KR101273459B1 - The method of 4-step nanowires epitaxial lateral over growth for high quality epitaxial layer using MOCVD - Google Patents

The method of 4-step nanowires epitaxial lateral over growth for high quality epitaxial layer using MOCVD Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED, LD, 디스플레이, 태양전지, 센서 등에 이용 가능한 광소자 또는 전자소자에 적용될 수 있는 4-step NWELOG 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (1) Si 기판 위에 Au film의 증착하는 제1단계; (2) 상기 Au film이 증착된 Si 기판에 droplet을 형성하기 위해 annealing하는 제2단계; (3) GaN nanowires 성장시키는 제3단계(1-step); (4) GaN nanowires의 상부를 lateral 성장시키는 제4단계(2-step); (5) GaN nanowires의 상부에 추가적으로 lateral 성장시켜 영문자 Y 자의 형상으로 유도하는 제5단계(3-step); 및 (6) GaN nanowires에 epitaxial layer를 성장시키는 제6단계(4-step)를 포함하는 4-step NWELOG(4-step nanowires epitaxial lateral over growth) 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 nanowire와 nanowire 사이에 생기는 void를 이용하여 전위의 확산을 막고, Si 기판과 GaN의 격자상수 차이에 거의 영향을 받지 않으며, crack free한 GaN epitaxial layer를 성장 시킬 수 있다. 나아가 대면적의 값싼 Si기판을 사용 할 수 있어 생산비 절감과 함께 대량 생산에 유리하므로 궁극에는 저비용으로 고효율의 광소자 및 전자소자를 만들 수 있으므로 당해 기술 분야에 미치는 파급효과가 클 것으로 생각된다.The present invention relates to a 4-step NWELOG method that can be applied to an optical device or an electronic device that can be used for LEDs, LDs, displays, solar cells, sensors, and the like, and more specifically, (1) an agent for depositing an Au film on a Si substrate. Stage 1; (2) a second step of annealing to form droplets on the Si substrate on which the Au film is deposited; (3) a third step of growing GaN nanowires; (4) a second step of laterally growing the top of the GaN nanowires; (5) a third step of additionally lateral growth on top of GaN nanowires leading to the shape of the letter Y; And (6) a 4-step NWELOG (4-step nanowires epitaxial lateral over growth) method comprising a six step (4-step) of growing an epitaxial layer on GaN nanowires.
According to the present invention, voids generated between the nanowires and the nanowires are used to prevent the spread of dislocations, and are hardly influenced by the lattice constant difference between the Si substrate and the GaN, and a crack free GaN epitaxial layer can be grown. In addition, since a large-area cheap Si substrate can be used, it is advantageous to reduce production costs and mass production, and ultimately, high efficiency optical and electronic devices can be manufactured at low cost, and thus, the ripple effect on the technical field is expected to be great.

Description

ＭＯＣＶＤ 를 이용하여 고품질 ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｙｅｒ 형성을 위한 ４－ｓｔｅｐ ＮＷＥＬＯＧ 성장 방법{The method of 4-step nanowires epitaxial lateral over growth for high quality epitaxial layer using MOCVD} 4-method nanowires epitaxial lateral over growth for high quality epitaxial layer using MOCVD}

본 발명은 MOCVD법을 이용한 4-step NWELOG(4-step nanowires epitaxial lateral over growth)에 관한 기술로서, 표면 데미지나 크랙 없이 고품질의 Epitaxial layer를 제조함으로써 LED, 디스플레이, 태양전지, 센서 등에 고효율로 이용 가능한 광소자 또는 전자소자에 적용될 수 있는 기술이다.The present invention is a technique for 4-step NWELOG (4-step nanowires epitaxial lateral over growth) using MOCVD method, which is used for LED, display, solar cell, sensor, etc. with high efficiency by manufacturing high quality epitaxial layer without surface damage or crack. It is a technology that can be applied to possible optical or electronic devices.

