KR20110098443A - 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치 - Google Patents

발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110098443A
KR20110098443A KR1020100018076A KR20100018076A KR20110098443A KR 20110098443 A KR20110098443 A KR 20110098443A KR 1020100018076 A KR1020100018076 A KR 1020100018076A KR 20100018076 A KR20100018076 A KR 20100018076A KR 20110098443 A KR20110098443 A KR 20110098443A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
reaction chamber
gas supply
supply unit
nitride film
Prior art date
Application number
KR1020100018076A
Other languages
English (en)
Inventor
이시우
이유진
김동제
Original Assignee
주식회사 티지솔라
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 티지솔라 filed Critical 주식회사 티지솔라
Priority to KR1020100018076A priority Critical patent/KR20110098443A/ko
Publication of KR20110098443A publication Critical patent/KR20110098443A/ko

Links

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
    • C23C16/06—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 deposition of metallic material
    • C23C16/08—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 deposition of metallic material from metal halides
    • 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
    • C23C16/22—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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C23C16/303—Nitrides
    • 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
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치(100)는 기판이 배치되는 반응 챔버(110); 금속 유기 화합물 가스와 할로겐 가스가 반응하여 생성된 금속 할로겐 가스를 반응 챔버(1100로 공급하는 금속 할로겐 가스 공급부(120); 금속 유기 화합물 가스를 금속 할로겐 가스 공급부(120)로 공급하는 금속 유기 화합물 가스 공급부(130); 할로겐 가스를 금속 할로겐 가스 공급부(120)로 공급하는 할로겐 가스 공급부(130); 및 반응 챔버(110)로 질화 가스를 공급하는 질화 가스 공급부(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치{AN APPARATUS OF FORMING METAL NITRIDE LAYER FOR LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 금속 질화막 형성 공정의 신뢰성과 생산성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치에 관한 것이다.
질화갈륨(GaN) 계열의 발광 다이오드는 전력 소모가 적고 수명이 길며 고휘도의 특성을 가지고 있다. 이러한 특성을 이용하여 질화갈륨 계열의 발광 다이오드는 LCD(Liquid Crystal Display) 백라이트(backlight), 차량용 조명, 교통 신호등 등 다양한 조명용 광원으로 널리 이용되고 있다.
질화갈륨 계열의 발광 다이오드를 제조하기 위해서는 기판 상에 n형 또는 p형의 질화갈륨막을 성장시킬 필요가 있다. 이러한 질화갈륨막의 성장은 주로 금속 유기화학 증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD), 또는 하이드라이드 기상 에피택시법(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE)을 이용하여 이루어지고 있다.
이 중에서도 MOCVD 법은 질화갈륨막을 구성하는 갈륨의 전구체로서 TMGa(Trimethyl Gallium)를 이용한다. 그러나, 이러한 TMGa는 내부의 기판을 가열하는 방식(Cold-wall type)에서는 효과적으로 이용될 수 있으나 반응 챔버를 외부에서 가열하는 방식(Hot-wall type)에서는 효과적으로 이용될 수 없다. 그 이유인 즉, TMGa는 고온에서 스스로 분해하는 특성을 가지고 있어, 핫-월 방식의 반응 챔버에서는 TMGa가 반응 챔버로 유입되면서부터 스스로 분해하기 때문이다. 복수개의 기판을 한번에 처리하는 배치식 반응 챔버는 공정의 신뢰성을 위해서 핫-월 방식의 반응 챔버로 구성되는 것이 일반적이므로, 결과적으로 MOCVD 법을 이용하여 질화갈륨막을 형성하는 장치는 반응 챔버를 배치식으로 구성하기가 용이하지 않게 되는 문제점이 있었다.
