KR20070080627A - Method of manufacturing thin film using icp-mocvd method - Google Patents

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KR20070080627A KR1020060011912A KR20060011912A KR20070080627A KR 20070080627 A KR20070080627 A KR 20070080627A KR 1020060011912 A KR1020060011912 A KR 1020060011912A KR 20060011912 A KR20060011912 A KR 20060011912A KR 20070080627 A KR20070080627 A KR 20070080627A
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Abstract

A method of manufacturing a single crystalline zinc oxide thin film with high quality by using an inductively coupled plasma apparatus and a metal organic chemical vapor deposition apparatus is provided. A method of manufacturing a thin film comprises the steps of: providing a substrate in a chamber of a metal organic chemical vapor deposition(MOCVD) apparatus; generating plasma within the chamber by using an inductively coupled plasma(ICP) apparatus; and spraying an organic metal source into the chamber to deposit a thin film onto the substrate. The method further comprises the step of forming a buffer layer on the substrate after the step of providing the substrate in the chamber. The substrate or the buffer layer is made from any one selected from the group consisting of Si, Al2O3, SiC, GaN, and AlN. The organic metal source is a zinc(Zn) source or DEZn(diethylene zinc).

Description

유도결합 플라즈마법 및 유기금속 화학기상증착법을 이용한 박막 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING THIN FILM USING ICP-MOCVD METHOD}METHODS OF MANUFACTURING THIN FILM USING ICP-MOCVD METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 박막 제조방법에 사용되는 유도결합 플라즈마(ICP) 장치 및 유기금속 화학기상증착(MOCVD) 장치를 나타낸 개요도,1 is a schematic view showing an inductively coupled plasma (ICP) device and an organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) device used in a method for manufacturing a thin film according to the present invention;

도 2a 내지 도 2d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 박막 제조방법에 의해 증착된 산화아연(ZnO) 박막의 SEM 사진, 산화아연 박막의 단면 TEM 사진, 산화아연 박막의 평면 TEM 사진과 산화아연 박막의 극점도(pole figure), 2A to 2D are SEM photographs of zinc oxide (ZnO) thin films deposited by the method of manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention, cross-sectional TEM photographs of zinc oxide thin films, planar TEM photographs of zinc oxide thin films, and zinc oxide thin films, respectively. Pole figure of,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 박막 제조방법에 의해 증착된 산화아연 박막의 XRD 패턴 및 광발광분석(PL) 결과를 나타낸 그래프들,3A and 3B are graphs showing XRD patterns and photoluminescence (PL) results of a zinc oxide thin film deposited by a thin film manufacturing method according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 제조방법에 의해 증착된 산화아연 박막의 공정변수에 따른 XRD 요동곡선(rocking curve) 및 광발광분석의 반폭치를 나타낸 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the XRD rocking curve (rocking curve) and the half width of the photoluminescence analysis according to the process parameters of the zinc oxide thin film deposited by the thin film manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 증착장치 110 : 유기금속 화학기상증착(MOCVD) 장치100: deposition apparatus 110: organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus

111 : 챔버 112 : 하부전극111 chamber 112 lower electrode

113 : 기판 지지대 114 : 진공배기장치113: substrate support 114: vacuum exhaust device

115 : 온도조절장치 116 : 제 1 오토 매칭 시스템115: temperature controller 116: first auto matching system

117 : 제 1 RF 파워 118 : 유기금속 소오스 유입구117: first RF power 118: organometallic source inlet

119 : 플라즈마 가스 유입구 120 : 유도결합 플라즈마(ICP) 장치119: plasma gas inlet 120: inductively coupled plasma (ICP) device

121 : 제 2 오토 매칭 시스템 122 : 제 2 RF 파워121: second auto matching system 122: second RF power

123 : 평판형 유도 코일인 안테나 124 : RF 윈도우123: antenna which is a flat induction coil 124: RF window

본 발명은 박막 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도결합 플라즈마(ICP) 장치 및 유기금속 화학기상증착(MOCVD) 장치를 이용하여 단결정의 산화아연(ZnO) 박막을 증착하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film manufacturing method, and more particularly, to a method for depositing a single crystal zinc oxide (ZnO) thin film using an inductively coupled plasma (ICP) device and an organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) device.

