KR101636625B1 - p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 p형 오믹 전극의 제조 방법 - Google Patents
p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 p형 오믹 전극의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101636625B1 KR101636625B1 KR1020140183164A KR20140183164A KR101636625B1 KR 101636625 B1 KR101636625 B1 KR 101636625B1 KR 1020140183164 A KR1020140183164 A KR 1020140183164A KR 20140183164 A KR20140183164 A KR 20140183164A KR 101636625 B1 KR101636625 B1 KR 101636625B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor thin
- thin film
- flow rate
- plane
- forming
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 109
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 51
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims abstract description 43
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 5
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법에 있어서, 반극성 또는 비극성을 갖는 평면이 노출된 기판을 준비한다. 상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성한다. 이후, 상기 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량의 질소 소스를 공급하여 상기 제1 반도체 박막 상에 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막을 형성한다.
Description
본 발명은 P형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 포함하는 P형 오믹 전극의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반극성 또는 무극성 P형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 P형 오믹 전극의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 발광 소자는, 정방향의 전류(forward current)가 흐를 경우 빛을 발생하는 발광다이오드(light-emitting diode; LED) 및 레이저다이오드(laser diode; LD)로 구분될 수 있다. 특히 LED 및 LD는 공통적으로 p-n접합 구조(p-n junction)를 가지고 있으며, 이러한 발광소자들에 전류를 인가하면 전류가 광자(photon)로 변환되어 광이 발생한다.
일반적으로 그룹 3-5족 질화물계 반도체는 양질의 반도체 박막을 얻기 위하여 최초 성장 기판 상에 헤테로 에피택셜하게 성장시켜 제조되는데, 이러한 최초 성장 기판으로서 사파이어, 실리콘, 실리콘 탄소(SiC) 등이 이용되고 있다.
상기 최초 성장 기판의 일 평면으로부터 상기 반도체 박막을 형성하는 데 있어서, (0001) 평면과 같은 극성 평면 및 (1100) 평면과 같은 반극성 또는 비극성 평면이 이용되고 있다.
상기 반극성(Semipoalr) 및 비극성(nonpolar)을 갖는 평면으로부터 성장된 GaN-기반 반도체 박막은 고효율의 광전자 및 전자 소자의 구성요소로서 매우 중요하다. 최근 반극성 또는 비극성 GaN으로 제작한 LED가 장파장에서 보다 효율적이고 안정한 발광 특성을 나타내는 것으로 나타났다. 또한 반극성 또는 비극성 GaN에서 제조된 LED는 일반적으로 녹색 갭(Green gap)을 채울 수 있는 최종적인 해결책으로 여겨지고 있으며, 향상된 효율의 헤테로구조 전자소자(HFET)가 비극성 AlGaN/GaN 헤테로 구조에서 증명되었다.
상기 반극성 또는 비극성 GaN-기반 반도체의 경우, N site가 다수 존재하며 후속하는 어닐링 공정에서 상기 N site에 산소 원자가 댕글링 본딩(dangling bonding)되어 있다. 따라서, 다수의 산소 원자로 인하여 오믹 저항값이 커지며 오믹 컨택 특성을 악화시키는 문제가 있다.
이러한 반극성 및 비극성 GaN-기반 반도체의 효율을 더 올리기 위해서는 반극성 GaN 표면상에서의 금속과의 낮은 저항의 오믹 컨택을 형성, 향상시키는 것은 매우 중요하다. 현재 오믹 전극 제조기술은 고농도 도핑, 이종 이상의 금속을 사용하는 방법 또는 열처리하는 방법이 있다.