종래에는 GaN epitaxial layer를 성장하기 위해 사용되어지는 buffer layer방식이나 MQW를 이용하여 전위의 확산을 막는 방식이 이용되어져 왔다. 이에 본 발명인 4-step NWELOG 방법(4-step nanowires epitaxial lateral over growth)은 Si 기판위에 nanowires를 성장하여 그 위에 Y자 형태로 lateral over growth를 하여 nanowire와 nanowire 사이에 생기는 void를 이용하여 전위의 확산을 막고, Si 기판과 GaN의 격자상수 차이에 거의 영향을 받지 않으며, crack free한 GaN epitaxial layer를 성장 시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.
Conventionally, a buffer layer method used to grow a GaN epitaxial layer or a method of preventing dislocation diffusion using MQW has been used. Thus, the 4-step NWELOG method (4-step nanowires epitaxial lateral over growth) of the present invention grows nanowires on a Si substrate and lateral over growth in a Y shape on the Si substrate, thereby spreading dislocations using voids generated between the nanowires and the nanowires. It is hardly affected by the difference in the lattice constant between the Si substrate and GaN, and has the advantage of growing a crack-free GaN epitaxial layer.

또한 종래 GaN epitaxial layer는 사파이어 기판위에 성장되어 소자화 되고 있지만, 본 발명인 4-step NWELOG 방법에 의하면 대면적의 값싼 Si기판을 사용 할 수 있어 생산비 절감과 함께 대량 생산에 유리하다. 따라서 4 -step NWELOG를 사용하면 저 단가 고 효율의 광 소자 및 전자 소자를 만들 수 있다.
In addition, although the GaN epitaxial layer is grown on a sapphire substrate and is deviceized, according to the 4-step NWELOG method of the present invention, a large-area low-cost Si substrate can be used, which is advantageous for mass production with reduced production cost. Therefore, using 4-step NWELOG, low cost, high efficiency optical and electronic devices can be manufactured.

이하 본 발명과 관련된 특허문헌에 대해서 기재한다. 첫째, 특허문헌으로서 출원번호 10-2004-0023803이 존재한다. 이 발명은 나노와이어 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로 나노와이어 발광소자는, 기판 상의 제1전도층과, 상기 제1전도층 상에 수직으로 형성되어 있으며, 각각은 p 도핑부분과 n 도핑부분이 양측에 서로 구분되게 형성된 다수의 나노와이어와, 상기 나노와이어의 상부에 형성된 제2전도층을 구비하고 있는 기술로서 본 발명과 상이다. 둘째, 특허문헌으로서 출원번호 10-2010-0054958이 존재한다. 이 발명은 매트릭스 구조의 공극들 배열을 갖는 양극 산화물을 이용한 수직형 나노와이어 성장방법에 관한 것으로, 수직형 나노와이어 성장 방법은 기판 상에 템플레이트용 박막을 형성하는 단계; 상기 템플레이트용 박막의 상부면 내에 매트릭스 배열을 갖는 함몰부들을 형성하는 단계; 상기 템플레이트용 박막을 양극산화 처리하여, 상기 함몰부들로부터 상기 기판 방향으로 각각 연장된 공극들을 갖는 양극 산화막을 형성하는 단계; 상기 양극 산화막의 공극들 내에 나노와이어들을 성장시키는 단계; 및 상기 양극 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 내용으로 하고 있는바, 본 발명과 기술적 본질이 다르다.Hereinafter, the patent document related to this invention is described. First, Patent No. 10-2004-0023803 exists as a patent document. The present invention relates to a nanowire light emitting device and a method of manufacturing the nanowire light emitting device, the first conductive layer on the substrate, and is formed vertically on the first conductive layer, each p-doped portion and n-doped portion The present invention is a technology in which a plurality of nanowires formed on both sides of the nanowires and a second conductive layer formed on the nanowires are provided. Secondly, Patent No. 10-2010-0054958 exists as a patent document. The present invention relates to a vertical nanowire growth method using an anode oxide having an array of pores in a matrix structure, the vertical nanowire growth method comprising: forming a thin film for a template on a substrate; Forming recesses having a matrix arrangement in an upper surface of the template thin film; Anodizing the template thin film to form an anodized film having pores extending from the depressions toward the substrate, respectively; Growing nanowires in the pores of the anodic oxide film; And a step of removing the anodic oxide film, the technical nature of which is different from the present invention.