산화아연(ZnO)은 직접 천이형 반도체로서, 상온에서 3.36 eV의 넓은 밴드갭 에너지(bandgap energy)를 가지고 있으며, 60 meV의 큰 여기자(exiton) 바인딩 에너지(binding energy)를 갖는 II-VI족 화합물 반도체이다. 이러한 상기 산화아연은 발광다이오드(LED)나 레이저 다이오드(LD)와 같은 단파장 광소자에 응용될 수 있어 그 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Zinc oxide (ZnO) is a direct transition semiconductor, a group II-VI compound with a wide bandgap energy of 3.36 eV at room temperature and a large exciton binding energy of 60 meV. Semiconductor. The zinc oxide may be applied to short wavelength optical devices such as light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs), and thus research is being actively conducted.

산화아연 박막의 제조방법으로는 유기금속 화학기상증착법(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapour Deposition), 플라즈마 유기금속화학기상증착법(PE-MOCVD, Plasma Enhaned Metal Organic Chemical Vapour Deposition), 분자선 에피탁시법(MBE, Molecular Beam Epitaxy), 펄스레이저증착법 (PLD, Pulsed Laser Deposition) 및 스퍼터링(Sputtering)법 등 다양한 방법들이 있다.The zinc oxide thin film may be prepared by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), plasma organic metal vapor deposition (PE-MOCVD), or molecular beam epitaxy (MBE). , Molecular Beam Epitaxy, Pulsed Laser Deposition (PLD) and Sputtering.

그러나, 상기 산화아연의 제조방법들은 고품질의 단결정 박막을 제조하기 어렵다는 문제점이 있다. 한편, 밴드갭(bandgap) 조절이나 p-type 산화아연 박막의 제조를 위한 불순물의 주입(doping) 조절이 어렵다는 문제점도 있다. However, the above methods for producing zinc oxide have a problem in that it is difficult to produce high quality single crystal thin films. On the other hand, there is also a problem that it is difficult to control the band gap (gapping) or doping of the impurities (doping) for the production of p-type zinc oxide thin film.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유도결합 플라즈마(ICP) 장치 및 유기금속 화학기상증착(MOCVD) 장치를 이용하여 고품질의 단결정 산화아연 박막을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, a method for producing a high quality single crystal zinc oxide thin film using an inductively coupled plasma (ICP) device and organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) device. The purpose is to provide.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명은 박막 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 유기금속 화학기상증착(MOCVD) 장치의 챔버(chamber) 내에 기판을 제공하는 단계; 유도결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 장치를 이용하여 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 상기 챔버 내에 유기금속 소오스를 분사하여 상기 기판 상에 박막을 증착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a thin film manufacturing method. The method comprises the steps of providing a substrate in a chamber of an organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus; Generating a plasma in the chamber using an inductively coupled plasma (ICP) device; And depositing a thin film on the substrate by injecting an organometallic source into the chamber.

상기 기판 하부에는 하부전극이 더욱 구비되어 있을 수 있으며, 상기 하부전극에는 바이어스(bias) 전압을 걸어주는 것이 바람직하다. A lower electrode may be further provided below the substrate, and it is preferable to apply a bias voltage to the lower electrode.

상기 유도결합 플라즈마(ICP) 장치는 상기 챔버 외곽의 소정 부분에 RF 윈도우를 사이에 두고 결합되어 있을 수 있으며, 상기 RF 윈도우는 석영으로 이루어진 것을 사용할 수 있다. The inductively coupled plasma (ICP) device may be coupled to a predetermined portion of the outside of the chamber with an RF window interposed therebetween, and the RF window may be made of quartz.

상기 제조방법은 또한 상기 챔버(chamber) 내에 기판을 제공하는 단계; 후에 상기 기판 상에 완충층을 형성하는 단계;를 더욱 포함할 수 있다. 상기 기판 또는 상기 완충층은 Si, Al2O3, SiC, GaN 및 AlN으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.The method also includes providing a substrate in the chamber; After the step of forming a buffer layer on the substrate; may further include. The substrate or the buffer layer may be made of any one selected from the group consisting of Si, Al 2 O 3 , SiC, GaN and AlN.

상기 유기금속 소오스는 아연(Zn) 소오스 특히, DEZn(Diethylzinc)를 사용할 수 있고, 상기 플라즈마는 O2 가스를 분사하여 형성할 수 있으며, 증착된 상기 박막은 산화아연(ZnO) 박막일 수 있다. 이로써, 증착된 상기 산화아연 박막은 단결정의 특징을 가진다. The organometallic source may be a zinc (Zn) source, in particular DEZn (Diethylzinc), the plasma may be formed by injecting O 2 gas, the deposited thin film may be a zinc oxide (ZnO) thin film. As a result, the deposited zinc oxide thin film has the characteristics of a single crystal.

상기 유도결합 플라즈마(ICP) 장치의 RF 파워는 200 내지 600W 특히, 400W인 것이 바람직하고, 상기 챔버 내부의 온도는 560 내지 740℃ 특히, 650℃를 유지하는 것이 바람직하고, 상기 하부전극에 걸어주는 바이어스 전압은 -80 내지 -120V 특히, -94V를 걸어주는 것이 바람직하고, 상기 챔버내에 제공되는 O/Zn 비(ratio)는 60 내지 85 특히, 75인 것이 바람직하며, 상기 챔버 내부의 압력은 10-2Torr를 유지하는 것이 바람직하다. The RF power of the inductively coupled plasma (ICP) device is preferably 200 to 600 W, particularly 400 W, and the temperature inside the chamber is preferably maintained at 560 to 740 ° C., especially 650 ° C. Bias voltage is -80 to -120V In particular, it is preferable to apply -94V, and the O / Zn ratio provided in the chamber is preferably 60 to 85, especially 75, and the pressure inside the chamber is 10 -2 Torr. It is desirable to maintain.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail.

도 1은 본 발명에 따른 박막 제조방법에 사용되는 유도결합 플라즈마(ICP) 장치 및 유기금속 화학기상증착(MOCVD) 장치를 나타낸 개요도이다. 1 is a schematic diagram showing an inductively coupled plasma (ICP) device and an organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) device used in a method for manufacturing a thin film according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 박막 제조방법에 사용되는 증착장치(100) 는 유기금속 화학기상증착 장치(110)와 유도결합 플라즈마 장치(120)를 결합한 장치임을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 박막 제조방법은 상기 유도결합 플라즈마 장치(120)를 이용하여 고밀도 플라즈마를 발생시키고, 상기 유기금속 화학기상증착 장치(110) 내에 유기금속을 분사하여 박막을 형성하는 방법이다. Referring to FIG. 1, it can be seen that the deposition apparatus 100 used in the method for manufacturing a thin film according to the present invention combines an organometallic chemical vapor deposition apparatus 110 and an inductively coupled plasma apparatus 120. That is, the thin film manufacturing method according to the present invention is a method of generating a high-density plasma by using the inductively coupled plasma device 120, and by spraying an organic metal in the organometallic chemical vapor deposition apparatus 110 to form a thin film.

상기 유기금속 화학기상증착 장치(110)는 액체 상태의 소오스를 기체화시킨 다음 기화된 반응소오스 가스를 이용하여 박막을 증착하는 장치로서, 박막을 형성하기 위한 소오스로서 유기금속 소오스를 사용한다. 상기 유기금속 화학기상증착 장치(110)를 이용하여 형성된 박막은 스퍼터링(sputtering)장치 등에 비하여 불순물 주입 조절이 용이하다는 장점을 가진다.The organometallic chemical vapor deposition apparatus 110 vaporizes a source in a liquid state and then deposits a thin film using a vaporized reaction source gas. An organometallic source is used as a source for forming a thin film. The thin film formed by using the organometallic chemical vapor deposition apparatus 110 has an advantage that it is easy to control the implantation of impurities compared to a sputtering apparatus.

상기 유기금속 화학기상증착 장치(110)는 챔버(111), 하부전극(112), 기판 지지대(113), 진공배기장치(114), 온도조절장치(115), 제 1 오토 매칭 시스템(auto matching system, 116), 제 1 RF 파워(117), 유기금속 소오스 유입구(118) 및 플라즈마 가스 유입구(119) 등이 구비되어 있다. 상기 제 1 RF 파워(117)는 13.56MHz의 RF를 발생시킨다. The organometallic chemical vapor deposition apparatus 110 may include a chamber 111, a lower electrode 112, a substrate support 113, a vacuum exhaust device 114, a temperature controller 115, and a first auto matching system. system, 116, first RF power 117, organometallic source inlet 118, plasma gas inlet 119, and the like. The first RF power 117 generates an RF of 13.56 MHz.

상기 하부전극(112)은 스테인레스 강으로 제작할 수 있으며, 바이어스(bias) 전압을 걸어주어 이온이 상기 기판(130) 방향으로 이동할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 하부전극(112) 내부에는 가열장치를 더욱 구비하여 박막 증착시 상기 기판(130)에 열을 가할 수 있도록 구성할 수 있다. The lower electrode 112 may be made of stainless steel, and may be configured to move ions in the direction of the substrate 130 by applying a bias voltage. In addition, the lower electrode 112 may be further provided with a heating device to apply heat to the substrate 130 during thin film deposition.

상기 챔버(111)는 스테인레스 강으로 제작할 수 있다. 상기 챔버(111)의 상부에는 플라즈마 가스가 균일하게 분사될 수 있도록 상기 플라즈마 가스 유입구 (119)가 구비되어 있고, 상기 챔버(111)의 측면 하부에는 유기금속 소오스가 분사되도록 유기금속 소오스 유입구(118)가 구비되어 있다. The chamber 111 may be made of stainless steel. The plasma gas inlet 119 is provided in the upper portion of the chamber 111 to uniformly inject the plasma gas, and the organic metal source inlet 118 so that the organometallic source is injected in the lower side of the chamber 111. ) Is provided.

상기 진공배기장치(114)를 이용하여 상기 챔버(111) 내의 초기진공도를 10-6 Torr로 유지한다. The initial vacuum degree in the chamber 111 is maintained at 10 −6 Torr using the vacuum exhaust device 114.

상기 유기금속 화학기상증착 장치(110) 상부에 유도결합 플라즈마 장치(120)가 구비되어 있다. 상기 유도결합 플라즈마 장치(120)는 고밀도의 플라즈마를 발생시키는 장치로서, 제 2 오토 매칭 시스템(auto matching system, 121), 제 2 RF 파워(122), 평판형 유도 코일인 안테나(123) 및 RF 윈도우(124) 등으로 구성되어 있다. 상기 유도결합 플라즈마 장치(120)는 상기 RF 윈도우(124)를 사이에 두고 상기 유기금속 화학기상증착 장치(110) 상부에 연결되어 있다.An inductively coupled plasma apparatus 120 is provided on the organometallic chemical vapor deposition apparatus 110. The inductively coupled plasma device 120 is a device for generating a high-density plasma, and includes a second auto matching system 121, a second RF power 122, and an antenna 123 and an RF that are flat induction coils. The window 124 or the like is configured. The inductively coupled plasma apparatus 120 is connected to an upper portion of the organometallic chemical vapor deposition apparatus 110 with the RF window 124 interposed therebetween.

상기 제 2 오토 매칭 시스템(121)은 임피던스 정합회로로 구성되어 있고, 상기 제 2 RF 파워(122)는 상기 제 1 RF 파워(117)와 마찬가지로 13.56MHz의 RF를 발생시키며, 상기 RF 윈도우(124)는 석영으로 이루어진 것을 사용할 수 있다. The second auto matching system 121 is composed of an impedance matching circuit, and the second RF power 122 generates RF of 13.56 MHz, similar to the first RF power 117, and the RF window 124. ) May be made of quartz.

상기 유도결합 플라즈마 장치(120)는 증착하고자 하는 기판의 위치 또는 상기 유기금속 화학기상증착 장치(110)의 구조에 따라 다양하게 결합될 수 있다. The inductively coupled plasma apparatus 120 may be variously coupled according to the position of the substrate to be deposited or the structure of the organometallic chemical vapor deposition apparatus 110.

기타, 상기 유기금속 화학기상증착 장치(110) 및 상기 유도결합 플라즈마 장치(120)를 구성하고 있는 구성요소에 대한 상세한 설명은 당업자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다. In addition, detailed descriptions of the components constituting the organometallic chemical vapor deposition apparatus 110 and the inductively coupled plasma apparatus 120 will be omitted since they are obvious to those skilled in the art.

상기 증착장치(100)를 이용하여 박막을 증착하는 방법에 대해 설명하면 아래 와 같다. A method of depositing a thin film using the deposition apparatus 100 is described below.

먼저, 기판(130)을 상기 챔버(111) 내에 구비되어 있는 상기 기판 지지대(113) 상에 제공한다. 상기 기판(130)은 Si, Al2O3, SiC, GaN 및 AlN 등의 물질로 이루어진 기판(130)을 사용할 수 있다. First, the substrate 130 is provided on the substrate support 113 provided in the chamber 111. The substrate 130 may be a substrate 130 made of a material such as Si, Al 2 O 3 , SiC, GaN, and AlN.

이어서, 상기 기판(130) 상에 완충층을 형성할 수 있다. 상기 완충층은 Si, Al2O3, SiC, GaN 및 AlN 등의 물질을 이용하여 형성할 수 있다. Subsequently, a buffer layer may be formed on the substrate 130. The buffer layer may be formed using materials such as Si, Al 2 O 3 , SiC, GaN, and AlN.

이어서, 상기 플라즈마 가스 유입구(119)를 통하여 플라즈마 가스를 유입시키고, 상기 유도결합 플라즈마 장치(120)를 이용하여 상기 챔버(111) 내에 고밀도 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 상기 유도결합 플라즈마 장치(120)의 RF 파워는 200 내지 600W 범위내에서 제공하는 것이 바람직하다. Subsequently, plasma gas is introduced through the plasma gas inlet 119, and a high density plasma is generated in the chamber 111 using the inductively coupled plasma apparatus 120. At this time, the RF power of the inductively coupled plasma device 120 is preferably provided within the range of 200 to 600W.

상기 하부전극(112)에는 바이어스 전압을 걸어줄 수 있으며, -80 내지 -120V의 범위 내에서 걸어주는 것이 바람직하다. A bias voltage may be applied to the lower electrode 112, and it is preferable to apply a bias voltage within a range of -80 to -120V.

계속하여, 상기 기판(130) 상에 박막을 증착시킨다. 상세히 설명하면, 상기 유기금속 소오스 유입구(118)를 통하여 상기 챔버(111) 내에 유기금속 소오스를 분사한다. 상기 분사된 유기금속 소오스는 상기 챔버(111) 내에 발생된 고밀도 플라즈마와 반응한다. 이때, 상기 반응된 유기금속 소오스와 고밀도 플라즈마는 상기 바이어스 전압에 의해 상기 기판(130)으로 이동하게 되며, 상기 기판(130) 상에 평탄하게 증착된다. Subsequently, a thin film is deposited on the substrate 130. In detail, an organometallic source is injected into the chamber 111 through the organometallic source inlet 118. The injected organometallic source reacts with the high density plasma generated in the chamber 111. At this time, the reacted organometallic source and the high-density plasma are moved to the substrate 130 by the bias voltage, and is deposited flat on the substrate 130.

이때, 상기 챔버(111) 내의 온도는 560 내지 740℃를 유지하는 것이 바람직 하며, 상기 챔버(111) 내에 유입된 플라즈마 가스와 유기금속 소오스의 비(O/Zn ratio)는 60 내지 85인 것이 바람직하다. 상기 비율은 유입된 플라즈마 가스와 유기금속의 유량(sccm)의 비를 나타낸 것이다. 공정압력은 10mTorr을 유지하는 것이 바람직하다.At this time, the temperature in the chamber 111 is preferably maintained at 560 ~ 740 ℃, the ratio (O / Zn ratio) of the plasma gas and the organic metal source introduced into the chamber 111 is preferably from 60 to 85. Do. The ratio represents the ratio of the flow rate (sccm) of the introduced plasma gas and the organic metal. The process pressure is preferably maintained at 10 mTorr.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 제조방법은 증착시 불순물의 주입 조절이 용이하며, 증착된 상기 박막은 고품질의 단결정을 이루고 있다. As described above, the thin film manufacturing method according to the present invention is easy to control the implantation of impurities during deposition, the deposited thin film forms a high quality single crystal.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 박막 제조방법을 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명을 이로써 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the thin film manufacturing method of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

Al2O3 로 이루어진 기판을 유기금속 화학기상증착 장치의 챔버 내에 제공한다. 이어서, 플라즈마 가스 유입구를 통하여 O2 플라즈마 가스를 유입시킨다. 이때, MFC(mass flow controller)로 그 유량을 40sccm으로 제어한다. 유도결합 플라즈마 장치를 이용하여 상기 챔버 내에 고밀도 O2 플라즈마를 발생시킨다. 상기 유도결합 플라즈마 장치의 RF 파워는 400W를 제공한다. 하부전극에는 -94V의 바이어스 전압을 걸어준다. 유기금속 소오스 유입구를 통하여 상기 챔버 내에 DEZn을 분사한다. 이때, MFC와 EPC를 이용하여 일정한 양의 DEZn이 상기 챔버 내로 유입되도록 한다. 상기 분사된 DEZn의 Zn이온과 O2 플라즈마의 산소이온이 반응하여 상기 기판 상에 증착된다. 공정압력은 10mTorr을 유지하며, 증착시간은 30분으로 한다. 이때, 상기 챔버 내의 온도는 650℃를 유지하고, 상기 챔버 내에 유입된 O/Zn 비(ratio)는 75이다. 이로써, 상기 기판 상에 고품질의 단결정 산화아연(ZnO) 박막이 형성된다. A substrate made of Al 2 O 3 is provided in a chamber of an organometallic chemical vapor deposition apparatus. Then, the O 2 plasma gas is introduced through the plasma gas inlet. At this time, the mass flow controller (MFC) controls the flow rate to 40sccm. An inductively coupled plasma apparatus is used to generate a high density O 2 plasma in the chamber. The RF power of the inductively coupled plasma device provides 400W. A bias voltage of -94V is applied to the lower electrode. DEZn is injected into the chamber through an organometallic source inlet. At this time, a certain amount of DEZn is introduced into the chamber by using MFC and EPC. Zn ions of the injected DEZn and oxygen ions of the O 2 plasma react with each other and are deposited on the substrate. The process pressure is maintained at 10 mTorr and the deposition time is 30 minutes. At this time, the temperature in the chamber is maintained at 650 ℃, O / Zn ratio introduced into the chamber (75). As a result, a high quality single crystal zinc oxide (ZnO) thin film is formed on the substrate.

도 2a 내지 도 2d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 박막 제조방법에 의해 증착된 산화아연(ZnO) 박막의 SEM 사진, 산화아연 박막의 단면 TEM 사진, 산화아연 박막의 평면 TEM 사진과 산화아연 박막의 극점도(pole figure)이다. 2A to 2D are SEM photographs of zinc oxide (ZnO) thin films deposited by the method of manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention, cross-sectional TEM photographs of zinc oxide thin films, planar TEM photographs of zinc oxide thin films, and zinc oxide thin films, respectively. Is the pole figure of.

도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 상기 기판 상에 형성된 산화아연 박막은 평탄하고 고르게 형성된 단결정임을 알 수 있다. 도 2b 및 도 2c의 우측 상부에 도시된 그림은 제한시야 회절패턴(SADP)을 나타낸 것으로서, 점들이 규칙적으로 형성된 것으로 보아 상기 산화아연 박막은 단결정임을 알 수 있다.2A to 2D, it can be seen that the zinc oxide thin film formed on the substrate is a single crystal flat and evenly formed. 2B and 2C show upper limit diffraction pattern (SADP), and since the dots are formed regularly, it can be seen that the zinc oxide thin film is a single crystal.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 박막 제조방법에 의해 증착된 산화아연 박막의 XRD 패턴 및 광발광분석(PL) 결과를 나타낸 그래프들이다.3A and 3B are graphs showing XRD patterns and photoluminescence (PL) results of a zinc oxide thin film deposited by a thin film manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 증착된 산화아연 박막의 XRD 요동곡선(rocking curve) 결과를 알 수 있다. 상기 XRD 요동곡선은 강한 피크(peak)를 나타내고 있으며, 그 폭이 아주 좁게 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 박막의 결정성을 평가하는 XRD 요동곡선의 반폭치(FWHM : full width at half maximum)는 대략 269 arcsec를 나타내고 있다. 즉, 본 발명에 따른 박막 제조방법에 의해 형성된 산화아연 박막은 광학적 특성이 좋을 뿐만 아니라, 단결정을 이루고 있음을 확인할 수 있다. Referring to Figure 3a, it can be seen the XRD rocking curve (rocking curve) results of the deposited zinc oxide thin film. The XRD fluctuation curve shows a strong peak and it can be seen that the width thereof is very narrow. In addition, the full width at half maximum (FWHM) of the XRD fluctuation curve for evaluating the crystallinity of the thin film is approximately 269 arcsec. That is, the zinc oxide thin film formed by the thin film manufacturing method according to the present invention can be seen that not only has good optical characteristics but also forms a single crystal.

도 3b를 참조하면, 그래프(a)는 상온에서 측정한 광발광분석 결과이고, 그래프(b)는 10K에서 측정한 광발광분석 결과이다. Referring to Figure 3b, graph (a) is a photoluminescence analysis result measured at room temperature, graph (b) is a photoluminescence analysis result measured at 10K.

상온에서 측정한 광발광분석의 결과를 보면, 3.3eV에서 강한 피크(NBE emission peak)가 형성됨을 알 수 있고, 약 3.0eV 이하의 영역에서 약한 피크(defect-related emission peak)가 형성됨을 알 수 있다. 또한, 3.3eV에서 관측된 피크의 반폭치는 대략 126 meV임을 확인할 수 있다. As a result of photoluminescence analysis measured at room temperature, it can be seen that a strong peak (NBE emission peak) is formed at 3.3 eV, and a weak peak (defect-related emission peak) is formed at a region of about 3.0 eV or less. have. In addition, it can be seen that the half-width of the peak observed at 3.3 eV is approximately 126 meV.

10K에서 측정한 광발광분석 결과를 보면, 3.4eV에서 강한 피크가 형성됨을 알 수 있고, 반폭치는 대략 37 meV임을 알 수있다. Photoluminescence analysis measured at 10K shows that a strong peak is formed at 3.4 eV, and the half width is approximately 37 meV.

상기 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 제조방법에 의해 형성된 산화아연 박막은 단결정을 이루고 있음을 확인할 수 있다. As can be seen from the above results, it can be seen that the zinc oxide thin film formed by the thin film manufacturing method according to the present invention forms a single crystal.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 제조방법에 의해 증착된 산화아연 박막의 공정변수에 따른 XRD 요동곡선(rocking curve) 및 광발광분석의 반폭치를 나타낸 그래프이다. 상기 공정변수는 ICP RF 파워, 바이어스 전압 및 O/Zn 비(ratio)이고, 상기 광발광분석의 반폭치는 강한 피크(NBE emission peak)의 반폭치를 나타내고 있다. Figure 4 is a graph showing the XRD rocking curve (rocking curve) and the half width of the photoluminescence analysis according to the process parameters of the zinc oxide thin film deposited by the thin film manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The process variables are ICP RF power, bias voltage and O / Zn ratio, and the half width value of the photoluminescence analysis represents the half width value of the strong peak (NBE emission peak).

도 4를 참조하면, ICP 파워의 경우, XRD 요동곡선 및 광발광분석의 반폭치 모두 400W에서 가장 작은 값을 가짐을 알 수 있다. 바이어스 전압의 경우, XRD 요동곡선의 반폭치는 -94V에서 가장 작은 값을 가지나, 광발광분석의 반폭치는 대략 -84V에서 가장 작은 값을 가짐을 알 수 있다. O/Zn 비의 경우, XRD 요동곡선 및 광발광분석의 반폭치 모두 75에서 가장 작은 값을 가짐을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, in the case of ICP power, it can be seen that both the XRD fluctuation curve and the half width of the photoluminescence analysis have the smallest value at 400W. In the case of the bias voltage, the half width of the XRD fluctuation curve has the smallest value at -94V, but the half width of the photoluminescence analysis has the smallest value at approximately -84V. In the case of O / Zn ratio, it can be seen that both the XRD fluctuation curve and the half width of the photoluminescence analysis have the smallest value at 75.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 제조방법을 이용함에 있어서, ICP RF 파워를 400W 제공하고, 바이어스 전압을 -94V로 걸어주며, O/Zn 비를 75로 하여 박막을 증착시킨 결과 고품질의 단결정 산화아연 박막을 형성시킬 수 있음을 확인 할 수 있다. As described above, in using the method for manufacturing a thin film according to the present invention, a high quality single crystal is obtained as a result of depositing a thin film with 400W of ICP RF power, a bias voltage of -94V, and an O / Zn ratio of 75. It can be seen that the zinc oxide thin film can be formed.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유도결합 플라즈마(ICP) 장치 및 유기금속 화학기상증착(MOCVD) 장치를 이용하여 증착함으로써 고품질의 단결정 산화아연 박막을 제조하는 이점을 제공한다. 또한, 증착시 불순물의 주입 조절이 용이하여 발광다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등과 같은 단파장 광소자에 쉽게 응용되는 이점을 제공한다. As described above, according to the present invention, the deposition by using an inductively coupled plasma (ICP) device and an organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) device provides an advantage of manufacturing a high quality single crystal zinc oxide thin film. In addition, it is easy to control the implantation of impurities during deposition, which provides an advantage of being easily applied to short wavelength optical devices such as light emitting diodes (LEDs) or laser diodes (LDs).

