KR101171324B1 - 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법 및그것에 의해 형성된 버퍼층 - Google Patents

질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법 및그것에 의해 형성된 버퍼층 Download PDF

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Abstract

질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법 및 그것에 의해 형성된 버퍼층이 개시된다. 이 방법은 기판 상에 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막의 제1 버퍼층을 형성하는 것을 포함한다. 이어서, 제1 버퍼층 상에 금속물질의 불연속층을 형성한다. 그 후, 불연속층이 형성된 기판 상에 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X, Y≤1 및 0≤X + Y≤1) 물질막의 제2 버퍼층을 형성한다. 이에 따라, 제2 버퍼층이 수평적으로 성장할 수 있어 버퍼층 내의 결정결함을 감소시킬 수 있다.
발광소자, 질화물 반도체, 버퍼층, 불연속층, 금속유기화학기상증착법, 분자선증착법

Description

질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법 및 그것에 의해 형성된 버퍼층{METHOD OF FORMING BUFFER LAYER FOR A LIGHT EMITTING DEVICE OF A NITRIDE COMPOUND SEMICONDUCTOR AND BUFFER LAYER FORMED BY THE METHOD}
도 1은 종래의 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명은 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법 및 그것에 의해 형성된 버퍼층에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 질화물 버퍼층 내에 III족 금속물질의 불연속층을 형성하여 그 위에 형성되는 질화물 버퍼층을 수평적으로 (laterally) 성장시킴으로써, 결함밀도가 작은 버퍼층을 형성하는 방법 및 그 방법에 의해 형성된 버퍼층에 관한 것이다.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어, 최근 청색 및 자외선 영역의 광전소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화갈륨(GaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.
이러한 III족 원소의 질화물 반도체층은 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire)나 실리콘 카바이드(SiC) 등의 이종 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증찹법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장된다. 그러나, III족 원소의 질화물 반도체층이 이종기판 상에 형성될 경우, 반도체층과 기판 사이의 격자상수 및 열팽창 계수의 차이에 기인하여 반도체층 내에 크랙(crack) 또는 뒤틀림(warpage)이 발생하고, 전위(dislocation)가 생성된다. 반도체층 내의 크랙, 뒤틀림 및 전위는 발광소자의 특성을 악화시킨다. 따라서, 기판과 반도체층 사이의 격자 상수 및 열팽창 계수 차이에 기인한 스트레스를 완화하기 위해 버퍼층이 일반적으로 사용된다.
도 1은 종래의 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(11) 상에 버퍼층(13)을 형성한다. 버퍼층(13)은 AlxGa1-xN(0≤x≤1)로 MOCVD 또는 MBE 공정등을 사용하여 형성된다.
상기 버퍼층(13)을 형성할 경우, Al 및 Ga의 소오스 가스로 트리메틸알루미늄(trimethyl aluminum; TMAl, Al(CH3)3)과 트리메틸갈륨(trimethyl galium; TMG, Ga(CH3)3)을 사용하고, 반응가스로 암모니아(NH3)를 사용한다. 이들 소오스 가스 및 반응가스를 반응챔버 내에 유입시키고, 400~800℃에서 상기 버퍼층(13)을 형성한다.
이어서, 반응챔버의 온도를 900~1200℃로 올려, 상기 버퍼층(13) 상에 P-N 접합을 갖는 GaN계열의 반도체층(19)을 형성한다. 그 후, 상기 반도체층(19)에 전극들을 형성하여 발광소자를 제조한다.
종래기술에 따르면, 반도체층(19)과 기판(11) 사이에 버퍼층(13)을 형성하여, 기판(11)과 반도체층(19) 사이의 격자상수 및 열팽창 계수 차이에 기인한 크랙 등의 발생을 감소시킬 수 있다.