하지만, 고농도 도핑 기술을 사용하는 경우, 도핑 물질의 농도 조절에 따라 저농도 도핑 소자에는 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 일 목적은 상대적으로 낮은 저항의 오믹 컨택을 가능하게 할 수 있는 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상대적으로 낮은 저항의 오믹 컨택을 가능하게 할 수 있는 p형 오믹 전극의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법에 따르면, 반극성 또는 비극성을 갖는 평면이 노출된 기판을 준비한다. 상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성한다. 이후, 상기 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량의 질소 소스를 공급하여 상기 제1 반도체 박막 상에 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막을 형성한다. 여기서, 상기 제2 유량은 상기 제1 유량의 반 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 반도체 박막을 형성하기 위하여 상기 제1 온도보다 낮으며 100˚C 이상의 온도차를 갖는 제2 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 반도체 박막을 형성하는 공정 중 식각 가스가 추가적으로 공급될 수 있다. 상기 식각 가스는 수소 가스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 p형 오믹 전극의 제조 방법에 따르면, 반극성 또는 비극성을 갖는 평면이 노출된 기판을 준비한다. 상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성한다. 상기 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량의 질소 소스를 공급하여 상기 제1 반도체 박막 상에 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막을 형성하다. 이어서, 상기 제2 반도체 박막 상에 금속층을 형성한다. 여기서, 상기 제2 유량은 상기 제1 유량의 반 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 반도체 박막을 형성하기 위하여 상기 제1 온도보다 낮으며 100˚C 이상의 온도차를 갖는 제2 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 반도체 박막을 형성하는 공정 중 식각 가스가 추가적으로 공급될 수 있다. 상기 식각 가스는 수소 가스를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속층은 상기 반극성 또는 비극성 평면과 다른 상기 제2 반도체 박막의 결정면 상에 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 p형 오믹 전극의 제조 방법에 따르면, 3차원 성장을 통하여 반극성 또는 무극성 반도체 표면이 증대된 표면 거칠기를 가짐에 따라 새로운 면이 드러나게 된다. 상기 새로운 면에는 존재하는 산소 원자가 감소하게 된다. 따라서, 기존의 극성면으로부터 형성된 반도체 박막 및 금속 전극 간의 오믹 컨택 기술이 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있다.
나아가, 표면 거칠기를 증대시키기 위한 별도의 식각 공정이 생략됨으로써 추가적인 식각 공정이 없이 p형 반도체 박막을 형성하기 위한 공정 조건만을 변경하여 간단하게 상기 표면 거칠기를 증대시킬 수 있다. 또한, 상기 표면 거칠기를 증대시키기 위하여, 상기 반도체 박막 상에, 금속을 포함하는 금속질화물(예; MgN) 또는 금속 산화물을 이용하는 추가적인 박막 형성 공정이 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제1 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제2 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제3 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 p형 반도체 박막 구조물의 표면 상태를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 6은 비교예로서 p형 반도체 박막 구조물의 표면 상태를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 오믹 전극의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제1 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제2 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제3 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 p형 반도체 박막 구조물의 표면 상태를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 6은 비교예로서 p형 반도체 박막 구조물의 표면 상태를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 오믹 전극의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법에 따르면, 반극성 또는 비극성을 갖는 평면이 노출된 기판을 준비한다(S110).
상기 기판은 사파이어 기판을 들 수 있다. 또한, 극성 평면은 예를 들면 (00-01) 평면(c-plane)을 들 수 있는 반면에, 상기 반극성을 갖는 평면의 예로는 (11-22), (10-11), (20-21) 또는 (30-31) 평면을 들 수 있다. 또한, 비극성 평면의 예로는 (11-20), (10-11) 또는 (11-22) 평면을 들 수 있다.
이후, 상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성한다(S120). 이때 금속 유기 화학적 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 공정이 수행될 수 있다. 이로써 상기 기판의 평면 상에 Ⅲ족 금속 및 질소를 포함하는 제1 반도체 박막이 형성된다. 상기 제1 반도체 박막의 예로는 질화 알루미늄, 질화 갈륨 및 질화 인듐을 포함할 수 있다. 또한 상기 제1 반도체 박막은 제1 표면 거칠기를 가진다.
상기 Ⅲ족 금속 소스는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 Ⅲ족 금속 소스는 상기 금속을 포함하는 전구체를 포함할 수 있다. 상기 Ⅲ족 금속 소스가 갈륨 소스에 해당할 경우, 트리메틸갈륨(Ga(CH3)3)을 포함할 수 있다.
상기 질소 소스는 암모니아 가스를 포함할 수 있다. 상기 질소 가스는 제1 유량으로 챔버 내에 공급될 수 있다.
이후, 상기 제1 반도체 박막 상에 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량 보다 작은 제2 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 상기 제1 표면 거칠기 보다 큰 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막을 형성한다(S130). 이로써 상기 제2 반도체 박막은 반극성 또는 비극성 표면과 다른 새로운 평면이 드러난 3차원 구조를 가질 수 있다. 이때 상기 제2 반도체 박막의 표면에 산소 원자가 상대적으로 감소될 수 있다. 결과적으로 상기 제2 반도체 박막 상에 금속층이 형성될 경우 감소된 저항을 갖는 오믹 컨택이 형성될 수 있다.