한편, HVPE 법은 고체 상태의 갈륨을 이용하여 질화갈륨막을 형성한다. 그러나, 이처럼 고체 상태의 갈륨을 이용하는 경우, 공정에 필요한 양 만큼의 갈륨을 반응 챔버에 공급하기가 용이하지 않게 될 뿐만 아니라, 고체 상태의 갈륨을 녹이는데 많은 시간이 소요되게 되므로, 기체 상태의 갈륨을 이용하는 경우와 비교하여 볼 때, 질화갈륨막 형성 공정의 신뢰성과 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 금속 질화막 형성 공정의 신뢰성과 생산성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치는 기판이 배치되는 반응 챔버; 금속 유기 화합물 가스와 할로겐 가스가 반응하여 생성된 금속 할로겐 가스를 상기 반응 챔버로 공급하는 금속 할로겐 가스 공급부; 상기 금속 유기 화합물 가스를 상기 금속 할로겐 가스 공급부로 공급하는 금속 유기 화합물 가스 공급부; 상기 할로겐 가스를 상기 금속 할로겐 가스 공급부로 공급하는 할로겐 가스 공급부; 및 상기 반응 챔버로 질화 가스를 공급하는 질화 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반응 챔버에는 히터가 설치되고, 상기 반응 챔버는 800 내지 1,300℃ 범위의 온도로 유지될 수 있다.
상기 반응 챔버는 핫 월(hot-wall) 챔버일 수 있다.
상기 반응 챔버에 배치되는 기판은 복수개일 수 있다.
상기 반응 챔버와 상기 금속 할로겐 가스 공급부는 금속 할로겐 가스 공급관을 통하여 연결되며 상기 금속 할로겐 가스 공급관 상에는 밸브가 설치될 수 있다.
상기 기판은 사파이어 기판, SiC 기판, Si 기판, GaAs 기판 중 어느 하나일 수 있다.
상기 금속 유기 화합물 가스는 TMGa, TMIn, TMAl 중 어느 하나일 수 있다.
상기 할로겐 가스는 HCl, HBr, HI 중 어느 하나일 수 있다.
상기 질화 가스는 NH3 또는 N2H4 중 어느 하나일 수 있다.
상기 반응 챔버로 도펀트(dopant) 가스를 공급하는 도펀트 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 형성되는 금속 질화막이 n 형 반도체이면 상기 도펀트는 Si, Se, Te, O, S 및 Sn 중 어느 하나이고, 상기 기판 상에 형성되는 금속 질화막이 p 형 반도체이면 상기 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Be 및 Cd 중 어느 하나일 수 있다.
상기 금속 할로겐 가스 공급부로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 방법은 기판이 배치된 반응 챔버로 금속 유기 화합물 가스와 할로겐 가스가 반응하여 생성된 금속 할로겐 가스 및 질화 가스를 공급하여 상기 기판에 금속 질화막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 금속 질화막 형성 공정의 신뢰성과 생산성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치를 제공할 수 있게 된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 질화막 형성 장치를 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치(100)를 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명에서 금속 질화막(미도시)이 형성되는 기판(10)의 종류는 특별하게 제한되지 아니하나, 바람직하게는 발광 다이오드(미도시)에 이용되는 사파이어 기판, SiC 기판, Si 기판, GaAs 기판 중 어느 하나의 기판이 본 발명의 기판(10)으로 이용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 질화막 형성 장치(100)는 반응 챔버(110)를 포함하여 구성된다. 반응 챔버(110)는 공정이 수행되는 동안 실질적으로 내부 공간이 밀폐되도록 구성되어 기판(10) 상에 금속 질화막을 형성하기 위한 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 반응 챔버(110)는 최적의 공정 조건을 유지하도록 구성되며, 형태는 사각형 또는 원형의 형태로 제조될 수 있다.
반응 챔버(110)에서의 금속 질화막의 형성은 금속 할로겐 가스 공급부(120)로부터 공급된 금속 할로겐 가스와 질화 가스 공급부(150)로부터 공급된 질화 가스가 반응하여 이루어질 수 있다. 예를 들면, 금속 할로겐 가스 공급부(120)로부터 공급된 GaCl 가스와 질화 가스 공급부(150)로부터 공급된 NH3 가스가 반응하여 기판(10) 상에 GaN막의 형성이 이루어질 수 있다.
도 1을 더 참조하면, 반응 챔버(110)에는 히터(112)가 설치되어 있을 수 있다. 히터(112)는 기판(10) 상에 금속 질화막이 원활하게 형성되도록 열을 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 바람직하게는 히터(112)는 기판(10)의 온도를 800 내지 1,300℃의 온도까지 상승시키고 이러한 온도가 계속적으로 유지되도록 할 수 있다. 히터(112)의 종류는 특별하게 제한되지 아니하며, 반응 챔버(110)에 열을 인가할 수 있는 것(예를 들면, 열선의 재질이 텅스텐인 할로겐 램프 또는 일반적인 칸탈(kanthal) 히터)이면 본 발명의 히터(112)로서 채용될 수 있다.
