KR20110093476A - 기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자 - Google Patents
기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110093476A KR20110093476A KR1020100013545A KR20100013545A KR20110093476A KR 20110093476 A KR20110093476 A KR 20110093476A KR 1020100013545 A KR1020100013545 A KR 1020100013545A KR 20100013545 A KR20100013545 A KR 20100013545A KR 20110093476 A KR20110093476 A KR 20110093476A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- chamber
- light emitting
- layer
- semiconductor layer
- conductive semiconductor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 134
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 166
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 151
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 93
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 10
- -1 halide compound Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 claims description 9
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 18
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
-
- 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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/0254—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은 제1 서셉터 및 상기 제1 서셉터에 배치된 기판에 평행한 방향으로 가스가 방출되는 적어도 하나의 제1 가스 분배기를 포함하는 제1 챔버 및 제2 서셉터 및 상기 제2 서셉터 상부에 배치되어 하부로 가스가 방출되는 적어도 하나의 제2 가스 분배기를 포함하는 제2 챔버를 포함하는 기상 증착 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 기상 증착 시스템을 이용할 경우, 이에 의해 성장된 반도체층의 결정 품질이 우수하며, 이에 따라 발광소자의 성능이 향상될 수 있다. 나아가, 기상 증착 시스템의 운용 능력 및 생산성의 향상과 함께 장치의 열화를 방지할 수 있는 장점을 제공한다.
본 발명에 따른 기상 증착 시스템을 이용할 경우, 이에 의해 성장된 반도체층의 결정 품질이 우수하며, 이에 따라 발광소자의 성능이 향상될 수 있다. 나아가, 기상 증착 시스템의 운용 능력 및 생산성의 향상과 함께 장치의 열화를 방지할 수 있는 장점을 제공한다.
Description
본 발명은 기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자에 관한 것이다.
반도체 발광소자의 일종인 발광다이오드(LED)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 발광 다이오드는 필라멘트에 기초한 발광 장치에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 3족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
이러한 3족 질화물 반도체를 이용한 발광소자를 구성하는 질화물 반도체 단결정은 사파이어 또는 SiC 기판 등 위에 성장되며, 이러한 반도체 단결정을 성장시키기 위하여 일반적으로 가스 상태인 다수의 소스를 기판 상에 증착시키는 기상 증착 공정을 이용한다. 반도체 발광소자의 발광 성능이나 신뢰성은 이를 구성하는 반도체층의 품질(결정성 등)에 큰 영향을 받으며, 이 경우, 반도체층의 품질은 반도체 박막을 성장시키는 데에 사용되는 기상 증착 장치의 구조, 내부 환경, 사용 조건 등에 의하여 좌우될 수 있다. 따라서, 당 기술 분야에서는 기상 증착 공정을 최적화하여 반도체층의 품질을 개선시킬 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 일 목적은 기상 증착 시스템을 이용한 발광소자 제조방법에 있어서 결정 품질 등이 우수한 반도체층을 얻음으로써 소자의 발광 효율을 향상시키는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기상 증착 시스템의 운용 능력과 생산성을 향상시키는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
제1 서셉터 및 상기 제1 서셉터에 배치된 기판에 평행한 방향으로 가스가 방출되는 적어도 하나의 제1 가스 분배기를 포함하는 제1 챔버 및 제2 서셉터 및 상기 제2 서셉터 상부에 배치되어 하부로 가스가 방출되는 적어도 하나의 제2 가스 분배기를 포함하는 제2 챔버를 포함하는 기상 증착 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은,
제1 서셉터 및 적어도 하나의 제1 가스 분배기를 포함하며, 상기 제1 가스 분배기를 통하여 3족 원소를 포함하는 할리드(Halide) 화합물 가스와 5족 원소의 소스 가스가 상기 제1 서셉터에 배치된 기판 상에서 반응되어 반도체 박막이 형성되는 제1 챔버 및 제2 서셉터 및 적어도 하나의 제2 가스 분배기를 포함하며, 상기 제2 가스 분배기를 통하여 2종 이상의 유기 금속 가스가 상기 제2 서셉터에 배치된 기판 상에서 반응되어 반도체 박막이 형성되는 제2 챔버를 포함하는 기상 증착 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 챔버와 각각 연결되며, 이송 로봇 및 연결 통로를 갖는 로드락 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 챔버는 하나의 기상 증착 장치에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 챔버는 서로 다른 기상 증착 장치에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 챔버 중 적어도 하나는 배치형 챔버일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 가스 분배기는 상기 제1 챔버 내부로부터 외부를 향하는 방향으로 가스가 방출될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 가스 분배기는 상기 제1 챔버 내부의 중앙 영역에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 서셉터에는 복수의 기판이 배치되며, 상기 복수의 기판은 상기 제1 가스 분배기 주변에 원형을 이루도록 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 챔버는 HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) 챔버이며, 상기 제2 챔버는 MOCVD (Metal Organic Vapor Deposition) 챔버일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 챔버 외에 MBE (Molecular Beam Epitaxy) 챔버를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면은,
기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 기판의 상부로부터 방출된 소스 가스들이 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제1 공정이라 하고, 상기 기판에 평행한 방향으로부터 방출된 소스 가스들이 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제2 공정이라 할 때, 상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하는 형성되는 발광소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은,
기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계를 포함하며, 3족 원소를 포함하는 할리드(Halide) 화합물 가스와 5족 원소의 소스 가스가 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제1 공정이라 하고, 2종 이상의 유기 금속 가스가 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제2 공정이라 할 때, 상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은,
기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계를 포함하며, 제1 챔버 및 제1 로드락 장치를 포함하는 제1 기상 증착 장치를 이용하여 반도체 박막을 형성하는 공정을 제1 공정이라 하고, 제2 챔버 및 제2 로드락 장치를 포함하는 제2 기상 증착 장치를 이용하여 반도체 박막을 형성하는 공정을 제2 공정이라 할 때, 상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 도전형 반도체층의 성장 온도는 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 성장 온도보다 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층은 InxGa(1-x)N (1≤x≤0)으로 이루어진 층을 하나 이상 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층은 InxGa(1-x)P (1≤x≤0)으로 이루어진 층을 하나 이상 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 도전형 반도체층은 n형 GaN층을 포함하며, 상기 활성층은 InGaN층 및 GaN층의 교대 적층 구조를 포함하며, 상기 제2 도전형 반도체층은 p형 GaN층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 공정에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 제2 공정에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 활성층은 양자우물층과 양자장벽층을 구비하며, 상기 양자우물층과 양자장벽층은 상기 제1 및 제2 공정 중 서로 다른 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광구조물은 분자선 형태의 가스들이 반응하여 반도체 박막이 형성되는 제3 공정을 더 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 기상 증착 장치 중 적어도 하나는 이에 구비된 챔버 내부에 상기 기판이 두께 방향으로 배열된 배치형 챔버를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층 중 하나가 상기 제1 챔버에서 성장되는 동안 다른 하나가 상기 제2 챔버에서 성장될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 챔버에서 성장되며, 상기 제1 챔버는 상기 제1 도전형 반도체층의 성장 온도 및 가스 분위기 상태로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 제2 챔버에서 성장되며, 상기 제2 챔버는 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 성장 온도 및 가스 분위기 상태로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 제3 챔버 및 제3 로드락 장치를 포함하는 제3 기상 증착 장치를 더 포함하며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 챔버에서 성장되고, 상기 활성층은 상기 제2 챔버에서 성장되며, 상기 제2 도전형 반도체층은 상기 제3 챔버에서 성장될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면은,