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 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

Claims (19)

유기금속 화학기상증착(MOCVD) 장치의 챔버(chamber) 내에 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate in a chamber of an organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus; 유도결합 플라즈마(ICP) 장치를 이용하여 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 단계; 및Generating a plasma in the chamber using an inductively coupled plasma (ICP) device; And 상기 챔버 내에 유기금속 소오스를 분사하여 상기 기판 상에 박막을 증착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.And depositing a thin film on the substrate by injecting an organometallic source into the chamber. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판 하부에는 하부전극이 더욱 구비되어 있으며, A lower electrode is further provided below the substrate, 상기 하부전극에는 바이어스(bias) 전압을 걸어주는 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.And a bias voltage is applied to the lower electrode. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 유도결합 플라즈마(ICP) 장치는 상기 챔버 외곽의 소정 부분에 RF 윈도우를 사이에 두고 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The inductively coupled plasma (ICP) device is a thin film manufacturing method, characterized in that connected to a predetermined portion of the outside of the chamber with an RF window interposed. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 챔버(chamber) 내에 기판을 제공하는 단계; 후에 Providing a substrate in the chamber; after 상기 기판 상에 완충층을 형성하는 단계;를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.Forming a buffer layer on the substrate; characterized in that it further comprises a thin film manufacturing method. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, The method according to claim 1 or 4, 상기 기판 또는 상기 완충층은 Si, Al2O3, SiC, GaN 및 AlN으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The substrate or the buffer layer is a thin film manufacturing method, characterized in that made of any one selected from the group consisting of Si, Al 2 O 3 , SiC, GaN and AlN. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기금속 소오스는 아연(Zn) 소오스인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The organometallic source is a thin film manufacturing method, characterized in that the zinc (Zn) source. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 아연 소오스는 DEZn(Diethylzinc)인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The zinc source is a thin film manufacturing method, characterized in that DEZn (Diethylzinc). 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 플라즈마는 O2 가스를 분사되어 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The plasma is a thin film manufacturing method characterized in that formed by injecting O 2 gas. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 증착된 상기 박막은 산화아연(ZnO) 박막인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The deposited thin film is a thin film manufacturing method, characterized in that the zinc oxide (ZnO) thin film. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 산화아연 박막은 단결정인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The zinc oxide thin film is a thin film manufacturing method, characterized in that the single crystal. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 유도결합 플라즈마(ICP) 장치의 RF 파워는 200 내지 600W인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The RF power of the inductively coupled plasma (ICP) device is a thin film manufacturing method characterized in that 200 to 600W. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 유도결합플라즈마(ICP) 장치의 RF 파워는 400W인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.Thin film manufacturing method characterized in that the RF power of the inductively coupled plasma (ICP) device is 400W. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 챔버 내부의 온도는 560 내지 740℃인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The temperature inside the chamber is a thin film manufacturing method, characterized in that 560 to 740 ℃. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 챔버 내부의 온도는 650℃를 유지하는 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.Thin film manufacturing method characterized in that the temperature inside the chamber is maintained at 650 ℃. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 하부전극에 걸어주는 바이어스 전압은 -80 내지 -120V인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The bias voltage applied to the lower electrode is a thin film manufacturing method, characterized in that -80 to -120V. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 하부전극에 걸어주는 바이어스 전압은 -94V인 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.The bias voltage applied to the lower electrode is a thin film manufacturing method, characterized in that -94V. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 챔버 내에 제공되는 O/Zn 비(ratio)는 60 내지 85인 것을 특징을 하는 박막 제조방법.The O / Zn ratio provided in the chamber is a thin film manufacturing method, characterized in that 60 to 85. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 챔버 내에 제공되는 O/Zn 비(ratio)는 75인 것을 특징을 하는 박막 제조방법.The O / Zn ratio provided in the chamber is a thin film manufacturing method, characterized in that 75. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버 내부의 공정압력은 10-2Torr인 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.Process pressure inside the chamber is a thin film manufacturing method, characterized in that 10 -2 Torr.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3953238B2 (en) * 1999-09-01 2007-08-08 独立行政法人科学技術振興機構 Ferromagnetic p-type single crystal zinc oxide and method for producing the same
KR20020095769A (en) * 2001-06-15 2002-12-28 퀀테코주식회사 GaN-BASED QUANTUM WELL LIGHT EMITTING DEVICES ENHANCED BY PLASMA TREATMENT AND DEVICE MANUFACTURING METHOD THEREOF

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100951581B1 (en) * 2007-11-01 2010-04-09 재단법인서울대학교산학협력재단 Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor DepositionICP-CVD Apparatus, System and Method for Fabricating P-Type ZnO Films without Any Doping Process by Using ICP-CVD Apparatus, and Optical Power Compound Semiconductor

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