본 발명은 LED, LD, 센서, 디스플레이 등에 이용 가능한 광소자 또는 전자소자에 적용될 수 있는 MOCVD법을 이용한 4-step NWELOG 방법을 제공함으로 목적으로 한다. 보다 상세하게는 (1) Si 기판 위에 Au film의 증착하는 제1단계; (2) 상기 Au film이 증착된 Si 기판에 droplet을 형성하기 위해 annealing하는 제2단계; (3) GaN nanowires 성장시키는 제3단계(1-step); (4) GaN nanowires의 상부를 lateral 성장시키는 제4단계(2-step); (5) GaN nanowires의 상부에 추가적으로 lateral 성장시켜 영문자 Y 자의 형상으로 유도하는 제5단계(3-step); 및 (6) GaN nanowires에 epitaxial layer를 성장시키는 제6단계(4-step)를 포함하는 MOCVD법을 이용한 4-step NWELOG(4-step nanowires epitaxial lateral over growth) 방법을 제공함을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a 4-step NWELOG method using a MOCVD method that can be applied to optical devices or electronic devices that can be used for LEDs, LDs, sensors, displays, and the like. More specifically, (1) a first step of depositing an Au film on a Si substrate; (2) a second step of annealing to form droplets on the Si substrate on which the Au film is deposited; (3) a third step of growing GaN nanowires; (4) a second step of laterally growing the top of the GaN nanowires; (5) a third step of additionally lateral growth on top of GaN nanowires leading to the shape of the letter Y; And (6) a 4-step NWELOG (4-step nanowires epitaxial lateral over growth) method using a MOCVD method including a sixth step (4-step) of growing an epitaxial layer on GaN nanowires.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical subjects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention .

(1) Si 기판 위에 Au 필름(film), Ni 필름, Pt 필름, Cu 필름, Ag 필름, Fe 필름 및 Cr 필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 필름을 증착하는 제1단계; (2) 상기 film이 증착된 Si 기판에 droplet을 형성하기 위해 annealing하는 제2단계; (3) GaN nanowires 성장시키는 제3단계(1-step); (4) GaN nanowires의 상부를 lateral 성장시키는 제4단계(2-step); (5) GaN nanowires의 상부에 추가적으로 lateral 성장시켜 영문자 Y 자의 형상으로 유도하는 제5단계(3-step); 및 (6) GaN nanowires에 epitaxial layer를 성장시키는 제6단계(4-step)를 포함하는 MOCVD법을 이용한 4-step NWELOG(4-step nanowires epitaxial lateral over growth) 방법을 제공한다.
(1) a first step of depositing any one film selected from the group consisting of Au film, Ni film, Pt film, Cu film, Ag film, Fe film and Cr film on Si substrate; (2) a second step of annealing to form droplets on the Si substrate on which the film is deposited; (3) a third step of growing GaN nanowires; (4) a second step of laterally growing the top of the GaN nanowires; (5) a third step of additionally lateral growth on top of GaN nanowires leading to the shape of the letter Y; And (6) provides a 4-step NWELOG (4-step nanowires epitaxial lateral over growth) method using a MOCVD method comprising a fourth step (4-step) of growing an epitaxial layer on GaN nanowires.

상기 제1단계의 Au 필름, Ni 필름, Pt 필름, Cu 필름, Ag 필름, Fe 필름 및 Cr 필름은 Sputtering system을 이용하여 증착시키는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 제1단계의 증착의 두께는 1~30nm이고, 상기 증착의 시간은 10~300초인 것을 특징으로 할 수 있다.
The Au film, the Ni film, the Pt film, the Cu film, the Ag film, the Fe film, and the Cr film of the first step may be deposited using a sputtering system, and the thickness of the first step is deposited. 30 nm and the deposition time may be 10 to 300 seconds.