상기 제2 반도체 박막을 형성하기 위하여, 금속 유기 화학적 기상 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 공정이 수행될 수 있다. 즉, 제1 반도체 박막 및 제2 반도체 박막은 인시튜로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제2 반도체 표면에 대한 표면 거칠기를 증대시키 위하여 별도의 식각 공정이 생략될 수 있다. 결과적으로 표면 거칠기를 증가시키기 위한 식각 공정이 생략된 채, Ⅲ-V족 반도체 박막을 형성하기 위한 금속 유기 화학적 기상 증착 공정에서 질소 소스(질소 전구체)의 유량을 조절함으로써 증대된 표면 거칠기를 갖는 3차원 구조를 Ⅲ-V족 반도체 박막 구조물이 형성될 수 있다.
이로써 상기 제1 반도체 박막 상에 Ⅲ족 금속 및 질소를 포함하는 제2 반도체 박막이 형성된다. 상기 제2 반도체 박막의 예로는 질화 알루미늄, 질화 갈륨 및 질화 인듐을 포함할 수 있다.
상기 Ⅲ족 금속 소스는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 Ⅲ족 금속 소스는 상기 금속을 포함하는 전구체를 포함할 수 있다. 상기 Ⅲ족 금속 소스가 갈륨 소스에 해당할 경우, 트리메틸갈륨(Ga(CH3)3)을 포함할 수 있다.
상기 질소 소스는 암모니아 가스를 포함할 수 있다. 상기 질소 가스는 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 챔버 내에 공급될 수 있다. 따라서, Ⅲ-V족 반도체 박막을 형성하기 위한 금속 유기 화학적 기상 증착 공정에서 질소 소스(질소 전구체)의 유량을 조절함으로써 증대된 표면 거칠기를 갖는 3차원 구조를 Ⅲ-V족 반도체 박막 구조물이 형성될 수 있다. 이때 상기 반도체 박막 구조물에는 반극성 또는 비극성 표면과 다른 새로운 결정면이 노출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제1 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성한다. 이때 Ⅲ족 금속 소스로서 트리메틸갈륨이 이용되며, 질소 소스로서 암모니아 가스가 이용될 수 있다.
이후, 상기 제1 반도체 박막 상에 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량 보다 작은 제2 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 상기 제1 표면 거칠기 보다 큰 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막을 형성한다.
상기 제2 유량은 상기 제1 유량의 반 이하의 공급량으로 조절될 수 있다. 이로써 상기 제2 표면 거칠기값이 높아질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제2 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성한다. 이때 Ⅲ족 금속 소스로서 트리메틸갈륨이 이용되며, 질소 소스로서 암모니아 가스가 이용될 수 있다.
이후, 상기 제1 반도체 박막 상에 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량 보다 작은 제2 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막을 형성한다.
상기 제2 유량은 상기 제1 유량의 반 이하의 공급량으로 조절될 수 있다. 나아가, 상기 제2 반도체 박막을 형성하기 위한 제2 공정 온도는 상기 제1 반도체 박막을 형성할 때의 제1 공정 온도보다 낮으며, 적어도 100˚C 의 온도 차이를 가지도록 구비될 수 있다. 따라서, 상대적으로 낮은 온도인 제2 공정 온도에 금속 유기 화학적 기상 증착 공정이 수행됨에 따라, 상기 제2 반도체 박막은 증대된 제2 표면 거칠기를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법의 제3 레시피를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성한다. 이때 Ⅲ족 금속 소스로서 트리메틸갈륨이 이용되며, 질소 소스로서 암모니아 가스가 이용될 수 있다.
이후, 상기 제1 반도체 박막 상에 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량 보다 작은 제2 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막을 형성한다.
상기 제2 유량은 상기 제1 유량의 반 이하의 공급량으로 조절될 수 있다. 나아가, 상기 제2 반도체 박막을 형성하기 위한 제2 공정 온도는 상기 제1 반도체 박막을 형성할 때의 제1 공정 온도보다 낮으며, 적어도 100˚C 의 온도 차이를 가지도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2 반도체 박막을 형성하기 위한 공정 중 추가적으로 식각 가스가 챔버 내에 공급될 수 있다. 상기 식각 가스의 예로는 수소 가스를 포함할 수 있다. 이로써 상기 제2 반도체 박막의 표면이 식각됨으로써 상기 제2 반도체 박막이 개선된 제2 표면 거칠기를 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 p형 반도체 박막 구조물의 표면 상태를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다. 도 6은 비교예로서 p형 반도체 박막 구조물의 표면 상태를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 비교예는 갈륨 전구체로서 트리메틸갈륨 및 질소 전구체로서 암모니아 가스가 이용되었으며, 일정한 유량 및 동일한 온도에서 갈륨 질소 박막이 형성되었다. 반면에, 도2를 참조로 하여 제1 리세피에 따라 형성된 제1 및 2 갈륨 질소 박막들을 포함하는 p형 반도체 박막 구조물이 형성되었다.
상술한 바와 같이 도2를 참조로 하여 제1 리세피에 따라 형성된 p형 반도체 박막 구조물에 따르면 증대된 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막이 형성됨을 확인할 수 있다. 이때, 상기 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막은 상기 반극성 평면 또는 비극성 평면과 다른 새로운 결정면이 노출됨을 확인할 수 있다.
p형 오믹 전극의 제조 방법
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 오믹 전극의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 p형 오믹 전극의 제조 방법에 있어서, 반극성 또는 비극성을 갖는 평면이 노출된 기판을 준비한다(S110). 이후, 상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성한다(S120). 상기 Ⅲ족 소스 및 상기 제1 보다 작은 제2 유량의 질소 소스를 공급하여 상기 제1 반도체 박막 상에 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 갖는 제2 반도체 박막을 형성한다(S130). 이로서 기판 상에 제1 및 제2 반도체 박막들이 형성된 p형 전극 구조물이 형성된다. 상기 제2 반도체 박막 상에는 N site가 감소되며 나아가 산소 원자가 상대적으로 감소된 결정면이 노출될 수 있다. 이 때 상기 결정면은 반극성 또는 비극성을 갖는 평면과는 서로 다를 수 있다.
이후, 상기 제2 반도체 박막 상에 금속층을 형성한다(S140). 상기 금속층은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag) 또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 금속층은 상기 반극성 또는 비극성 평면과 다른 상기 제2 반도체 박막의 결정면 상에 형성된다. 따라서, 상기 제2 반도체 박막 및 상기 금속층은 감소된 컨택 저항을 갖는 오믹 컨택 특성을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 p형 오믹 전극의 제조 방법은 발광 다이오드 소자, 레이저 다이오드 소자 등에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (10)
- 반극성 또는 비극성을 갖는 평면이 노출된 기판을 준비하는 단계;
상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성하는 단계; 및
상기 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량의 질소 소스를 공급하여 상기 제1 반도체 박막 상에 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 가짐에 따라, 상기 반극성 또는 비극성을 갖는 평면과 다른 새로운 평면을 노출시키는 제2 반도체 박막을 형성하는 단계를 포함하는 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제2 유량은 상기 제1 유량의 반 이하인 것을 특징으로 하는 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 반도체 박막을 형성하는 단계는 상기 제1 온도보다 낮으며 100˚C 이상의 온도차를 갖는 제2 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 반도체 박막을 형성하는 단계는 식각 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 식각 가스는 수소 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법.
- 반극성 또는 비극성을 갖는 평면이 노출된 기판을 준비하는 단계;
상기 평면 상에 제1 온도에서 Ⅲ족 금속 소스 및 제1 유량을 갖는 질소 소스를 공급하여 제1 표면 거칠기를 갖는 제1 반도체 박막을 형성하는 단계;
상기 Ⅲ족 금속 소스 및 상기 제1 유량보다 작은 제2 유량의 질소 소스를 공급하여 상기 제1 반도체 박막 상에 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 가짐에 따라, 상기 반극성 또는 비극성을 갖는 평면과 다른 새로운 평면을 노출시키는 제2 반도체 박막을 형성하는 단계; 및
상기 제2 반도체 박막 상에 상기 제2 반도체 박막과 오믹 컨택을 이루는 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 p형 오믹 전극의 제조 방법. - 제6항에 있어서, 상기 제2 유량은 상기 제1 유량의 반 이하인 것을 특징으로 하는 p형 오믹 전극의 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 제2 반도체 박막을 형성하는 단계는 상기 제1 온도보다 100˚C 이상의 온도차를 갖는 제2 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 p형 오믹 전극의 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 제2 반도체 박막을 형성하는 단계는 수소 가스를 식각 가스로서 공급하는 것을 특징으로 하는 p형 오믹 전극의 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 금속층은 상기 반극성 또는 비극성 평면과 다른 상기 제2 반도체 박막의 결정면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 p형 오믹 전극의 제조방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140183164A KR101636625B1 (ko) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 p형 오믹 전극의 제조 방법 |
| PCT/KR2015/007077 WO2016098978A1 (ko) | 2014-12-18 | 2015-07-08 | P형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 p형 오믹 전극의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140183164A KR101636625B1 (ko) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 p형 오믹 전극의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160074183A KR20160074183A (ko) | 2016-06-28 |
| KR101636625B1 true KR101636625B1 (ko) | 2016-07-05 |
Family
ID=56126830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140183164A KR101636625B1 (ko) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 p형 오믹 전극의 제조 방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101636625B1 (ko) |
| WO (1) | WO2016098978A1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101372352B1 (ko) * | 2012-09-07 | 2014-03-12 | 전북대학교산학협력단 | ｐ-ＧａＮ 오믹 전극 제조방법 및 이에 의하여 제조된 ｐ-ＧａＮ 오믹 전극 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5749888B2 (ja) * | 2010-01-18 | 2015-07-15 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子及び半導体素子を作製する方法 |
| JP2013033930A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-02-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、及び、ｉｉｉ族窒化物半導体素子の製造方法 |
| KR20130107815A (ko) * | 2012-03-23 | 2013-10-02 | 서울바이오시스 주식회사 | 비극성 질화갈륨계 반도체층을 형성하는 방법 |
| KR101317106B1 (ko) * | 2012-08-20 | 2013-10-11 | 전북대학교산학협력단 | 오믹 컨택 제조방법 및 이에 의하여 제조된 오믹 컨택 |
-
2014
- 2014-12-18 KR KR1020140183164A patent/KR101636625B1/ko active IP Right Grant
-
2015
- 2015-07-08 WO PCT/KR2015/007077 patent/WO2016098978A1/ko active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101372352B1 (ko) * | 2012-09-07 | 2014-03-12 | 전북대학교산학협력단 | ｐ-ＧａＮ 오믹 전극 제조방법 및 이에 의하여 제조된 ｐ-ＧａＮ 오믹 전극 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160074183A (ko) | 2016-06-28 |
| WO2016098978A1 (ko) | 2016-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8563995B2 (en) | Ultraviolet light emitting diode/laser diode with nested superlattice | |
| EP2731151A1 (en) | Method of manufacture for nitride semiconductor light emitting element, wafer, and nitride semiconductor light emitting element | |
| US9184242B2 (en) | Nitride semiconductor wafer, nitride semiconductor element, and method for manufacturing nitride semiconductor wafer | |
| JP6910341B2 (ja) | 縦型紫外発光ダイオード | |
| TW201011952A (en) | Group iii nitride based semiconductor light emitting element and epitaxial wafer | |
| JP2009004569A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系半導体発光素子 | |
| JP2017506434A (ja) | オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法及びオプトエレクトロニクス半導体チップ | |
| US9614121B1 (en) | Method of fabricating semiconductor light emitting device | |
| JP2006232639A (ja) | 窒化物系半導体の気相成長方法とそれを用いた窒化物系半導体エピタキシャル基板並びに自立基板、及び半導体装置 | |
| CN105336830A (zh) | 一种双面发光深紫外二极管外延片、芯片的制备方法 | |
| JP2017028076A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物発光素子の製造方法 | |
| JP2005286318A (ja) | 窒化ガリウム系半導体素子 | |
| US20070015306A1 (en) | Manufacturing method of P type group III nitride semiconductor layer and light emitting device | |
| US20160087153A1 (en) | ACTIVE REGION CONTAINING NANODOTS (ALSO REFERRED TO AS "QUANTUM DOTS") IN MOTHER CRYSTAL FORMED OF ZINC BLENDE-TYPE (ALSO REFERRED TO AS "CUBIC CRYSTAL-TYPE") AlyInxGal-y-xN CRYSTAL(Y . 0, X>0) GROWN ON Si SUBSTRATE, AND LIGHTEMITTING DEVICE USING THE SAME (LED AND LD) | |
| Mino et al. | Characteristics of epitaxial lateral overgrowth AlN templates on (111) Si substrates for AlGaN deep‐UV LEDs fabricated on different direction stripe patterns | |
| JP2008288532A (ja) | 窒化物系半導体装置 | |
| CN105098001A (zh) | 发光设备及其制造方法 | |
| JP2012204540A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP4720519B2 (ja) | ｐ型窒化物半導体の製造方法 | |
| KR101636625B1 (ko) | p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 p형 오믹 전극의 제조 방법 | |
| JP2007189028A (ja) | ｐ型窒化ガリウム系半導体の製造方法及びＡｌＧａＩｎＮ系発光素子の製造方法 | |
| US20120244686A1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
| JP2009231609A (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2006128653A (ja) | ３−５族化合物半導体、その製造方法及びその用途 | |
| JP2007227803A (ja) | 窒化物系半導体の気相成長方法とそれを用いた窒化物系半導体エピタキシャル基板並びに自立基板、及び半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |