을 포함한 기판 전면 상에 질화갈륨층을 에피택셜하게 성장시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 AlN 양자점은 상기 질화갈륨층의 시드층 역할을 하며, 상기 SiN_x 마스 크층은 상기 질화갈륨층의 측면성장을 강화함과 함께 상기 실리콘 단결정 기판과 질화갈륨층의 계면 상에 존재하는 결함이 상기 질화갈륨층으로 확산되는 것을 방지하는 결함 차단층 역할을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 에피택셜 성장 방법은 실리콘 단결정 기판 상에 TMA(TriMethylAluminum:((CH₃)₃Al)를 흡착시키는 단계와, NH₃ 가스 또는 NH₃ 플라즈마를 공급하여, 상기 TMA와 NH₃의 반응을 유도하여 AlN 박막을 형성하는 단계와, 상기 AlN 박막과 실리콘 단결정 기판 사이의 격자상수 부정합에 의해 상기 AlN 박막이 AlN 양자점으로 변화하고, AlN 양자점들 사이의 실리콘 단결정 기판이 노출되는 단계와, NH₃와 상기 실리콘 단결정 기판이 반응하여 상기 노출된 실리콘 단결정 기판 상에 SiN_x 마스크층이 형성되는 단계 및 상기 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층을 포함한 기판 전면 상에 질화갈륨층을 에피택셜하게 성장시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 질화물계 발광소자는 실리콘 단결정 기판과, 상기 실리콘 단결정 기판 상에 형성된 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층 및 상기 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층을 포함한 기판 전면 상에 형성된 질화갈륨층을 포함하여 이루어지며, 상기 AlN 양자점 및 SiN_x는 상기 실리콘 단결정 기판 상에서 수평 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 에피택셜 성장 방법 및 이를 이용한 질화물계 발광소자는 다음과 같은 효과가 있다.

실리콘 단결정 기판 상에 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층을 별도의 패터닝 공정없이 자가 형성(self-assembled)시킴에 따라, 질화갈륨층 내의 결함을 최소화할 수 있으며, 공정 단계를 단순화할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 에피택셜 성장 방법은 실리콘 기판 상에 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층을 자가 형성(self-assembled)시키는 것을 특징으로 하며 또한, 상기 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층은 통상의 포토 및 식각 공정의 적용 없이 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 상기 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층의 형성 후, 한 번의 에피택셜 성장만을 통해 발광소자의 반도체층인 질화갈륨층을 형성할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 성장 방법 및 이를 이용한 질화물계 발광소자를 상세히 설명하기로 한다. 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 성장 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

먼저, 실리콘(Si) 단결정 기판을 준비하고, 상기 실리콘 단결정 기판 상에 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층을 형성한다. 상기 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층은 상기 실리콘 단결정 기판 상에서 수직적인 적층 구조가 아닌 수평적인 배열 구조로 형성된다. 즉, 상기 실리콘 단결정 기판 상의 일부에는 질화갈륨 시드층이 형성되고 상기 질화갈륨 시드층이 형성되지 않는 실리콘 단결정 기판 상에는 SiN_x 마스크층이 형성된다.

이와 같은 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층은 순차적으로 형성되며, 상기 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층은 2가지 방법을 통해 형성될 수 있다. 먼저, 첫 번째 방법을 설명하면 다음과 같다.

챔버 내에 실리콘 단결정 기판을 구비시킨 상태에서, 도 5a에 도시한 바와 같이 원자층 적층법(atomic layer epitaxy) 등을 이용하여 상기 실리콘 단결정 기판 상에 Al층을 형성한다. 그런 다음, 도 5b에 도시한 바와 같이 상기 챔버 내에 질소(N₂) 플라즈마를 발생시키면 질소(N₂)와 Al이 아래와 반응식 1과 같이 반응하게 되어 AlN이 형성된다.

<반응식 1>

2Al + N₂ → 2AlN

이와 같이 Al층과 질소 플라즈마가 반응하여 AlN으로 변화되는 것은 격자상수 변화를 통해 확인할 수 있다. 도 7은 질소 플라즈마에 노출된 시간에 따른 격자 상수 변화를 나타낸 그래프이다. 도 7의 x축은 질소 플라즈마에 노출된 시간이며, y축은 실리콘 단결정 기판 상에 형성되는 박막의 실리콘(Si) 대비 격자상수 부정합도(lattice mismatch)를 나타낸다. 일반적으로, Al은 Si 대비 3∼4%의 격자상수 부정합이 있으며, AlN은 Si 대비 -15∼-20%의 격자상수 부정합이 존재한다. 도 7을 살펴보면, 실리콘 단결정 기판 상에 Si 대비 3∼4%의 격자상수 부정합을 갖는 Al층이 구비된 상태에서, 상기 Al층을 질소 플라즈마에 노출시키면 Al과 Si가 반응하게 되어 AlN이 형성되며, 이와 같은 AlN의 형성은 질소 플라즈마에 노출된 후 약 60초가 경과된 시점에서 -15∼-20%의 격자상수 부정합을 갖는 박막층이 형성되는 것으로부터 확인할 수 있다.

한편, AlN이 형성된 시점 이후, 계속적인 질소 플라즈마 노출로 AlN이 일정 두께 이상으로 성장하게 되면 AlN 박막은 자가 형상(self-assembled)에 의해 뭉침 현상이 발생되고, 최종적으로는 도 5c에 도시한 바와 같이 AlN 박막이 구형에 가까운 형태로 변화하게 된다. 이와 같이 일정 두께 이상 성장된 AlN 박막이 구형의 형태로 변화하는 이유는, 실리콘 단결정 기판과 AlN 박막의 격자상수가 상이하기 때문이다.

구체적으로, 앞서 살펴본 바와 같이 AlN의 격자상수가 Si의 격자상수보다 15∼20% 정도 작기 때문에 상기 실리콘 단결정 기판 상에 형성되는 AlN 박막은 실제 격자상수보다 큰 격자상수 틀에 팽창된 상태로 성장하게 되는데 특히 정상적인 성장온도보다 낮추어 주면 변형력이 증가하기 때문에, 이 때 성장되는 AlN 박막은 팽창된 상태를 더 이상 유지하지 못하고 구형의 형태로 모임이 발생하게 된다. 이렇 게 형성된 AlN 박막은 원래 격자상수대로 복원되며, 표면에너지를 최소화하기 위해 구형 또는 피라미드 등의 형태를 갖게 된다. 이와 같이 구형의 형태로 수축된 AlN 박막을 이하에서는 'AlN 양자점'이라 명명하기로 한다. 참고로, 상기 AlN 양자점의 크기 및 기판 상에서의 밀도는 실리콘 단결정 기판의 온도, Al층의 두께 등을 통해 조절할 수 있으며, 상기 AlN 양자점의 너비 및 높이는 각각 100nm, 15nm를 넘지 않는 것이 바람직하다.

한편, 실리콘 단결정 기판 상의 AlN 박막이 분열, 수축되어 AlN 양자점을 형성함에 따라, AlN 양자점들 사이에는 실리콘 단결정 기판이 노출될 수밖에 없다. 이와 같이 실리콘 단결정 기판 표면의 일부가 노출된 상태에서 즉, 실리콘 단결정 기판 상에 AlN 양자점이 형성된 상태에서, 도 5d에 도시한 바와 같이 계속적으로 질소 플라즈마를 발생시키면 질소(N₂) 플라즈마는 노출된 단결정 실리콘(Si) 기판과 반응하게 되며 아래의 반응식 2와 같은 반응을 통해 노출된 실리콘 단결정 기판 상에 비정질 상태의 SiN_x 마스크층이 형성된다.

<반응식 2>

Si_x + N₂ → SiN_x(amorphous)

이상 살펴본 바와 같이, 실리콘 단결정 기판 상에 Al층이 적층된 상태에서, 질소 플라즈마를 발생시키면 AlN 박막 형성 ⇒ AlN 양자점 형성 ⇒ SiN_x 마스크층 형성의 과정이 진행되며 최종적으로, 상기 실리콘 단결정 기판 상에는 AlN 양자점 과 SiN_x 마스크층이 혼재된 상태로 자가 형성(self-assembled)된다. 도 8을 참고하면, 실리콘 단결정 기판 상에 구형에 가까운 형태를 갖는 AlN 양자점과 AlN 양자점들 사이에 형성된 SiN_x 마스크층을 확인할 수 있다.

상기의 과정을 통해 형성된 AlN 양자점은 후속의 공정을 통해 형성되는 질화갈륨층(GaN)의 시드층 역할을 하며, 또한 상기 SiN_x 마스크층은 상기 질화갈륨층(GaN)의 측면 성장(lateral growth)을 강화시킴과 함께 실리콘 단결정 기판과 질화갈륨층의 계면 상에 존재하는 전위(dislocation), 마이크로 트윈(micro-twin) 등의 결함이 상기 질화갈륨층으로 확산되는 것을 방지하는 결함 차단의 역할을 한다.

이와 같이 실리콘 단결정 기판 상에 질화갈륨 시드층(AlN 양자점) 및 SiN_x 마스크층이 형성된 상태에서, 도 5e에 도시한 바와 같이 분자선 결정성장법(molecular beam epitaxy), 금속-유기 화학기상증착법(metal organic chemical vapor deposition), 하이브리드 기상적층법(hybrid vapor phase epitaxy) 등의 성장 방법을 이용하여 질화갈륨층을 에피택셜(epitaxial lateral overgrowth)하게 성장시키면 첫 번째 방법에 따른 에피택셜 성장 방법은 완료된다. 참고로, 도 9는 SiN_x 마스크층 상에 형성된 질화갈륨층(GaN)을 도시한 사진이다.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층을 형성하는 방법은 2가지 방법이 있으며, 전술한 바와 같은 첫 번째 방법 이외에 두 번째 방법 에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피택셜 성장 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

챔버 내에 실리콘 단결정 기판을 구비시킨 상태에서, 도 6a에 도시한 바와 같이 상기 실리콘 단결정 기판 상에 TMA(TriMethylAluminum:((CH₃)₃Al)를 흡착시킨다. 그런 다음, 챔버 내에 NH₃ 가스를 공급하거나 NH₃ 플라즈마를 발생시키면 TMA에 포함되어 있는 Al은 NH₃와 아래의 반응식 3과 같은 반응을 하게 되어 AlN 박막이 형성된다(도 6b 참조).