상기 제2단계의 droplet은 annealing의 조건에 따라 모양과 크기가 결정되는 것임을 특징으로 할 수 있다.
The droplet of the second step may be characterized in that the shape and size are determined according to the conditions of the annealing.

상기 제3단계의 GaN nanowires의 성장의 온도는 710~740℃이고, 압력은 500~600 torr 인 것을 특징으로 할 수 있다.
The growth temperature of the GaN nanowires in the third step may be 710 to 740 ° C., and the pressure may be 500 to 600 torr.

상기 제3단계의 GaN nanowires의 두께는 제1단계에서 증착된 필름의 두께 및 성장시간에 의해 결정되는 것임을 특징으로 할 수 있다.
The thickness of the GaN nanowires of the third step may be determined by the thickness and growth time of the film deposited in the first step.

상기 제4단계의 lateral 성장의 온도는 820~840℃이고, 압력은 500~600 torr 인 것을 특징으로 할 수 있다.
The temperature of the lateral growth of the fourth step is 820 ~ 840 ℃, the pressure may be characterized in that 500 to 600 torr.

상기 제5단계의 lateral 성장의 온도는 940~960℃이고, 성장 압력은 500~600 torr 인 것을 특징으로 할 수 있다.
The temperature of the lateral growth of the fifth step is 940 ~ 960 ℃, the growth pressure may be characterized in that 500 ~ 600 torr.

상기 제6단계의 epitaxial layer의 성장 온도는 1020~1040℃이고, 성장 압력은 80~120 torr 인 것을 특징으로 할 수 있다.
The growth temperature of the epitaxial layer of the sixth step is 1020 ~ 1040 ℃, the growth pressure may be characterized in that the 80 ~ 120 torr.

본 발명은 상기 방법 중 선택된 어느 하나의 방법을 광소자 또는 전자소자에 이용하는 방법을 제공한다.
The present invention provides a method of using any one of the above methods for an optical device or an electronic device.

본 발명의 Si 기판의 바람직한 예로서 Si(111)로 실시될 수 있다.As a preferable example of the Si substrate of the present invention, it can be implemented with Si (111).

본 발명인 MODVD법을 이용한 4-step NWELOG 방법(4-step nanowires epitaxial lateral over growth)은 종래기술과 달리 nanowire와 nanowire 사이에 생기는 void를 이용하여 전위의 확산을 막고, Si 기판과 GaN의 격자상수 차이에 거의 영향을 받지 않으며, crack free한 GaN epitaxial layer를 성장 시킬 수 있다는 유리한 효과가 인정된다.The 4-step NWELOG method (4-step nanowires epitaxial lateral over growth) using the MODVD method of the present invention prevents the diffusion of dislocations by using voids generated between the nanowires and the nanowires, and the lattice constant difference between the Si substrate and GaN, unlike the prior art. Almost unaffected by, the beneficial effect of growing a crack-free GaN epitaxial layer is recognized.

또한 본 발명에 따르면 대면적의 값싼 Si기판을 사용 할 수 있어 생산비 절감과 함께 대량 생산에 유리하다고 할 것이다.
In addition, according to the present invention, a large area of cheap Si substrates can be used, which will be advantageous for mass production with reduced production costs.

궁극에는 저비용으로 고효율의 광소자 및 전자소자를 만들 수 있으므로 당해 기술 분야에 미치는 파급효과가 클 것으로 생각된다.Ultimately, since the high efficiency optical and electronic devices can be manufactured at low cost, the ripple effect on the technical field is expected to be great.

