KR101062459B1 - 금속유기물 화학기상증착장치 및 이를 이용한 금속유기물 화학기상증착방법 - Google Patents
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Abstract
질화갈륨계 화합물을 이용한 발광소자의 박막 형성 공정에 있어서 공정시간을 단축할 수 있는 금속유기물 화학기상증착장치가 필요하다. 이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 금속유기물 화학기상증착장치는, 버퍼챔버와, 버퍼챔버에 결합된 5개의 반응챔버와, 반응챔버 또는 버퍼챔버에 마련되어 소정의 온도로 기판을 가열할 수 있는 히터와, 반응챔버 또는 버퍼챔버로 공정가스를 공급하는 가스공급장치 및 기판을 반응챔버 또는 버퍼챔버로 반출입하는 이송장치를 포함한다.
질화갈륨, 화학기상증착
Description
본 발명은 금속유기물 화학기상증착장치 및 이를 이용한 금속유기물 화학기상증착방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 질화갈륨계 화합물을 이용한 발광소자의 박막 형성 공정에 있어서 공정시간을 단축할 수 있는 금속유기물 화학기상증착장치 및 이를 이용한 금속유기물 화학기상증착방법에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)의 경우, 질화갈륨계 화합물을 이용한 발광소자가 많이 사용되고 있다.
질화갈륨계 화합물을 이용한 발광소자의 박막 구조는 사파이어와 같은 기판 상에 GaN 결정으로 이루어지는 버퍼층과, n형 GaN 결정으로 이루어지는 n형 도핑층과, InGaN으로 이루어지는 활성층과, p형 GaN으로 형성되는 p형 도핑층이 순차적으로 적층된 구조가 적용될 수 있다.
종래기술의 경우, 그러한 적층된 구조를 하나의 챔버에서 모두 수행되도록 하는 방식을 적용하고 있다. 그런데, 이와 같은 방식에 의하면 오히려 공정에 소요되는 시간이 증가한다는 문제가 있다.
왜냐하면, 공정단계마다 요구되는 온도가 상이하기 때문에 요구되는 온도로 승온 또는 감온하는 동안 공정을 중단하고 대기하여야 하는 경우가 있기 때문이다.
또한, 어느 하나의 공정이 완료된 후에는 챔버 내부를 세정해야 하는 경우가 있는데, 이러한 세정작업이 진행되는 동안 다시 공정을 중단하여야 하기 때문이다.
질화갈륨계 화합물을 이용한 발광소자의 박막 형성 공정에 있어서 공정시간을 단축할 수 있는 금속유기물 화학기상증착장치 및 이를 이용한 금속유기물 화학기상증착장치방법이 필요하다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 금속유기물 화학기상증착장치는, 버퍼챔버; 상기 버퍼챔버에 결합된 5개의 반응챔버; 상기 반응챔버 또는 상기 버퍼챔버에 마련되어 기판을 가열하는 히터; 상기 반응챔버 또는 상기 버퍼챔버로 공정가스를 공급하는 가스공급장치; 및 상기 기판을 상기 반응챔버 또는 상기 버퍼챔버로 반출입하는 이송장치;를 포함한다.
또한, 상기 공정가스는 Ⅲ족 가스 및 Ⅴ족 가스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 Ⅲ족 가스는 트리메틸갈륨(Trimethylgallium), 트리메틸인듐(trimethyl-indium), 트리메틸알루미늄(trimethylaluminium) 중에서 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 Ⅴ족 가스는 암모니아(NH3)일 수 있다.
또한, 상기 이송장치는 상기 기판이 적재되는 파레트; 상기 파레트를 상기 버퍼챔버로부터 어느 하나의 반응챔버로 반출입시키고 상기 파레트와 탈착가능한 액츄에이터; 및 상기 액츄에이터에서 분리된 파레트를 다른 반응챔버 앞으로 운반하는 컨베이어;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 이송장치는 상기 기판이 적재되는 파레트; 상기 파레트를 상기 버퍼챔버로부터 어느 하나의 반응챔버로 반출입시키는 액츄에이터; 및 어느 하나의 파레트에 적재된 기판을 다른 파레트로 운반하는 로봇암;을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 금속유기물 화학기상증착방법은, 버퍼챔버에 반입된 기판을 제1반응챔버에 반입하는 단계; 5단계로 구분되는 질화갈륨계 화합물 반도체공정에서 선택된 연속 2단계의 공정중의 첫 번째 공정을 상기 제1반응챔버에서 수행하는 단계; 상기 첫 번째 공정을 거친 기판을 상기 버퍼챔버로 반출하는 단계; 상기 버퍼챔버로 반출된 기판을 제2반응챔버에 반입하는 단계; 상기 연속 2단계의 공정중의 두 번째 공정을 상기 기판이 반입된 제2반응챔버에서 수행하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 첫 번째 공정은 수소 및/또는 질소 분위기에서의 사전 열처리공정을 포함하고, 상기 두 번째 공정은 상기 사전 열처리된 기판 상면에 GaN 버퍼층을 성장시키는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 첫 번째 공정은 상기 기판 상면에 GaN 버퍼층을 성장시키는 공정을 포함하고, 상기 두 번째 공정은 상기 GaN 버퍼층 상면에 undoped-GaN층을 성장시키는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 첫 번째 공정은 상기 기판 상면에 undoped-GaN층을 성장시키는 공정을 포함하고, 상기 두 번째 공정은 상기 undoped-GaN층 상면에 n-type GaN층을 성장시키는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 첫 번째 공정은 상기 기판 상면에 n-type GaN층을 성장시키는 공정을 포함하고, 상기 두 번째 공정은 상기 n-type GaN층 상면에 활성층을 성장시키는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 첫 번째 공정은 상기 기판 상면에 활성층을 성장시키는 공정을 포함하고, 상기 두 번째 공정은 상기 활성층 상면에 AlGaN층을 성장시키는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 첫 번째 공정은 상기 기판 상면에 AlGaN층을 성장시키는 공정을 포함하고, 상기 두 번째 공정은 상기 AlGaN층 상면에 p-type GaN층을 성장시키는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 첫 번째 공정은 상기 기판 상면에 p-type GaN층을 성장시키는 공정을 포함하고, 상기 두 번째 공정은 상기 p-type GaN층을 어닐링하는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 첫 번째 공정은 상기 기판을 어닐링하는 공정을 포함하고, 상기 두 번째 공정은 쿨링 공정을 포함할 수 있다.
반응챔버를 복수개로 마련함에 따라 공정효율이 증대된다. 즉, 예를 들어, 질화갈륨계 화합물 반도체를 제작할 경우, 각각의 공정마다 요구되는 온도가 다른 경우가 있고 그러한 요구온도로 기설정된 별도의 반응챔버로 기판을 이송하여 바로 다음 공정이 수행될 수 있기 때문에 공정시간이 단축될 수 있다.
또한, 어느 하나의 공정이 완료된 후에는 챔버 내부를 세정해야하는 경우가 있으며, 챔버 내부를 세정하는 동안에도 바로 다음 공정이 수행될 수 있는 다른 반응챔버로 기판을 이송하여 중단 없이 다음 공정이 수행되므로 공정시간이 단축될 수 있다.
또한, 다음 공정이 진행되는 반응챔버로 기판이 이송되면 새로운 기판을 기존의 반응챔버로 반입하여 공정을 병행할 수 있으므로 단위시간당 생산물량이 증가될 수 있다.
본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 실시예에 따른 금속유기물 화학기상증착장치의 개략적인 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 금속유기물 화학기상증착장치는 반응챔버(100), 버퍼챔버(200), 이송장치, 가스공급장치(400), 전원부(500), 제어부(600)를 포함한다.
이송장치는 기판공급 및 배출장치(310), 제1픽업장치(320), 액츄에이터(330), 파레트(340), 파레트운반장치(350), 제2픽업장치(360), 기판반입장치(370) 및 기판반출장치(380)를 포함할 수 있다. 상기 이송장치는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않고 복수의 반응챔버와 버퍼챔버 내측으로 기판을 반출입시킬 수 있도록 다양한 변형이 가능하다.
기판공급 및 배출장치(310)는 기판(W)을 작업장으로 공급하거나 완성된 기판을 작업장 외부로 배출하는 수단으로서 컨베이어, 운반로봇, 픽업로봇 또는 리니어 엑츄에이터 등으로 마련될 수 있다.
제1픽업장치(320)는 기판(W)을 서셉터(S) 상면에 적재하는 수단으로서 운반로봇 또는 픽업로봇 등으로 마련될 수 있다.
다른 실시예로서, 기판을 서셉터에 적재하지 않고 기판을 직접 다음 공정으로 이송하는 실시예도 가능하다. 그러한 실시예의 경우에는 제1픽업장치는 기판을 바로 파레트(340)로 이송할 수 있다.
기판은 하나의 웨이퍼일 수 있고, 또는 적어도 하나 이상의 웨이퍼가 안착되며 서셉터에서 분리 가능한 위성 서셉터(satellite susceptor)일 수도 있다.
액츄에이터(330)는 제1엑츄에이터(331), 제2엑츄에이터(332), 제3엑츄에이터(333), 제4엑츄에이터(334), 제5엑츄에이터(335)로 마련될 수 있으며, 파레트(340)를 각각의 반응챔버 또는 버퍼챔버 내부로 반출입시킬 수 있다.
파레트(340)는 기판 또는 서셉터를 적재할 수 있는 판부재와 같은 것으로서 각각의 반응챔버 또는 버퍼챔버 내부로 반출입될 수 있다.
파레트운반장치(350)는 버퍼챔버(200) 내측에서 기판 또는 서셉터가 적재된 파레트(340)를 운반하여 다음 단계의 반응챔버로 이송하는 수단으로서, 파레트(340)를 선형적으로 이송시키도록 컨베이어로 마련될 수 있다.
다른 실시예로서, 파레트운반장치는 버퍼챔버(200) 내측에 설치되는 로봇암으로 마련되어서 로봇암이 기판 또는 서셉터를 픽업하여 다음 단계의 반응챔버로 이송할 수도 있다. 이러한 경우에는 파레트는 각각의 반응챔버 내부로의 반출입 방향으로만 이동가능하게 마련될 수 있고, 로봇암이 기판 또는 서셉터를 픽업하여 각각의 파레트에 내려놓을 수 있다. 이러한 경우에 각각의 반응챔버 게이트 앞에는 상하로 승강할 수 있는 리프트 핀이 마련될 수 있고 상승된 상태의 리프트 핀 상단에 로봇암이 기판이나 서셉터를 내려놓고 빠져나가면 리프트 핀이 하강하여 기판이나 서셉터를 파레트에 내려놓을 수 있다.
제2픽업장치(360)는 제5반응챔버(150)에서 공정이 완료된 기판을 버퍼챔버(200)를 거쳐서 해당 작업장 밖으로 반출하는 장치로서 픽업로봇 등으로 마련될 수 있다.
기판반입장치(370), 기판반출장치(380)는 기판이 적재된 서셉터를 파레트(340)에 로딩하거나 로딩된 서셉터를 언로딩할 수 있다. 또한, 반출된 파레트를 기판반출장치(380)에 의하여 기판반입장치(370)로 전달할 수 있고 기판반입장치(370)는 파레트를 제1액츄에이터(331)와 결합시킬 수 있다.
반응챔버(100)는 다시 제1반응챔버(110), 제2반응챔버(120), 제3반응챔버(130), 제4반응챔버(140), 제5반응챔버(150)를 포함한다.
이렇게 반응챔버를 복수개로 마련하는 이유는 여러 단계의 복잡한 공정이 요구되는 제품을 제작하는 경우에 공정효율을 증대하기 위함이다. 즉, 예를 들어, 질화갈륨계 화합물 반도체를 제작할 경우, 각각의 공정마다 요구되는 온도가 다른 경우가 있고 그러한 요구온도로 기설정된 별도의 반응챔버로 기판을 이송하여 바로 다음 공정이 수행될 수 있기 때문에 공정시간이 단축될 수 있다.
또한, 어느 하나의 공정이 완료된 후에는 챔버 내부를 세정해야하는 경우가 있으며, 챔버 내부를 세정하는 동안에도 바로 다음 공정이 수행될 수 있는 다른 반응챔버로 기판을 이송하여 중단없이 다음 공정이 수행되므로 공정시간이 단축될 수 있다.
또한, 다음 공정이 진행되는 반응챔버로 기판이 이송되면 새로운 기판을 기존의 반응챔버로 반입하여 공정을 병행할 수 있으므로 단위시간당 생산물량이 증가될 수 있다.
이하에서는 질화갈륨계 화합물 반도체를 제작하는 경우를 바탕으로 실시예를 설명한다.
제1반응챔버(110)에서는, 기판을 사전 열처리하는 공정이 진행될 수 있다. 가스공급장치(400)에 의하여 내측이 수소 분위기가 되도록 할 수 있다. 또는 수소 및 질소의 혼합가스 분위기에서 진행될 수도 있다. 또한, 제1히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 가열하여 열처리할 수 있다. 이때의 온도는 예를 들어, 1000~1200도로 설정할 수 있다. 이러한 열처리 공정에 의하여 기판상의 산화막과 같은 이물질층을 제거할 수 있다.
제2반응챔버(120)에서는, GaN 버퍼층을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 가스공급장치(400)에 의하여 내측이 수소 가스 분위기가 되도록 할 수 있다. 또한, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium)과 암모니아 가스가 투입되도록 할 수 있다. 또한, 제2히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를, 예를 들어 450도 ~ 600도로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 열처리된 기판 상면에 GaN 버퍼층을 성장시킬 수 있다.
또한, 제2반응챔버(120)에서는 GaN 버퍼층을 성장시킨 다음에 다시 undoped-GaN층을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. GaN 버퍼층 성장이 완료되면 다음으로 제2반응챔버(120) 내부를 가열시켜 기판의 온도가 섭씨 1000도 ~ 1100도, 보다 구체적으로는 섭씨 1030도 ~ 1080도가 되도록 한다. 이에 따라 버퍼층 상에는 undoped-GaN층이 성장할 수 있다. 이와 같이 사파이어와 같은 기판 상에 버퍼층과 undoped-GaN층을 성장시키는 공정은 사파이어 기판 상에서의 GaN 박막의 전기적, 결정학적 성장 효율을 향상시키는 기능을 한다.
제3반응챔버(130)에서는 undoped-GaN층 상면에 n-type GaN층(Si 또는 Ge 도핑)을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다.
가스공급장치(400)에 의하여 내측이 수소 가스 분위기가 되도록 할 수 있으며, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium)과 암모니아 가스를 투입하고, 여기에 더하여 SiH4 또는 GeH4를 추가로 투입하여 Si 또는 Ge을 도핑할 수 있다. 또한, 제3히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 1000~1200도로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 GaN층 상면에 n-type GaN층(Si 또는 Ge 도핑)을 성장시킬 수 있다.
다른 실시예로서, undoped-GaN층을 제2반응챔버(120)에서 성장시키는 것이 아니라 제3반응챔버(130)에서 n-type GaN층과 함께 성장시키는 실시예도 가능하다. 이러한 경우, 가스공급장치(400)에 의하여 내측이 수소 가스 분위기가 되도록 할 수 있으며, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium)과 암모니아 가스가 투입되도록 할 수 있다. 또한, 제3히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를, 예를 들어 1200도로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 제2반응챔버(120)에서 성장한 GaN 버퍼층 상면에 undoped-GaN층을 성장시킬 수 있고 undoped-GaN층 상면에 n-type GaN층을 성장시킬 수 있다.
제4반응챔버(140)에서는, 활성층을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 가스공급장치(400)에 의하여 내측이 질소(N2) 가스 분위기가 되도록 할 수 있으며, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium), 트리메틸인듐(TMI:trimethyl- indium) 및 암모니아 가스를 투입할 수 있다. 또한, 제4히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 700도 내지 900도로 가변조절할 수 있다. 활성층은 단일 양자 우물(single quantum well: SQW)구조 또는 복수개의 양자 우물층을 갖는 다중양자우물(muti quantum well: MQW)구조일 수 있다.
만일, 다중 양자우물구조를 형성하는 경우 인듐(In)과 갈륨(Ga)의 함량이 서로 다른 장벽층(barrier layer)과 양자 우물층(quantum well layer)을 교번하여 형성할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 제3반응챔버(130)에서 형성된 n-type GaN층(Si 또는 Ge 도핑) 상면에 활성층을 성장시킬 수 있다.
제5반응챔버(150)에서는, p-type GaN층(Mg 도핑)을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 가스공급장치(400)에 의하여 수소 가스 분위기가 되도록 할 수 있으며, 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium), Cp2Mg(isoyclopentadienyl-magnesium), 암모니아 가스를 투입할 수 있다. 또한, 제5히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 900~1200도로 가변조절할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 제4반응챔버(140)에서 형성된 활성층 상면에 p-type GaN층(Mg 도핑)을 성장시킬 수 있다.
다른 실시예로서, n-type GaN층 상면에 AlGaN층을 성장시키는 공정이 제3반응챔버, 제4반응챔버 또는 제5반응챔버 중에서 적어도 어느 하나의 챔버에서 이루어지도록 마련될 수 있다. 이 경우, 기판을 소정 온도로 가열하도록 히터가 마련되고, 가스공급장치는 AlGaN층을 형성하는데 필요한 수소, Ⅲ족 가스(TMA:trimethylaluminium), Ⅴ족 가스를 공급하도록 마련될 수 있다.
버퍼챔버(200)에서는 어닐링(annealing) 공정이 진행될 수 있다. 예를 들어 섭씨 600~900도를 유지하여 이전 공정에서 성장시킨 박막을 어닐링할 수 있다.
다른 실시예로서, 어닐링(annealing) 공정이 아니라 저에너지 전자빔을 조사(low energy electron beam irradiation treatment)하도록 마련될 수도 있다.
버퍼챔버(200)는 급격한 온도변화에 의한 박막품질 저하를 방지하도록 마련된다. 즉, 어느 하나의 반응챔버에서 공정이 완료된 기판이 반출될 때 반응챔버 내부의 온도와 외부의 온도 차이가 크면 박막에 악영향을 미치기 때문에 버퍼챔버는 완충공간으로 작용할 수 있다. 따라서, 어느 하나의 반응챔버에서 기판을 외부로 직접 반출하는 것이 아니라 버퍼챔버를 거쳐서 다른 반응챔버로 반입하도록 할 수 있다.
버퍼챔버(200) 내부는 수소(H2)공급장치(410)와 질소(N2)공급장치(420)에 의하여 수소 분위기 또는 질소 분위기로 설정될 수 있다.
우선, 미처리된 기판(W)(예를 들어 사파이어 기판)이 버퍼챔버(200) 내부로 반입될 수 있다. 이 때, 버퍼챔버(200)는 소정의 온도(예를 들어 약 700도)를 유지하도록 마련될 수 있다.
기판(W)이 적재된 서셉터(S)가 파레트(340)에 적재되며, 서셉터(S)을 적재한 파레트(340)는 버퍼챔버(200)의 반입구(212)를 통하여 버퍼챔버(200)에 반입될 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 기판만을 파레트에 적재하여 반응챔버 내측에 반입할 수도 있다.
다른 실시예에 의하면, 복수개의 기판을 적재하는 위성서셉터가 파레트에 적재되고, 반응챔버 내측에 마련된 서셉터에 상기 위성서셉터가 적재되도록 할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 버퍼챔버(200)에 반입된 서셉터(S)의 경우, 제1반응챔버 게이트밸브(116)가 개방되면 버퍼챔버 반출입구(211)을 통하여 반출되며, 제1반응챔버 게이트(115)와 제1반응챔버 반출입구(110a)를 통과하여 제1반응챔버(110)로 반입될 수 있고, 파레트(340)는 다시 버퍼챔버(200)로 복귀할 수 있다.
이때, 서셉터(S)를 내려놓을 수 있도록 회전부(112)의 상면에는 리프트 핀(119)이 마련되어 서셉터(S)를 적재한 파레트(340)가 반입되면 파레트(340)의 관통부를 통하여 리프트 핀이 상승하여 서셉터(S)를 들어올린 상태가 되고 파레트(340)는 다시 버퍼챔버(200)로 복귀한 후에 리프트 핀이 하강할 수 있다.
제1반응챔버(110)에서는 약 1200도로 기판을 열처리하는 공정이 진행될 수 있고, 열처리 공정이 완료되면 파레트(340)가 제1반응챔버(110) 내부로 진입하여 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 복귀할 수 있다.
버퍼챔버(200)로 복귀된 파레트(340)는 제1엑츄에이터(331)와 분리될 수 있고 분리된 파레트(340)는 파레트운반장치(350)에 적재되어 인접한 제2반응챔버(120) 앞으로 이송될 수 있다.
가스공급장치(400)는 수소(H2)공급장치(410), 질소(N2)공급장치(420), 암모니아(NH3)공급장치(430), SiH4공급장치(440), 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450), 트리메틸인듐(TMI)공급장치(460), Cp2Mg공급장치(470) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 가스공급장치(400)가 하나의 통합 유닛으로 마련된 실시예를 도시하고 있다. 즉, 각각의 반응챔버마다 별도의 가스공급장치가 마련되는 것이 아니라 각각의 가스 소스는 한 곳에 두고 이 가스 소스에서 각각의 반응챔버에서 필요로 하는 용량 만큼 공급하는 방식으로 마련될 수 있다.
수소(H2)공급장치(410)는 버퍼챔버(200), 제1반응챔버(110), 제2반응챔버(120), 제3반응챔버(130), 제5반응챔버(150)에 수소를 공급하도록 마련될 수 있다.
질소(N2)공급장치(420)는 버퍼챔버(200), 제1반응챔버(110), 제4반응챔버(140)에 질소를 공급하도록 마련될 수 있다.
암모니아(NH3)공급장치(430)는 제2반응챔버(120), 제3반응챔버(130), 제4반응챔버(140), 제5반응챔버(150)에 암모니아를 공급하도록 마련될 수 있다.
다른 실시예로서, 암모니아(NH3)공급장치가 아니라 암모니아(NH3) 이외에 다른 Ⅴ족가스를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 가능하다.
SiH4공급장치(440)는 제3반응챔버(130)에 SiH4를 공급하도록 마련될 수 있다.
다른 실시예로서, SiH4공급장치(440)가 아니라 SiH4 이외에 다른 n-도핑가스(예를 들어, Ge, Sn 등)를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 가능하다.
트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450)는 제2반응챔버(120), 제3반응챔버(130), 제4반응챔버(140), 제5반응챔버(150)에 트리메틸갈륨(TMG)을 공급하도록 마련될 수 있다.
다른 실시예로서, 트리메틸갈륨(TMG)공급장치가 아니라 트리메틸갈륨(TMG) 이외에 다른 Ⅲ족 가스를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 가능하다.
트리메틸인듐(TMI)공급장치(460)는 제4반응챔버(140)에 트리메틸인듐(TMI)을 공급하도록 마련될 수 있다.
다른 실시예로서, 트리메틸인듐(TMI)공급장치가 아니라 트리메틸인듐(TMI) 이외에 다른 Ⅲ족 가스를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 가능하다.
다른 실시예로서, AlGaN층을 형성하는 공정이 포함되는 경우에는 Ⅲ족 가스로서 트리메틸알루미늄(TMA:trimethylaluminium)가스공급장치가 마련될 수도 있다.
Cp2Mg공급장치(470)는 제5반응챔버(150)에 Cp2Mg을 공급하도록 마련될 수 있다.
다른 실시예로서, p-도핑가스로서 Mg가 아니라 이외에 다른 p-도핑가스(예를 들어, Zn, Ca, Be 등)를 공급하는 장치가 포함된 실시예도 경우에 따라 가능하다.
전원부(500)는 반응챔버(100) 또는 버퍼챔버(200) 등에 전력을 공급할 수 있다. 전원부(500)는 각각의 반응챔버에 대응하여 제1전원부(510), 제2전원부(520), 제3전원부(530), 제4전원부(540), 제5전원부(550)를 포함한다.
제어부(600)는 반응챔버(100), 버퍼챔버(200), 이송장치(300), 가스공급장치(400), 전원부(500) 등을 제어할 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 금속유기물 화학기상증착장치의 개략적인 단면도(A-A')이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반입구(212)를 통하여 서셉터(S)가 적재된 파레트(340)가 반입될 수 있다. 이때 버퍼챔버 게이트밸브(214)가 개방되면서 파레트(340)가 버퍼챔버 게이트(213)를 통과하여 버퍼챔버(200) 내측으로 반입될 수 있다.
파레트(340)는 파레트운반장치(350)에 적재될 수 있으며, 받침대(351) 상측의 파레트운반장치(350)는 컨베이어 벨트와 같은 구성이 적용될 수 있다. 파레트운반장치(350)에 의하여 파레트(340) 및 서셉터(S)는 제1반응챔버 게이트로부터 제5반응챔버 게이트까지 수평적으로 이송될 수 있다.
다른 실시예로서, 버퍼챔버(200)에는 기판 또는 서셉터를 이동시키기 위한 이송로봇이 설치될 수도 있다. 그러한 이송로봇은 섭씨 1000도 내외의 온도에서도 안정적으로 동작하도록 내열 재질 및 단열 구조물이 이용될 수 있다.
버퍼챔버(200) 내부에는 섭씨 600도 ~ 900도 정도로 가열하기 위한 히터(203)가 설치될 수 있다. 이 히터(203)는 유도 가열방식인 RF 히터일 수 있다.
제1반응챔버(110)의 일측벽에는 기판(W) 또는 서셉터(S)가 외부로 반출 또는 내부로 반입될 수 있도록 하는 제1반응챔버 게이트(115)가 구비된다. 그리고 제1반응챔버 게이트(115)에는 제1반응챔버 게이트밸브(116)가 설치된다. 제1반응챔버 게이트(115)는 버퍼챔버(200)와 연결된다.
한편, 제1반응챔버(110)는 내측 상부에서 공정가스를 하측으로 분사하는 샤워헤드(111)와 샤워헤드의 하부에 설치되며 적어도 한 장 이상의 기판(W)이 적재되는 서셉터(S)를 포함한다.
서셉터(S)의 하부의 회전부(112) 내측에는 서셉터를 고온 가열하기 위한 제1히터(미도시)가 설치될 수 있다. 제1히터는 텅스텐 히터, 세라믹 히터 또는 RF 히터 등으로 마련될 수 있다. 그리고 서셉터(S) 및 회전부(112)는 회전장치(114)에 의하여 회전 가능하게 설치되고, 또한 서셉터(S)는 회전축(113) 상단의 회전부(112)와 분리 및 결합이 가능하게 마련될 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 제1반응챔버에서 수소 및/또는 질소 분위기에서의 사전 열처리공정을, 제2반응챔버에서 GaN 버퍼층, undoped-GaN층, n-type GaN층을 성장시키는 공정을, 제3반응챔버에서 활성층을 성장시키는 공정을, 제4반응챔버에서 AlGaN층을 성장시키는 공정을, 제5반응챔버에서 p-type GaN층을 성장시키는 공정을, 버퍼챔버에서 어닐링하는 공정을 수행하도록 마련될 수도 있다.
다른 실시예에 의하면, 제1반응챔버에서 수소 및/또는 질소 분위기에서의 사전 열처리, GaN 버퍼층, undoped-GaN층을 성장시키는 공정을, 제2반응챔버에서 n-type GaN층을 성장시키는 공정을, 제3반응챔버에서 활성층을 성장시키는 공정을, 제4반응챔버에서 AlGaN층을 성장시키는 공정을, 제5반응챔버에서 p-type GaN층을 성장시키는 공정을, 버퍼챔버에서 어닐링하는 공정을 수행하도록 마련될 수도 있다.
다른 실시예에 의하면, 제1반응챔버에서 수소 및/또는 질소 분위기에서의 사전 열처리공정을, 제2반응챔버에서 GaN 버퍼층, undoped-GaN층을 성장시키는 공정을, 제3반응챔버에서 n-type GaN층을 성장시키는 공정을, 제4반응챔버에서 활성층을 성장시키는 공정을, 제5반응챔버에서 AlGaN층과 p-type GaN층을 성장시키는 공정을, 버퍼챔버에서 어닐링 공정을 수행하도록 마련될 수도 있다.
다른 실시예에 의하면, 제1반응챔버 내지 제6반응챔버 중의 어느 하나의 챔버에서는 서셉터의 온도를 감소시키는 쿨링공정이 수행되도록 할 수도 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 금속 유기물 화학기상 증착방법을 설명한다.
도 1에서 보듯이, 기판공급 및 배출장치(310)로 기판(W)(예를 들어, 사파이어 기판)이 작업장 내부로 반입되면 제1픽업장치(320)는 기판(W)을 픽업하여 서셉터(S)에 적재할 수 있다.
기판이 적재된 서셉터(S)를 제1픽업장치(320) 또는 기판반입장치(370)에 의하여 파레트(340)에 적재할 수 있다.
서셉터(S)를 적재한 파레트(340)는 버퍼챔버(200)의 반입구(212)를 통하여 버퍼챔버(200) 내측으로 반입될 수 있다. 즉, 버퍼챔버 게이트밸브(214)가 개방되면서 파레트(340)가 버퍼챔버 게이트(213)를 통과하여 버퍼챔버(200) 내측으로 반입될 수 있다(도 2 참조).
제1엑츄에이터(331)에 의하여 버퍼챔버(200) 내측으로 반입된 파레트(340)는 제1반응챔버 게이트밸브(116)가 개방되면 제1반응챔버 게이트(115)를 통과하여 제1반응챔버(110) 내측으로 반입될 수 있다.
이때, 서셉터(S)를 내려놓을 수 있도록 회전부(112)의 상면에는 리프트 핀(119)이 마련되어 서셉터(S)를 적재한 파레트(340)가 반입되면 파레트(340)의 관통부를 통하여 리프트 핀이 상승하여 서셉터(S)를 들어올린 상태가 되고 파레트(340)는 다시 버퍼챔버(200)로 복귀한 후에 리프트 핀이 하강할 수 있다.
제1반응챔버(110)에서는 기판을 사전 열처리하는 공정이 진행될 수 있다. 수소(H2)공급장치(410)에 의하여 내측으로 수소가스, 또는 수소 및 질소의 혼합가스가 공급될 수 있다. 또한, 제1히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 가열하여 열처리할 수 있다. 이때의 온도는 예를 들어, 1200도로 설정할 수 있다. 이러한 열처리 공정에 의하여 기판상의 산화막과 같은 이물질층을 제거할 수 있다.
제1반응챔버(110) 내측에서 공정이 완료되면 제1엑츄에이터(331)에 의하여 파레트(340)는 다시 제1반응챔버(110) 내측으로 진입하여 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 서셉터(S)를 반출하게 된다. 이어서, 제1엑츄에이터(331)와 파레트(340)가 서로 분리되고 파레트운반장치(350)가 수평적으로 파레트(340)를 이동시켜서 제2반응챔버 게이트 위치까지 이송시킬 수 있다.
파레트(340)는 제2엑츄에이터(332)와 결합된 후에 제2반응챔버 게이트(미도시)를 통과하여 제2반응챔버(120) 내측으로 반입될 수 있다.
제2반응챔버(120) 내측으로 반입된 서셉터(S)를 회전부(미도시)에 적재한 후에 파레트(340)는 버퍼챔버(200)로 복귀하게 된다.
제2반응챔버(120)에서는 GaN 버퍼층을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 수소(H2)공급장치(410)에 의하여 내측으로 수소가 공급될 수 있다. 또한, 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450)와 암모니아(NH3)공급장치(430)에 의하여 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium)과 암모니아 가스가 투입될 수 있다. 또한, 제2히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 소정온도(예를 들어 600도)로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 열처리된 기판 상면에 GaN 버퍼층을 성장시킬 수 있다.
제2반응챔버(120) 내측에서 공정이 완료되면 제2엑츄에이터(332)에 의하여 파레트(340)는 다시 제2반응챔버(120) 내측으로 진입하여 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 서셉터(S)를 반출하게 된다. 이어서, 제2엑츄에이터(332)와 파레트(340)가 서로 분리되고 파레트운반장치(350)가 수평적으로 파레트(340)를 이동시켜서 제3반응챔버 게이트 위치까지 이송시킬 수 있다.
파레트(340)는 제3엑츄에이터(332)와 결합된 후에 제3반응챔버 게이트(미도시)를 통과하여 제3반응챔버(130) 내측으로 반입될 수 있다.
제3반응챔버(130) 내측으로 반입된 서셉터(S)를 회전부(미도시)에 적재한 후에 파레트(340)는 버퍼챔버(200)로 복귀하게 된다.
제3반응챔버(130)에서는 undoped-GaN층, n-type GaN층(Si 도핑)을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 수소(H2)공급장치(410), 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450), 암모니아(NH3)공급장치(430), SiH4공급장치(440)에 의하여 각각 수소(H2), 트리메틸갈륨(TMG), 암모니아(NH3), SiH4를 제3반응챔버(130) 내측으로 분사할 수 있다. 또한, 제3히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를, 예를 들어 1200도로 가열할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 GaN 버퍼층 상면에 GaN층을, 그리고 GaN층 상면에 n-type GaN층(Si 도핑)을 성장시킬 수 있다.
제3반응챔버(130) 내측에서 공정이 완료되면 제3엑츄에이터(333)에 의하여 파레트(340)는 다시 제3반응챔버(130) 내측으로 진입하여 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 서셉터(S)를 반출하게 된다. 이어서, 제3엑츄에이터(333)와 파레트(340)가 서로 분리되고 파레트운반장치(350)가 수평적으로 파레트(340)를 이동시켜서 제4반응챔버 게이트 위치까지 이송시킬 수 있다.
파레트(340)는 제4엑츄에이터(334)와 결합된 후에 제4반응챔버 게이트(미도시)를 통과하여 제4반응챔버(140) 내측으로 반입될 수 있다.
제4반응챔버(140) 내측으로 반입된 서셉터(S)를 회전부(미도시)에 적재한 후에 파레트(340)는 버퍼챔버(200)로 복귀하게 된다.
제4반응챔버(140)에서는 활성층을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 질소(N2)공급장치(420), 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450), 트리메틸인듐(TMI)공급장치(460), 암모니아(NH3)공급장치(430)에 의하여 각각 질소(N2), 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 암모니아(NH3)가 제4반응챔버(140) 내측으로 분사될 수 있다.
또한, 제4히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 700도 내지 900도로 가변조절할 수 있다. 활성층은 단일 양자 우물(single quantum well: SQW)구조 또는 복수개의 양자 우물층을 갖는 다중양자우물(muti quantum well: MQW)구조일 수 있다. 이러한 공정에 의하여 제3반응챔버(130)에서 형성된 n-type GaN층(Si 도핑) 상면에 활성층을 성장시킬 수 있다.
제4반응챔버(140) 내측에서 공정이 완료되면 제4엑츄에이터(334)에 의하여 파레트(340)는 다시 제4반응챔버(140) 내측으로 진입하여 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 서셉터(S)를 반출하게 된다. 이어서, 제4엑츄에이터(334)와 파레트(340)가 서로 분리되고 파레트운반장치(350)가 수평적으로 파레트(340)를 이동시켜서 제5반응챔버 게이트 위치까지 이송시킬 수 있다.
파레트(340)는 제5엑츄에이터(335)와 결합된 후에 제5반응챔버 게이트(미도시)를 통과하여 제5반응챔버(150) 내측으로 반입될 수 있다.
제5반응챔버(150) 내측으로 반입된 서셉터(S)를 회전부(미도시)에 적재한 후에 파레트(340)는 버퍼챔버(200)로 복귀하게 된다.
제5반응챔버(150)에서는 p-type GaN층(Mg 도핑)을 성장시키는 공정이 진행될 수 있다. 수소(H2)공급장치(410), 트리메틸갈륨(TMG)공급장치(450), Cp2Mg공급장치(470), 암모니아(NH3)공급장치(430)에 의하여 수소(H2), 트리메틸갈륨(TMG), Cp2Mg, 암모니아(NH3)를 각각 제6반응챔버(160) 내측으로 분사할 수 있다.
또한, 제5히터(미도시)에 의하여 기판(W) 또는 서셉터(S)를 약 1200도로 가변조절할 수 있다. 이러한 공정에 의하여 제4반응챔버(140)에서 형성된 활성층 상면에 p-type GaN층(Mg 도핑)을 성장시킬 수 있다.
다른 실시예로서, p형의 불순물을 도프한 표면에 p형의 질화갈륨계 화합물 반도체의 박막을 형성하고 이 박막에 전자선을 조사할 수 있는 전자총을 구비하여 박막 품질을 개선하는 구성도 적용가능하다.
제5반응챔버(150) 내측에서 공정이 완료되면 제5엑츄에이터(335)에 의하여 파레트(340)는 다시 제5반응챔버(150) 내측으로 진입하여 서셉터(S)를 적재하여 버퍼챔버(200)로 서셉터(S)를 반출하게 된다.
버퍼챔버에서는 어닐링 공정이 진행될 수 있다. 질소(N2)공급장치(420)에 의하여 챔버 내부가 질소 분위기가 되도록 설정될 수 있으며, 제6히터(미도시)에 의하여 섭씨 600-900도로 설정될 수 있다. 소정시간 동안 어닐링하여 p형 도펀트를 도핑한 p형 도핑층을 더욱 저저항화 할 수 있다. 경우에 따라 내부를 수소 분위기로 설정할 수도 있다.
어닐링 공정이 완료되면 제5엑츄에이터(335)에 의하여 버퍼챔버 반출구(222)를 통과하여 파레트(340)를 외부로 반출할 수 있다. 반출된 서셉터(S)는 기판반출장치(380)에 의하여 파레트(340)에서 분리되어 별도의 장소로 이송되며, 제2픽업장치(360)에 의하여 서셉터 상면의 기판(W)을 픽업하여 기판공급 및 배출장치(310)로 이송할 수 있다. 또한, 외부로 반출된 파레트를 기판반출장치(380)에 의하여 기판반입장치(370)로 전달할 수 있으며, 기판반입장치(370)는 파레트를 제1엑츄에이터(331)와 다시 결합시킬 수 있다.
한편, 하나의 서셉터에 대하여 반응챔버 내측에서 공정이 진행중인 동안에도 다른 반응챔버에 다른 서셉터를 반입하여 공정을 병행할 수 있기 때문에 공정효율이 향상되는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 금속유기물 화학기상증착장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 금속유기물 화학기상증착장치의 개략적인 단면도(A-A')이다.
Claims (15)
- 적어도 어느 하나는 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 금속유기물층을 화학기상증착하는 복수개의 반응챔버와,소정의 온도로 제어되도록 히터를 포함하며 상기 복수개의 반응챔버와 연결된 버퍼챔버와,상기 버퍼챔버의 외부에 설치된 이송장치와,상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버의 내부를 각각 소정의 가스분위기로 제어할 수 있도록 상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버 내부로 각각 공정가스를 공급하는 가스공급장치를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착장치를 준비하는 단계;상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 내부로 진입하여 기판이 안착된 서셉터를 상기 복수개의 반응챔버 중의 어느 하나인 제1챔버 내부로 반입한 다음, 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 외부로 반출되는 단계;상기 제1챔버에서 상기 기판에 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 질소(N)을 포함하는 금속유기물층을 화학기상증착에 의하여 결정 성장시키는 단계;상기 이송장치가 상기 버퍼챔버를 통과하여 상기 제1챔버 내부로 진입하고, 상기 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 질소(N)을 포함하는 금속유기물층이 결정 성장된 기판이 안착된 상기 서셉터를 상기 제1챔버로부터 상기 버퍼챔버로 반출하는 단계;상기 복수개의 반응챔버 중의 다른 하나이며 상기 제1챔버와 다른 제2챔버 내부로 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버로 반출된 상기 서셉터를 반입한 다음, 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 외부로 반출되는 단계; 및상기 제2챔버에서 상기 기판에 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 활성층을 화학기상증착에 의하여 결정 성장시키는 단계;를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 적어도 어느 하나는 내부에 회전가능하게 설치되는 서셉터를 포함하여서 상기 서셉터를 향하여 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 금속유기물층을 화학기상증착할 수 있으며, 상기 서셉터에는 적어도 하나 이상의 기판이 적재되는 위성서셉터가 분리가능하게 결합될 수 있도록 마련된 복수개의 반응챔버와,소정의 온도로 제어되도록 히터를 포함하며 상기 복수개의 반응챔버와 연결된 버퍼챔버와,상기 버퍼챔버의 외부에 설치된 이송장치와,상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버의 내부를 각각 소정의 가스분위기로 제어할 수 있도록 상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버 내부로 각각 공정가스를 공급하는 가스공급장치를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착장치를 준비하는 단계;상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 내부로 진입하여 기판이 안착된 상기 위성서셉터를 상기 복수개의 반응챔버 중의 어느 하나인 제1챔버 내부로 반입한 다음, 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 외부로 반출되는 단계;상기 제1챔버에서 내부로 반입된 상기 기판에 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 질소(N)을 포함하는 금속유기물층을 화학기상증착에 의하여 결정 성장시키는 단계;상기 이송장치가 상기 버퍼챔버를 통과하여 상기 제1챔버 내부로 진입하고, 상기 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 질소(N)을 포함하는 금속유기물층이 형성된 상기 기판이 안착된 상기 위성서셉터를 상기 제1챔버로부터 상기 버퍼챔버로 반출하는 단계;상기 복수개의 반응챔버 중의 다른 하나이며 상기 제1챔버와 다른 제2챔버 내부로 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버로 반출된 상기 위성서셉터를 반입한 다음, 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 외부로 반출되는 단계; 및상기 버퍼챔버를 거쳐서 상기 제2챔버 내부로 반입된 상기 기판에 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 활성층을 화학기상증착에 의하여 결정 성장시키는 단계;를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 적어도 어느 하나는 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 금속유기물층을 화학기상증착하는 복수개의 반응챔버와,소정의 온도로 제어되도록 히터를 포함하며 상기 복수개의 반응챔버와 연결된 버퍼챔버와,상기 버퍼챔버의 외부에 설치된 이송장치와,상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버의 내부를 각각 소정의 가스분위기로 제어할 수 있도록 상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버 내부로 각각 공정가스를 공급하는 가스공급장치를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착장치를 준비하는 단계;상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 내부로 진입하여 기판이 안착된 서셉터를 상기 복수개의 반응챔버 중의 어느 하나인 제1챔버 내부로 반입한 다음, 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 외부로 반출되는 단계;상기 제1챔버에서 상기 기판에 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 활성층을 화학기상증착에 의하여 결정 성장시키는 단계;상기 이송장치가 상기 버퍼챔버를 통과하여 상기 제1챔버 내부로 진입하고, 상기 활성층이 결정 성장된 기판이 안착된 상기 서셉터를 상기 제1챔버로부터 상기 버퍼챔버로 반출하는 단계;상기 복수개의 반응챔버 중의 다른 하나이며 상기 제1챔버와 다른 제2챔버 내부로 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버로 반출된 상기 서셉터를 반입한 다음, 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 외부로 반출되는 단계; 및상기 제2챔버에서 상기 기판에 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 질소(N)을 포함하는 금속유기물층을 화학기상증착에 의하여 결정 성장시키는 단계;를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 적어도 어느 하나는 내부에 회전가능하게 설치되는 서셉터를 포함하여서 상기 서셉터를 향하여 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 금속 유기물 박막을 화학기상증착할 수 있으며, 상기 서셉터에는 적어도 하나 이상의 기판이 적재되는 위성서셉터가 분리가능하게 결합될 수 있도록 마련된 복수개의 반응챔버와,소정의 온도로 제어되도록 히터를 포함하며 상기 복수개의 반응챔버와 연결된 버퍼챔버와,상기 버퍼챔버의 외부에 설치된 이송장치와,상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버의 내부를 각각 소정의 가스분위기로 제어할 수 있도록 상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버 내부로 각각 공정가스를 공급하는 가스공급장치를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착장치를 준비하는 단계;상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 내부로 진입하여 기판이 안착된 상기 위성서셉터를 상기 복수개의 반응챔버 중의 어느 하나인 제1챔버 내부로 반입한 다음, 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 외부로 반출되는 단계;상기 제1챔버에서 상기 기판에 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 활성층을 화학기상증착에 의하여 결정 성장시키는 단계;상기 이송장치가 상기 버퍼챔버를 통과하여 상기 제1챔버 내부로 진입하고, 상기 활성층이 형성된 상기 기판이 안착된 상기 위성서셉터를 상기 제1챔버로부터 상기 버퍼챔버로 반출하는 단계;상기 복수개의 반응챔버 중의 다른 하나이며 상기 제1챔버와 다른 제2챔버 내부로 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버로 반출된 상기 위성서셉터를 반입한 다음, 상기 이송장치가 상기 버퍼챔버 외부로 반출되는 단계; 및상기 버퍼챔버를 거쳐서 상기 제2챔버 내부로 반입된 상기 기판에 3족 금속 가스와 5족 가스를 분사하여 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 질소(N)을 포함하는 금속유기물층을 화학기상증착에 의하여 결정 성장시키는 단계;를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 3족 금속 가스는 트리메틸갈륨(Trimethylgallium), 트리메틸인듐(trimethyl-indium), 트리메틸알루미늄(trimethylaluminium) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 5족 가스는 암모니아를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 질소(N)을 포함하는 금속유기물층은 AlGaN을 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 활성층은 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 질소(N)을 포함하는 금속유기물층인 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 제8항에 있어서,상기 활성층은 InGaN을 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 버퍼챔버의 상기 히터에 의하여 상기 버퍼챔버 내부를 100도 내지 1200도로 가열하는 단계를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 버퍼챔버의 내부 가스 분위기는 수소와 질소 중에서 적어도 어느 하나를 포함하도록 조절하는 단계를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착방법.
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