그러나, 저온에서 성장된 버퍼층(13)은 주로 기판에 수직으로 성장하므로 컬럼형상의 구조(columnar structure)를 갖는다. 또한, AlxGa(1-x)N(0≤x≤1)결정은 결정내 원자들 간의 결합력이 비교적 강하여, 컬럼형상의 구조내의 컬럼들 사이에서 계면 공백이 크고 결정스트레스가 크다. 한편, 반도체층(19)은 그 하부에 위치한 버퍼층(13)의 결정 구조, 결정질 및 컬럼의 크기 분포 등의 영향을 받는다. 즉, 상기 버퍼층(13) 상의 반도체층(19)에 버퍼층(13)의 결정결함이 전사된다. 따라서, 상기 버퍼층(13)의 컬럼형상의 구조에 따른 결정결함은 반도체층(19)의 결정결함으 로 나타난다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 그 위에 형성될 반도체층의 결정결함 밀도를 감소시키기 위해, 결정결함이 적은 버퍼층을 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 패터닝 공정등의 추가 및 공정챔버의 변경없이, 버퍼층을 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 그 위에 형성될 반도체층의 결정결함 밀도를 감소시키기 위한 결정결함이 적은 버퍼층을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법 및 그것에 의해 형성된 버퍼층을 개시한다. 본 발명의 일 태양에 따른 버퍼층 형성 방법은 기판 상에 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막의 제1 버퍼층을 형성하는 것을 포함한다. 상기 제1 버퍼층 상에 금속물질의 불연속층을 형성한다. 그 후, 상기 불연속층이 형성된 기판 상에 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X, Y≤1 및 0≤X + Y≤1) 물질막의 제2 버퍼층을 형성한다.
상기 제2 버퍼층은 금속물질의 불연속층 표면에서 보다 상기 제1 버퍼층상에서 더 빠르게 성장하므로, 수평적으로(laterally) 성장하는 부분이 증가된다. 따라서, 상기 불연속층은 제1 버퍼층의 결정결함이 상기 제2 버퍼층에 전사되는 것을 방지하고, 상기 제2 버퍼층은 수평적으로 성장하는 부분이 증가되어, 상기 제2 버퍼층 내의 결정결함이 감소된다.
여기서, "수평적으로" 성장하는 부분은 기판 표면에 평행하게 성장하는 부분을 의미한다.
상기 금속물질의 불연속층은 액상으로 형성될 수 있다. 금속물질이 액상으로 형성됨에 따라, 제1 버퍼층 상에서 금속물질이 표면장력을 줄이기 위해 물방울(droplet)과 같이 응집하여 불연속층을 쉽게 형성할 수 있다.
상기 금속물질의 불연속층은 Al, Ga 및/또는 In의 불연속층일 수 있으며, 이들 금속물질은 서로 혼합되거나 분리되어 형성될 수 있다.
상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층은 동일한 공정챔버내에서 연속적으로 형성될 수 있다. 즉, 패터닝 공정등을 수행함이 없이, 증착 공정을 사용하여 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층을 형성할 수 있으며, 동일 공정챔버내에 연속적으로 형성하므로, 공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층은 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선증착법(MBE)을 사용하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층은 적어도 하나의 동일한 소오스 가스를 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 버퍼층을 형성한 후, 반응가스의 공급을 중단하여 연속적으로 불연속층을 형성할 수 있다.
상기 소오스 가스는 알루미늄(Al), 트리메틸알루미늄(TMA), 트리에틸알루미 늄(triethyl aluminum; TEA), 트리메틸아민 알루미늄(AlH3?N(CH3)3; TMAA), 디메틸에틸아민 알루미늄(AlH3?N(CH3)2(CH2)H5; DMEAA), 트리이소부틸 알루미늄(Al(iso-C4H9)3; TIBA), 트리메틸인듐(trimethyl indium; TMI, In(CH3)3), 갈륨, 트리메틸갈륨(TMG) 및/또는 트리에틸갈륨(triethyl galiun; TEG) 등으로 다양하게 사용된다.
또한, 상기 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층은 동일한 반응가스를 사용하여 형성될 수 있다. 상기 반응가스는 암모니아 또는 디메틸 하이드라진일 수 있다.
동일한 소오스 가스 및 반응가스를 사용함에 따라, 동일 공정챔버 내에서 연속적으로 형성할 수 있으며, 버퍼층 형성 공정을 단순화시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층을 순차적으로 형성하는 것을 적어도 1회 더 실시할 수 있다. 이에 따라, 상기 버퍼층 상부 표면의 결정결함을 더욱 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 버퍼층은 기판 상에 위치하는 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막의 제1 버퍼층을 포함한다. 상기 제1 버퍼층 상에 금속물질의 불연속층이 위치한다. 이에 더하여, AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막의 제2 버퍼층이 상기 제1 버퍼층과 불연속층을 덮는다. 이에 따라, 결함밀도가 적은 버퍼층 표면을 제공하여, 그 위에 형성될 반도체층의 결정결함밀도를 감소시킬 수 있다.
상기 금속물질의 불연속층은 상온에서 고상이며, Al, In 및/또는 Ga의 불연 속층일 수 있다.
한편, 상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층은 적어도 2회 반복하여 적층될 수 있다. 이에 따라, 상부 표면의 결함밀도를 더욱 감소시킨 버퍼층을 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정순서도이고, 도 3 내지 도 6은 상기 공정순서도에 따라 버퍼층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(21)을 준비한다(단계 1). 상기 기판은 사파이어, 탄화실리콘(SiC), 산화아연(ZnO), 갈륨비소(GaAs), 질화갈륨(GaN), 실리콘(Si), 산화리튬알루미늄(LiAlO2) 또는 산화리튬갈륨(LiGaO2) 등일 수 있으며, 바람직하게는 사파이어 또는 SiC 기판일 수 있다.
상기 기판(21) 상에 제1 버퍼층(23)을 형성한다(단계 3). 상기 제1 버퍼층은 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막으로 형성되며, 바람직하게는 AlN 또는 GaN으로 형성될 수 있다.
상기 제1 버퍼층(23)은 MOCVD 또는 MBE 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 버퍼층(23)은 400~800℃의 챔버내에 소오스 가스로 TMA, TMI, TMG, TEA 및/또는 TEG를 공급하고, 반응가스로 암모니아 및/또는 디메틸 하이드라진(이하, DMHy)을 공급하여 기판(21) 상에 20Å ~ 1㎛의 두께로 형성될 수 있다. 제1 버퍼층(23)을 AlN으로 형성하는 경우, 소오스 가스로 TMA 또는 TEA가 사용될 수 있으며, 제1 버퍼층을 GaN로 형성하는 경우, 소오스 가스로 TMG 또는 TEG가 사용될 수 있다. 이때, 형성되는 상기 제1 버퍼층(23)은 컬럼형태의 구조를 가질 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 버퍼층(23) 상에 금속물질의 불연속층(25)을 형성한다(단계 5). 상기 금속물질의 불연속층은 성장온도에서 액상으로 형성될 수 있으며, 3Å~1000Å의 높이로 형성될 수 있다.
상기 불연속층(25)은 단일의 금속물질 또는 두종류 이상의 금속물질로 형성될 수 있으며, Al, Ga 및/또는 In으로 형성될 수 있다. 상기 불연속층(25)이 두개 이상의 금속물질로 형성될 경우, 이들 금속물질이 서로 혼합되거나 분리되어 상기 불연속층(25)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 불연속층(25)이 두개 이상의 금속물질로 형성될 경우, 단일의 금속물질로 형성된 경우에 비해, 불연속층(25)이 다양한 크기분포를 갖는 아일랜드들(islands)로 이루어진다. 불연속층(25)의 다양한 크기 분포는 기판(21)에서 반도체층에 전달되는 스트레스를 더욱 완화시킨다.