제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층;을 구비하는 발광구조물을 포함하며, 상기 기판의 상부로부터 방출된 소스 가스들이 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제1 공정이라 하고, 상기 기판에 평행한 방향으로부터 방출된 소스 가스들이 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제2 공정이라 할 때, 상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성된 발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면은,
제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층;을 구비하는 발광구조물을 포함하며, 3족 원소를 포함하는 할리드(Halide) 화합물 가스와 5족 원소의 소스 가스가 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제1 공정이라 하고, 2종 이상의 유기 금속 가스가 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제2 공정이라 할 때, 상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성된 발광소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층은 AlxInyGa(1-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어진 층을 하나 이상 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층은 AlxInyGa(1-y)P (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어진 층을 하나 이상 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 도전형 반도체층은 n형 GaN층을 포함하며, 상기 활성층은 InGaN층 및 GaN층의 교대 적층 구조를 포함하며, 상기 제2 도전형 반도체층은 p형 GaN층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광구조물은 분자선 형태의 가스들이 반응하여 반도체 박막이 형성되는 제3 공정을 더 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 기상 증착 시스템을 이용할 경우, 이에 의해 성장된 반도체층의 결정 품질이 우수하며, 이에 따라 발광소자의 성능이 향상될 수 있다. 나아가, 기상 증착 시스템의 운용 능력 및 생산성의 향상과 함께 장치의 열화를 방지할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 기상 증착 시스템을 사용하여 발광소자를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 완성된 상태의 발광소자의 일 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 11은 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 챔버 구조의 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 12 내지 14는 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 다른 챔버 구조의 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 15는 활성층의 전도 대역 에너지 준위를 개략적으로 나타낸 것으로서 (a)는 수평형 챔버에서, (b)는 수직형 챔버에서 성장된 활성층을 나타낸다.
도 16은 수평형 챔버에서 커버부 주변 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명에서 채용될 수 있는 배치형 챔버 구조의 일 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 19는 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 챔버 구조의 다른 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 21은 본 발명의 기상 증착 시스템에 의하여 얻어진 발광소자의 사용 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 기상 증착 시스템을 사용하여 발광소자를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 완성된 상태의 발광소자의 일 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 11은 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 챔버 구조의 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 12 내지 14는 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 다른 챔버 구조의 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 15는 활성층의 전도 대역 에너지 준위를 개략적으로 나타낸 것으로서 (a)는 수평형 챔버에서, (b)는 수직형 챔버에서 성장된 활성층을 나타낸다.
도 16은 수평형 챔버에서 커버부 주변 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명에서 채용될 수 있는 배치형 챔버 구조의 일 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 19는 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 챔버 구조의 다른 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 21은 본 발명의 기상 증착 시스템에 의하여 얻어진 발광소자의 사용 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 기상 증착 시스템을 사용하여 발광소자를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다. 또한, 도 4는 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 또한, 도 5는 완성된 상태의 발광소자의 일 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템(100)은 제1 챔버(101), 제2 챔버(102) 및 이들과 연결된 로드락 장치(104)를 포함하여 구성된다. 제1 및 제2 챔버(101, 102)에는 외부로부터 가스를 주입하기 위한 가스 주입부(107, 108)이 각각 형성된다. 이 경우, 제1 및 제2 챔버(101, 102)는 모두 유기 금속 가스를 이용한 증착 챔버, 예컨대, 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, 이하, 'MOCVD'라 칭함) 챔버이거나, 하나는 MOCVD 챔버이고 나머지 하나는 할리드(Halide) 가스를 이용한 증착 챔버, 예컨대, 수소화 기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy, 이하, 'HVPE'라 칭함) 챔버일 수 있다. 또한, MOCVD나 HVPE가 아닌 다른 증착 설비, 예컨대, 분자선 에피탁시(Molecular Beam Epitaxy, 이하, 'MBE'라 칭함) 챔버일 수도 있을 것이다. 로드락 장치(104)는 제1 및 제2 챔버(101, 102) 내부로 기판(110)이 인입되기 전 또는 제1 및 제2 챔버(101, 102)로부터 기판(110)이 인출되기 전에 제1 및 제2 챔버(101, 102) 내부의 환경 또는 외부의 환경과 실질적으로 동일한 상태로 기판(110)을 수용하며, 이를 위해 진공 상태로 유지될 수 있다. 또한, 로드락 장치(104)는 기판(110)을 인입 또는 인출하기 위한 이송 로봇(105)과 이송 통로를 구비할 수 있다. 한편, 본 발명에서 반드시 요구되는 요소는 아니지만, 기판(110)을 기상 증착 시스템(100)에 장착할 수 있는 로딩부(106)가 더 구비될 수 있다.
CVD (Chemical Vapor Deposition), 즉, 화학 기상 증착은 필요한 원소를 포함하는 기체 상태의 화학물질들의 반응을 이용하여, 기판 상에 비휘발성의 고상 박막(solid film)을 형성하는 공정이다. 상기 기체 상태의 화학물질들은 반응실 내부로 유입되어, 소정의 온도로 가열된 기판의 표면에서 분해/반응함으로써 반도체 박막을 형성한다. 이 경우, MOCVD는 질화물 반도체와 같은 물질로 이루어진 박막을 성장하기 위하여 금속 소스 가스로서, 유기 금속 가스를 이용한다. HVPE는 염화수소와 같은 할리드 가스를 반응실 내부로 주입하여 3족 원소를 포함하는 할리드 화합물을 만들어서 기판 상부로 공급하고, 이를 5족 원소를 포함하는 기체와 반응시켜 반도체 박막을 성장하는 기술이다. 본 발명에서 사용될 수 있는 MOCVD 챔버 및 HVPE 챔버의 구체적인 예는 도 6 내지 17을 참조하여 후술한다. 한편, MBE 공정은 화합물 반도체의 에피탁시 방법 중의 하나로서 열에너지를 갖는 분자 또는 원자선과 고온으로 유지된 기판 사이에 의하여 반도체 박막이 형성되는 공정에 해당하며, 후술하는 HVPE 공정과 MOCVD 공정은 MBE 공정으로 대체될 수도 있을 것이다.