히터는 반응 챔버(110) 내부에 설치된 기판(10)만을 가열하는 콜드-월(cold-wall) 방식으로 설치될 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(110) 전체를 외부에서 가열하는 핫-월(hot-wall) 방식으로 설치되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 반응 챔버(110)를 핫-월 챔버로 구성하는 것이 바람직하다.
앞서 언급한 바와 같이, 고온에서 스스로 분해되어 버리는 금속 유기 화합물(예를 들면, TMGa)의 특성 때문에, 종래의 금속 질화막을 형성하기 위한 MOCVD 장치는 핫-월 방식으로 반응 챔버를 구성하는 것이 실질적으로 불가능하였다. 그러나, 본 발명에 의하면, 종래의 MOCVD 장치와 같이 금속의 전구체로서 금속 유기 화합물 가스를 이용하면서도, 금속 질화막을 형성하기 위한 반응 챔버(110)를 핫-월 챔버로 구성할 수 있다. 이는 반응 챔버(110)에 직접적으로 금속 유기 화합물 가스를 공급하는 것이 아니라 금속 유기 화합물을 금속 할로겐 가스(예를 들면, GaCl)로 변화시켜 공급하기 때문인데. 이에 대해서는 후술하도록 하겠다.
이처럼 반응 챔버(110)가 핫-월 챔버로 구성됨에 따라 반응 챔버(110)가 복수개의 기판(10)을 동시에 처리하는 배치식 챔버로 구성될 수 있게 된다. 복수개의 기판(10)이 배치되는 배치식 챔버는 공정의 신뢰성을 위하여 복수개의 기판(10)을 동일한 기준으로 처리하여야 하기 때문에 핫-월 챔버로 구성되는 것이 일반적이다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이, 종래의 MOCVD 장치의 반응 챔버는 핫-월 방식으로 구성되는 것이 실질적으로 불가능하였고, 이에 따라 종래의 MOCVD 장치의 반응 챔버는 배치식으로 구성되는 것이 실질적으로 불가능하였다. 그러나, 본 발명의 반응 챔버(110)는 핫-월 방식으로 구성될 수 있기 때문에 배치식으로 구성될 수 있게 된다.
이처럼 반응 챔버(110)가 배치식으로 구성되는 경우, 복수개의 기판(10) 상에 동시에 금속 질화막을 형성할 수 있기 때문에, 공정의 생산성을 극대화할 수 있게 되며, 발광 다이오드의 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1에서는 배치식으로 구성된 반응 챔버(110)의 모습을 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배치식으로 구성된 반응 챔버(110)는 보트(114)를 포함하여 구성될 수 있다. 보트(114)는 반응 챔버(110) 내부에 설치되어 복수개의 기판(10)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 보트(114)의 재질은 석영인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.
한편, 도 1에 도시되지는 않았지만, 반응 챔버(110)에는 배기구(미도시)가 설치될 수 있다. 이러한 배기구는 금속 질화막의 형성이 완료된 이후에 개방되어 잔여 반응 가스를 배출시키는 기능을 수행할 수 있다.
다음으로, 도 1을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 질화막 형성 장치(100)는 금속 할로겐 가스 공급부(120)를 포함하여 구성된다. 금속 할로겐 가스 공급부(120)는 반응 챔버(110)로 금속 할로겐 가스를 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 반응 챔버(110)로 공급되는 금속 할로겐 가스(예를 들면, GaCl 가스)는 금속 유기 화합물 가스 공급부(130)로부터 공급된 금속 유기 화합물 가스(예를 들면, TMGa 가스)와 할로겐 가스 공급부로부터 공급된 할로겐 가스(예를 들면, HCl 가스)가 반응하여 생성된 물질일 수 있다. 이것은 종래의 MOCVD 장치와 같이 금속 유기 화합물 가스를 직접적으로 반응 챔버에 공급하는 것이 아니라 금속 유기 화합물 가스를 금속 할로겐 가스로 변화시켜 반응 챔버(110)에 공급하는 것을 의미한다. 금속 할로겐 가스는 금속 유기 화합물 가스와는 달리 안정성이 높아 고온에서 스스로 분해되지 아니하고 기판(10) 상에서 안정적으로 금속 질화막의 형성에 관여할 수 있다. 이에 따라, 앞서 언급한 바와 같이, 금속의 전구체로서 금속 유기 화합물 가스를 이용하면서도 본 발명의 반응 챔버(110)를 핫-월 방식으로 구성할 수 있게 된다.