<반응식 3>

2Al + 2NH₃ → 2AlN + 3H₂

상기 첫 번째 방법에서와 마찬가지로 AlN 박막이 형성된 시점 이후, Al과 NH₃의 계속적인 반응에 의해 AlN 박막이 임계 두께 이상 성장하게 되면 AlN 박막 내에 분열(crack)이 발생되고, 분열된 AlN 박막은 원래의 격자상수 크기로 수축되어 구형에 가까운 형태의 AlN 양자점으로 변화하게 된다(도 6c 참조).

또한, AlN 박막이 분열, 수축되어 AlN 양자점을 형성함에 따라, AlN 양자점들 사이에는 실리콘 단결정 기판이 노출되며, 노출된 실리콘 단결정 기판은 NH₃와 아래의 반응식 4와 같은 반응을 하게 되어 상기 노출된 실리콘 단결정 기판 상에는 비정질의 SiN_x 마스크층이 형성된다(도 6d 참조).

<반응식 4>

Si + NH₃ → SiN_x(amorphous) + H₂

이상의 과정을 통해 실리콘 단결정 기판 상에는 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층이 형성되며, 상기 AlN 양자점은 후속 공정에서 형성되는 질화갈륨층의 시드층 역할을 하고 상기 SiN_x 마스크층은 결함이 질화갈륨층으로 확산되는 것을 방지하는 결함 차단의 역할을 한다. 상기 질화갈륨 시드층 및 SiN_x 마스크층이 형성된 상태에서, 도 6e에 도시한 바와 같이 질화갈륨층을 에피택셜하게 성장시키면 두 번째 방법에 따른 에피택셜 성장 방법은 완료된다.

도 1 내지 도 4는 종래 기술에 따른 결함 전이 억제방법을 설명하기 위한 참고도.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 성장 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 성장 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

도 7은 질소 플라즈마에 노출된 시간에 따른 격자상수 변화를 나타낸 그래프.

도 8은 실리콘 단결정 기판 상에 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층이 형성된 것을 나타낸 AFM(Atomic Force Microscopy) 사진.

도 9는 실리콘 단결정 기판 상에 SiN_x 마스크층 및 질화갈륨층이 순차적으로 형성된 것을 나타낸 사진.

Claims (7)

1. 실리콘 단결정 기판 상에 Al층을 적층하는 단계;

   질소 플라즈마를 공급하여 상기 Al층과 질소의 반응을 유도하여 AlN 박막을 형성하는 단계;

   상기 AlN 박막과 실리콘 단결정 기판 사이의 격자상수 부정합에 의해 상기 AlN 박막이 AlN 양자점으로 변화하고, AlN 양자점들 사이의 실리콘 단결정 기판이 노출되는 단계;

   질소 플라즈마와 상기 실리콘 단결정 기판이 반응하여 상기 노출된 실리콘 단결정 기판 상에 SiN_x 마스크층이 형성되는 단계; 및

   상기 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층을 포함한 기판 전면 상에 질화갈륨층을 에피택셜하게 성장시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에피택셜 성장 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 AlN 양자점은 상기 질화갈륨층의 시드층 역할을 하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 성장 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 SiN_x 마스크층은 상기 질화갈륨층의 측면성장을 강화함과 함께 상기 실리콘 단결정 기판과 질화갈륨층의 계면 상에 존재하는 결함이 상기 질화갈륨층으로 확산되는 것을 방지하는 결함 차단층 역할을 하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 성장 방법.
4. 실리콘 단결정 기판 상에 TMA(TriMethylAluminum:((CH₃)₃Al)를 흡착시키는 단계;

   NH₃ 가스 또는 NH₃ 플라즈마를 공급하여, 상기 TMA와 NH₃의 반응을 유도하여 AlN 박막을 형성하는 단계;

   상기 AlN 박막과 실리콘 단결정 기판 사이의 격자상수 부정합에 의해 상기 AlN 박막이 AlN 양자점으로 변화하고, AlN 양자점들 사이의 실리콘 단결정 기판이 노출되는 단계;

   NH₃와 상기 실리콘 단결정 기판이 반응하여 상기 노출된 실리콘 단결정 기판 상에 SiN_x 마스크층이 형성되는 단계; 및

   상기 AlN 양자점 및 SiN_x 마스크층을 포함한 기판 전면 상에 질화갈륨층을 에피택셜하게 성장시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에피택셜 성장 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 AlN 양자점은 상기 질화갈륨층의 시드층 역할을 하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 성장 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 SiN_x 마스크층은 상기 질화갈륨층의 측면성장을 강화함과 함께 상기 실리콘 단결정 기판과 질화갈륨층의 계면 상에 존재하는 결함이 상기 질화갈륨층으로 확산되는 것을 방지하는 결함 차단층 역할을 하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 성장 방법.
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