본 실시 형태에서 제안하는 기상 증착 시스템(100)을 이용하여, 발광소자를 제조하는 과정을 설명하면, 우선, 도 2에 도시된 것과 같이, 제1 챔버(101)의 내부에 기판(110)을 배치하고, 기판(110) 상에 제1 도전형 반도체층(111)을 성장시킨다. 여기서, 제1 챔버(101)는 MOCVD 챔버 또는 HVPE 챔버일 수 있다. 기판(110)은 반도체 성장용 기판으로 제공되며, 예컨대, 사파이어, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 , GaN 등의 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있다. 이 경우, 사파이어는 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 제1 도전형 반도체층(111)은 n형 질화물 반도체로 이루어질 수 있으며, 예컨대, Si 등이 도핑된 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 제1 도전형 반도체층(111)은 질화물이 아닌 다른 물질, 예컨대, AlxInyGa(1-x-y)P (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 이루어질 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(111)이 성장된 후, 도 3에 도시된 것과 같이, 기판(110)을 제2 챔버(102) 내부로 이동하여 후속 공정을 수행한다. 이 경우, 기판(110)은 이송 로봇(105)에 의하여 로드락 장치(104)를 통하여 제1 챔버(101)로부터 제2 챔버(102)로 옮겨질 수 있다. 다만, 본 발명에서 기판(110)이 반드시 이송 로봇(105)을 통하여 옮겨져야 하는 것은 아니며, 실시 형태에 따라 로드락 장치(104)는 제외될 수 있다. 이 경우에는 제1 도전형 반도체층(111)의 성장이 완료된 후 기판(110)을 인위적으로 이동시킬 수 있을 것이다.
제1 챔버(101)와 마찬가지로 제2 챔버(102)는 MOCVD 장치 또는 HVPE 장치일 수 있으며, 같은 종류의 장치인 경우에도 제1 챔버(101)와 다른 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 챔버(101)는 수직 방향에서 소스 가스가 주입되는 방식의 수직형 MOCVD 챔버이고, 제2 챔버(102)는 기판(110)에 평행한 방향에서 가스가 방출되는 수평형 MOCVD 챔버일 수 있다. 이 경우, 수평형 및 수직형 MOCVD 장치의 구체적인 예에 대해서는 후술한다. 기판(110)이 제2 챔버(102)로 옮겨진 후, 도 3에 도시된 것과 같이, 제1 도전형 반도체층(111) 상에 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)을 성장한다. 이 경우, 기상 증착 시스템(100)의 효율적 운용을 위하여, 제2 챔버(102)에서의 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)의 성장 공정은 제1 챔버(101)에서의 제1 도전형 반도체층(111)의 성장 공정과 동시에 실행될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(113)은 p형 질화물 반도체, 예컨대, Mg 등으로 도핑된 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 또는 AlxInyGa(1-x-y)P (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 113) 사이에 형성되는 활성층(112)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조로 이루어질 수 있다. 다중 양자우물 구조의 경우, AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어진 다층 구조, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다. 또한, 이와 달리, AlxInyGa(1-x-y)P (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어진 다층 구조, 예컨대, InGaP/GaP 구조가 사용될 수 있으며, 물질의 밴드갭 에너지 특성 측면에서, 적색광을 방출하기에 질화물 반도체보다 적합할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)은 성장 온도와 소스 가스 분위기 등에서 서로 차이가 있으므로, 본 실시 형태와 같은 분할 성장 공정이 유용하게 이용될 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 제1 도전형 반도체층(111)은 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)과 다른 성장 온도 조건, 구체적으로, 더 높은 온도에서 성장될 수 있으며, 이를 위해, 제1 챔버(102) 내부의 온도는 제2 챔버(101) 내부의 온도보다 높게 유지될 수 있다. 구체적으로, 제1 도전형 반도체층(111)은 예컨대, n형 GaN을 포함하여 이루어진다고 했을 경우, 약 1100 ~ 1300℃의 온도에서 성장되므로, 제1 챔버(101) 내부도 이에 맞게 유지될 필요가 있다. 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)의 경우는 이보다 낮은 성장 온도, 약 700 ~ 1100℃의 온도에서 성장되며, 제2 챔버(102) 내부도 이에 맞게 유지된다. 이와 같이, 활성층(112)을 성장하기에 적합한 온도로 제2 챔버(102) 내부가 유지됨에 따라 활성층(112)을 본래 의도한 조성을 갖는 물질로 형성할 수 있어 발광소자의 성능과 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의할 경우, 활성층(112)과 제2 도전형 반도체층(113)을 성장하기 위하여 제2 챔버(102) 내부 온도를 변경시킬 필요가 없다. 따라서, 제1 및 제2 챔버(101, 102)의 온도를 일정하게 유지됨에 따라 설비 관리가 용이하게 되며, 장치의 열화가 감소될 수 있다.
한편, 다른 공정 조건으로서 도핑 원소의 소스 가스 분위기를 그대로 유지할 수 있는 것도 2개 이상의 챔버를 이용하여 발광소자를 구성하는 반도체층을 나누어서 성장시킴으로써 얻을 수 있는 장점이라 할 것이다. 다만, 본 실시 형태에서는 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 113)과 활성층(112)을 서로 분할하여 성장하는 것을 설명하고 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 예컨대, 제1 도전형 반도체층(111)을 제1 및 제2 챔버(101, 102)로 나누어서 성장시킬 수도 있을 것이다. 마찬가지로, 활성층(112)도 제1 및 제2 챔버(101, 102)로 나누어서 성장시킬 수도 있으며, 예컨대, 양자장벽층과 양자우물층을 분할 성장시킬 수 있다.
본 실시 형태에서 설명한 기상 증착 시스템을 사용하여 얻을 수 있는 다른 장점으로 기상 증착 시스템의 운용 능력과 생산성이 향상되는 효과도 기대할 수 있다. 구체적으로, 발광소자를 구성하는 반도체층, 즉, 제1 및 도전형 제2 반도체층(111, 113)과 활성층(112)을 제1 및 제2 챔버(101, 102)에서 각각 한번에 성장시킬 경우, 상대적으로 긴 시간 동안 각 챔버(101, 102)가 작동되며, 불량 발생 시 소요된 공정 시간과 소스 가스 등의 부담이 본 실시 형태와 같은 분할 성장 방식보다 상대적으로 높다. 또한, 하나의 증착 설비에서 상대적으로 짧은 시간 안에 1회의 성장 공정이 종료될 수 있으므로, 후속 성장 공정 전까지 적용될 수 있는 설비의 유지 보수 단계가 보다 탄력적으로 실행될 수 있다. 한편, 본 실시 형태에서는 2개의 챔버(101, 102)를 이용한 각 반도체층(111, 112, 113)의 분할 성장 과정을 설명하였으나, 필요에 따라 챔버의 개수는 증가될 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 구조의 기상 증착 시스템(100`)과 같이, 제3 챔버(103)가 추가적으로 구비되어 활성층(112)은 제2 챔버(102)에서 성장되고, 이후, 제3 챔버(103)에서 제2 도전형 반도체층(113)이 성장될 수 있다. 본 실시 형태의 경우에도 제1 내지 제3 기상 증착 장치(101, 102, 103)의 반응실 내부는 성장되는 반도체층의 온도 조건에 맞도록 유지될 수 있으며, 구체적으로, 앞서 설명한 것과 같이, 제1 챔버(101)의 반응실 내부 온도는 약 1100 ~ 1300℃로 유지될 수 있다. InGaN/GaN 양자우물 구조를 갖는 활성층(112)의 성장을 위하여 제2 챔버(102)의 반응실 내부 온도는 약 700 ~ 900℃로 유지될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(113)의 경우, 예컨대, p형 GaN을 포함하여 이루어진다고 할 때, 제3 챔버(103)의 반응실 내부 온도는 약 900 ~ 1100℃로 유지될 수 있다. 본 실시 형태와 같이, 발광구조물을 이루는 반도체층들(113, 114, 115)을 더욱 세분화하여 성장함으로써 결정 품질이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 온도 조건 외에 제1 챔버(101)의 반응실 내부는 n형 도핑 원소 가스, 예컨대, 분위기로 유지될 수 있으며, 마찬가지로, 제3 챔버(103)는 p형 도핑 원소 가스, 예컨대, 분위기로 유지될 수 있으므로, 성장 과정 중에 도핑 원소 가스를 변경할 필요가 없는 이점이 있다.
제2 도전형 반도체층(113) 성장이 완료된 후에는 제1 도전형 반도체층(111)의 메사 식각 영역과 제2 도전형 반도체층(113) 상에 제1 및 제2 전극(116, 117)을 형성한다. 다만, 이러한 전극(114, 115) 형성 방식은 일 예일 뿐이며, 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)을 구비하는 발광구조물의 다양한 위치에 전극이 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 기판(110)을 제거하고 이에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(111) 표면에 제1 전극(115)을 형성할 수도 있다.
이하, 상술한 챔버의 구체적인 예와 각 반도체층에 사용되기 적합한 챔버를 더욱 상세히 설명한다. 우선, 제1 도전형 반도체층(111)의 성장에 이용된 제1 챔버(101)는 MOCVD 챔버, HVPE 챔버, MBE 챔버 등을 이용할 수 있으며, MOCVD 챔버인 경우를 설명한다. 도 6 내지 11은 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 챔버 구조의 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 우선, 도 6을 참조하면, 제1 도전형 반도체층(111)이 성장되는 제1 챔버(101)는 소스 가스가 기판(110)의 상부로부터 주입되는 형태로서, 수직형 챔버(101)로도 칭할 수 있을 것이다. 이에 따라, 소스 가스가 기판(110) 상부로 유입되어 제1 도전형 반도체층(111)이 성장될 수 있으며, 성장 조건의 예를 들면, 제1 도전형 반도체층(111)이 n형 GaN을 갖는다고 했을 때, 소스 가스는 TMG, NH3, SiH4 등이 되고, 성장 온도는 약 900 ~ 1300℃로 설정될 수 있다. 구성면에서, 제1 챔버(101)는 가스 주입부(107), 서셉터(121), 가스 분배기(122) 및 가스 배기부(123)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 실시 형태의 경우 가스 배기부(123)가 제1 챔버(101)의 측 방향으로 형성된 구조를 나타내었으나, 도 7의 변형 예와 같이, 가스 배기부(123`)는 제1 챔버(101)의 하부에 형성될 수도 있을 것이다.
서셉터(121)는 도 8에 도시된 것과 같이, 상부에 하나 이상의 기판(110)이 배치되며, 회전 운동이 가능한 구조를 가질 수 있다. 가스 분배기(122)는 기판(110)이 배치되는 서셉터(121)의 상부에 배치되어 하부로 가스를 방출시킬 수 있는 구조이며, 도 9 및 도 10에 그 예가 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 가스 분배기(122)의 일 예의 경우, 가스 통로는 그 상부에서 보았을 때, 2종류의 형상을 가지며, 각각 홀 형상의 제1 가스관(131)과 절곡된 형상의 제2 가스관(132)이 이에 해당한다. 제1 및 제2 가스관(131, 132)을 통하여 서로 다른 종류의 가스, 예컨대, 제1 가스관(131)을 통해서는 TMG, TMI 등과 같은 유기 금속 가스가 주입될 수 있으며, 제2 가스관(132)을 통해서는 NH3와 같은 5족 소스 가스가 주입될 수 있다. 다음으로, 도 10을 참조하면, 가스 분배기(122`)의 다른 예의 경우, 스트라이프 형상의 가스관이 복수 개 형성되며, 예컨대, 제1 내지 제3 가스관(141 ~ 143)으로 구분되어 각각 다른 종류의 소스 가스가 주입될 수 있다. 구체적으로, n형 GaN을 성장시킨다고 할 경우, 제1 가스관(141)에서는 TMG가 주입되고, 제2 가스관(142)에서는 NH3가 주입되며, 제3 가스관(143)에서는 SiH4가 주입될 수 있다.
상술한 수직형 챔버(101)의 경우, 도 11에 도시된 것과 같이, 기판(110) 상부에 유입되는 가스(a, b, c)의 종류가 서로 다를 수 있으며, 이에 따라, 모서리 부분의 2개의 영역(A, B)에서는 반도체층(111)의 조성이 서로 달라질 수 있다. 이러한, 반도체층(111)의 조성 차이는 하나의 기판(110)에서 뿐만 아니라, 서섭터에 배치된 다른 기판에서 성장된 반도체층과 비교할 때에도 발생될 수 있으며, 특히, 다른 종류의 반도체층을 성장하기 위하여 소스 가스를 변경할 경우에 더욱 두드러질 수 있다. 그러나, 수직형 챔버(101)는 후술할 수평형 챔버와 비교하여, 상대적으로 긴 시간 동안 성장 공정을 진행하더라도 기판(110) 외의 영역에서 소스 가스들의 반응에 의하여 파티클(particle)이 발생될 확률이 낮아 장비의 유지 관리 면에서 유리하다. 따라서, 수직형 챔버(101)는 다른 층들에 비하여 두께가 두꺼워 긴 시간의 성장 공정을 요하는 제1 도전형 반도체층(111)을 성장하기에 적합하다.
다음으로, 본 실시 형태에서, 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)을 성장하는데 사용되는 제2 챔버(102)의 구조를 설명하면, 도 12 내지 14는 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 다른 챔버 구조의 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 12를 참조하면, 제2 챔버(102)는 가스 분배기(152)에서 소스 가스가 기판(110)에 평행한 방향으로부터 방출되는 형태로서, 수평형 챔버(102)로도 칭할 수 있을 것이다. 이에 따라, 소스 가스가 기판(110) 상부로 유입되어 활성층(112)이 성장될 수 있으며, 성장 조건의 예를 들면, 활성층(112)이 InGaN/GaN 구조를 갖는다고 했을 때, InGaN 성장 시에는 TMG, TMI, NH3를 함께 주입하고, GaN 성장 시에는 TMI를 제외하고 주입할 수 있다. 이 경우, 제2 챔버(102)의 내부는 활성층(112)의 성장 온도, 예컨대, 700 ~ 900℃가 되도록 유지될 수 있다. 한편, 따로 도시하지는 않았으나, 이후, 제2 챔버(102)에서 계속하여 제2 도전형 반도체층을 성장하거나 다른 증착 장치를 옮겨 성장 공정을 수행할 수 있을 것이다.
구성면에서, 제2 챔버(102)는 가스 주입부(108), 서셉터(151), 가스 분배기(152), 가스 배기부(153) 및 커버부(154)를 포함하여 구성될 수 있다. 가스 주입부(108)를 통하여 유입된 소스 가스는 가스 분배기(152)를 통하여 기판(110)에 평행한 방향으로 방출될 수 있다. 이를 위하여, 도 12에 도시된 것과 같이, 가스 분배기(152)는 제2 챔버(102)의 중앙 영역에 배치되어 제2 챔버(102)의 외부 방향으로 가스를 방출할 수 있다. 다만, 가스 분배기(152)의 위치는 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 따로 도시하지는 않았으나, 제2 챔버(102)의 측면에 배치되어 내부를 향하여 가스를 방출할 수도 있을 것이다. 기판(110)을 거친 가스는 제2 챔버(102)의 가장 자리에 형성된 가스 배기부(153)를 통하여 외부로 방출될 수 있다.
도 13 및 도 14는 서셉터(151)의 일 예를 설명하기 위한 것으로서, 도 13은 부분 확대도이며, 도 14는 상부에서 바라본 평면도이다. 서셉터(151)는 메인 디스크(151a)와 보조 디스크(151b)로 나뉠 수 있다. 이 경우, 메인 디스크(151a)와 보조 디스크(151b)는 각각 회전 운동이 가능한 구조를 가질 수 있으며, 보조 디스크(151b)는 메인 디스크(151a) 상에 형성된 핀(151c)에 연결될 수 있다. 이 경우, 기판(110)은 가스 분배기(152)의 주변에 원형을 이루도록 배열될 수 있다. 부가될 수 있는 구성으로, 보조 디스크(151b)의 원활한 회전 운동에 도움이 되도록 메인 디스크(151a)와 보조 디스크(151b) 사이로 홀(h)을 통하여 가스가 유입될 수 있다.
수평형 챔버(102)의 경우, 앞서 설명한 수직형 챔버(101)에 비하여 상대적으로 소스 가스가 균일하게 기판(110)으로 유입될 수 있으므로, 의도한 조성의 박막을 성장하는 데에 유리할 수 있다. 따라서, 발광소자의 성능에 큰 영향을 끼치는 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)의 성장에 수평형 챔버(101)를 이용함으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 도 15는 활성층의 전도 대역 에너지 준위를 개략적으로 나타낸 것으로서 (a)는 수평형 챔버에서, (b)는 수직형 챔버에서 성장된 활성층을 나타낸다. 도 15를 참조하면, 수평형 챔버에서 성장된 활성층의 경우, 양자우물층(112a)과 양자우물층(112b)의 경계가 뚜렷하여 양자우물층(112a)의 캐리어 가둠 효과가 상대적으로 우수하다. 이와 비교하여, 수직형 챔버에서 성장된 활성층의 경우, 양자우물층(112b`)과 양자장벽층(112a`)의 계면에서 조성과 밴드갭 에너지가 기울기를 갖는 부분이 형성될 수 있어 양자우물층(112a`)의 캐리어 가둠 효과가 상대적으로 저하될 수 있다.
다만, 수평형 챔버(102)에서는 도 16에 도시된 것과 같이, 소스 가스가 커버부(154) 또는 이와 연결된 천정 영역(Ceiling)에서 반응될 수 있으며, 이에 따라, 파티클로 이루어진 반응 영역(R)이 형성될 수 있다. 이러한 반응 영역(R)에 의하여 장비의 유지 관리에 시간과 비용이 발생될 수 있으므로, 수평형 챔버(102)에서의 공정 시간은 가급적 짧게 하는 것이 바람직할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(111)은 상대적으로 두께가 두꺼워 성장 시간이 오래 걸리며, 성장 방식에 따라 결정 품질이 큰 영향을 받지 않으므로, 수직형 챔버(101)를 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상대적으로 두께가 얇은 반면, 소자의 성능에 큰 영향을 미치는 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체층(113)은 수평형 챔버(102)를 이용하여 성장하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 하나의 소자를 성장함에 있어서 2개 이상의 챔버를 사용하여 분할 성장함으로써 설비의 운용 능력 등을 향상시키며, 나아가, 발광소자의 각 층의 특성에 맞는 증착 장치를 사용하여 발광 효율과 설비의 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 앞선 실시 형태에서는 서셉터 상에 기판이 수평으로 배열된 챔버 구조를 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 내부에 기판이 두께 방향으로 배열된 배치형(Batch Type) 챔버 구조도 사용할 수 있다. 도 17은 본 발명에서 채용될 수 있는 배치형 챔버 구조의 일 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 17을 참조하면, 배치형 챔버(201)는 본체(110), 가스 주입부(207), 서셉터(221), 가스 배기부(223), 상부 및 하부 플레이트(224, 225)를 포함하여 구성된다. 기판(210)은 서셉터(221) 상에 배치되되, 그 하면이 노출될 수 있으며, 이에 따라, 기판(210) 양면에서 반도체 박막이 모두 성장될 수 있다. 상부 및 하부 플레이트(224, 225) 사이에 형성된 복수의 통로를 통하여 소스 가스가 기판(210)으로 유입될 수 있으며, 기판(210)을 거쳐 가스 배기부(223)를 통하여 방출될 수 있다. 이 경우, 상부 및 하부 플레이트(224, 225)와 서셉터(221)은 모두 일체로 형성될 수 있으며, 회전 운동을 전달하는 샤프트(203)에 연결될 수 있다. 배치형 챔버(201) 내부에서 기판(210)은 그 두께 방향으로 배열되어 있으며, 도 17에서는 배치형 챔버(201) 내부에 5개의 기판(210)이 배치된 형태를 설명하였으나, 기판(210)의 수는 이보다 늘어날 수 있어 소자의 대량 생산에 유리할 수 있다. 이 경우, 배치형 챔버(201)는 앞서 설명한 MOCVD, HVPE, MBE 챔버로서 모두 이용될 수 있을 것이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 18을 참조하면, 기상 증착 시스템(300)은 제1 내지 제3 챔버(301 ~ 303)를 구비하며, 이들 각각에는 가스 주입부(307 ~ 309)가 형성된다. 제1 내지 제3 챔버(301 ~ 303)로 기판(310)을 인입하거나 이들로부터 기판(310)을 인출하기 위하여 이송 로봇(305)과 이송 통로를 갖는 로드락 장치(304)가 제1 내지 제3 챔버(301 ~ 303)와 연결될 수 있다. 또한, 반드시 요구되는 사항은 아니지만, 기상 증착 시스템(300)은 로딩부(306)를 포함할 수 있다.
본 실시 형태의 경우, 제1 챔버(301)는 HVPE 챔버이며, 제1 도전형 반도체층의 성장에 이용될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 챔버(302, 303)은 MOCVD 챔버이며, 앞서 설명한 구조 중 하나의 챔버를 이용하여 발광소자를 구성하는 다른 층의 분할 성장에 이용될 수 있다. MOCVD 챔버의 구조는 앞서 설명하였으므로, 도 19를 참조하여, HVPE 챔버의 일 예를 설명한다. 다만, HVPE 챔버와 MOCVD 챔버 중 하나 대신에 MBE 챔버를 사용할 수 있으며, 3종의 챔버를 모두 사용할 수도 있을 것이다. 즉, 본 발명에서 제안하는 분할 성장 개념은 발광소자를 제조함에 있어서 서로 다른 성장 공정을 이용할 수 있다는 것이다.
