KR20050025054A - AlGaInN based P-N Diode and Fabrication Method thereof - Google Patents

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KR20050025054A
KR20050025054A KR20040021399A KR20040021399A KR20050025054A KR 20050025054 A KR20050025054 A KR 20050025054A KR 20040021399 A KR20040021399 A KR 20040021399A KR 20040021399 A KR20040021399 A KR 20040021399A KR 20050025054 A KR20050025054 A KR 20050025054A
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박중서
박은현
유태경
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삼성전기주식회사
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Abstract

PURPOSE: An AlGaInN based p-n diode and a method for fabricating the same are provided to obtain a p-type AlGaInN only by growing of a thin film without the post activation annealing using a hydrazine family source capable of absorbing hydrogen in the thermal decomposition. CONSTITUTION: A V-family nitrogen precursor includes a hydrazine family source creating a radical capable of combining hydrogen radicals in the thermal decomposition. The hydrogen radicals separated from NH3 is removed, and then a P-Al(x)Ga(y)In(z)N layer is grown.

Description

질화알루미늄갈륨인듐계 피-엔 다이오드 소자 및 그 제조 방법{AlGaInN based P-N Diode and Fabrication Method thereof}Aluminum gallium indium nitride based P-N diode device and manufacturing method thereof {AlGaInN based P-N Diode and Fabrication Method about}

본 발명은 새로운 P형 AlGaInN:Mg 성장법에 의한 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 열분해시 수소흡착 기능이 있는 하이드라진계열 소스를 암모니아 질소 전구체와 혼합사용하여 P형 AlGaInN:Mg를 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)으로 성장시키는 수소 흡착 기능을 가지는 하이드라진계 소스를 이용한 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an AlGaInN-based PN diode device by a novel P-type AlGaInN: Mg growth method, and a method for manufacturing the same. The present invention relates to an AlGaInN-based PN diode device using a hydrazine-based source having a hydrogen adsorption function grown by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), and a method of manufacturing the same.

일반적으로 종래의 AlGaInN계 P-N 다이오드 발광 소자의 에피 구조는, 도 1에 도시한 바와같이, 절연성 기판인 사파이어 기판(10)의 상측에 버퍼층(11), N형 GaN 층(12), N형 AlGaN 클래드층(13), InGaN(또는 GaN) 활성층(14), P형 AlGaN층(15), P형 GaN층(16)을 순차적으로 결정 성장 한 후, 상기 P형 GaN층(16)상에 투명전극(17)을 형성하여 그 상측에 P형 금속전극(18)의 형성을 하고, 상기 N-GaN층에 N 전극(19)을 형성하는 구성으로 이루어진다. 필요에 따라서 N층을 AlGaInN 단일 또는 다중층으로 구성이 가능하며, P층 또한 AlGaInN 단일 또는 다중층으로 구성할 수 있는 것은 기존의 AlGaInN계 발광소자에 있어서 당연한 사실이다.In general, the epi structure of a conventional AlGaInN-based PN diode light emitting device, as shown in Figure 1, the buffer layer 11, the N-type GaN layer 12, the N-type AlGaN on the upper side of the sapphire substrate 10, which is an insulating substrate After crystal growth of the cladding layer 13, the InGaN (or GaN) active layer 14, the P-type AlGaN layer 15, and the P-type GaN layer 16 in sequence, it is transparent on the P-type GaN layer 16 The electrode 17 is formed to form a P-type metal electrode 18 thereon, and the N electrode 19 is formed on the N-GaN layer. If necessary, the N layer can be composed of AlGaInN single or multiple layers, and the P layer can also be composed of AlGaInN single or multiple layers is a natural fact in the existing AlGaInN-based light emitting device.

그리고, 상기와 같은 상업용 발광 소자의 경우, 기상 증착법의 하나인 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 이하 "금속유기화학증착" 이라함)가 주로 이용된다. In the commercial light emitting device as described above, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), which is one of vapor deposition methods, is mainly used.

이 경우 도 2a에 도시된 바와같이, 질소 전구체로 암모니아(NH3)가 사용되며, GaN의 성장은 H2가, InGaN의 경우 N2가 케리어가스로 사용된다.In this case, as shown in Figure 2a, ammonia (NH 3 ) is used as the nitrogen precursor, the growth of GaN is H 2 , N 2 is used as the carrier gas for InGaN.

이때, 상기 암모니아(NH3)는, 열적으로 매우 안정되어 1000℃ 이상에서도 몇 %정도의 NH3만이 열분해하여 질소 소스로서 GaN 성장에 기여한다.At this time, the ammonia (NH 3 ) is very thermally stable, only a few% of NH 3 is pyrolyzed even at 1000 ° C. or higher, contributing to the growth of GaN as a nitrogen source.

따라서, 열분해 효율을 높이기 위해 고온 성장이 불가피하며 결정성이 좋은 GaN 성장을 위한 V/III 분율이 또한 매우 높으며, 일반적으로 4000에서 10000 정도의 높은 V/III 분율를 이용한다. Therefore, high temperature growth is inevitable and the V / III fraction for good crystallinity GaN growth is also very high in order to increase the pyrolysis efficiency, and generally uses a high V / III fraction of about 4000 to 10,000.

아래의 반응식과 같이, GaN 성장을 위해 사용되는 다량의 암모니아는 그 부산물로 다량의 수소를 방출하게 되고, 케리어가스로 사용되는 H2와 더불어 Mg-H 수동화(passivation)의 한 원인을 제공하기도 한다.As shown in the equation below, a large amount of ammonia used for GaN growth releases a large amount of hydrogen as a by-product, and in addition to H 2 used as a carrier gas, may provide a cause of Mg-H passivation. do.

NH3 ----------> N + H + H2 NH 3 ----------> N + H + H 2

고온열분해 질소기 수소기 수소           Pyrolysis Nitrogen Group Hydrogen Group Hydrogen

즉, 상기 암모니아가스가 고온에서 열분해가 되면 질소기(N)와 수소기(H) 및 수소(H2)가 형성이 되면 형성된 수소기가 AlGaInN:Mg 박막의 성장 중에 Mg와 쉽게 결합하여서 Mg가 억셉터(Acceptor) 역할을 하지 못하게 결합함으로써 Mg-H 결합을 형성하게 된다.That is, when the ammonia gas is pyrolyzed at high temperature, when the nitrogen group (N), the hydrogen group (H), and the hydrogen (H 2 ) are formed, the hydrogen group formed easily combines with the Mg during the growth of the AlGaInN: Mg thin film, thereby suppressing the Mg. Mg-H bonds are formed by binding not to act as a acceptor.

이에 따라, 다량의 Mg-H 결합이 형성된 AlGaInN:Mg 박막층은 P-형을 형성하지 못하고 오히려 저항률이 매우 높은 N-형의 박막을 형성하게 된다. Accordingly, the AlGaInN: Mg thin film layer in which a large amount of Mg-H bond is formed does not form a P-type, but rather forms an N-type thin film having a very high resistivity.

이러한 현상은, 기존의 P-형 GaN계 박막성장에 있어서 이미 매우 보편적으로 잘 알려진 사실이며, 여러 경로를 통해 그 연구 결과들이 많이 발표된바 있다.This phenomenon is already very well known in the conventional P-type GaN-based thin film growth, and many studies have been published through several paths.

상기와 같이 암모니아(NH3)를 이용한 P형 AlGaInN:Mg 성장 시 P형의 불순물(dopant)인 Mg는 수소와 Mg-H 결합을 형성해 불순물인 Mg가 수동화(passivation)되어 저항이 매우 큰 물질로 변하게 되며, 이러한 AlGaInN:Mg 박막층을 P형 반도체로 변환시키기 위해서는 후-열처리(Post Activation Annealing)를 실시하여 P-형으로 변환시킨다.As described above, when P-type AlGaInN: Mg is grown using ammonia (NH 3 ), Mg, a P-type dopant, forms an Mg-H bond with hydrogen to passivate Mg, an impurity, and thus has a very high resistance. In order to convert the AlGaInN: Mg thin film layer into a P-type semiconductor, it is converted into a P-type by performing post-activation annealing.

이와 같이 P-형으로 변화시키는 후-열처리 방법에 있어서 가장 보편적으로 사용되는 방법은, 400℃ 이상의 고온에서 질소 캐리어를 사용 일정시간동안 열처리하는 방법과 AlGaInN:Mg층에 전자빔을 조사하여 P-형을 얻는 방법이 사용되어 지고 있다. As described above, the most commonly used method of post-heat treatment method of converting to P-type is a method of heat-treating a nitrogen carrier at a high temperature of 400 ° C. or more for a predetermined time and irradiating an electron beam to the AlGaInN: Mg layer to form a P-type. The method of obtaining this is being used.

상기와 같은 후-열처리 방법은, 수소와 마그네슘 결합에 일정한 에너지를 주어 그 결합을 끊어 박막 내에서 수소기를 박막 밖으로 확산-추출시켜 제거하는 방법으로 그 방법상에는 차이가 있으나 P-형을 얻는 근본 적인 원리는 같다. The post-heat treatment method is a method of giving a constant energy to hydrogen and magnesium bonds to break the bonds to diffuse and extract hydrogen groups out of the thin film. The principle is the same.

그리고, 상기와 같이 후-열처리에 의해 P-형을 얻는 원리는 도 2b에 도시한 바와같이, 기존의 암모니아와 갈륨소스 및 마그네슘소스를 이용하여 P-GaN 층을 성장시키고, P-GaN 층의 성장이 완료되면 Mg-H 결합으로 인하여 절연체에 가까운 N-형 층이 형성되며, 이에 열처리 또는 전자빔을 조사하면 수소기가 제거되면서 P-형을 얻을 수 있다. And, as described above, the principle of obtaining the P-type by post-heat treatment is as shown in Figure 2b, using a conventional ammonia, gallium source and magnesium source to grow a P-GaN layer, When the growth is completed, an N-type layer close to the insulator is formed by the Mg-H bond, and when the heat treatment or the electron beam is irradiated, the hydrogen group is removed to obtain the P-type.

그러나, 상기와 같은 종래의 암모니아를 사용한 AlGaInN:Mg 박막성장에 있어서는, 반드시 박막성장 후-열처리와 같은 후 공정을 하여야만 P-형을 얻을 수 있다는 단점이 있고, 상기와 같은 후-열처리 공정은 공정의 복잡성을 증가시킴은 물론 활성층에 손상을 초래하여 제품불량을 가져오게 된다.However, in the AlGaInN: Mg thin film growth using the conventional ammonia as described above, the P-type can be obtained only after the post-heat treatment such as thin film growth, and the post-heat treatment process as described above In addition to increasing the complexity of the product, as well as damage to the active layer can lead to product defects.

따라서 앞에서 언급한 후-열처리가 필요 없는 기존의 성장과 동시에 P-type(as-grown P-type) GaN층을 얻는 방법으로는 일부 학술 논문에서도 발표되어 있는 방법으로 P-GaN 박막을 성장 시 캐리어 가스로 질소를 이용하는 방법이 있다. 이 경우 근본적으로 수소를 다량 발생하는 암모니아를 질소 전구체로 사용하므로 근본적인 수소 차단이 불가능하여 as-grown P-type을 얻는 방법에 있어서 그 재현성에 문제가 있다. 또한 소니사(US6,043,140,US6,413,312 B1)에서 제안한 발명으로 수소 발생이 되지 않는 질소 전구체와 질소 캐리어를 사용하여 P-GaN 성장시 수소의 유입을 근본적으로 차단하여 as-grown P-type을 얻는 방법은 근본적으로 바람직한 방법이다. 그러나 본사에서 소니사에서 제안하는 방법을 따라 질소 전구체로 하이드라진(Hydrazine)을 사용하고 캐리어 가스로 질소를 사용해서 실질적으로 P-GaN을 성장해본 결과 GaN LED 소자에 적용할 만한 P-GaN층의 표면 모폴로지(Surface Morphology)를 얻는데 실패 하였다. 기존의 발표된 논문에 의하면 하이드라진(Hydrazine) 질소 전구체를 이용한 GaN 성장 시 아직까지 고품질을 얻는데 상당한 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 소니사에서 제안한 방법은 원리면에서는 타당한 접근 방법이라 할 수 있으나 실적적인 적용에 있어서, 특히 상업용 발광소자의 대량 생산적인 면에서 현실적으로 어려운 기술로 사료된다. 더욱이 암모니아에 비해 하이드라진(Hydrazine)계 소스(source)의 원가는 비교를 할 수 없는 정도로 비싸므로, 소니사에서 제안하는 방법에 따라 갈륨 사용량 대비 수백배의 하이드라진(Hydrazine)을 사용하였을 경우 상업용 발광소자의 원가 경쟁력을 잃게 될 것으로 사료된다.Therefore, a method of obtaining an as-grown P-type GaN layer at the same time as the aforementioned growth without the need for post-heat treatment has been disclosed in some academic papers. There is a method using nitrogen as a gas. In this case, since ammonia, which generates a large amount of hydrogen, is used as a nitrogen precursor, there is a problem in the reproducibility in the method of obtaining as-grown P-type due to fundamental hydrogen blocking. In addition, the invention proposed by Sony Corporation (US6,043,140, US6,413,312 B1) uses a nitrogen precursor and a nitrogen carrier that do not generate hydrogen to fundamentally block the inflow of hydrogen during P-GaN growth to obtain as-grown P-type. The method is essentially the preferred method. However, we have grown the P-GaN by using Hydrazine as the nitrogen precursor and nitrogen as the carrier gas following the method suggested by Sony at the headquarters.The surface morphology of the P-GaN layer applicable to GaN LED devices. Failed to obtain Surface Morphology. According to a published paper, it is known that there is still considerable difficulty in obtaining high quality when growing GaN using a hydrazine nitrogen precursor. Therefore, the method proposed by Sony may be a reasonable approach in principle, but it is considered to be a difficult technique in terms of performance, especially in terms of mass production of commercial light emitting devices. Moreover, the cost of Hydrazine-based sources is incomparably higher than that of ammonia. Therefore, according to the method proposed by Sony, when hundreds of times of Hydrazine is used in comparison with the amount of gallium, Cost competitiveness will likely be lost.

상기와 같은 단점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, P-AlGaInN:Mg 성장시 수소에 의한 Mg 불순물의 수소 수동화를 최소화할 수 있도록 하여 별도의 후-열처리 공정 없이 박막 성장과 동시에 P-형을 얻을 수 있도록 하는 수소 흡착 기능을 가지는 하이드라진계 소스를 이용한 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above disadvantages, to minimize the hydrogen passivation of Mg impurities by hydrogen during the growth of P-AlGaInN: Mg to simultaneously grow the thin film and P-type without a separate post-heat treatment process To provide an AlGaInN-based PN diode device using a hydrazine-based source having a hydrogen adsorption function to obtain a and a method of manufacturing the same.

이를 위해서 열분해 시 수소 흡착기능이 있는 하이드라진계 소스를 암모니아 질소 전구체와 혼합하여 사용함으로 Mg-H 결합 형성을 최소화 시키는 원리를 이용하는 것이 본 발명의 주된 특징이다. 이에 대한 원리적 설명은 발명의 구성에서 자세히 설명을 한다.To this end, the main feature of the present invention is to use a principle of minimizing Mg-H bond formation by using a hydrazine-based source having hydrogen adsorption function mixed with an ammonia nitrogen precursor during pyrolysis. The principle explanation for this is explained in detail in the configuration of the invention.

상기 목적을 달성하기 위해, V족 질소 전구체로 NH3를 사용하여 P-Al(x)Ga(y)In(y)N층(x+y+z=1)을 성장시키는 단계를 포함하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 단계에서 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층의 성장은 질소 전구체로서 NH3 및 열분해시 수소기와 결합할 수 있는 래디칼을 생성하는 하이드라진계 소스를 함께 사용하여 NH3로부터 분리되는 수소기가 상기 래디칼과 결합하여 제거되도록 함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, AlGaInN system comprising the step of growing a P-Al (x) Ga (y) In (y) N layer (x + y + z = 1) using NH 3 as a Group V nitrogen precursor In the method of manufacturing a PN diode device, the growth of the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer in this step is a hydrazine system that generates radicals capable of bonding with a hydrogen group upon thermal decomposition with NH 3 as a nitrogen precursor. Provided is a method of manufacturing an AlGaInN-based PN diode device, wherein the hydrogen group separated from NH 3 by using a source is combined with the radical to be removed.

또한 본 발명은 V족 질소 전구체로 NH3를 사용하여 성장되는 P-Al(x)Ga(y)In(y)N층(x+y+z=1)을 포함하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자에 있어서, 상기 V족 질소 전구체는 열분해시 수소기와 결합할 수 있는 래디칼을 생성하는 하이드라진계 소스를 더 포함하며, 상기 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층은 NH3로부터 분리되는 수소기가 상기 래디칼과 결합하여 제거되도록 함으로써 성장되는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자가 제공된다. In addition, the present invention provides an AlGaInN-based PN diode device comprising a P-Al (x) Ga (y) In (y) N layer (x + y + z = 1) grown using NH3 as a Group V nitrogen precursor. The group V nitrogen precursor further includes a hydrazine-based source that generates radicals capable of bonding with a hydrogen group during pyrolysis, and the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer is hydrogen separated from NH3. An AlGaInN-based PN diode device is provided which is grown by allowing groups to be removed in combination with the radicals.

또한 본 발명은 기판, 기판 위에 성장되는 버퍼층, 버퍼층 위에 성장되는 N-Al(a)Ga(b)In(c)N층(a+b+c=1), N-Al(a)Ga(b)In(c)N층 위에 성장되는 활성층, 활성층 위에 성장되는 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층(x+y+z=1), N-Al(a)Ga(b)In(c)N층에 전기적으로 접촉되는 N형 전극, 그리고 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층에 전기적으로 접촉되는 P형 전극을 포함하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자에 있어서, 상기 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층은 질소 전구체로서 암모니아 및 열분해시에 수소기와 결합할 수 있는 래디칼을 생성하는 하이드라진계 소스를 함께 사용하여 NH3로부터 분리되는 수소기가 상기 래디칼과 결합하여 제거되도록 함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자가 제공된다.The present invention also provides a substrate, a buffer layer grown on the substrate, an N-Al (a) Ga (b) In (c) N layer (a + b + c = 1), N-Al (a) Ga ( b) Active layer grown on In (c) N layer, P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer (x + y + z = 1), N-Al (a) Ga grown on active layer (b) an AlGaInN-based PN diode comprising an N-type electrode in electrical contact with the In (c) N layer and a P-type electrode in electrical contact with the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer. In the device, the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer is a nitrogen precursor separated from NH3 using ammonia and a hydrazine-based source that generates radicals capable of bonding with hydrogen groups during pyrolysis. There is provided an AlGaInN-based PN diode device which is obtained by allowing a hydrogen group to be combined with the radical to be removed.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3에서 도시된 바와 같이, 열분해 시 수소 흡착 기능이 있는 하이드라진(Hydrazine)계열의 소스를 암모니아 질소 전구체(Nitrogen Precursor)와 혼합사용하여 AlGaInN:Mg 박막 내 수소기로 인한 Mg-H 복합체(Complex)의 형성을 억제하여 박막 성장과 더불어 후-열처리 공정이 필요 없이 P-형을 얻는다.As shown in FIG. 3, a Mg-H complex (Hydrazine) -based source having hydrogen adsorption function during pyrolysis was mixed with an ammonia nitrogen precursor (Nitrogen Precursor) to form an Mg-H complex due to hydrogen groups in an AlGaInN: Mg thin film. Formation is suppressed to obtain P-form without thin film growth and post-heat treatment process.

이때, 성장된 AlGaInN:Mg 박막 내 H기를 극소화 할 수 있다.At this time, H group in the grown AlGaInN: Mg thin film can be minimized.

그리고, 수소 흡착 기능이 있는 하이드라진(Hydrazine)계 소스(source)를 암모니아 질소 전구체와 혼합하여 이용할 경우 후-열처리 공정 없이도 P형 AlGaInN:Mg을 얻을 수 있는 원리를 설명한다. And, when using a hydrazine (Hydrazine) source having a hydrogen adsorption function and mixed with an ammonia nitrogen precursor will be described the principle that can be obtained P-type AlGaInN: Mg without the post-heat treatment process.

여기서 수소 흡착 기능으로 사용되는 하이드라진계 소스로 디메칠하이드라진(DM-hydrazine)을 일예로 들어 설명한다. 이 물질의 질소기와 질소기 사이의 결합에너지가 33.4Kcal로 암모니아의 질소기와 수소기 사이의 결합에너지인 93.3Kcal보다 훨씬 낮은 결합에너지를 가지고 있다.Herein, dimethylhydrazine (DM-hydrazine) is used as an example of a hydrazine-based source used as a hydrogen adsorption function. The binding energy between the nitrogen and nitrogen groups of this material is 33.4Kcal, which is much lower than 93.3Kcal, the binding energy between the nitrogen and hydrogen groups of ammonia.

따라서, 500℃ 이상의 낮은 온도에서도 하이드라진 물질의 질소간 결합은 쉽게 깨어지게 되어 NH2기가 형성되게 된다.Therefore, even at low temperatures of 500 ° C. or more, the nitrogen-to-nitrogen bond of the hydrazine material is easily broken to form NH 2 groups.

일례로, 반응식 2와 같은 디메칠하이드라진(DM-hydrazine)을 예로 들어서 설명하면 아래와 같다.As an example, a dimethyl hydrazine (DM-hydrazine) such as Scheme 2 is described as an example.

(CH3)2N-NH2 --------------------> (CH3)2N + NH 2 (CH 3 ) 2 N-NH 2 --------------------> (CH 3 ) 2 N + NH 2

열분해                  pyrolysis

이때, 형성된 NH2기는 매우 불안하고 반응성이 높은 물질로 가능한 빨리 주변의 H기와 결합하여 열적으로 안정한 암모니아(NH3) 형태로 변환시키고자 하고, 하이드라진의 열분해로 일차적으로 형성된 (CH3)2N기는 2차 열분해를 거치면서 N기와 CH3 기를 형성하게 되며, CH3 기도 열적으로 불안하여 주변의 수소와 결합하여 CH 4를 형성하려고 한다.In this case, the formed NH 2 group is a very unstable and highly reactive substance, which is intended to be converted into a thermally stable ammonia (NH 3 ) form by combining with surrounding H groups as soon as possible, and the (CH 3 ) 2N group formed primarily by pyrolysis of hydrazine. Through the second pyrolysis, N and CH 3 groups are formed, and CH 3 is also thermally unstable to combine with surrounding hydrogen to form CH 4 .

따라서, 상기와 같이 하이드라진을 AlGaInN:Mg 성장의 질소 전구체로 사용하면, 반응식 3에서와 같이 기상층(Gas Phase Layer)에 존재하는 수소기의 농도를 저하시키는 효과가 발생하게 됨으로써 암모니아를 사용하였을 때 쉽게 발생하는 Mg-H 복합체의 형성을 극소화 하거나 없앨 수 있다. Therefore, when hydrazine is used as a nitrogen precursor for AlGaInN: Mg growth as described above, the effect of lowering the concentration of hydrogen groups present in the gas phase layer as in Scheme 3 is generated. It can minimize or eliminate the formation of easily occurring Mg-H complexes.

(CH3)2N ----------> 2(CH3) + N ---------> 2CH4 + N(CH 3 ) 2 N ----------> 2 (CH 3 ) + N ---------> 2CH 4 + N

열분해 수소기(H) 결합 Pyrolysis hydrogen group (H) bond

NH2 ----------> NH3 NH 2 ----------> NH 3

수소기(H) 결합Hydrogen group (H) bond

그 결과로, 반응식 3에서 기술된 바와 같이 하이드라이진으로부터 수소농도 저하 래디칼(NH2, CH3)이 발생되어 반응기 내부에 존재하는 수소의 농도를 저하시키므로, 박막 성장 중에 Mg-H 복합체의 형성 자체가 극소화되어 P-GaN 결정 자체가 P형으로 형성이 가능하게 된다.As a result, hydrogen concentration lowering radicals (NH 2 , CH 3 ) are generated from hydrazine as described in Scheme 3, thereby lowering the concentration of hydrogen present in the reactor, thus forming Mg-H composites during thin film growth. It minimizes itself, so that the P-GaN crystal itself can be formed into a P-type.

그리고, 상기와 같은 Al(x)Ga(y)In(z)N의 x,y,z 비율을 (x+y+z=1,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1 )로 구성하여 p-Al(x)Ga(y)In(z)N:Mg 층을 형성한다.Then, the x, y, z ratio of Al (x) Ga (y) In (z) N as described above (x + y + z = 1, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ z 1) to form a p-Al (x) Ga (y) In (z) N: Mg layer.

또한, Al(x)Ga(y)In(z)N 계 LED(light emitting diode), LD(laser diode) 및 PD(photo diode)와 같은 광소자의 박막층을 P형 Al(x)Ga(y)In(z)N:Mg 박막층으로 형성한다.In addition, a thin film layer of an optical device such as an Al (x) Ga (y) In (z) N-based light emitting diode (LED), a laser diode (LD), and a photodiode (PD) may be used as a P-type Al (x) Ga (y) It is formed of an In (z) N: Mg thin film layer.

더하여, Al(x)Ga(y)In(z)N계 전자소자의 박막층을 P형 Al(x)Ga(y)In(z)N:Mg 박막층으로 형성한다.In addition, a thin film layer of an Al (x) Ga (y) In (z) N-based electronic device is formed of a P-type Al (x) Ga (y) In (z) N: Mg thin film layer.

상기와 같은 이론적인 원리를 몇 가지의 실험을 통해서 구체적으로 명확하게 입증하였으며, 이에 대한 실험 결과를 아래에 기술한다.The above theoretical principles were clearly demonstrated through several experiments, and the experimental results are described below.

본 실험에서는 하이드라진(Hydrazine) 소스(Source)로 디메칠하이드라진(Dimethylhydrazine;DMHy)을 사용하였으며 갈륨(Ga) 소스로 트리메칠갈륨(Trimethylgallium;TMGa), 마그네슘(Mg) 소스로 Cp2Mg를 사용하였다.In this experiment, dimethylhydrazine (DMHy) was used as a hydrazine source, trimethylgallium (TMGa) as a gallium (Ga) source, and Cp 2 Mg as a magnesium (Mg) source. .

그리고, 주요 질소 전구체로 암모니아를 사용하고 수소기 제거를 위해서 하이드라진을 혼합하여 사용하였다. 하이드라진을 사용할 경우 NH2 및 CH3기에 의해서 수소기의 농도를 저하시키는 역할도 있지만 질소기를 생성하는 역할도 한다. 따라서 하이드라진을 사용할 경우 암모니아 사용을 기존 대비 적은 양을 사용하여도 되는 이점이 있다.In addition, ammonia was used as a main nitrogen precursor, and hydrazine was mixed and used to remove the hydrogen group. When hydrazine is used, the NH 2 and CH 3 groups also reduce the concentration of hydrogen groups, but also serve to generate nitrogen groups. Therefore, when using hydrazine, there is an advantage in that the use of ammonia may be used in a smaller amount.

또한, 상기 P-형 AlGaInN:Mg 박막의 성장 시 사용되는 하이드라진의 양으로는 하이드라진과 갈륨의 몰분율(Molar Ratio; V(하이드라진)/III(갈륨))이 1이상 500이하로 하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 1이상 300이하를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the amount of hydrazine used in the growth of the P-type AlGaInN: Mg thin film is preferably a molar ratio of hydrazine and gallium (V (hydrazine) / III (gallium)) of 1 or more and 500 or less, More preferably, 1 or more and 300 or less are used.

1이하를 사용 할 경우 암모니아 대비 상대적인 Hydrazine의 양이 작아서 암모니아 분해에 의한 수소 형성 대비 수소농도 저하의 역할 불충분하다. 또한 500이상의 과다한 Hydrazine 사용은 Hydrazine에 의해서 부산물에 생성되는 C-N기의 양이 많아져서 박막의 특성을 나쁘게 할 수 있다. 본 실험에서 10을 사용하여도 그 수소농도 저하의 역할이 충분하므로 경우에 따른 사용 암모니아양을 고려하더라도 300이상의 양을 사용 하여 더 향상된 결과를 얻기 힘들므로 재료비 등을 감안하면 300이하를 사용하는 것이 바람직하다.If less than 1 is used, the relative amount of hydrazine relative to ammonia is small, which is insufficient to reduce the hydrogen concentration compared to hydrogen formation by ammonia decomposition. In addition, the use of excessive Hydrazine of more than 500 may deteriorate the characteristics of the thin film due to the amount of C-N groups generated in the by-products caused by Hydrazine. Even if 10 is used in this experiment, the role of lowering the hydrogen concentration is sufficient, so even if considering the amount of ammonia used in some cases, it is difficult to obtain more improved results using the amount of 300 or more. desirable.

이때, 암모니아의 양은 V(암모니아)/III(Ga) 몰분율이 100이상 10000이하, 더 바람직하게는 100이상 8000 이하로 하는 것이 바람직하다.At this time, the molar fraction of V (ammonia) / III (Ga) is preferably 100 or more and 10,000 or less, more preferably 100 or more and 8000 or less.

100이하를 사용 할 경우 비록 하이드라이진에서 질소 전구체가 형성되나 실직적인 질소 전구체 양이 작아 질소결핍현상으로 인하여 박막의 품질이 극도로 바빠진다. 따라서 암모니아의 열분해 등을 고려 할 경우 100이상을 사용하는 것이 바람직하다. 암모니아 양을 10000이상 사용 할 경우 암모니아에 의해서 생성되는 수소의 양이 많아져서 상대적으로 마그네슘과 수소의 결합이 형성될 가능성이 높아진다. 따라서 기존의 암모니아 조건인 8000이하를 사용하는 것이 바람직한다고 판단이 된다. 그러나 10000이상의 암모니아를 사용 수도 있으나 이 경우 수소 결합이 커지면서 소자의 전기적 특성이 기존 후 열처리를 한 것과 비교하여 증가 하는 경향을 보인다. 따라서 본 발명은 기존 열처리 공정대비 가능한 낮은 전기적 특성을 얻는데 목적이 있으므로 8000이상을 청구 범위에서 제외하나, 기존 대비 약간 높은 전기적 특성이 허용되면 10000이상의 암모니아를 사용하여도 무방하다고 판단이 된다.If less than 100 is used, although the nitrogen precursor is formed in hydrazine, the quality of the thin film is extremely poor due to the nitrogen deficiency due to the small amount of undesired nitrogen precursor. Therefore, in consideration of thermal decomposition of ammonia, it is preferable to use more than 100. If the amount of ammonia is used more than 10,000, the amount of hydrogen produced by ammonia increases, so that the possibility of forming a bond between magnesium and hydrogen is relatively high. Therefore, it is judged that it is preferable to use the existing ammonia condition below 8000. However, although more than 10,000 ammonia may be used, in this case, as the hydrogen bonds become larger, the electrical characteristics of the device tend to increase compared with the conventional post-heat treatment. Therefore, the present invention is intended to obtain as low electrical properties as possible compared to the existing heat treatment process, but 8,000 or more are excluded from the claims, it is determined that a little higher than 10000 ammonia can be used if a slightly higher electrical properties than conventional.

또한, 도 5a는 샘플의 표면사진으로서 암모니아와 하이드라진(V/III = 10)을 혼합하여 사용하였을 때 성장된 P형 GaN의 표면 사진으로서 모폴로지(morphology)가 매우 우수하다.In addition, Figure 5a is a surface photo of the P-type GaN grown when a mixture of ammonia and hydrazine (V / III = 10) as a surface photograph of the sample is very excellent in morphology (morphology).

그리고, 비교 실험에 의한 샘플의 표면사진은 도 5b에서와 같이, 질소 전구체로 하이드라진만을 앞에서와 같은 양으로 사용하였을 경우에 대한 것이며, 이는 실험에서 사용된 양의 하이드라진을 사용하였을 경우 박막이 제대로 형성되지 않았음을 알 수 있다. 또한 박막이 균일하게 성장되지 못하고, 부분적으로 섬형태로 불규칙하게 형성되어 있음을 볼 수 있다. 따라서 앞에서도 언급한 것과 같이 본 발명에서의 하이드라진의 주요 목적은 수소농도 저하 래디칼을 형성하는데 있다. 그러나 물론 하이드리진의 열분해 결과 발생되는 질소는 GaN 박막 성장에 있어서 질소 전구체 역할을 도울 수 있다.And, the surface photograph of the sample by the comparative experiment is for the case of using only the hydrazine in the same amount as the nitrogen precursor, as shown in Figure 5b, which is a thin film formed properly when the amount of hydrazine used in the experiment It can be seen that it is not. In addition, it can be seen that the thin film is not uniformly grown and is partially irregularly formed in an island shape. Therefore, as mentioned above, the main purpose of the hydrazine in the present invention is to form a hydrogen-lowering radical. However, of course, the nitrogen resulting from the pyrolysis of hydrazine can help the nitrogen precursors in the growth of GaN thin film.

계속하여, 본 발명에서 제안하는 P형 AlGaInN:Mg 박막성장을 할 때 사용되는 캐리어가스(Carrier Gas)로는 질소(N2)와 함께 수소(H2)가 사용되고, 가능한 수소기의 형성을 억제하기 위해 질소기를 주로 사용하는 것이 바람직하나, 수소를 혼합하여 사용할 경우 보다 높은 홀농도(Hole Concentration)를 얻을 수 있다.Subsequently, hydrogen (H 2 ) together with nitrogen (N 2 ) is used as a carrier gas used in the growth of the P-type AlGaInN: Mg thin film proposed in the present invention. It is preferable to mainly use a nitrogen group, but when using a mixture of hydrogen can obtain a higher hole concentration (Hole Concentration).

이는 수소가 GaN의 성장 시 기저의 불순물 농도를 낮추는 역할을 하기 때문이다. 따라서 본 발명에 따르면 P형 AlGaInN:Mg 박막성장을 할 때 캐리어 가스로 질소, 수소 또는 질소 와 수소의 혼합 가스를 이용할 수 있다.This is because hydrogen plays a role in lowering the underlying impurity concentration during the growth of GaN. Therefore, according to the present invention, when growing P-type AlGaInN: Mg thin film, nitrogen, hydrogen or a mixed gas of nitrogen and hydrogen may be used as a carrier gas.

수소 캐리어를 혼합하므로 기저 불순물 농도를 낮출 수 있는 이유는, 하이드라진에서 생성되는 C-N기를 수소 캐리어가 제거를 하여 주므로 P-GaN내에 C-N기 흡착을 감소시켜 기저농도를 낮추는 것으로 사료된다.The reason why the base impurity concentration can be lowered by mixing the hydrogen carrier is that the hydrogen carrier removes the C-N group generated from the hydrazine. Therefore, it is considered that the base concentration is reduced by reducing the adsorption of the C-N group in the P-GaN.

본 발명에서 제안하는 방법을 이용 P형 GaN 박막을 성장하고 홀(Hall)측정과 광발광(PL)를 측정하여 기존의 암모니아만을 이용한 P형 GaN층과 비교하였다. The P-type GaN thin film was grown using the method proposed in the present invention, and Hall and photoluminescence (PL) were measured and compared with the conventional P-type GaN layer using only ammonia.

이는 도6에서와 같이, 사파이어 기판위에 버퍼를 형성한 다음 그 위에 일정 두께의 도핑이 않된 GaN층을 형성하고 난 뒤 암모니아, 하이드라진, TMGa 및 Cp2Mg를 이용하여 P형 GaN층을 성장하였으며, 비교 샘플로는 같은 구조의 P-GaN층을 암모니아, TMGa 및 Cp2Mg를 이용하여 성장하여 비교하였다.As shown in FIG. 6, after forming a buffer on the sapphire substrate and then forming a non-doped GaN layer thereon, a P-type GaN layer was grown using ammonia, hydrazine, TMGa and Cp 2 Mg. As a comparative sample, a P-GaN layer having the same structure was grown and compared using ammonia, TMGa, and Cp 2 Mg.

그리고, 암모니아를 사용한 P-GaN층은 Mg-H 결합으로 인하여 절연체와 같은 특성을 띠기 때문에 홀 측정이 불가능하며, 따라서 기존의 방법을 이용하여 고온에서 열처리를 하여 수소기의 농도를 저하시킨 후 P-형으로 변환한 다음 홀 측정을 실시하였다. In addition, since the P-GaN layer using ammonia has the same characteristics as an insulator due to Mg-H bonding, it is impossible to measure the hole. The hole measurement was performed after conversion to the -shape.

이와 반대로 본 발명에서 제안하는 수소기 흡착 기능이 있는 하이드라진을 이용한 P-GaN은, 박막성장 후 어떠한 열처리도 실시하지 않고 홀 측정을 실시하여 본 발명에서 제안하는 박막 성장과 더불어 후-열처리 공정 없이 P-형이 된다는 것을 입증하였다.On the contrary, P-GaN using hydrazine with hydrogen group adsorption function proposed in the present invention performs P and Ga without any heat treatment after thin film growth, and performs P-GaN without post-heat treatment process with thin film growth proposed in the present invention. Proved to be -type.

또한, 홀 측정에 사용된 P-형 접촉금속(contact metal)은 접촉메탈-얼로이(Alloy)를 실시하지 않고 측정을 진행하여 얼로이(Alloy) 열처리로 인한 P형으로의 전환에 대한 논쟁 여지를 사전에 제거하였다. In addition, the P-type contact metal used in the hole measurement is measured without conducting contact metal-Alloy, so there is no controversy about the conversion to P-type due to the alloy heat treatment. Was removed beforehand.

본 발명의 제안하는 방법을 이용할 경우 열처리와 같은 후 공정 없이 홀농도를 2 - 13 x 1017 [/cm3], 홀 이동도(Hole mobility)를 10 - 50 [cm2/Vs] 정도의 값을 얻었다.In the case of using the proposed method of the present invention, the hole concentration is 2-13 x 10 17 [/ cm 3 ] and the hole mobility is 10-50 [cm 2 / Vs] without a post-process such as heat treatment. Got.

또한, 암모니아를 사용하고 열처리를 실시한 샘플보다 2-3배 낮은 시트저항(Sheet Resistance)을 얻었다. In addition, sheet resistance was obtained two to three times lower than the sample subjected to heat treatment using ammonia.

이러한 측정결과는, 본 발명에서 제안하는 하이드라진을 이용할 경우 박막성장과 동시에 P-형 AlGaInN:Mg 박막형성이 된다는 발명의 중요한 뒷받침 근거 자료이다.These measurement results are important supporting evidence of the invention that the hydrazine proposed by the present invention results in thin film growth and P-type AlGaInN: Mg thin film formation.

그리고, 도 7a는 본 발명에 의해 성장된 샘플들의 광발광(PL)측정결과이고, 도 7b는 암모니아를 이용하여 성장된 P-GaN의 PL 측정결과로서 일반적으로 암모니아를 이용하여 성장된 P-GaN 의 PL 특징은 430 - 450nm 사이에 PL 스팩트라 최고점 중심이 존재하면서 500nm 이상에서 노란색띠(Yellow Band)가 크게 측정되는 경향이 있다. 7A is a result of photoluminescence (PL) measurement of samples grown by the present invention, and FIG. 7B is a PL measurement result of P-GaN grown using ammonia, and P-GaN grown using ammonia in general. The PL characteristic of the tendency is that yellow bands tend to be largely measured above 500 nm with the presence of the PL spectra peak center between 430 and 450 nm.

그러나, 암모니아만을 이용한 P-GaN을 고온에서 열처리(Activation Annealing)를 하면 500nm이상의 노란색띠가 감소되며 열처리가 충분히 진행되면 노란색띠가 거의 제거되는 경향을 나타내고, 이러한 현상은 보편적인 현상이다.However, when annealing P-GaN using only ammonia at high temperature (Activation Annealing), yellow bands of 500 nm or more are reduced, and yellow bands are almost eliminated when the heat treatment proceeds sufficiently, and this phenomenon is a common phenomenon.

한편, 도 7a에서와 같이 본 발명의 제안에 따른 P-GaN에 있어서는 노란색띠(Yellow Band)가 측정이 되지 않았으며, 암모니아를 사용한 P-GaN의 충분히 열처리한 경우와 비슷한 PL 결과를 보였고, 이는 기존의 P-GaN의 PL 특성과 매우 상이한 특성이다. On the other hand, in the P-GaN according to the proposal of the present invention as shown in Figure 7a was not measured yellow band (Yellow Band), PL results similar to the case of sufficiently heat treatment of P-GaN using ammonia, which is It is very different from the PL characteristics of conventional P-GaN.

즉, 하이드라진계 소스를 암모니아와 혼합하여 사용한 P-GaN의 경우 NH3 질소 전구체만를 이용한 기존의 방식과 상당한 차이가 있음을 예시하는 것으로 판단된다.In other words, P-GaN using a hydrazine-based source mixed with ammonia is considered to exemplify a significant difference from the conventional method using only NH3 nitrogen precursor.

본 발명에서 제안하는 P-GaN 형성 방법을 이용하여 LED를 제작하여 특성을 분석하였다. LED was fabricated using the P-GaN formation method proposed in the present invention and analyzed.

기존의 암모니아만을 이용한 LED 성장에 있어서 보편화된 현상을 이용하여 본 발명에서 제안하는 방법이 암모니아만을 이용한 기존의 P-GaN와 완전히 다르게 박막의 성장과 동시에 P형이 형성된다는 것을 검증하였다. Using the general phenomenon in LED growth using only ammonia, it is verified that the method proposed in the present invention is P-formed at the same time as the growth of a thin film, unlike the conventional P-GaN using only ammonia.

도 1에 나타난 것과 같은 종래의 LED 소자는, 표 1에 나타난 바와 같이, 보편적으로 이용되는 고온 후-열처리(Activation Annealing)를 진행한 후 소자를 제작하였으며, 이와 대비되는 본 발명에 따른 LED 소자는 고온 후-열처리 없이 소자를 제작하였다.In the conventional LED device as shown in Figure 1, as shown in Table 1, after the high temperature after-heat treatment (Activation Annealing) that is commonly used to manufacture the device, the LED device according to the present invention The device was fabricated without hot post-heat treatment.

그리고, MOCVD 반응기에서 꺼낸 LED 샘플은 인듐 점조각(Indium Dot)을 표면에 부착하여 금속 접점을 만들어 LED의 특성을 측정하는 인듐접점 테스트를 실시하였다. In addition, the LED sample taken out of the MOCVD reactor was subjected to an indium contact test in which an indium dot was attached to the surface to form a metal contact to measure the characteristics of the LED.

그 근본 이유는, 정상적인 LED 소자 제작 공정시 일어날 수도 있는 비의도적인 열처리 효과를 완전히 차단하고 P-N 다이오드의 형성을 쉽게 확인하기 위함이다.The basic reason is to completely block the unintentional heat treatment effect that may occur during the normal LED device fabrication process and to easily confirm the formation of the P-N diode.

또한, MOCVD 내에서 LED가 성장한 뒤 반응기 온도를 내리는 도중에 열처리 효과(Activation)가 발생하는 것을 방지하기 위해서 (암모니아+질소) 또는 (암모니아+수소) 분위기에서 성장온도에서 300℃까지 반응기를 냉각하였다.In addition, the reactor was cooled to 300 ° C. at a growth temperature in an (ammonia + nitrogen) or (ammonia + hydrogen) atmosphere in order to prevent heat treatment effect (Activation) from occurring during the lowering of the reactor temperature after the growth of the LED in MOCVD.

기존에 알려진 사실로는 암모니아를 사용하여 반응기의 온도를 내릴 경우 열처리 효과(Activation)가 없어지는 것으로 알려져 있다. It is known that the heat treatment effect is lost when the temperature of the reactor is reduced by using ammonia.

표 1에서 기술된 바와 같이, 하이드라진을 이용하여 P-GaN을 성장한 LED의 경우 (암모니아+질소) 또는 (암모니아+수소) 분위기에서 300℃까지 반응기를 냉각한 두 경우 모두 인듐접점 테스트에서 정상적인 LED로 작동하였다. As described in Table 1, for P-GaN-grown LEDs using hydrazine, both reactors were cooled to 300 ° C under (ammonia + nitrogen) or (ammonia + hydrogen) atmospheres. It worked.

따라서, 반응기의 냉각동안 열처리효과(Activation)가 일어 날 수 없는 조건을 사용하였으므로 이 결과들은 P-GaN의 성장과 함께 P-형이 형성되었다는 주장을 뒷받침하는 중요한 실험 결과이다. Therefore, because the conditions that the heat treatment effect (Activation) can not occur during the cooling of the reactor was used, these results are important experimental results to support the claim that the P- form with the growth of P-GaN.

그리고, P-GaN 성장과 더불어 P형이 형성되었다는 것을 보다 더 확실하게 증명하기 위해서 (암모니아+수소) 분위기에서 냉각된 샘플을 (암모니아(10 liter)+수소(10 liter)) 분위기에서 850℃에서 10분 동안 열처리(Annealing)를 실시하였다.In order to more clearly prove that P-type was formed with P-GaN growth, samples cooled in (ammonia + hydrogen) atmosphere were subjected to 850 ° C in (ammonia + hydrogen (10 liter) atmosphere). Annealing was performed for 10 minutes.

이는 기존에 보편적인 사실로 알려진 바와 같이, 후-열처리(Activation Annealing)하여 P-형을 얻은 샘플을 500℃ 이상의(암모니아+수소) 분위기에서 재열처리를 하면 다시 Mg-H 복합체가 형성되면서 절연체와 같은 특성으로 되돌아간다는 실험 사실을 반증하기 위해, 본 발명에서 제안된 방법으로 형성된 P-GaN을 테스트하기 위함이다.This is known to be a common fact. After annealing, P-form samples are reheated in an atmosphere above 500 ° C (ammonia + hydrogen) to form Mg-H composites again. This is to test the P-GaN formed by the method proposed in the present invention in order to disprove the experimental fact that the return to the same characteristics.

실험 결과는 표 1에서도 나타나 있는 바와 같이, 기존의 보편화된 사실과 다르게 본 발명에서 제안하는 방법을 이용한 P-GaN 구조를 갖는 LED는 인듐접점 테스트에서 전기적 특성이나 발광 특성이 거의 유지되었다. Experimental results are also shown in Table 1, unlike the conventional general fact that the LED having a P-GaN structure using the method proposed in the present invention almost maintained the electrical characteristics or emission characteristics in the indium contact test.

이것은, P-형이 그대로 유지가 되었다는 것을 의미하며, 이 실험 결과는 본 발명에서 제안된 P-형 성장 원리는 기존의 성장 원리와 근원적으로 다르다는 것을 뒷받침하는 중요한 결과이다.This means that the P-type was kept intact, and this experimental result is an important result supporting that the P-type growth principle proposed in the present invention is fundamentally different from the existing growth principle.

도 8은 본 발명에 따라 P-GaN이 성장된 LED의 정상적 LED 공정 절차에 의거 제작된 LED 칩(chip)에서 측정된 순방향 전류-전압곡선이다. 따라서 본발명에 따라 성장된 LED는 후 열처리 공정 없이도 기존 LED 대비하여 손색이 없는 특성을 얻을 수 있음이 실험적으로 증명이 되었다.8 is a forward current-voltage curve measured on an LED chip fabricated according to a normal LED process procedure of a P-GaN-grown LED according to the present invention. Therefore, it has been experimentally proved that the LED grown according to the present invention can obtain the characteristics inferior to the existing LED without the post-heat treatment process.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명이 제공하는 것은 P형 AlGaInN:Mg의 성장 시 하이드라진계의 소스와 암모니아(NH3)의 혼합 V족 전구체를 사용하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides the use of a mixed Group V precursor of a hydrazine-based source and ammonia (NH 3 ) during the growth of P-type AlGaInN: Mg.

이때, 캐리어 가스로는 질소 또는 질소와 수소의 혼합 캐리어를 이용할 수 있다. At this time, nitrogen or a mixed carrier of nitrogen and hydrogen may be used as the carrier gas.

하이드라진계의 소스의 예로는 디메칠하이드라진(Dimethylhydrazine), 제 3부틸하이드라진(tertiarybutilhydrazine),모노메칠하이드라진(monomethylhydrazine)등을 이용 할 수 있으나, 그 중에서 열분해 시 NH2기와 CH3기를 동시에 생성하는 디메칠하이드라진(Dimethylhydrazine)를 본 발명의 목적에 따라 이용하는 것이 더욱 바람직하다.Examples of hydrazine-based sources include dimethylhydrazine, tertiarybutilhydrazine, and monomethylhydrazine, but among them, dimethyl, which generates NH 2 and CH 3 groups simultaneously during pyrolysis. It is more preferable to use hydrazine (Dimethylhydrazine) according to the object of the present invention.

실시 예 1Example 1

V족 질소 전구체로 NH3, III족 금속(Ga, In, Al) 전구체로 금속 유기물, 캐리어가스로 H2를 사용한 MOCVD 증착법으로 기판(10) 위에 적절한 완충층(11), N-AlGaInN층을 성장시킨 후, 캐리어 가스를 N2로 바꾸어, AlGaInN계의 활성층(다층 혹은 단층)(14)을 성장시킨다.An appropriate buffer layer 11 and an N-AlGaInN layer are grown on the substrate 10 by the MOCVD deposition method using NH 3 , group III metal (Ga, In, Al) precursor as a group V nitrogen precursor, and metal organic material as a carrier gas and H 2 as a carrier gas. After that, the carrier gas is changed to N 2 to grow an AlGaInN-based active layer (multilayer or single layer) 14.

그 위에 다시 주요 질소 전구체로 암모니아와 하이드라진계 소스를 혼합하여 사용하고, 캐리어가스로 N2를 사용하여 P-AlGaInN층을 성장시킨 것을 특징으로 한다.It is characterized by growing a P-AlGaInN layer by using a mixture of ammonia and hydrazine-based source as the main nitrogen precursor, and using N 2 as a carrier gas.

P형 AlGaInN:Mg 박막의 성장 시 사용되는 하이드라진의 양으로는 하이드라진과 갈륨의 몰분율(Molar Ratio; V(하이드라진)/III(갈륨))이 1이상 500 이하로 하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 1 이상 300 이하로 하는 것이 바람직하다. The amount of hydrazine used for the growth of the P-type AlGaInN: Mg thin film is preferably a molar ratio of hydrazine and gallium (V (hydrazine) / III (gallium)) of 1 or more and 500 or less, more preferably. It is preferable to set it as 1 or more and 300 or less.

이 때 혼합되는 암모니아의 양은 V(암모니아)/III(Ga) 분율이 100이상 10000 이하, 더 바람직하게는 100이상 8000 이하로 하는 것이 바람직하다. At this time, the amount of ammonia to be mixed is preferably in the V (ammonia) / III (Ga) fraction of 100 or more and 10000 or less, more preferably 100 or more and 8000 or less.

하이드라이진계 소스를 사용하는 주된 이유는 고온 열분해서 수소농도 저하래디컬을 형성하기 위함이며, 부가적으로 열분해된 하이드라이진이 질소 전구체 역할을 도울 수도 있다.The main reason for using hydride-based sources is to thermally decompose at high temperatures to form hydrogen-lowering radicals, and additionally, pyrolyzed hydrazine may serve as a nitrogen precursor.

실시 예 2Example 2

실시 예 1과 같이 하이드라진과 암모니아를 혼합하여 P-AlGaInN을 성장 할 때 캐리어 가스로 질소 또는 수소 또는 질소와 수소를 혼합하여 사용할 수 있다. As in Example 1, when hydrazine and ammonia are mixed to grow P-AlGaInN, nitrogen or hydrogen or nitrogen and hydrogen may be used as a carrier gas.

실시 예 3Example 3

실시 예 1과 같이 하이드라진과 암모니아를 혼합하여 P-GaN을 성장 할 때 그 성장 온도를 500℃ 이상 1150℃ 이하의 범위로 성장이 가능하며 더 바람직하게는 700℃ 이상 1100℃ 이하의 값을 가지는 것이 바람직하다. When growing P-GaN by mixing hydrazine and ammonia as in Example 1, the growth temperature can be grown in the range of 500 ° C or more and 1150 ° C or less, and more preferably 700 ° C or more and 1100 ° C or less. desirable.

700도 이하에서는 온도가 낮아 성장된 P-GaN 박막의 특성 및 표면 상태가 나빠지며, 1100도 이상의 고온을 사용 할 경우 상대적으로 저온에서 성장된 활성층이 손상을 입게된다.The temperature and temperature below 700 degrees deteriorate the characteristics and surface state of the grown P-GaN thin film, and when the high temperature is used above 1100 degrees, the active layer grown at a relatively low temperature is damaged.

실시 예 4Example 4

실시 예 1과 같이 하이드라진과 암모니아를 혼합하여 P-GaN을 성장 할 때 그 성장 압력을 1torr 이상 800torr 이하로 할 수가 있으며 더 바람직하게는 20torr이상 760torr이하의 값을 가지는 것이 바람직하다. When P-GaN is grown by mixing hydrazine and ammonia as in Example 1, the growth pressure may be 1 tortor or more and 800torr or less, and more preferably 20 tortoror or less.

유기금속화학증착법(MOCVD)의 경우 장비 특성상 20torr이하 및 760torr이상에서는 장비의 재현성 및 안정성이 떨어지는 경향이 있으며, 특히 압력이 높아질수록 하이드라이진의 조기 반응(pre-reaction)이 커지므로 760torr 이하를 사용하는 것이 바람직하다. 조기 반응이 커지면 박막의 성장 속도가 떨어지게 되며 또한 박막 성장과 동시에 p-type을 얻는 것이 힘들게 된다.In the case of organometallic chemical vapor deposition (MOCVD), the reproducibility and stability of the equipment tend to be lower than 20torr and above 760torr due to the characteristics of the equipment.In particular, as the pressure increases, the pre-reaction of hydrazine increases, so it is used below 760torr. It is desirable to. As the premature reaction increases, the growth rate of the thin film decreases, and it becomes difficult to obtain the p-type at the same time as the thin film grows.

실시 예 5Example 5

본 발명에서 제안하는 방법으로 P형 P-GaN을 성장한 후 암모니아와 수소 분위기에서 반응기를 냉각하여도 P-형을 얻을 수 있다.After growing P-type P-GaN by the method proposed by the present invention, P-type can be obtained by cooling the reactor in ammonia and hydrogen atmosphere.

실시 예 6Example 6

본 발명에서 제안하는 방법으로 P형 P-GaN을 성장한 후 암모니아와 질소 분위기에서 반응기를 냉각하여도 P-형을 얻을 수 있다.After the P-type P-GaN is grown by the method proposed by the present invention, the P-type can be obtained by cooling the reactor in an ammonia and nitrogen atmosphere.

실시 예 7Example 7

본 발명에서 제안하는 방법으로 P형 P-GaN을 성장한 후 암모니아, 질소 및 수소 분위기에서 반응기를 냉각하여도 P-형을 얻을 수 있다. After the P-type P-GaN is grown by the method proposed by the present invention, the P-type can be obtained by cooling the reactor in an ammonia, nitrogen, and hydrogen atmosphere.

실시 예 8Example 8

본 발명에서 제안하는 방법으로 P형 AlGaInN층 형성 시, 단일층으로 그 두께를 10 옹그스트롱(Å)이상 10000 옹그스트롱(Å)이하로 형성하여 구성할 수 있다. When the P-type AlGaInN layer is formed by the method proposed by the present invention, a single layer may be formed by forming a thickness of 10 angstroms or more and 10000 angstroms or less.

충분한 홀 공급을 고려하면 10옹그스트롱 이상의 두께를 형성하는 것이 바람직하며, 10000옹그스트롱 이상의 두께를 형성 할 경우 소자 성장 시간이 길어지면서 활성층이 고온에 방출되는 시간이 길어져 활성층에 손상이 가해질 여지가 높아지게된다.In consideration of sufficient hole supply, it is desirable to form a thickness of 10 angstroms or more, and when forming a thickness of 10000 angstroms or more, the device growth time is longer and the time for the active layer to be released at a high temperature increases the chance of damage to the active layer. do.

실시 예 9Example 9

본 발명에서 제안하는 방법으로 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층 형성 시, 그 (x,y,z)값이 다른, 2층 이상의 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층들을 적층으로 형성하고, 그 각각의 두께를 10 옹그스트롱(Å)이상 10000 옹그스트롱(Å)이하로 구성 할 수 있고, 그 다중층들의 두께의 합이 10 옹그스트롱(Å)이상 10000 옹그스트롱(Å)이하로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 충분한 홀 공급을 고려하면 10옹그스트롱 이상의 두께를 형성하는 것이 바람직하며, 10000옹그스트롱 이상의 두께를 형성 할 경우 소자 성장 시간이 길어지면서 활성층이 고온에 방출되는 시간이 길어져 활성층에 손상이 가해질 여지가 높아지게된다.When the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer is formed by the method proposed by the present invention, two or more layers of P-Al (x) Ga (y having different (x, y, z) values are different. In (z) N layers may be formed by lamination, and the thickness of each layer may be 10 angstroms or more and 10000 angstroms or less, and the sum of the thicknesses of the multilayers may be 10 angstroms. Iii) preferably at least 10000 Angstroms. In consideration of sufficient hole supply, it is preferable to form a thickness of 10 angstroms or more, and when forming a thickness of 10000 angstroms or more, the device growth time becomes longer and the time for the active layer to be released at a high temperature increases the possibility of damaging the active layer. Will be higher.

본 발명에 의하면, MOCVD법으로 AlGaInN계 P-N 다이오드를 성장할 때 하이드라진계 소스와 암모니아(NH3) 및 케리어가스(Carrier Gas)로 질소 또는 질소와 수소를 혼합한 가스를 사용함으로써, P-AlGaInN:Mg 성장 시 수소에 의한 Mg 도펀트의 수소 수동화(Hydrogen Passivation)를 최소화할 수 있어 후-열처리(Post Activation Annealing) 공정 없이 박막 성장과 동시에 P형(As Grown P Type)을 얻을 수 있는 것이다.According to the present invention, when an AlGaInN-based PN diode is grown by MOCVD, P-AlGaInN: Mg is used by using a hydrazine source and a gas mixed with nitrogen or nitrogen and hydrogen as ammonia (NH 3 ) and carrier gas. Hydrogen Passivation of Mg dopant by hydrogen can be minimized during growth, and As Grown P Type can be obtained simultaneously with thin film growth without Post Activation Annealing process.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the invention as provided by the following claims. I would like to clarify that those who have knowledge of this can easily know.

도 1은 종래의 절연성 기판을 사용한 AlGaInN계 LED 구조를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an AlGaInN-based LED structure using a conventional insulating substrate.

도 2a는 종래의 LED 제조를 위한 금속유기증착(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에서의 소스주입 방식에 대한 설명도이다.FIG. 2A is an explanatory diagram of a source injection method in a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) for manufacturing a conventional LED.

도 2b는 종래의 P-GaN의 성장 방법과 P-형을 얻는 방법에 대한 설명도이다.2B is an explanatory diagram of a conventional growth method of P-GaN and a method of obtaining a P-type.

도 3은 본 발명에 따른 LED제작을 위한 금속유기증착에서의 소스주입 방식에 대한 설명도이다.Figure 3 is an explanatory view of the source injection method in the metal organic deposition for manufacturing LED according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 LED 제작시 P-GaN의 성장 방법과 P-형을 얻는 방법에 대한 설명도이다.4 is an explanatory diagram illustrating a method of growing P-GaN and a method of obtaining a P-type in manufacturing an LED according to the present invention.

도 5a,b는 각각 본 발명에 의한 LED의 제작 시 주요 질소 전구체로 암모니아를 이용하고, 수소 흡착 기능을 위해 하이드라진(Hydrazine)계 소스(source)를 사용하였을 경우 P-GaN의 표면사진 및 그 비교를 위한 같은 양의 하이드라진(Hydrazine)만을 질소 전구체로 이용하였을 경우 나타나는 P-GaN의 표면사진 이다.5A and 5B show a surface photograph of P-GaN and a comparison thereof when ammonia is used as a main nitrogen precursor and a hydrazine-based source is used for hydrogen adsorption function. This is a surface photograph of P-GaN that appears when only the same amount of hydrazine (Hydrazine) is used as the nitrogen precursor.

도 6은 홀(Hall) 측정용 시편의 구조에 대한 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the structure of a specimen for measuring the Hall (Hall).

도 7a,b는 각각 본 발명에서 제안하는 하이드라진과 암모니아를 혼합한 질소 전구체를 사용하였을 경우 P-GaN의 광발광(photoluminescence;PL)측정 결과및 그 비교를 위한 종래의 암모니아를 이용한 P-GaN의 PL 측정 결과도이다. 7A and 7B show photoluminescence (PL) measurement results of P-GaN and a comparison of P-GaN using conventional ammonia for comparison when hydrazine and ammonia mixed nitrogen precursors proposed in the present invention are used, respectively. PL measurement result diagram.

도 8은 본 발명에 따라 LED의 P-GaN을 성장한 후 LED를 제작하여 측정한 순방향 전류-전압 곡선도이다. 8 is a graph of a forward current-voltage curve measured by fabricating an LED after growing P-GaN of the LED according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10...기판 11...버퍼층10 ... substrate 11 ... buffer layer

12...N형 GaN층 13...N형 AlGaN 클래드층12 ... N type GaN layer 13 ... N type AlGaN cladding layer

14...InGaN 활성층 15...P형 AlGaN 층14 ... InGaN active layer 15 ... P type AlGaN layer

16...P형 GaN층 17...투명 전극16 ... P type GaN layer 17 ... transparent electrode

51...GaN층 52...P형 GaN층51 ... GaN layer 52 ... P type GaN layer

Claims (16)