상기 불연속층(25)은 MOCVD 또는 MBE 공정을 사용하여 형성될 수 있으며, 이때 챔버 내의 온도를 상기 금속물질의 녹는점 보다 높게 설정함으로써, 액상의 금 속물질이 제1 버퍼층(23) 상에 형성된다. 액상의 금속물질은 표면장력을 감소시키기 위해 방울(droplet)처럼 응집되므로, 아일랜드들로 이루어진 불연속층(25)이 쉽게 형성된다. 상기 챔버 내의 온도는 제1 버퍼층(23)을 형성하는 챔버 온도와 동일하게 설절될 수 있다.
한편, 상기 불연속층(25)은 소오스 가스로 TMA, TMI, TMG, TEA 및/또는 TEG를 사용하여 형성될 수 있으며, 암모니아 또는 DMHy와 같은 반응가스는 사용하지 않는다. 상기 불연속층(25)의 소오스 가스는 상기 제1 버퍼층(23)의 적어도 하나의 소오스 가스와 동일할 수 있다. 즉, 상기 제1 버퍼층(23)을 형성하는 동안, 소오스 가스로 TMA를 사용할 경우, 상기 불연속층(25)의 소오스 가스로 TMA를 사용할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 버퍼층(23)을 형성한 후, 상기 동일한 소오스 가스를 계속 공급하면서, 반응가스 및 다른 소오스 가스의 공급을 중단하여 상기 제1 버퍼층(23) 상에 연속적으로 불연속층(25)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 불연속층(25)을 상기 제1 버퍼층(23)과 다른 소오스 가스를 사용하여 형성할 때 보다, 공정시간을 단축시킬 수 있다. 이때, 상기 반응가스 및 다른 소오스 가스의 공급을 중단하는 시간을 제어하여, 불연속층(25)의 두께를 조절할 수 있다.
상기 불연속층(25)을 형성하는 동안, 반응가스의 공급이 중단됨에 따라, 이미 성장된 제1 버퍼층(23) 내에 함유된 질소원자들이 해리될 수 있다. 이에 따라, 도시한 바와 같이, 제1 버퍼층(23)의 두께가 감소되며, 질소원자들과 분리된 III족 금속원자들 즉, Al, In 및 또는 Ga 원자들은 새로 증착된 금속물질과 함께 불연속층(25)을 형성한다.
상기 불연속층(25)이 형성됨에 따라, 상기 제1 버퍼층(23)의 일부는 불연속층(25)으로 덮히고, 나머지 부분은 노출된다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 불연속층(25)을 갖는 기판 상에 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X, Y≤1 및 0≤X + Y≤1) 물질막의 제2 버퍼층(27)을 형성한다(단계 7).
상기 제2 버퍼층(27)은, 제1 버퍼층(23)과 같이, MOCVD 또는 MBE 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 버퍼층(23)은 400~800℃의 챔버내에 소오스 가스로 TMA, TMI, TMG, TEA, TMAA, DMEAA 및/또는 TEG를 공급하고, 반응가스로 암모니아 및/또는 DMHy를 공급하여 형성될 수 있으며, 30Å ~ 5000Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제2 버퍼층(27)의 소오스 가스 중 적어도 하나는 상기 불연속층(25)의 소오스 가스와 동일할 수 있다. 따라서, 상기 불연속층(25)을 형성한 후, 소오스 가스를 계속 공급하면서, 반응가스 및 다른 소오스 가스들을 공급하여 연속적으로 제2 버퍼층(27)을 형성할 수 있다.
상기 제2 버퍼층(27)은 불연속층(25)의 표면 보다 노출된 제1 버퍼층(23)의 표면에서 더 빨리 성장된다. 즉, 상기 노출된 제1 버퍼층(23)의 표면이 제2 버퍼층(27)의 씨드(seed) 역할을 한다. 따라서, 상기 제2 버퍼층(27)은 불연속층(25)의 높이 이상으로 성장된 후, 기판(21)에 대해 수평적으로 성장하게 된다. 이에 따라, 제1 버퍼층(23) 및 종래의 컬럼형태의 버퍼층에 비해 컬럼수가 적은 제2 버퍼층 (27)을 얻을 수 있으며, 그 결과 표면상에 결정결함이 적은 버퍼층(26)을 얻을 수 있다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 제2 버퍼층(27) 상에 반도체층(29)이 형성된다(단계 9). 상기 반도체층(29)은 900~1200℃의 챔버온도에서 MOCVD 또는 MBE 공정을 사용하여 형성될 수 있으며, p-n 접합을 갖도록 형성된다. 상기 반도체층(29)은 상기 제2 버퍼층(27)과 동일한 공정챔버에서 챔버온도를 상승시켜 형성할 수 있다.
상기 반도체층(29)은 그 하부에 위치한 버퍼층(26)의 결정 구조, 결정질 및 컬럼의 크기 분포 등의 영향을 받는다. 따라서, 상기 버퍼층(26)은 결정결함이 적은 표면을 가지므로, 그 위에 형성된 반도체층(29)의 결정결함 밀도가 감소된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 버퍼층(23) 상에 금속물질의 불연속층(25)을 형성하고, 그 위에 제2 버퍼층(27)을 형성하므로써, 표면에 결정결함이 적은 버퍼층(26)을 제공할 수 있으며, 이에 따라 결정결함밀도가 적은 반도체층(29)을 제공할 수 있다. 또한, 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층을 동일 챔버 내에서 연속적으로 형성할 수 있어, 패터닝 공정의 추가 또는 챔버 변경 없이 버퍼층을 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 도 2 및 도 3 내지 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 기판(21) 상에 제1 버퍼층(23), 금속물질의 불연속층(25) 및 제2 버퍼층(27)을 형성한다. 다만, 상기 반도체층(29)를 형성하기 전, 제1 버퍼층(33), 불연속층(25) 및 제 2 버퍼층(37)을 형성하는 공정을 다시 실시한다.
즉, 상기 제2 버퍼층(27)을 형성한 후, 상기 제1 버퍼층(23), 불연속층(25) 및 제2 버퍼층(27)을 형성하는 공정을 반복하여 실시하여, 상기 제2 버퍼층(27) 상에 제3 버퍼층(33), 불연속층(35) 및 제4 버퍼층(37)을 형성한다. 상기 제1 버퍼층(23), 불연속층(25) 및 제2 버퍼층(27)을 형성하는 공정은 적어도 1회 더 실시할 수 있으며, 도 7은 2회 실시한 것을 나타낸다. 바람직하게는, 상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층을 형성하는 공정은 2회 내지 10회 반복하여 실시할 수 있다.
상기 제1 버퍼층(23), 불연속층(25) 및 제2 버퍼층(27)을 차례로 형성하는 것을 반복하여 실시함에 따라, 상기 버퍼층(36)의 최상부에 위치하는 버퍼층(예컨대, 도 7에서 제4 버퍼층(37))의 결정결함이 감소된다. 그 결과, 상기 버퍼층(37)의 노출된 부분에 위치하는 컬럼들의 수가 감소되며, 따라서, 반도체층(29)의 결정결함밀도가 더욱 감소된다.
이하, 본 발명의 다른 태양에 따른 버퍼층(26)을 상세히 설명한다.
다시, 도 6을 참조하면, 상기 버퍼층(26)은 기판(21) 상에 위치하는 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막의 제1 버퍼층(23)을 포함한다.
상기 제1 버퍼층은 컬럼형태의 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 버퍼층(23) 상에 금속물질의 불연속층(25)이 위치한다. 불연속층(25)은 Al, In 및/또는 Ga으로 이루어진 금속물질일 수 있으며, 상온에서 고상으로 존재한다. 바람직하게는, 상기 불연속층(25)은 상기 제1 버퍼층(23)에 함유된 III 족 금속물질과 동일한 종류의 금속물질로 형성된다. 상기 불연속층(25)은 다양한 크기 분포를 가질 수 있으며, 3 내지 1000Å의 높이를 가질 수 있다.
제2 버퍼층(27)이 상기 제1 버퍼층(23)과 불연속층(25)을 덮는다. 상기 제2 버퍼층(27)은 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막으로 형성되며, 상기 제1 버퍼층(23)과 동일한 조성의 물질막일 수 있다. 상기 제2 버퍼층(27)은 30~5000Å의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 제1 버퍼층(23)에 비해 결함밀도가 적은 결정 구조를 갖는다. 상기 제2 버퍼층(27) 상에 반도체층(29)이 형성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 표면에 결함밀도가 적은 버퍼층(26)을 제공하여, 그 위에 형성될 반도체층(29)의 결정결함밀도를 감소시킬 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 버퍼층(23), 불연속층(25) 및 제2 버퍼층(27)이 순차적으로 반복하여 적층될 수 있다. 즉, 상기 제2 버퍼층(27) 상에 제3 버퍼층(33), 불연속층(35) 및 제4 버퍼층(37)이 위치할 수 있으며, 이러한 적층은 2회 내지 10회 반복될 수 있다.
상기 적층구조가 반복됨에 따라, 최상층(예컨대, 도 7의 제4 버퍼층(37))의 결함이 감소된 버퍼층(36)이 제공되며, 이에 따라 그 위에 형성될 반도체층(29)의 결정결함밀도를 더욱 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 종래기술에 비해 결정결함이 적은 버퍼층을 형성하는 방법을 제공할 수 있으며, 패터닝 공정등의 추가 및 공정챔버의 변경없 이, 상기 버퍼층을 형성하는 방법을 제공할 수 있다. 또한, 종래기술에 비해, 그 위에 형성될 반도체층의 결정결함 밀도를 감소시킬 수 있는, 결정결함이 적은 버퍼층을 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판 상에 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막의 제1 버퍼층을 형성하고,
    상기 제1 버퍼층 상에 금속물질의 불연속층을 형성하고,
    상기 불연속층이 형성된 기판 상에 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X, Y≤1 및 0≤X + Y≤1) 물질막의 제2 버퍼층을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 불연속층은 액상으로 형성되어 상기 제2 버퍼층을 형성하는 동안 액상으로 존재하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속물질의 불연속층은 Al, Ga 및 In으로 이루어진 일 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속물질의 불연속층인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층은 동일한 공정챔버내에서 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층은 금속유기화학기상증착법 또는 분자선증착법을 사용하여 형성되는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층은 적어도 하나의 동일한 소오스 가스를 사용하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 버퍼층을 형성한 후, 상기 동일한 소오스 가스를 연속적으로 공급하고, 상기 제1 버퍼층을 형성하는 반응 가스의 공급을 중단하여 상기 불연속층을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 동일한 소오스 가스는 TMA, TMI, TMG, TEA, TMAA, DMEAA, TIBA 또는 TEG인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층은 동일한 반응가스를 사용하여 형성되되, 상기 반응가스는 암모니아 또는 디메틸 하이드라진인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층을 순차적으로 형성하는 것을 적어도 1회 더 포함하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층 형성방법.
  11. 기판 상에 위치하는 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막의 제1 버퍼층;
    상기 제1 버퍼층 상에 위치하는 금속물질의 불연속층; 및
    상기 제1 버퍼층과 불연속층을 덮는 AlXInYGa(1-X-Y)N(단, 0≤X,Y≤1 및 0≤X+Y≤1) 물질막의 제2 버퍼층을 포함하며,
    상기 불연속층은 상기 제2 버퍼층을 형성하는 온도에서는 액상으로 존재하고, 상온에서는 고상으로 존재하는 물질을 포함하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 불연속층은 Al, In 및 Ga으로 이루어진 일군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속물질의 불연속층인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 버퍼층, 불연속층 및 제2 버퍼층이 적어도 2회 반복하여 적층된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자용 버퍼층.
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