도 1은 Si(111) 기판 위에 Au film의 증착 공정의 모식도이다.
도 2은 droplets 형성을 위한 annealing 공정의 모식도이다.
도 3은 4-step NWELOG 방법의 제1단계에 관한 것이다.
도 4은 4-step NWELOG 방법의 제2단계에 관한 것이다.
도 5은 4-step NWELOG 방법의 제3단계에 관한 것이다.
도 6은 4-step NWELOG 방법의 제4단계에 관한 것이다.
도 7은 Bridge Type임을 표현한 4-step NWELOG 방법의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a deposition process of an Au film on a Si (111) substrate.
2 is a schematic diagram of an annealing process for forming droplets.
3 relates to the first step of the 4-step NWELOG method.
4 relates to a second step of the 4-step NWELOG method.
5 relates to a third step of the 4-step NWELOG method.
6 relates to a fourth step of the 4-step NWELOG method.
7 is a schematic diagram of a 4-step NWELOG method expressing the Bridge Type.

본 발명은 (1) Si 기판 위에 Au 필름(film), Ni 필름, Pt 필름, Cu 필름, Ag 필름, Fe 필름 및 Cr 필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 필름을 증착하는 제1단계; (2) 상기 film이 증착된 Si 기판에 droplet을 형성하기 위해 annealing하는 제2단계; (3) GaN nanowires 성장시키는 제3단계(1-step); (4) GaN nanowires의 상부를 lateral 성장시키는 제4단계(2-step); (5) GaN nanowires의 상부에 추가적으로 lateral 성장시켜 영문자 Y 자의 형상으로 유도하는 제5단계(3-step); 및 (6) GaN nanowires에 epitaxial layer를 성장시키는 제6단계(4-step)를 포함하는 MOCVD법을 이용한 4-step NWELOG(4-step nanowires epitaxial lateral over growth) 방법에 관한 것으로 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
The present invention (1) a first step of depositing any one film selected from the group consisting of Au film (film), Ni film, Pt film, Cu film, Ag film, Fe film and Cr film on the Si substrate; (2) a second step of annealing to form droplets on the Si substrate on which the film is deposited; (3) a third step of growing GaN nanowires; (4) a second step of laterally growing the top of the GaN nanowires; (5) a third step of additionally lateral growth on top of GaN nanowires leading to the shape of the letter Y; And (6) a 4-step NWELOG (4-step nanowires epitaxial lateral over growth) method using a MOCVD method comprising a 4-step of growing an epitaxial layer on GaN nanowires. It will be described in detail with reference to.

[공정예 1] Si(111) 기판 위에 Au film의 증착 공정[Process Example 1] Au film deposition process on a Si (111) substrate

GaN nanowires를 성장시키기 위해 널리 사용되어지는 금속 촉매법 중 Au를 촉매로 사용하기 위해 DC sputtering system을 이용하여 Si(111) 기판 위에 Au film을 증착 시키는 단계이다. 촉매 필름으로서 Au 필름, Ni 필름, Pt 필름, Cu 필름, Ag 필름, Fe 필름 및 Cr 필름을 다양하게 사용할 수 있다. Si(111) 기판 위에 Au droplet 생성을 위해서 Sputtering system을 사용하여 Au film을 Si(111) 기판 위에 증착 시킨다. 이때 증착 두께는 1~30nm(증착 시간 10~300초)로 다양하게 증착 시킬 수 있다. Au film의 증착시간에 따른 두께의 변화는 후에 성장되는 Au nano-droplet의 크기를 결정하게 된다. 이렇게 결정된 nano-droplet는 nanowires의 지름에 큰 영향을 미친다(도 1 참조).
The Au film is deposited on a Si (111) substrate by using a DC sputtering system to use Au as a catalyst among metal catalysts widely used to grow GaN nanowires. As the catalyst film, Au films, Ni films, Pt films, Cu films, Ag films, Fe films and Cr films can be used in various ways. The Au film is deposited on the Si (111) substrate using a sputtering system to generate Au droplets on the Si (111) substrate. At this time, the deposition thickness can be variously deposited to 1 ~ 30nm (deposition time 10 ~ 300 seconds). The change of thickness with the deposition time of Au film determines the size of Au nano-droplet grown later. The nano-droplet thus determined has a great influence on the diameter of the nanowires (see FIG. 1).

[공정예 2] droplets 형성을 위한 annealing 공정Process Example 2 annealing process for forming droplets

droplets 형성을 위한 annealing 단계로서, 이 단계에서 Au film을 annealing함으로써 반구 모양의 droplet을 형성하게 되고, annealing의 조건에 따라 droplet의 모양과 크기가 결정되게 된다. 직경이 약 100nm 크기의 droplet을 형성하기 위해 수소 분위기 하에서 650℃로 10분 동안 유지 하였다. 이 조건으로 실험을 한다면 1nm(Au film의 두께)= 10nm (droplet 크기), 5nm = 50nm, 10nm=100nm, 20nm = 200nm, 30nm = 300nm의 결과가 나오게 된다(도 2 참조).
As annealing step for forming droplets, in this step, annealing Au film forms hemispherical droplets, and the shape and size of the droplets are determined by the annealing conditions. It was maintained for 10 minutes at 650 ℃ under hydrogen atmosphere to form a droplet of about 100nm diameter. Experiments under this condition resulted in 1 nm (Au film thickness) = 10 nm (droplet size), 5 nm = 50 nm, 10 nm = 100 nm, 20 nm = 200 nm, 30 nm = 300 nm (see Fig. 2).

[공정예 3] 4-step NWELOG 방법의 1-step[Process Example 3] 1-step of the 4-step NWELOG method

본 공정은 4-step NWELOG 방법(4-step nanowires epitaxial lateral over growth)의 첫 번째 단계(1-step)로서, 이전 단계에 의해 조절된 droplet size에 의해 두께가 일정하고 성장 길이가 비슷한 수직성을 가진 GaN nanowires가 성장되었다. GaN nanowires의 성장 온도는 710 ~ 740℃ 압력은 500 ~ 600 torr이다. 성장된 nanowires의 두께는 Au film 두께에 의해 컨트롤 되는 Au droplet의 크기에 의존하게 된다. 또한 GaN nanowires의 길이는 성장 시간에 비례하여 증가한다는 것을 알 수 있다. 원하는 크기의 droplet으로 균일하고 고결정질의 GaN nanowires의 수직성장이 이루어진다(도 3 참조).
This process is the first step of the 4-step NWELOG method (4-step nanowires epitaxial lateral over growth). GaN nanowires were grown. The growth temperature of GaN nanowires is from 710 to 740 ° C and 500 to 600 torr. The thickness of the grown nanowires depends on the Au droplet size controlled by the Au film thickness. It can also be seen that the length of GaN nanowires increases in proportion to the growth time. Vertical growth of uniform and high crystalline GaN nanowires is achieved with droplets of desired size (see FIG. 3).

[공정예 4] 4-step NWELOG 방법의 2-step[Step 4] 2-step of 4-step NWELOG method

본 공정은 4-step NWELOG 방법의 두 번째 단계(2-step)로서, 이 단계는 GaN nanowires의 상부에 lateral 성장을 시켜 차후 4-step에서 GaN epitaxial layer 성장을 시키기 위한 준비 단계라고 할 수 있다. 성장된 GaN nanowires의 상부에 lateral 성장을 시키기 위해 사용되어진 성장 조건으로 성장 온도 820 ~ 840℃, 압력 500 ~ 600 Torr의 분위기에서 성장 된다. 이로써 GaN nanowires의 상부에 Y 자 모양의 lateral 성장이 이루어지게 되고, 차후 step별 성장을 하였을 때 GaN epitaxial layer 성장에 유리한 nano-structure을 가지게 된다(도 4 참조).
This process is the second step of the 4-step NWELOG method, which is a preparation step for lateral growth on top of GaN nanowires and subsequent GaN epitaxial layer growth in 4-step. Growing conditions used to grow lateral growth on top of grown GaN nanowires are grown in an atmosphere with a growth temperature of 820 ~ 840 ℃ and a pressure of 500 ~ 600 Torr. As a result, Y-shaped lateral growth is achieved on the top of the GaN nanowires, and when the growth is performed step by step, the nano-structure is advantageous for the growth of the GaN epitaxial layer (see FIG. 4).

[공정예 5] 4-step NWELOG 방법의 3-step[Step 5] 3-step of 4-step NWELOG method

본 공정은 4-step NWELOG 방법의 세 번째 단계(3-step)로서, 이 단계는 4-step NWELOG 방법의 두 번째 단계와 같은 목적으로 상부에서 epitaxial layer를 성장시키기 위해 좀 더 많은 lateral 성장을 유도하는 과정이다. 4-step NWELOG 방법의 세번째 단계에서는 4-step NWELOG 방법의 두 번째 단계가 완료 된 상부에 보다 많은 lateral 성장을 유도하기 위해 다음과 같은 성장 조건으로 진행 된다. 성장 온도는 940 ~ 960℃, 압력은 500 ~ 600 torr를 유지하면서 성장한다. 이로써 두 번째 단계보다 더 많이 lateral 성장을 시킬 수 있다. 이렇게 세 번째 단계 까지 진행됨으로써 네 번째 단계에서 보다 쉽게 epitaxial layer 성장을 유도 할 수 있다(도 5 참조).
This process is the third step of the 4-step NWELOG method, which induces more lateral growth to grow the epitaxial layer on top for the same purpose as the second step of the 4-step NWELOG method. It's a process. In the third stage of the 4-step NWELOG method, the second stage of the 4-step NWELOG method proceeds with the following growth conditions to induce more lateral growth in the upper part. The growth temperature is 940 ~ 960 ℃, the pressure is maintained while maintaining the 500 to 600 torr. This allows for more lateral growth than the second stage. By proceeding to the third step, epitaxial layer growth can be induced more easily in the fourth step (see FIG. 5).

[공정예 6] 4-step NWELOG 방법의 4-step[Process Example 6] 4-step of 4-step NWELOG Method

본 공정은 4-step NWELOG 방법의 네 번째 단계(4-step)로서, 이 단계에서는 GaN nanowires의 상부에 지속적인 lateral 성장을 유도하여 Y자 형태로 성장시켜 최상단에 GaN epitaxial layer를 성장하는 마지막 단계이다. 4-step NWELOG 방법의 첫 번째 단계 내지 세 번째 단계와 달리 네 번째 단계에서는 GaN epitaxial layer성장을 위해 다음과 같은 조건을 사용하였다. 성장 온도는 1020 ~ 1040℃, 압력은 80 ~ 120 torr를 유지하면서 성장하였다. 결과적으로 최상단에 crack free한 GaN epitaxial layer를 성장 할 수 있다(도 6 및 도 7 참조).
This process is the fourth step of the 4-step NWELOG method (4-step), which induces continuous lateral growth on top of GaN nanowires and grows into Y shape to grow GaN epitaxial layer on top. . Unlike the first to third steps of the 4-step NWELOG method, the fourth step uses the following conditions for the GaN epitaxial layer growth. The growth temperature was 1020 ~ 1040 ℃, the pressure was maintained while maintaining the 80 ~ 120 torr. As a result, it is possible to grow a crack-free GaN epitaxial layer on the top (see FIGS. 6 and 7).

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.The present invention has been described above in connection with specific embodiments of the present invention, but this is only an example and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art can change or modify the described embodiments without departing from the scope of the present invention, and such changes or modifications are within the scope of the present invention. In addition, the materials of each component described herein can be readily selected and substituted for various materials known to those skilled in the art. Those skilled in the art will also appreciate that some of the components described herein can be omitted without degrading performance or adding components to improve performance. In addition, those skilled in the art may change the order of the method steps described herein depending on the process environment or equipment. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the appended claims and equivalents thereof, not by the embodiments described.

Claims (10)

(1) Si 기판 위에 Au 필름(film), Ni 필름, Pt 필름, Cu 필름, Ag 필름, Fe 필름 및 Cr 필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 필름을 증착하는 제1단계; (2) 상기 film이 증착된 Si 기판에 droplet을 형성하기 위해 annealing하는 제2단계; (3) GaN nanowires 성장시키는 제3단계(1-step); (4) GaN nanowires의 상부를 lateral 성장시키는 제4단계(2-step); (5) GaN nanowires의 상부에 추가적으로 lateral 성장시켜 영문자 Y 자의 형상으로 유도하는 제5단계(3-step); 및 (6) GaN nanowires에 epitaxial layer를 성장시키는 제6단계(4-step)를 포함하는 4-step NWELOG(4-step nanowires epitaxial lateral over growth) 방법.
(1) a first step of depositing any one film selected from the group consisting of Au film, Ni film, Pt film, Cu film, Ag film, Fe film and Cr film on Si substrate; (2) a second step of annealing to form droplets on the Si substrate on which the film is deposited; (3) a third step of growing GaN nanowires; (4) a second step of laterally growing the top of the GaN nanowires; (5) a third step of additionally lateral growth on top of GaN nanowires leading to the shape of the letter Y; And (6) a 4-step NWELOG (4-step nanowires epitaxial lateral over growth) method comprising a fourth step of growing an epitaxial layer on GaN nanowires.
제1항에 있어서, 상기 제1단계의 film은 Sputtering system을 이용하여 증착시키는 것을 특징으로 하는 4-step NWELOG 방법.
The method of claim 1, wherein the film of the first step is deposited using a sputtering system.
제1항에 있어서, 상기 제1단계의 증착의 두께는 1~30nm이고, 상기 증착의 시간은 10~300초인 것을 특징으로 하는 4-step NWELOG 방법.
The 4-step NWELOG method according to claim 1, wherein the thickness of the deposition in the first step is 1 to 30 nm and the deposition time is 10 to 300 seconds.
제1항에 있어서, 상기 제2단계의 droplet은 annealing의 조건에 따라 모양과 크기가 결정되는 것임을 특징으로 하는 4-step NWELOG 방법.
The method of claim 1, wherein the droplet of the second step is shaped and sized according to annealing conditions.
제1항에 있어서, 상기 제3단계의 GaN nanowires의 성장의 온도는 710~740℃이고, 압력은 500~600 torr 인 것을 특징으로 하는 4-step NWELOG 방법.
The 4-step NWELOG method of claim 1, wherein the growth temperature of GaN nanowires is 710-740 ° C. and the pressure is 500-600 torr.
제1항에 있어서, 상기 제3단계의 GaN nanowires의 두께는 제1단계에서 증착된 film의 두께 및 성장시간에 의해 결정되는 것임을 특징으로 하는 4-step NWELOG 방법.
The method of claim 1, wherein the thickness of the GaN nanowires in the third step is determined by the thickness and growth time of the film deposited in the first step.
제1항에 있어서, 상기 제4단계의 lateral 성장의 온도는 820~840℃이고, 압력은 500~600 torr 인 것을 특징으로 하는 4-step NWELOG 방법.
The method of claim 1, wherein the temperature of the lateral growth of the fourth step is 820 ~ 840 ℃, pressure is 500 ~ 600 torr, characterized in that the 4-step NWELOG method.
제1항에 있어서, 상기 제5단계의 lateral 성장의 온도는 940~960℃이고, 성장 압력은 500~600 torr 인 것을 특징으로 하는 4-step NWELOG 방법.
The method of claim 1, wherein the temperature of the lateral growth of the fifth step is 940 ~ 960 ℃, the growth pressure is 500 ~ 600 torr characterized in that the 4-step NWELOG method.
제1항에 있어서, 상기 제6단계의 epitaxial layer의 성장 온도는 1020~1040℃이고, 성장 압력은 80~120 torr 인 것을 특징으로 하는 4-step NWELOG 방법.
The method of claim 1, wherein the growth temperature of the epitaxial layer of the sixth step is 1020 ~ 1040 ℃, the growth pressure is 80 ~ 120 torr.
제1항 내지 내9항 중 선택된 어느 하나의 방법을 광소자 또는 전자소자에 이용하는 방법.A method using any one of claims 1 to 9 for an optical device or an electronic device.
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