도 19는 본 발명의 기상 증착 시스템에서 사용될 수 있는 챔버 구조의 다른 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 제1 챔버(301)에는 소스 가스 주입을 위한 가스 주입부(307)가 연결되며, 가스 주입부(307)는 제1 내지 제3 가스 주입부(307a, 307b, 307c)로 나뉠 수 있다. 제1 가스 주입부(307a)를 통하여 염화수소(HCl)와 같은 할리드 가스를 제1 챔버(301) 내부로 주입하며, 그 과정에서 3족 원소, 예컨대 Ga이 담긴 저장실(321)을 통과하도록 한다. 이에 의해 3족 원소를 포함하는 할리드 화합물(GaCl) 가스가 얻어지며, 이는 기판(310) 상부로 공급될 수 있다. 제2 가스 주입부(307b)를 통해서는 5족 원소를 포함하는 기체, 예컨대, NH3가 제1 챔버(301) 내부로 공급되며, 상기 할리드 화합물과 반응하여 3-5족 화합물 반도체 박막이 성장될 수 있다. 또한, 제3 가스 주입부(307c)를 통하여 도핑 소스 가스, 예컨대, n형 소스 가스라면 SiH4나 Si2H4와 같은 가스를 주입하여 제1 도전형 반도체층(311)을 얻을 수 있다.
이러한 HVPE 공정은 MOCVD 공정과 비교하여 반도체 박막의 결정 품질이 다소 떨어질 수 있으나, 성장 속도는 상대적으로 빠르기 때문에, 앞서 설명한 바와 같이, 상대적으로 두껍게 형성될 필요가 있는 제1 도전형 반도체층(311)을 비교적 짧은 시간 안에 충분한 두께로 성장시킬 수 있다. 이후, 본 발명에서 제안하는 분할 성장 방식을 이용하여 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 MOCVD 공정으로 우수한 결정 품질을 갖도록 성장시킴으로써 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 20을 참조하면 본 실시 형태에 따른 기상 증착 시스템(400)은 하나의 장치에서 챔버가 분리된 구조가 아니며, 2개 이상의 기상 증착 장치가 로드락 장치(404)에 의하여 연결된 구조이다. 이 경우, 각각의 기상 증착 장치는 챔버(401, 402), 가스 주입부(407, 408) 및 로딩부(406, 409)를 구비하며, 챔버(401, 402)는 앞서 설명한 HVPE, MOCVD 챔버의 다양한 구조가 적절히 채용될 수 있으며, 분할 성장 방식도 적용될 수 있다. 앞선 실시 형태와 마찬가지로, 로드락 장치(404)에 구비된 이송 로봇(405)에 의하여 기판(410)이 이동될 수 있으나, 이송 로봇(405)에 의하지 않고 인위적으로 기판(410)을 이동시킬 수도 있을 것이다.
도 21은 본 발명의 기상 증착 시스템에 의하여 얻어진 발광소자의 사용 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 21을 참조하면, 발광 장치(500)는 발광소자 모듈(501)과 발광 다이오드 모듈(501)이 배치되는 구조물(504) 및 전원 공급부(503)를 포함하여 구성되며, 발광소자 모듈(501)에는 본 발명에서 제안한 방식으로 얻어진 하나 이상의 발광소자(502)가 배치된다. 전원 공급부(503)는 전원 공급 장치, 정전류 공급장치, 컨트롤러 등을 포함하며, 나아가, 발광소자(502)의 발광량과 미리 설정된 광량 간의 비교를 수행하는 피드백 회로 장치와 원하는 휘도나 연색성 등의 정보가 저장된 메모리 장치를 포함할 수 있다. 이러한 발광 장치(500)는 램프, 평판 조명 등의 실내 조명이나 가로등, 간판, 표지판 등의 실외 조명 장치로 사용될 수 있으며, 또한, 다양한 교통수단용 조명 장치, 예컨대, 자동차, 선박, 항공기 등에 이용될 수 있다. 나아가, TV, 냉장고 등의 가전 제품이나 의료기기 등에도 널리 이용될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
101: 제1 챔버 102: 제2 챔버
103: 제3 챔버 104: 로드락 장치
105: 이송 로봇 106: 로딩부
107 ~ 109: 가스 주입부 110: 기판
111: 제1 도전형 반도체층 112: 활성층
112a: 양자우물층 112b: 양자장벽층
113: 제2 도전형 반도체층 114: 제1 전극
115: 제2 전극 121: 서셉터
122: 가스 분배기 123: 가스 배기부
131, 132: 제1 및 제2 가스관 141 ~ 143: 제1 ~ 제3 가스관
151: 서셉터 151a: 메인 디스크
152b: 보조 디스크 151c: 핀
h: 홀 152: 가스 분배기
153: 가스 배기부 154: 커버부
201: 배치형 챔버 202: 본체
203: 샤프트 207: 가스 주입부
210: 기판 221: 서셉터
223: 가스 배기부 224, 225: 상부 및 하부 플레이트
301 ~ 303: 제1 ~ 제3 챔버 304: 로드락 장치
305: 이송 로봇 306: 로딩부
307 ~ 309: 가스 주입부 310: 기판
321: 저장실 401, 402: 제1 및 제2 챔버
404: 로드락 장치 405: 이송 로봇
406, 409: 로딩부 407, 408: 가스 주입부
501: 발광소자 모듈 502: 발광소자
503: 전원 공급부 504: 구조물
103: 제3 챔버 104: 로드락 장치
105: 이송 로봇 106: 로딩부
107 ~ 109: 가스 주입부 110: 기판
111: 제1 도전형 반도체층 112: 활성층
112a: 양자우물층 112b: 양자장벽층
113: 제2 도전형 반도체층 114: 제1 전극
115: 제2 전극 121: 서셉터
122: 가스 분배기 123: 가스 배기부
131, 132: 제1 및 제2 가스관 141 ~ 143: 제1 ~ 제3 가스관
151: 서셉터 151a: 메인 디스크
152b: 보조 디스크 151c: 핀
h: 홀 152: 가스 분배기
153: 가스 배기부 154: 커버부
201: 배치형 챔버 202: 본체
203: 샤프트 207: 가스 주입부
210: 기판 221: 서셉터
223: 가스 배기부 224, 225: 상부 및 하부 플레이트
301 ~ 303: 제1 ~ 제3 챔버 304: 로드락 장치
305: 이송 로봇 306: 로딩부
307 ~ 309: 가스 주입부 310: 기판
321: 저장실 401, 402: 제1 및 제2 챔버
404: 로드락 장치 405: 이송 로봇
406, 409: 로딩부 407, 408: 가스 주입부
501: 발광소자 모듈 502: 발광소자
503: 전원 공급부 504: 구조물
Claims (41)
- 제1 서셉터 및 상기 제1 서셉터에 배치된 기판에 평행한 방향으로 가스가 방출되는 적어도 하나의 제1 가스 분배기를 포함하는 제1 챔버; 및
제2 서셉터 및 상기 제2 서셉터 상부에 배치되어 하부로 가스가 방출되는 적어도 하나의 제2 가스 분배기를 포함하는 제2 챔버;
를 포함하는 기상 증착 시스템.
