KR20040008522A - 인시츄 유전체 마스크 제조를 통한 갈륨나이트라이드결정성 향상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인시츄 유전체 마스크(In-situ dielectric mask)제조를 통한 GaN 결정성 향상 방법에 관한 것으로써, 유전체 레이어 마스크(dielectric layer mask)를 매우 얇은 층으로 후공정 없이 형성하여 GaN의 레터럴 오버 그로스(lateral overgrowth)를 유도하고, 상기 유전체 레이어 마스크(dielectric layer mask)를 인시츄(in-situ)로 제조함으로써 박막의 전체 영역에서 고품질의 박막을 얻을 수 있는 효과가 발생한다.

Description

인시츄 유전체 마스크 제조를 통한 갈륨나이트라이드 결정성 향상 방법{Method for elevating GaN crystallization}

본 발명은 GaN의 결정성 향상 방법에 관한 발명으로써, 보다 상세하게는 인시츄(in-situ) 유전체 마스크를 이용하여 박막 내에 생성되어 지는 스리딩 디스로케이션(threading dislocation)의 밀도를 크게 줄일 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 III-Nitride 박막을 성장시킬 때 격자 상수가 동일한 기판의 부재로 인해, 많은 양의 결정 결함이 발생되는 문제가 있어, 이를 해결하기 위한 여러가지 대안들이 개발되어져 왔다.

그 중 가장 대표적인 방법으로 레터럴 에피탁시 오버 그로스(lateral epitaxy overgrowth)(LEO)라는 방법이 있는데 이하 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 GaN위에 LEO 로 GaN를 성장시킨 모양을 나타내는 도면으로, SiO2와 같은 유전체 마스크(dielectric mask)를 사용하여 기판과 GaN 박막사이에서 생성되어지는 스리딩 디스로케이션(threading dislocation)(10)의 수직진행을 억제하여 GaN 박막의 특성을 상당히 개선시킬 수 있었다.

그러나, 이렇게 유전체 마스크(dielectric mask)를 제작하는 과정이 GaN박막을 성장시크는 챔버(chamber)와 다른 곳에서 이루어 지기 때문에 웨이퍼를 이동하는 중에 발생하는 외부 불순물에 의한 오염을 감수해야 하며, 마스크 제작 및 후 공정 작업에 적지않은 시간과 자원이 소요되어 왔다.

또한, 이렇게 제작된 마스크의 경우 마스크가 올라가지 않은 부분에서는 스리딩 디스로케이션(threadingdislocation)(10)이 계속 진행되기 때문에 박막의 모든 부분에서 좋은 결정을 얻어내기는 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래 LEO방식에서 유전체 마스크를 익스시츄(ex-situ)로 제작하는 것을 지양하고, 유전체 마스크와 같은 역할을 하는 레이러를 인시츄(in-situ)로 제작함으로써 박막 전체영역에서 고품질의 박막을 얻는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태는, GaN 기판 상에 유전체 마스크 레이어 역할을 하는 SiNx를 서로 합체가 되도록 성장시키는 단계와;

상기 GaN 기판이 상기 유전체 마스크 레이어의 윗부분을 따라 레터럴 에피탁시 오버그로스(lateral epitaxy overgrowth)(LEO)가 일어나도록 여러번 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GaN 기판의 결정성 향상 방법이 제공된다.

도 1은 종래의 GaN위에 LEO(Lateral Epitaxial owergrowth) 로 GaN를 성장시킨 모양을 나타내는 도면이다.

도 2는 GaN 위에 SiN가 균일하게 일정 두께 이상 성장된 모양을 나타내는 도명이다.

도 3은 GaN 위에 SiN가 아일랜드 타입(island type)으로 성장된 모양을 나타내는 도면이다.

도 4는 GaN 위에 SiN가 아일랜드(island) 들이 성장된 뒤에 서로 합체(coalesce) 되는 모양을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 GaN 기판의 결정성 향상 성장 방법에 있어서 유전체 레이어 마스크(dielectric layer mask)(20)역할을 하는 SiNx 층의 바람직한 성장 모양을 나타낸 도면이다.

상기 SiNx(20)층은 실란(Silane)(SiH4)와 같은 Si를 공급해 주는 소스와 암모니아(NH3)와 같은 N 소스를 함께 고온의 사파이어 위에 흘려주어 얇은 층의 SiNx층을 형성 시킨다.

이때의 온도는 200~1100도 정도가 적당하며, 성장시키는 두께는 일반적으로 0.01~100nm 정도가 적당하다.

또한 SiNx 두께는 균일하게 성장되면 GaN의 누클리에이션(nucleation)이 잘 안되므로 GaN를 성장 시킬 수 없고, 이와 반대로 그림 3에서와 같이 island 들이 형성되어진 영역이 너무 좁으면 SiNx가 형성되지 않은 곳으로 GaN의 누클리에이션(nucleation)이 너무 많이 일어나 LEO의 효과를 보기가 힘들어 진다.

이러한 방법은 성장 반응로 내에서 모든 작업이 이루어 지기 때문에 에피탁시 레이어(epitaxy layer)를 성장하는데 매우 중요한 요소인 외부 불순물의 오염 문제를 염려하지 않아도 되는 장점이 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 GaN가 성장되는 과정 중에 인시츄(in-situ)로 유전체 마스크(dielectric mask)를 제조할 수 있게 되어, 익스시츄(ex-situ) 마스크 제작에 따른 외부 불순물 유입과 레터럴오버그로스(lateral overgrowth)가 되지 않는 부분을 최소화 하면서 오버그로스(overgrowth) 효과에 의한 스리딩 디스로케이션(threading dislocation)을 감소시켜 결정성 개선에 큰 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. GaN 기판 상에 유전체 마스크 레이어 역할을 하는 SiNx를 서로 합체가 되도록 성장시키는 제 1단계와;

   상기 GaN 기판이 상기 유전체 마스크 레이어의 윗부분을 따라 레터럴 에피탁시 오버그로스(lateral epitaxy overgrowth)(LEO)가 일어나도록 여러번 반복하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GaN 기판의 결정성 향상 방법.
2. 제 1항에 있어서 상기 SiNx의 우께는 0.01~100nm정도로 성장시키는 것을 특징으로 하는 GaN 기판의 결정성 향상 방법.