V족 질소 전구체로 NH3를 사용하여 성장되는 P-Al(x)Ga(y)In(y)N층(x+y+z=1)을 포함하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자에 있어서,An AlGaInN-based P-N diode device comprising a P-Al (x) Ga (y) In (y) N layer (x + y + z = 1) grown using NH3 as a Group V nitrogen precursor, 상기 V족 질소 전구체는 열분해시 수소기와 결합할 수 있는 래디칼을 생성하는 하이드라진계 소스를 더 포함하며, 상기 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층은 NH3로부터 분리되는 수소기가 상기 래디칼과 결합하여 제거되도록 함으로써 성장되는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자.The Group V nitrogen precursor further includes a hydrazine-based source that generates radicals capable of bonding with a hydrogen group during pyrolysis, and the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer has a hydrogen group separated from NH3. AlGaInN-based PN diode device characterized in that it is grown by being combined with the radical to be removed. 기판, 기판 위에 성장되는 버퍼층, 버퍼층 위에 성장되는 N-Al(a)Ga(b)In(c)N층(a+b+c=1), N-Al(a)Ga(b)In(c)N층 위에 성장되는 활성층, 활성층 위에 성장되는 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층(x+y+z=1), N-Al(a)Ga(b)In(c)N층에 전기적으로 접촉되는 N형 전극, 그리고 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층에 전기적으로 접촉되는 P형 전극을 포함하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자에 있어서,Substrate, buffer layer grown on substrate, N-Al (a) Ga (b) In (c) N layer (a + b + c = 1), N-Al (a) Ga (b) In ( c) Active layer grown on N layer, P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer (x + y + z = 1), N-Al (a) Ga (b) In grown on active layer (c) An AlGaInN-based PN diode device comprising an N-type electrode in electrical contact with an N layer and a P-type electrode in electrical contact with a P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer, 상기 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층은 질소 전구체로서 암모니아 및 열분해시에 수소기와 결합할 수 있는 래디칼을 생성하는 하이드라진계 소스를 함께 사용하여 NH3로부터 분리되는 수소기가 상기 래디칼과 결합하여 제거되도록 함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자.The P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer is a nitrogen precursor that uses a hydrazine-based source that generates radicals capable of combining with ammonia and a hydrogen group during pyrolysis. An AlGaInN-based PN diode device obtained by being combined with a radical to be removed. V족 질소 전구체로 NH3를 사용하여 P-Al(x)Ga(y)In(y)N층(x+y+z=1)을 성장시키는 단계를 포함하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법에 있어서,A method of manufacturing an AlGaInN-based PN diode device comprising growing a P-Al (x) Ga (y) In (y) N layer (x + y + z = 1) using NH3 as a Group V nitrogen precursor. In 상기 단계에서 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층의 성장은 질소 전구체로서 NH3 및 열분해시 수소기와 결합할 수 있는 래디칼을 생성하는 하이드라진계 소스를 함께 사용하여 NH3로부터 분리되는 수소기가 상기 래디칼과 결합하여 제거되도록 함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.The growth of the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer in this step is separated from NH3 by using NH3 as a nitrogen precursor and a hydrazine-based source that produces radicals that can bond with hydrogen groups upon pyrolysis. A method for producing an AlGaInN-based PN diode device, characterized in that the hydrogen group is combined with the radical to be removed. 제 3항에 있어서, 상기 단계에 사용되는 P-도펀트는 Mg를 포함하는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.The method of manufacturing an AlGaInN-based P-N diode device according to claim 3, wherein the P-dopant used in the step comprises Mg. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 하이드라진계 소스는 열분해 시 CH3 또는 NH2 래디칼을 생성하는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.The hydrazine-based source is a method of manufacturing an AlGaInN-based PN diode device, characterized in that to produce CH 3 or NH 2 radicals when pyrolysis. 제 3항에 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 하이드라이진계 소스의 열분해에서 생성된 CH3 또는 NH2 래디칼이 반응기 내부에 존재하는 수소기(H)와 결합하여 반응기 내부의 수소기 농도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.Fabrication of AlGaInN-based PN diode device characterized in that the CH 3 or NH 2 radicals generated from the pyrolysis of the hydride source to combine with the hydrogen group (H) present in the reactor to reduce the concentration of the hydrogen group in the reactor Way. 제 3항에 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, P형 AlGaInN층 형성 시 상기 질소 전구체로 암모니아와 함께 하이드라이진계 소스를 사용하여 질소기 공급의 효율을 증대하는 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.A method of manufacturing an AlGaInN-based P-N diode device using a method of increasing the efficiency of nitrogen group supply by using a hydride source together with ammonia as the nitrogen precursor when forming a P-type AlGaInN layer. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 하이드라진계 소스는 모노메칠하이드라진, 디메칠하이드라진, 제3부틸하이드라진 중에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.The hydrazine-based source is a method of manufacturing an AlGaInN-based P-N diode device, characterized in that one selected from monomethyl hydrazine, dimethyl hydrazine, third butyl hydrazine. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 단계에서 상기 하이드라진계 소스와 갈륨(Ga)의 몰분율(Molar Ratio; V(하이드라진)/III(Ga))은 1이상 300 이하인 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.The molar fraction (V (hydrazine) / III (Ga)) of the hydrazine-based source and gallium (Ga) in the step is 1 or more and 300 or less manufacturing method of the AlGaInN-based P-N diode device. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 단계에서 상기 암모니아(NH3)와 갈륨(Ga)의 몰분율(V(암모니아)/III(Ga))은 100이상 8000이하인 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.The molar fraction (V (ammonia) / III (Ga)) of the ammonia (NH 3 ) and gallium (Ga) in the step is 100 to 8000 or less manufacturing method of AlGaInN-based PN diode device. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 단계에서 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층의 성장 온도는 700℃이상 1100℃이하인 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.In the step, the growth temperature of the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer is 700 to 1100 ℃ the manufacturing method of AlGaInN-based P-N diode device. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 단계에서 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층의 성장 압력은 20torr이상 760torr이하인 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.The growth pressure of the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer in the above step is 20 to more than 760 torr, AlGaInN-based P-N diode device manufacturing method. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 단계에서 질소 전구체의 캐리어 가스로 질소 또는 수소 또는 질소와 수소를 혼합한 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.The method of manufacturing an AlGaInN-based P-N diode device, characterized in that for the carrier gas of the nitrogen precursor in the step using nitrogen or hydrogen or a gas mixed with nitrogen and hydrogen. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 단계에서 성장되는 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층의 두께는 10Å이상 10000Å이하인 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.A method of manufacturing an AlGaInN-based P-N diode device, characterized in that the thickness of the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer grown in the step is 10 mW or more and 10,000 mW or less. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 그 (x,y,z)값이 다른, 2층 이상의 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층들을 적층으로 형성 하고, 그 각각의 두께를 10 옹그스트롱(Å)이상 10000 옹그스트롱(Å)이하로 형성하며 그 다중층들의 두께의 합이 10 옹그스트롱(Å)이상 10000 옹그스트롱(Å)이하로 구성하는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법.Two or more layers of P-Al (x) Ga (y) In (z) N layers having different (x, y, z) values are formed in a lamination, each having a thickness of 10 Angstroms or more and 10000. A method of manufacturing an AlGaInN-based PN diode device, wherein the AlGaInN-based PN diode element is formed to be less than or equal to 10 angstroms and not more than 10,000 angstroms. V족 질소 전구체로 NH3를 사용하여 P-Al(x)Ga(y)In(y)N층(x+y+z=1)을 성장시키는 단계를 포함하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법에 있어서, A method of manufacturing an AlGaInN-based PN diode device comprising growing a P-Al (x) Ga (y) In (y) N layer (x + y + z = 1) using NH3 as a Group V nitrogen precursor. In 상기 단계에서 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층의 성장은 질소 전구체로서 NH3 및 열분해시 수소기와 결합할 수 있는 래디칼을 생성하는 하이드라진계 소스를 함께 사용하여 NH3로부터 분리되는 수소기가 상기 래디칼과 결합하여 제거되도록 함으로써 이루어지며, The growth of the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer in this step is separated from NH3 by using NH3 as a nitrogen precursor and a hydrazine-based source that produces radicals that can bond with hydrogen groups upon pyrolysis. By hydrogen group combined with the radical to be removed, 상기 단계에 사용되는 P-도펀트는 Mg를 포함하고,The P-dopant used in the step comprises Mg, 상기 하이드라진계 소스는 모노메칠하이드라진, 디메칠하이드라진, 제3부틸하이드라진 중에서 선택되는 하나이며,The hydrazine-based source is one selected from monomethyl hydrazine, dimethyl hydrazine, tertiary butyl hydrazine, 상기 단계에서 상기 하이드라진계 소스와 갈륨(Ga)의 몰분율(Molar Ratio; V(하이드라진)/III(Ga))은 1이상 300 이하이고, In the step, the molar fraction (V (hydrazine) / III (Ga)) of the hydrazine-based source and gallium (Ga) is 1 or more and 300 or less, 상기 단계에서 상기 암모니아(NH3)와 갈륨(Ga)의 몰분율(V(암모니아)/III(Ga))은 100이상 8000이하이며, In the step, the molar fraction (V (ammonia) / III (Ga)) of the ammonia (NH 3) and gallium (Ga) is 100 or more and 8000 or less, 상기 단계에서 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층의 성장 온도는 700℃이상 1100℃이하이고,In this step, the growth temperature of the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer is 700 ° C or more and 1100 ° C or less, 상기 단계에서 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층의 성장 압력은 20torr이상 760torr이하이며, In this step, the growth pressure of the P-Al (x) Ga (y) In (z) N layer is 20 tortor or more and 760 toror or less, 상기 단계에서 질소 전구체의 캐리어 가스로 질소와 수소를 혼합하여 사용하며, 수소의 혼합 비율은 0%이상 80%이하이고, In this step, nitrogen and hydrogen are used as a carrier gas of the nitrogen precursor, and the mixing ratio of hydrogen is 0% or more and 80% or less, 상기 P-Al(x)Ga(y)In(z)N(x+y+z=1)층은 (x,y,z) 값이 다른 P-Al(x)Ga(y)In(z)N층들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 AlGaInN계 P-N 다이오드 소자의 제조 방법. In the P-Al (x) Ga (y) In (z) N (x + y + z = 1) layer, P-Al (x) Ga (y) In (z has different (x, y, z) values. A method of manufacturing an AlGaInN-based PN diode device, characterized in that consisting of N layers.
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