종래의 HVPE 장치에 따르면 고체 상태(덩어리 또는 분말)의 금속을 원료로 하여 금속 할로겐 가스를 발생시켜 반응 챔버로 공급한다. 이처럼 고체 상태의 금속을 이용하는 경우, 공급된 고체 상태의 금속이 기화되지 아니하고 잔류될 가능성이 상대적으로 매우 높기 때문에, 공정에 필요한 양 만큼의 금속을 반응 챔버로 공급하기가 용이하지 않게 되어 금속 질화막 형성 공정의 신뢰성이 저하될 뿐만 아니라, 잔류된 금속이 금속 할로겐 가스 공급부 내에 침적되어 장치의 오염을 야기할 가능성도 배제할 수 없었다. 더욱이, 고체 상태의 금속을 녹이는데 많은 시간이 소요되게 되므로, 금속 질화막 형성 공정의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명에서는 금속의 전구체로서 고체 상태의 금속을 이용하지 아니하고 기체 상태의 금속 유기 화합물 가스를 이용하므로, 반응 챔버(110)에 최종적으로 공급될 금속 할로겐 가스의 양을 제어하기가 용이하게 되고, 금속 질화막 형성 장치(100)의 오염을 최소화할 수 있게 되며, 고체 금속을 녹이는데 소요되는 시간을 절약할 수 있게 된다. 결과적으로, 본 발명에 의하면, 금속 질화막 형성 공정의 신뢰성과 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1을 더 참조하면, 반응 챔버(110)와 금속 할로겐 가스 공급부(120)는 금속 할로겐 가스 공급관(124)을 통하여 연결되어 있을 수 있다. 이러한 금속 할로겐 가스 공급관(124)을 통하여 금속 할로겐 가스는 금속 할로겐 가스 공급부(120)에서 반응 챔버(110)로 이동할 수 있다.
또한, 도 1을 더 참조하면, 금속 할로겐 가스 공급관(124) 상에는 밸브(126)가 설치되어 있을 수 있다. 밸브(126)는 금속 할로겐 가스의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 금속 질화막 형성에 필요한 정량(더 구체적으로는 1배치(batch) 공정에 필요한 정량)의 금속 할로겐 가스를 공급할 때에는 밸브(126)가 개방될 수 있으며, 정량의 금속 할로겐 가스가 공급된 후에는 밸브(126)가 차단될 수 있다.
또한, 도 1를 더 참조하면, 금속 할로겐 가스 공급부(120)의 외부 또는 내부에는 히터(122)가 설치되어 있을 수 있다. 히터(122)는 금속 유기 화합물 가스와 할로겐 가스가 원활하게 반응할 수 있도록 금속 할로겐 가스 공급부(120)에 열을 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 히터(122)의 종류는 특별하게 제한되지 아니하며, 금속 할로겐 가스 공급부(120)에 열을 인가할 수 있는 것이면 본 발명의 히터(122)로서 채용될 수 있다.
또한, 도 1을 더 참조하면, 본 발명의 금속 질화막 형성 장치(100)는 금속 할로겐 가스 공급부(120)로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부(160)를 포함하여 구성될 수 있다. 불활성 가스는 금속 할로겐 가스가 반응 챔버(110)로 원활하게 이동할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 반도체 공정에서 일반적으로 사용되는 운반 가스의 기능을 수행할 수 있다. 이러한 불활성 가스는 Ar, Ne, He, N2, H2 가스 중 어느 하나 또는 이들이 혼합된 가스일 수 있다. 불활성 가스를 공급하기 위하여 불활성 가스 공급부(160)는 불활성 가스 공급관(162)을 매개로 금속 할로겐 가스 공급부(120)와 연결될 수 있다.
다음으로, 도 1을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 질화막 형성 장치(100)는 금속 할로겐 가스 공급부(120)로 금속 유기 화합물 가스를 공급하는 금속 유기 화합물 가스 공급부(130)를 포함하여 구성된다. 금속 유기 화합물 가스는 후술하는 할로겐 가스와 반응하여 금속 할로겐 가스를 생성시킬 수 있는 물질, 예를 들면, TMGa(Trimethyl Gallium), TMIn(Trimethyl Indium), TMAl(Trimethyl Aluminum) 가스 중 어느 하나일 수 있다. 금속 유기 화합물 가스를 공급하기 위하여 금속 유기 화합물 가스 공급부(130)는 금속 유기 화합물 가스 공급관(132)을 매개로 반응 챔버(110)와 연결될 수 있다.
다음으로, 도 1을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 질화막 형성 장치(100)는 금속 할로겐 가스 공급부(120)로 할로겐 가스를 공급하는 할로겐 가스 공급부(140)를 포함하여 구성된다. 할로겐 가스는 금속 유기 화합물 가스와 반응하여 금속 할로겐 가스를 생성시킬 수 있는 물질, 예를 들면, 염화수소(HCl), 브롬화수소(HBr), 요오드화수소(HI) 중 어느 하나일 수 있다. 할로겐 가스를 금속 할로겐 가스 공급부(120)로 공급하기 위하여 할로겐 가스 공급부(140)는 할로겐 가스 공급관(142)을 매개로 금속 할로겐 가스 공급부(120)와 연결될 수 있다. 할로겐 가스 공급관(142)은 할로겐 가스에 의하여 부식되지 않도록 내부식성이 우수한 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 1을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 질화막 형성 장치(100)는 질화 가스 공급부(150)를 포함하여 구성된다. 이러한 질화 가스 공급부(150)는 반응 챔버(110) 내부로 질소를 포함하는 물질로 구성된 가스, 즉 질화 가스를 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 질화 가스를 공급하기 위하여 질화 가스 공급부(150)는 질화 가스 공급관(152)을 매개로 반응 챔버(110)와 연결될 수 있다.
이렇게 공급된 질화 가스는 반응 챔버(110) 내에서 금속 할로겐 가스 공급부(120)로부터 공급된 금속 할로겐 가스와 반응할 수 있으며, 이에 따라 반응 챔버(110) 내에 배치된 기판(10) 상에는 금속 질화막이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반응 챔버(110)로 공급된 NH3는 금속 할로겐 가스 공급부(120)로부터 공급된 GaCl과 반응할 수 있으며, 이에 따라 기판(10) 상에 GaN막이 형성될 수 있다.
본 발명에서는 다양한 종류의 질화 가스가 이용될 수 있다. 다만, 보다 고품질의 금속 질화막을 기판(10) 상에 형성하기 위하여, 바람직하게는 NH3 또는 N2H4 중 어느 하나의 가스 또는 이들의 혼합 가스가 이용될 수 있다.
또한, 질화 가스는 질화 가스가 반응 챔버(110) 내로 원활하게 유입되도록 하는 가스, 즉 운반 가스에 의해서 반응 챔버(110)로 이동될 수 있다. 이러한 운반 가스로는 불활성 가스, 즉 Ar, Ne, He, N2, H2 가스 중 어느 하나 또는 이들이 혼합된 가스가 이용될 수 있다.
다음으로, 도 1을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 질화막 형성 장치(100)는 도펀트 가스 공급부(170)를 포함하여 구성될 수 있다. 도펀트 가스 공급부(170)는 반응 챔버(110)로 도펀트 가스를 공급하여 기판(10) 상에 도펀트가 포함된 금속 질화막이 형성될 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 도펀트 가스를 공급하기 위하여 도펀트 가스 공급부(170)는 도펀트 가스 공급관(172)을 매개로 반응 챔버(110)와 연결될 수 있다.
이때 공급되는 도펀트 가스는 형성하고자 하는 금속 질화막의 도전형의 종류에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 도전형이 n형인 금속 질화막을 기판(10) 상에 형성하고자 하는 경우 공급되는 도펀트는 Si, Se, Te, O, S 및 Sn 중 어느 하나일 수 있으며, 도전형이 p형인 금속 질화막을 기판(10) 상에 형성하고자 하는 경우 공급되는 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Be 및 Cd 중 어느 하나일 수 있다.
물론, 도펀트 가스는, 도펀트 가스가 반응 챔버(110) 내로 원활하게 유입되도록 하는 가스, 즉 운반 가스에 의해서 반응 챔버(110)로 이동될 수 있다. 이러한 운반 가스로는 공지의 여러 가지 운반 가스가 이용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기와 같이 구성된 금속 질화막 형성 장치(100)를 이용하여 p형의 GaN막(미도시)을 복수개의 기판(10) 상에 형성시키는 공정에 대해서 설명하기로 한다.
금속 유기 화합물 가스 공급부(130)에서 TMGa가스가 금속 할로겐 가스 공급부(120)로 공급된다. 이후에 할로겐 가스 공급부(140)에서 HCl 가스가 금속 할로겐 가스 공급부(120)로 공급된다. 금속 할로겐 가스 공급부(120)가 히터(122)에 의해서 소정의 온도로 가열되고, 이에 따라 공급된 TMGa 가스와 HCl 가스가 반응하여 GaCl 가스가 생성된다. 생성된 GaCl 가스는 운반 가스 N2에 의하여 금속 할로겐 가스 공급관(124)을 경유하여 반응 챔버(110)로 이동한다.
한편, NH3 가스가 반응 챔버(110) 내로 공급되며, 이와 동시에 Mg과 같은 p형 도펀트가 반응 챔버(110) 내로 공급된다. 반응 챔버(110)의 히터(112)에 의해서 보트(114)에 로딩되어 있는 복수개의 기판(10)의 온도가 약 1,000℃ 이상이 되면 GaCl 가스, NH3 가스 및 Mg 도펀트기 반응하여 복수개의 기판(10) 상에 p형의 GaN막이 형성되게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 기판
100: 금속 질화막 형성 장치
110: 반응 챔버
112: 히터
114: 보트
120: 금속 할로겐 가스 공급부
122: 히터
124: 금속 할로겐 가스 공급관
126: 밸브
130: 금속 유기 화합물 가스 공급부
132: 금속 유기 화합물 가스 공급관
140: 할로겐 가스 공급부
142: 할로겐 가스 공급관
150: 질화 가스 공급부
152: 질화 가스 공급관
160: 불활성 가스 공급부
162: 불활성 가스 공급관
170: 도펀트 가스 공급부
172: 도펀트 가스 공급관

Claims (13)

  1. 기판이 배치되는 반응 챔버;
    금속 유기 화합물 가스와 할로겐 가스가 반응하여 생성된 금속 할로겐 가스를 상기 반응 챔버로 공급하는 금속 할로겐 가스 공급부;
    상기 금속 유기 화합물 가스를 상기 금속 할로겐 가스 공급부로 공급하는 금속 유기 화합물 가스 공급부;
    상기 할로겐 가스를 상기 금속 할로겐 가스 공급부로 공급하는 할로겐 가스 공급부; 및
    상기 반응 챔버로 질화 가스를 공급하는 질화 가스 공급부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응 챔버에는 히터가 설치되고, 상기 반응 챔버는 800 내지 1,300℃ 범위의 온도로 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응 챔버는 핫 월(hot-wall) 챔버인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반응 챔버에 배치되는 기판은 복수개인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응 챔버와 상기 금속 할로겐 가스 공급부는 금속 할로겐 가스 공급관을 통하여 연결되며 상기 금속 할로겐 가스 공급관 상에는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 사파이어 기판, SiC 기판, Si 기판, GaAs 기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속 유기 화합물 가스는 TMGa, TMIn, TMAl 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 할로겐 가스는 HCl, HBr, HI 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 질화 가스는 NH3 또는 N2H4 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반응 챔버로 도펀트(dopant) 가스를 공급하는 도펀트 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성되는 금속 질화막이 n 형 반도체이면 상기 도펀트는 Si, Se, Te, O, S 및 Sn 중 어느 하나이고, 상기 기판 상에 형성되는 금속 질화막이 p 형 반도체이면 상기 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Be 및 Cd 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  12. 제1항에 있어서
    상기 금속 할로겐 가스 공급부로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치.
  13. 기판이 배치된 반응 챔버로 금속 유기 화합물 가스와 할로겐 가스가 반응하여 생성된 금속 할로겐 가스 및 질화 가스를 공급하여 상기 기판에 금속 질화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 방법.
KR1020100018076A 2010-02-26 2010-02-26 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치 KR20110098443A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100018076A KR20110098443A (ko) 2010-02-26 2010-02-26 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100018076A KR20110098443A (ko) 2010-02-26 2010-02-26 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110098443A true KR20110098443A (ko) 2011-09-01

Family

ID=44951992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100018076A KR20110098443A (ko) 2010-02-26 2010-02-26 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110098443A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101350779B1 (ko) * 2012-06-29 2014-01-13 주식회사 티지오테크 가스공급장치와 이를 포함한 배치식 에피택셜층 형성장치
KR101411423B1 (ko) * 2012-06-15 2014-06-25 주식회사 티지오테크 금속 할로겐 가스 및 질화 가스가 단일유입관으로 공급되는 배치식 박막 형성 장치
WO2014119955A1 (ko) * 2013-02-01 2014-08-07 주식회사 티지오테크 배치식 증착층 형성장치
KR101462259B1 (ko) * 2013-05-14 2014-11-20 주식회사 티지오테크 배치식 증착막 형성장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101411423B1 (ko) * 2012-06-15 2014-06-25 주식회사 티지오테크 금속 할로겐 가스 및 질화 가스가 단일유입관으로 공급되는 배치식 박막 형성 장치
KR101350779B1 (ko) * 2012-06-29 2014-01-13 주식회사 티지오테크 가스공급장치와 이를 포함한 배치식 에피택셜층 형성장치
WO2014119955A1 (ko) * 2013-02-01 2014-08-07 주식회사 티지오테크 배치식 증착층 형성장치
KR101462259B1 (ko) * 2013-05-14 2014-11-20 주식회사 티지오테크 배치식 증착막 형성장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8778783B2 (en) Methods for improved growth of group III nitride buffer layers
US8110889B2 (en) MOCVD single chamber split process for LED manufacturing
US20100279020A1 (en) METHOD OF FORMING IN-SITU PRE-GaN DEPOSITION LAYER IN HVPE
US20080050889A1 (en) Hotwall reactor and method for reducing particle formation in GaN MOCVD
US20110244663A1 (en) Forming a compound-nitride structure that includes a nucleation layer
US8138069B2 (en) Substrate pretreatment for subsequent high temperature group III depositions
KR20110033482A (ko) 배치식 에피택셜층 형성장치 및 그 형성방법
EP2360297B1 (en) Method of manufacturing light emitting device
US20110207256A1 (en) In-situ acceptor activation with nitrogen and/or oxygen plasma treatment
US20120315741A1 (en) Enhanced magnesium incorporation into gallium nitride films through high pressure or ald-type processing
US20120235115A1 (en) Growth of iii-v led stacks using nano masks
KR20110098443A (ko) 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치
KR20110097502A (ko) 발광 다이오드 제조용 금속 질화막 형성 장치
KR100809243B1 (ko) 질화물막 제조방법 및 질화물 구조
KR100710007B1 (ko) 에이치브이피이법을 이용하여 제조된 피-형 반도체 및 그제조방법
US20120258580A1 (en) Plasma-assisted mocvd fabrication of p-type group iii-nitride materials
US20120052657A1 (en) Method of forming film and substrate processing apparatus
KR101411423B1 (ko) 금속 할로겐 가스 및 질화 가스가 단일유입관으로 공급되는 배치식 박막 형성 장치
KR100856287B1 (ko) Ⅲ-ⅴ족 화합물 반도체 제조방법
KR100975835B1 (ko) 인듐을 이용한 저온에서의 나노 구조체 제조방법
EP2051286B1 (en) Reactor and method for nitride-based semiconductor manufacturing
JP4768773B2 (ja) 薄膜形成装置および薄膜形成方法
JP2009234838A (ja) 窒化ガリウム単結晶の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application