- 제1 서셉터 및 적어도 하나의 제1 가스 분배기를 포함하며, 상기 제1 가스 분배기를 통하여 3족 원소를 포함하는 할리드(Halide) 화합물 가스와 5족 원소의 소스 가스가 상기 제1 서셉터에 배치된 기판 상에서 반응되어 반도체 박막이 형성되는 제1 챔버; 및
제2 서셉터 및 적어도 하나의 제2 가스 분배기를 포함하며, 상기 제2 가스 분배기를 통하여 2종 이상의 유기 금속 가스가 상기 제2 서셉터에 배치된 기판 상에서 반응되어 반도체 박막이 형성되는 제2 챔버;
를 포함하는 기상 증착 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 챔버와 각각 연결되며, 이송 로봇 및 연결 통로를 갖는 로드락 장치를 더 포함하는 기상 증착 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 챔버는 하나의 기상 증착 장치에 구비된 기상 증착 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 챔버는 서로 다른 기상 증착 장치에 구비된 기상 증착 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 챔버 중 적어도 하나는 배치형 챔버인 기상 증착 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 가스 분배기는 상기 제1 챔버 내부로부터 외부를 향하는 방향으로 가스가 방출되는 기상 증착 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 가스 분배기는 상기 제1 챔버 내부의 중앙 영역에 배치된 기상 증착 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 서셉터에는 복수의 기판이 배치되며, 상기 복수의 기판은 상기 제1 가스 분배기 주변에 원형을 이루도록 배열된 기상 증착 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 챔버는 HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) 챔버이며, 상기 제2 챔버는 MOCVD (Metal Organic Vapor Deposition) 챔버인 기상 증착 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 챔버 외에 MBE (Molecular Beam Epitaxy) 챔버를 더 포함하는 기상 증착 시스템.
- 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 기판의 상부로부터 방출된 소스 가스들이 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제1 공정이라 하고, 상기 기판에 평행한 방향으로부터 방출된 소스 가스들이 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제2 공정이라 할 때,
상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하는 형성되는 발광소자 제조방법.
- 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계;를 포함하며,
3족 원소를 포함하는 할리드(Halide) 화합물 가스와 5족 원소의 소스 가스가 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제1 공정이라 하고, 2종 이상의 유기 금속 가스가 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제2 공정이라 할 때,
상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계;를 포함하며,
제1 챔버 및 제1 로드락 장치를 포함하는 제1 기상 증착 장치를 이용하여 반도체 박막을 형성하는 공정을 제1 공정이라 하고, 제2 챔버 및 제2 로드락 장치를 포함하는 제2 기상 증착 장치를 이용하여 반도체 박막을 형성하는 공정을 제2 공정이라 할 때,
상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층의 성장 온도는 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 성장 온도보다 높은 발광소자 제조방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 활성층은 InxGa(1-x)N (1≤x≤0)으로 이루어진 층을 하나 이상 갖는 발광소자 제조방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 활성층은 InxGa(1-x)P (1≤x≤0)으로 이루어진 층을 하나 이상 갖는 발광소자 제조방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 n형 GaN층을 포함하며,
상기 활성층은 InGaN층 및 GaN층의 교대 적층 구조를 포함하며,
상기 제2 도전형 반도체층은 p형 GaN층을 포함하는 발광소자 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 공정에 의하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 제2 공정에 의하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 활성층은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제22항에 있어서,
상기 활성층은 양자우물층과 양자장벽층을 구비하며, 상기 양자우물층과 양자장벽층은 상기 제1 및 제2 공정 중 서로 다른 공정을 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 공정에 의하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 제2 공정에 의하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 발광구조물은 분자선 형태의 가스들이 반응하여 반도체 박막이 형성되는 제3 공정을 더 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기상 증착 장치 중 적어도 하나는 이에 구비된 챔버 내부에 상기 기판이 두께 방향으로 배열된 배치형 챔버를 갖는 발광소자 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층 중 하나가 상기 제1 챔버에서 성장되는 동안 다른 하나가 상기 제2 챔버에서 성장되는 발광소자 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 챔버에서 성장되며, 상기 제1 챔버는 상기 제1 도전형 반도체층의 성장 온도 및 가스 분위기 상태로 유지되는 발광소자 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층은 상기 제2 챔버에서 성장되며, 상기 제2 챔버는 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 성장 온도 및 가스 분위기 상태로 유지되는 발광소자 제조방법.
- 제14항에 있어서,
제3 챔버 및 제3 로드락 장치를 포함하는 제3 기상 증착 장치를 더 포함하며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 챔버에서 성장되고, 상기 활성층은 상기 제2 챔버에서 성장되며, 상기 제2 도전형 반도체층은 상기 제3 챔버에서 성장되는 발광소자 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 활성층은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제34항에 있어서,
상기 활성층은 양자우물층과 양자장벽층을 구비하며, 상기 양자우물층과 양자장벽층은 상기 제1 및 제2 공정 중 서로 다른 공정을 이용하여 형성되는 발광소자 제조방법.
- 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층;을 구비하는 발광구조물을 포함하며,
상기 기판의 상부로부터 방출된 소스 가스들이 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제1 공정이라 하고, 상기 기판에 평행한 방향으로부터 방출된 소스 가스들이 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제2 공정이라 할 때,
상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성된 발광소자.
- 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층;을 구비하는 발광구조물을 포함하며,
3족 원소를 포함하는 할리드(Halide) 화합물 가스와 5족 원소의 소스 가스가 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제1 공정이라 하고, 2종 이상의 유기 금속 가스가 상기 기판 상에서 반응하여 반도체 박막이 형성되는 공정을 제2 공정이라 할 때,
상기 발광구조물은 상기 제1 및 제2 공정을 모두 이용하여 형성된 발광소자.
- 제36항 또는 제37항에 있어서,
상기 활성층은 AlxInyGa(1-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어진 층을 하나 이상 갖는 발광소자.
- 제36항 또는 제37항에 있어서,
상기 활성층은 AlxInyGa(1-y)P (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어진 층을 하나 이상 갖는 발광소자.
- 제36항 또는 제37항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 n형 GaN층을 포함하며,
상기 활성층은 InGaN층 및 GaN층의 교대 적층 구조를 포함하며,
상기 제2 도전형 반도체층은 p형 GaN층을 포함하는 발광소자.
- 제37항에 있어서,
상기 발광구조물은 분자선 형태의 가스들이 반응하여 반도체 박막이 형성되는 제3 공정을 더 이용하여 형성되는 발광소자.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100013545A KR20110093476A (ko) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | 기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자 |
| TW099137586A TW201135974A (en) | 2010-02-12 | 2010-11-02 | Vapor deposition system, method of manufacturing light emitting device and light emitting device |
| EP12004939A EP2508654A1 (en) | 2010-02-12 | 2010-11-03 | Vapor deposition system |
| EP10189828.6A EP2360297B1 (en) | 2010-02-12 | 2010-11-03 | Method of manufacturing light emitting device |
| CN201010542800.8A CN102154689B (zh) | 2010-02-12 | 2010-11-05 | 气相沉积系统、制造发光装置的方法和发光装置 |
| CN2011201703985U CN202259398U (zh) | 2010-02-12 | 2010-11-05 | 发光装置 |
| CN2010205983849U CN202022978U (zh) | 2010-02-12 | 2010-11-05 | 气相沉积系统 |
| US12/940,399 US20110198667A1 (en) | 2010-02-12 | 2010-11-05 | Vapor deposition system, method of manufacturing light emitting device and light emitting device |
| US13/603,192 US20120326121A1 (en) | 2010-02-12 | 2012-09-04 | Vapor deposition system, method of manufacturing light emitting device and light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100013545A KR20110093476A (ko) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | 기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110093476A true KR20110093476A (ko) | 2011-08-18 |
Family
ID=43875344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100013545A KR20110093476A (ko) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | 기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20110198667A1 (ko) |
| EP (2) | EP2508654A1 (ko) |
| KR (1) | KR20110093476A (ko) |
| CN (3) | CN202259398U (ko) |
| TW (1) | TW201135974A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101445673B1 (ko) * | 2013-04-30 | 2014-10-01 | 주식회사 이엔에프테크놀로지 | 반도체 결정 성장 장치 및 방법 |
| KR20160067619A (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-14 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자 제조용 화학 기상 증착 장치 및 이를 이용한 발광 소자 제조 방법 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101926687B1 (ko) * | 2011-10-24 | 2018-12-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 에피 웨이퍼 제조 장치, 에피 웨이퍼 제조 방법 및 에피 웨이퍼 |
| KR20130104974A (ko) * | 2012-03-16 | 2013-09-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체 발광소자 제조방법 |
| TWI588955B (zh) * | 2012-09-24 | 2017-06-21 | 索泰克公司 | 使用多重底材形成iii-v族半導體結構之方法及應用此等方法所製作之半導體元件 |
| KR20140102880A (ko) * | 2013-02-15 | 2014-08-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체 발광소자 제조방법 및 화학 기상 증착 장치 |
| WO2016135377A1 (en) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | Beneq Oy | Apparatus for subjecting a surface of a substrate to successive surface reactions |
| CN112908902B (zh) * | 2021-02-10 | 2024-04-09 | 长江存储科技有限责任公司 | 半导体器件处理设备及处理方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100722592B1 (ko) * | 1999-12-22 | 2007-05-28 | 아익스트론 아게 | 화학 기상 증착 반응기 |
| JP2002141551A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 発光ダイオード |
| KR100436941B1 (ko) * | 2000-11-07 | 2004-06-23 | 주성엔지니어링(주) | 박막 증착 장치 및 그 방법 |
| US6852194B2 (en) * | 2001-05-21 | 2005-02-08 | Tokyo Electron Limited | Processing apparatus, transferring apparatus and transferring method |
| JP2003077974A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
| US20050170665A1 (en) * | 2003-04-17 | 2005-08-04 | Fujitsu Limited | Method of forming a high dielectric film |
| JP2006080374A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Sharp Corp | 窒化物半導体の製造装置および窒化物半導体レーザ素子 |
| JP5046506B2 (ja) * | 2005-10-19 | 2012-10-10 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置，基板処理方法，プログラム，プログラムを記録した記録媒体 |
| JP2009038239A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Toshiba Corp | 光半導体装置 |
| US20090194026A1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Burrows Brian H | Processing system for fabricating compound nitride semiconductor devices |
-
2010
- 2010-02-12 KR KR1020100013545A patent/KR20110093476A/ko not_active Application Discontinuation
- 2010-11-02 TW TW099137586A patent/TW201135974A/zh unknown
- 2010-11-03 EP EP12004939A patent/EP2508654A1/en not_active Withdrawn
- 2010-11-03 EP EP10189828.6A patent/EP2360297B1/en active Active
- 2010-11-05 CN CN2011201703985U patent/CN202259398U/zh not_active Expired - Lifetime
- 2010-11-05 US US12/940,399 patent/US20110198667A1/en not_active Abandoned
- 2010-11-05 CN CN2010205983849U patent/CN202022978U/zh not_active Expired - Lifetime
- 2010-11-05 CN CN201010542800.8A patent/CN102154689B/zh active Active
-
2012
- 2012-09-04 US US13/603,192 patent/US20120326121A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101445673B1 (ko) * | 2013-04-30 | 2014-10-01 | 주식회사 이엔에프테크놀로지 | 반도체 결정 성장 장치 및 방법 |
| KR20160067619A (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-14 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자 제조용 화학 기상 증착 장치 및 이를 이용한 발광 소자 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110198667A1 (en) | 2011-08-18 |
| EP2360297A3 (en) | 2011-10-19 |
| CN102154689B (zh) | 2014-07-30 |
| CN202022978U (zh) | 2011-11-02 |
| CN102154689A (zh) | 2011-08-17 |
| TW201135974A (en) | 2011-10-16 |
| EP2508654A1 (en) | 2012-10-10 |
| US20120326121A1 (en) | 2012-12-27 |
| EP2360297B1 (en) | 2013-05-29 |
| CN202259398U (zh) | 2012-05-30 |
| EP2360297A2 (en) | 2011-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20110093476A (ko) | 기상 증착 시스템, 발광소자 제조방법 및 발광소자 | |
| CN109119515B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN109411579B (zh) | 具有石墨烯结构的半导体器件及其制备方法 | |
| US20160172532A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor light-emitting device | |
| JP3667995B2 (ja) | ＧａＮ系量子ドット構造の製造方法およびその用途 | |
| US20230051484A1 (en) | Epitaxial structure and manufacturing method thereof, and light-emitting diode device | |
| KR100998234B1 (ko) | 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| KR20080026882A (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 | |
| CN112366260B (zh) | 发光二极管外延片及其制造方法 | |
| JP5976323B2 (ja) | 発光ダイオードの製造方法 | |
| US8828751B2 (en) | Method of manufacturing light emitting device | |
| KR20120070881A (ko) | 발광 다이오드 제조방법 | |
| KR20120079669A (ko) | 발광 다이오드 제조방법 | |
| KR20130110748A (ko) | 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| KR100586975B1 (ko) | 질화물 반도체 소자 및 제조방법 | |
| US20230411553A1 (en) | Nitride semiconductor light-emitting element | |
| KR101442809B1 (ko) | 질화물계 반도체 발광소자 및 그의 제조 방법 | |
| JP5544846B2 (ja) | 化合物半導体基板とその製造方法 | |
| KR20110132164A (ko) | 발광 다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조된 발광 다이오드 | |
| CN114361305A (zh) | 一种发光二极管及其制备方法、显示装置 | |
| KR20030079056A (ko) | 질화물 반도체의 발광소자 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |