KR20130080651A - 화합물 반도체 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
화합물 반도체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판과, 기판 위에 형성되고 AlN을 포함하는 버퍼층과, 버퍼층 위에 형성되는 화합물 반도체에 있어서, 적어도 하나의 AlGaN을 포함하는 변형 제어층(strain controlling layer)과, 변형 제어층 위에 직접 형성되는 반도체층을 포함하고, 변형 제어층의 Al 비율은 버퍼층에 인접한 영역보다 반도체층에 인접한 영역이 더 크고, 변형 제어층의 Ga 비율은 버퍼층에 인접한 영역보다 반도체층에 인접한 영역이 더 작을 수 있다.
Description
본 발명은 화합물 반도체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 질화물계 화합물 반도체를 이용한 소자는 직접 천이성 등과 같은 화합물 반도체 재료가 본질적으로 가지는 특성에 의해, 고내압 소자 및 고속 소자로서 유망한 전자 소자이다.
특히, 질화물계 화합물 반도체를 사용하는 전계 효과 트랜지스터는 높은 절연 내압 특성을 가지고, 고온의 환경하에서도 동작하는 고체 소자로서 주목받고 있다.
이러한 반도체 소자는 GaN, AlGaN, AlInGaN 등의 GaN계 화합물 반도체층을 사용할 수 있고, 사파이어 기판 또는 실리콘 기판을 사용할 수 있다.
그리고, 기판과 반도체층은 격자 상수의 차이가 크기 때문에, 이를 보완하기 위해, 기판과 반도체층 사이에 버퍼층을 형성할 수 있다.
여기서, 버퍼층은 GaN층과 AlN층이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
하지만, 다층 구조의 버퍼층은 GaN층과 AlN층과의 결정 계면에서 왜곡이 발생하여 버퍼층 위에 형성되는 반도체층의 결정성을 저하시키는 원인 되고 있다.
또한, 버퍼층 위에 형성되는 반도체층의 변형(strain)으로 인하여 반도체층의 가장자리에 크랙(crack)이 발생할 수도 있다.
따라서, 기판과 반도체층 사이의 격자 상수를 줄여 전위(dislocation)를 억제하고, 변형을 제어함으로써, 화합물 반도체의 가장자리에 발생하는 크랙을 방지할 수 있는 새로운 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판과 반도체층 사이에 변형 제어층(strain controlling layer)을 형성함으로써, 전위를 억제하고, 변형(strain)을 제어할 수 있는 화합물 반도체 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 화합물 반도체는, 기판과, 기판 위에 형성되고 AlN을 포함하는 버퍼층과, 버퍼층 위에 형성되는 화합물 반도체에 있어서, 적어도 하나의 AlGaN을 포함하는 변형 제어층(strain controlling layer)과, 변형 제어층 위에 직접 형성되는 반도체층을 포함하고, 변형 제어층의 Al 비율은 버퍼층에 인접한 영역보다 반도체층에 인접한 영역이 더 크고, 변형 제어층의 Ga 비율은 버퍼층에 인접한 영역보다 반도체층에 인접한 영역이 더 작을 수 있다.
그리고, 반도체층은 버퍼층보다 격자 상수가 더 클 수 있으며, 반도체층은 GaN, InN, ZnO 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이어, 변형 제어층은 AlxGa1-xN (x = 1 - 0)일 수 있다.
여기서, 변형 제어층은, 버퍼층에 인접하는 하부층, 반도체층에 인접하는 상부층, 및 하부층과 상부층 사이에 형성되는 중간층을 포함하고, 하부층과 중간층 사이에는 제 1 안정화층이 형성되고, 중간층과 상부층 사이에는 제 2 안정화층이 형성될 수 있다.
이때, 제 1, 제 2 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 일정할 수 있다.
그리고, 제 1 안정화층에 포함되는 Al 양은 하부층에 포함되는 Al 양의 최대치이고, 제 2 안정화층에 포함되는 Al 양은 중간층에 포함되는 Al 양의 최대치일 수 있다.
다음, 제 1, 제 2 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 0일 수도 있다.
여기서, 제 1 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 일정하고, 제 2 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 0이거나, 또는 제 1 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 0이고, 제 2 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 일정할 수 있다.
이어, 중간층의 Al 비율은 하부층의 Al 비율보다 더 크고, 상부층의 Al 비율보다 더 작을 수 있거나, 또는, 중간층의 Al 비율은 하부층의 Al 비율 및 상부층의 Al 비율보다 더 클 수 있다.
또한, 중간층의 Al 비율은 제 1 안정화층에 인접한 영역에서 제 2 안정화층에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정할 수 있다.
그리고, 하부층의 Al 비율은 버퍼층에 인접한 영역에서 제 1 안정화층에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정할 수 있다.
다음, 상부층의 Al 비율은 제 2 안정화층에 인접한 영역에서 반도체층에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정할 수 있다.
이어, 하부층, 중간층, 및 상부층은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록 Al 비율이 점차적으로 증가하고, 하부층, 중간층, 및 상부층 중 적어도 어느 한 층은 Al의 증가 비율이 다를 수 있다.
또한, 하부층, 중간층, 상부층 중 적어도 어느 한 층의 Al 비율은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 단계적으로 증가할 수도 있다.
그리고, 제 1 안정화층의 두께와 제 2 안정화층의 두께는 서로 다를 수 있다.
여기서, 제 1 안정화층의 두께는 제 2 안정화층의 두께보다 더 얇을 수 있다.
본 발명에 따른 화합물 반도체 제조방법은, 기판 위에 AlN을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계와, 버퍼층 위에 화합물 반도체를 성장하는 방법에 있어서, Al 비율을 단계적으로 증가시켜 AlGaN을 포함하는 변형 제어층을 형성하는 단계와, 변형 제어층 위에 직접 반도체층을 형성하는 단계를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
여기서, 변형 제어층을 형성하는 단계는, Al을 제 1 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계와, 제 1 비율로 주입된 Al의 최대량을 일정 시간 동안 유지하여 안정화시키는 단계와, Al을 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계와, 제 2 비율로 주입된 Al의 최대량을 일정 시간 동안 유지하여 안정화시키는 단계와, Al을 제 2 비율보다 더 큰 제 3 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 변형 제어층을 형성하는 단계는, Al을 제 1 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계와, Al의 주입을 일정 시간 동안 차단하여 안정화시키는 단계와, Al을 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계와, Al의 주입을 일정 시간 동안 차단하여 안정화시키는 단계와, Al을 제 2 비율보다 더 큰 제 3 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
이어, 변형 제어층을 형성하는 단계는, Al을 제 1 비율로 일정 시간 동안 일정하게 주입하는 단계와, Al의 주입을 일정 시간 동안 차단하여 안정화시키는 단계와, Al을 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 일정 시간 동안 일정하게 주입하는 단계와, Al의 주입을 일정 시간 동안 차단하여 안정화시키는 단계와, Al을 제 1 비율보다 더 큰 제 3 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 제 3 비율은 제 2 비율보다 더 작을 수 있다.
본 발명은 기판과 반도체층 사이에 변형 제어층(strain controlling layer)을 형성함으로써, 각 층간에 발생하는 열팽창 계수와 격자 상수의 차이를 감소시켜 전위를 억제함과 동시에, 변형(strain)을 제어할 수 있다.
따라서, 크랙(crack) 없이, 품질이 향상된 화합물 반도체를 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명 제 1 실시예에 따른 화합물 반도체를 보여주는 단면도
도 2는 본 발명 제 2 실시예에 따른 화합물 반도체를 보여주는 단면도
도 3은 변형 제어층에 의해 발생하는 응력을 보여주는 단면도
도 4는 도 1의 변형 제어층을 상세히 보여주는 단면도
도 5a 내지 도 5d는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 1 실시예
도 6a 및 도 6b는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 2 실시예
도 7a 내지 도 7f는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 3 실시예
도 8a 내지 도 8d는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 4 실시예
도 9a 내지 도 9g는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 5 실시예
도 10a 내지 도 10c는 제 1, 제 2 안정화층의 두께를 비교한 단면도
도 11은 변형 제어층에 따른 반도체층의 곡률 제어를 보여주는 그래프
도 12는 본 발명에 따른 화합물 반도체 제조 공정을 보여주는 공정흐름도
도 13은 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 1 실시예
도 14는 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 2 실시예
도 15는 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 3 실시예
도 2는 본 발명 제 2 실시예에 따른 화합물 반도체를 보여주는 단면도
도 3은 변형 제어층에 의해 발생하는 응력을 보여주는 단면도
도 4는 도 1의 변형 제어층을 상세히 보여주는 단면도
도 5a 내지 도 5d는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 1 실시예
도 6a 및 도 6b는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 2 실시예
도 7a 내지 도 7f는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 3 실시예
도 8a 내지 도 8d는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 4 실시예
도 9a 내지 도 9g는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 5 실시예
도 10a 내지 도 10c는 제 1, 제 2 안정화층의 두께를 비교한 단면도
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도 12는 본 발명에 따른 화합물 반도체 제조 공정을 보여주는 공정흐름도
도 13은 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 1 실시예
도 14는 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 2 실시예
도 15는 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 3 실시예
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명 제 1 실시예에 따른 화합물 반도체를 보여주는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 화합물 반도체는 기판(10), 버퍼층(20), 변형 제어층(strain controlling layer)(30), 반도체층(40)을 포함할 수 있다.
여기서, 기판(10)은 반도체 물질 성장에 적합한 재료, 또는 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다.
또한, 기판(10)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있는데, 예를 들면, 기판(10)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
경우에 따라서, 기판(10)은 상부 표면에 요철 패턴이 형성될 수도 있지만, 이에 대해 한정되지는 않는다.
그리고, 기판(10)은, 경우에 따라 습식 세척 과정을 거쳐 표면의 불순물을 제거할 수도 있다.
이와 같이, 준비된 기판(10) 위에는 반도체층(40)이 성장될 수 있는데, 기판(10) 위에 반도체층(40)을 직접 성장시킬 경우, 기판(10)과 반도체층(40) 사이의 격자 정수 부정합 및 열팽창 계수의 차에 의해, 관통 전위(dislocation)와 같은 결정 결함이 발생할 수도 있다.
따라서, 기판(10)과 반도체층(40) 사이에 버퍼층(20) 및 변형 제어층(30)을 추가로 형성할 수 있다.
여기서, 버퍼층(20)은, 3족-5족 화합물 반도체로 형성될 수 있는데, 예를 들면, AlN을 포함할 수 있다.
경우에 따라서, 버퍼층(20)은 GaN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 어느 하나를 포함할 수도 있다.
그리고, 버퍼층(20) 위에는 화합물 반도체가 형성될 수 있는데, 화합물 반도체로서, AlGaN을 포함하는 변형 제어층(strain controlling layer)(30)이 형성될 수 있다.
변형 제어층(30)은 버퍼층(20) 바로 위에 형성될 수도 있고, 경우에 따라, 화합물 반도체인 다른 층 위에 형성될 수도 있다.
여기서, 변형 제어층(30)의 Al 비율은 버퍼층(20)에 인접한 영역보다 반도체층(40)에 인접한 영역이 더 크고, 변형 제어층(30)의 Ga 비율은 버퍼층(20)에 인접한 영역보다 반도체층(40)에 인접한 영역이 더 작을 수 있다.
예를 들면, 변형 제어층(30)은 AlxGa1-xN (x = 1 - 0)일 수 있다.
이어, 변형 제어층(30) 위에는 반도체층(40)이 직접 형성될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
여기서, 반도체층(40)은 버퍼층(20)보다 격자 상수가 더 큰 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 반도체층은 GaN, InN, ZnO 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 반도체층(40)은, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있지만, 이에 대해 한정되지는 않는다.
이와 같이, 버퍼층(20)과 반도체층(40) 사이에 변형 제어층(30)을 형성하는 이유는, 각 층간에 발생하는 열팽창 계수와 격자 상수의 차이를 감소시켜 전위를 억제함과 동시에, 변형(strain)을 제어할 수 있기 때문이다.
즉, 본 발명의 변형 제어층(30)은 버퍼층(20)에 인접한 영역에서 Al 비율을 높이고, 반도체층(40)에 인접한 영역에서 Al 비율을 상대적으로 낮춤으로써, 각 층간의 계면에서 발생하는 압축 응력(compressive stress) 또는 인장 응력(tensile stress)을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명 제 2 실시예에 따른 화합물 반도체를 보여주는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 화합물 반도체는 기판(10), 제 1 버퍼층(20a), 변형 제어층(strain controlling layer)(30), 제 2 버퍼층(20b), 반도체층(40)을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명 제 2 실시예는 변형 제어층(30)과 반도체층(40) 사이에 제 2 버퍼층(20b)을 더 추가로 형성한다는 점에서 본 발명 제 1 실시예와 차이가 있다.
여기서, 제 1 버퍼층(20a)과 제 2 버퍼층(20b)은 서로 동일한 물질로 형성될 수도 있지만, 경우에 따라 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다.
이처럼, 본 발명 제 2 실시예는 본 발명 제 1 실시예와 거의 구조가 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 변형 제어층에 의해 발생하는 응력을 보여주는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 버퍼층(20)과 반도체층(40) 사이에 변형 제어층(30)을 형성함으로써, 반도체층(40)의 변형(strain)을 제어할 수 있다.
만일, 버퍼층(20)과 반도체층(40) 사이에 변형 제어층(30)이 없다면, 버퍼층(20)보다 반도체층(40)의 격자 상수가 더 크므로, 반도체층(40)에는 변형이 나타나 가장자리 영역에 크랙이 발생할 것이다.
따라서, 버퍼층(20)과 반도체층(40) 사이에 변형 제어층(30)을 배치하면, 변형 제어층(30)과 버퍼층(20) 사이의 계면에서는 압축 응력이 나타나고, 변형 제어층(30)과 반도체층(40) 사이의 계면에서는 인장 응역이 나타날 수 있다.
그 이유는 변형 제어층(30)에서, 버퍼층(20)에 인접한 영역의 Al 비율이 높고, 반도체층(40)에 인접한 영역의 Al 비율이 상대적으로 낮기 때문이다.
이와 같이, 변형 제어층(30)을 통해, 버퍼층(20)과 반도체층(40) 사이의 응력을 제어함으로써, 반도체층(40)에 영향을 미치는 변형(strain)을 제어할 수 있어, 반도체층(40)의 크랙을 억제할 수 있다.
도 4는 도 1의 변형 제어층을 상세히 보여주는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 버퍼층(20)과 반도체층(40) 사이에 형성되는 변형 제어층(30)은, 하부층(31), 상부층(35), 중간층(33), 제 1, 제 2 안정화층(37, 39)을 포함할 수 있다.
여기서, 하부층(31)은 버퍼층(20)에 인접하여 배치되고, 상부층(35)은 반도체층(40)에 인접하여 배치되며, 중간층(33)은 하부층(31)과 상부층(35) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 제 1 안정화층(37)은 하부층(31)과 중간층(33) 사이에 배치되고, 제 2 안정화층(39)은 중간층(33)과 상부층(35) 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 안정화층(37, 38)은 Al 또는 Ga의 비율이 일정할 수 있는데, 제 1 안정화층(37)에 포함되는 Al 양은 하부층(31)에 포함되는 Al 양의 최대치일 수 있고, 제 2 안정화층(39)에 포함되는 Al 양은 중간층(33)에 포함되는 Al 양의 최대치일 수 있다.
경우에 따라서, 제 1, 제 2 안정화층(37, 39)은 Al 또는 Ga의 비율이 0일 수도 있다.
또 다른 경우로서, 제 1 안정화층(37)은 Al 또는 Ga의 비율이 일정하고, 제 2 안정화층(39)은 Al 또는 Ga의 비율이 0일 수 있다.
또는, 제 1 안정화층(37)은 Al 또는 Ga의 비율이 0이고, 제 2 안정화층(39)은 Al 또는 Ga의 비율이 일정할 수도 있다.
그리고, 중간층(33)의 Al 비율은 하부층(31)의 Al 비율보다 더 크고, 상부층(35)의 Al 비율보다 더 작을 수 있다.
경우에 따라서, 중간층(33)의 Al 비율은 하부층(31)의 Al 비율 및 상부층(35)의 Al 비율보다 더 클 수도 있다.
또한, 중간층(33)의 Al 비율은 제 1 안정화층(37)에 인접한 영역에서 제 2 안정화층(39)에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정할 수도 있다.
이어, 하부층(31)의 Al 비율은 버퍼층(20)에 인접한 영역에서 제 1 안정화층(37)에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정할 수 있다.
다음, 상부층(35)의 Al 비율은 제 2 안정화층(39)에 인접한 영역에서 반도체층(40)에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정할 수 있다.
그리고, 변형 제어층(30)의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35)은 버퍼층(20)에서 반도체층(40) 방향으로 갈수록 Al 비율이 점차적으로 증가할 수 있는데, 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35) 중 적어도 어느 한 층은 Al의 증가 비율이 다를 수 있다.
경우에 따라서, 변형 제어층(30)의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35) 중 적어도 어느 한 층의 Al 비율은 버퍼층(20)에서 반도체층(40) 방향으로 단계적으로 증가할 수도 있다.
도 5a 내지 도 5d는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 1 실시예이다.
도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 변형 제어층의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있다.
그리고, 도 5a와 같이, 제 1 안정화층(37)은 하부층(31)에서 중간층(33)으로 갈수록, Al 주입량이 일정할 수 있고, 제 2 안정화층(37)은 중간층(33)에서 상부층(35)으로 갈수록, Al 주입량이 일정할 수 있다.
여기서, 제 1 안정화층(37)에 포함되는 Al 주입량은 하부층(31)에 포함되는 Al 주입량의 최대치일 수 있고, 제 2 안정화층(39)에 포함되는 Al 주입량은 중간층(33)에 포함되는 Al 주입량의 최대치일 수 있다.
이어, 도 5b와 같이, 제 1, 제 2 안정화층(37, 39)은 Al 주입량이 0일 수도 있다.
즉, 제 1 안정화층(37)은 하부층(31)에서 중간층(33)으로 갈수록, Al 주입량이 계속 0이고, 제 2 안정화층(37)은 중간층(33)에서 상부층(35)으로 갈수록, Al 주입량이 계속 0일 수 있다.
다음, 도 5c와 같이, 제 1 안정화층(37)은 하부층(31)에서 중간층(33)으로 갈수록, Al 주입량이 하부층(31)에 포함되는 Al 주입량의 최대치만큼 계속 일정할 수 있고, 제 2 안정화층(37)은 중간층(33)에서 상부층(35)으로 갈수록, Al 주입량이 계속 0일 수 있다.
또한, 도 5d와 같이, 제 1 안정화층(37)은 하부층(31)에서 중간층(33)으로 갈수록, Al 주입량이 계속 0일 수 있고, 제 2 안정화층(37)은 중간층(33)에서 상부층(35)으로 갈수록, Al 주입량이 중간층(33)에 포함되는 Al 주입량의 최대치만큼 계속 일정할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 2 실시예이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 변형 제어층의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 일정할 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 안정화층(37, 39)은 Al 주입량이 0일 수도 있다.
즉, 제 1 안정화층(37)은 하부층(31)에서 중간층(33)으로 갈수록, Al 주입량이 계속 0이고, 제 2 안정화층(37)은 중간층(33)에서 상부층(35)으로 갈수록, Al 주입량이 계속 0일 수 있다.
또한, 도 6a와 같이, 중간층(33)은 Al 주입량이 하부층(31)의 Al 주입량보다 더 많고, 상부층(35)의 Al 주입량보다 더 적을 수 있다.
여기서, 상부층(35)의 Al 주입량은 하부층(31)의 Al 주입량보다 더 많을 수 있다.
이어, 도 6b와 같이, 중간층(33)은 Al 주입량이 하부층(31)의 Al 주입량보다 더 많고, 상부층(35)의 Al 주입량보다도 더 많을 수 있다.
이때, 상부층(35)의 Al 주입량은 하부층(31)의 Al 주입량보다 더 많을 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 3 실시예이다.
도 7a 내지 도 7f에 도시된 바와 같이, 변형 제어층의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35) 중 적어도 어느 하나는 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 점차적으로 증가할 수도 있고, Al 주입량이 계속 일정할 수도 있다.
여기서, 제 1 안정화층(37)은 하부층(31)에서 중간층(33)으로 갈수록, Al 주입량이 계속 0이고, 제 2 안정화층(37)은 중간층(33)에서 상부층(35)으로 갈수록, Al 주입량이 계속 0일 수 있다.
예를 들면, 도 7a와 같이, 변형 제어층의 하부층(31)과 상부층(35)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있고, 변형 제어층의 중간층(33)은 Al 주입량이 계속 일정할 수 있다.
그리고, 도 7b와 같이, 변형 제어층의 중간층(33)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있고, 변형 제어층의 하부층(31)과 상부층(35)은 Al 주입량이 계속 일정할 수 있다.
다음, 도 7c와 같이, 변형 제어층의 중간층(33)과 상부층(35)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 계속 일정할 수 있고, 변형 제어층의 하부층(31)은 Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있다.
이어, 도 7d와 같이, 변형 제어층의 하부층(31)과 중간층(33)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있고, 변형 제어층의 상부층(35)은 Al 주입량이 계속 일정할 수 있다.
또한, 도 7e와 같이, 변형 제어층의 하부층(31)과 중간층(33)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 계속 일정할 수 있고, 변형 제어층의 상부층(35)은 Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있다.
그리고, 도 7f와 같이, 변형 제어층의 중간층(33)과 상부층(35)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있고, 변형 제어층의 하부층(31)은 Al 주입량이 계속 일정할 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 4 실시예이다.
도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 변형 제어층의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있다.
여기서, 변형 제어층의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35)은 Al의 증가 비율이 서로 동일할 수 있다.
하지만, 경우에 따라, 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35) 중 적어도 어느 한 층은 Al의 증가 비율이 서로 다를 수도 있다.
예를 들면, 도 8a와 같이, 하부층(31)은 Al 주입량의 증가율이 중간층(33) 및 상부층(35)보다 더 낮을 수 있고, 중간층(33)은 Al 주입량의 증가율이 하부층(31)보다 더 높고 상부층(35)보다 더 낮을 수 있으며, 상부층(35)은 Al 주입량의 증가율이 하부층(31) 및 중간층(33)보다 더 높을 수 있다.
이어, 도 8b와 같이, 하부층(31)은 Al 주입량의 증가율이 중간층(33) 및 상부층(35)보다 더 높을 수 있고, 중간층(33)은 Al 주입량의 증가율이 하부층(31)보다 더 낮고 상부층(35)보다 더 높을 수 있으며, 상부층(35)은 Al 주입량의 증가율이 하부층(31) 및 중간층(33)보다 더 낮을 수 있다.
그리고, 도 8c와 같이, 하부층(31)은 Al 주입량의 증가율이 중간층(33)보다 높고 상부층(35)과 동일할 수 있고, 중간층(33)은 Al 주입량의 증가율이 하부층(31) 및 상부층(35)보다 더 낮을 수 있으며, 상부층(35)은 Al 주입량의 증가율이 하부층(31)과 동일하고 중간층(33)보다 더 높을 수 있다.
다음, 도 8d와 같이, 하부층(31)은 Al 주입량의 증가율이 중간층(33)보다 낮고 상부층(35)과 동일할 수 있고, 중간층(33)은 Al 주입량의 증가율이 하부층(31) 및 상부층(35)보다 더 높을 수 있으며, 상부층(35)은 Al 주입량의 증가율이 하부층(31)과 동일하고 중간층(33)보다 더 낮을 수 있다.
도 9a 내지 도 9g는 변형 제어층의 Al 주입량을 보여주는 제 5 실시예이다.
도 9a 내지 도 9g에 도시된 바와 같이, 변형 제어층의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35)은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 즉 일정 시간이 지날수록, Al 주입량이 점차적으로 증가할 수 있다.
여기서, 변형 제어층의 하부층(31), 중간층(33), 및 상부층(35) 중 적어도 어느 한 층의 Al 비율은 버퍼층에서 반도체층 방향으로 갈수록, 단계적으로 증가할 수 있다.
예를 들면, 도 9a와 같이, 하부층(31)은 Al 주입량이 리니어(linear)하게 증가하고, 중간층(33)은 Al 주입량이 단계(step)적으로 증가하며, 상부층(35)은 Al 주입량이 리니어하게 증가할 수 있다.
그리고, 도 9b와 같이, 하부층(31)은 Al 주입량이 단계(step)적으로 증가하고, 중간층(33) 및 상부층(35)은 Al 주입량이 리니어(linear)하게 증가할 수 있다.
또한, 도 9c와 같이, 하부층(31) 및 중간층(33)은 Al 주입량이 리니어(linear)하게 증가하고, 상부층(35)은 Al 주입량이 단계(step)적으로 증가할 수 있다.
이어, 도 9d와 같이, 하부층(31) 및 중간층(33)은 Al 주입량이 단계(step)적으로 증가하고, 상부층(35)은 Al 주입량이 리니어(linear)하게 증가할 수 있다.
다음, 도 9e와 같이, 하부층(31)은 Al 주입량이 리니어(linear)하게 증가하고, 중간층(33) 및 상부층(35)은 Al 주입량이 단계(step)적으로 증가할 수 있다.
그리고, 도 9f와 같이, 하부층(31)은 Al 주입량이 단계적으로 증가하고, 중간층(33)은 Al 주입량이 리니어하게 증가하며, 상부층(35)은 Al 주입량이 단계적으로 증가할 수 있다.
이어, 도 9g와 같이, 하부층(31), 중간층(33) 및 상부층(35)은 모두 Al 주입량이 단계(step)적으로 증가할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 제 1, 제 2 안정화층의 두께를 비교한 단면도이다.
도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 변형 제어층(30)은 하부층(31), 상부층(35), 중간층(33), 제 1, 제 2 안정화층(37, 39)을 포함할 수 있다.
여기서, 중간층(33)은 하부층(31)과 상부층(35) 사이에 배치되고, 제 1 안정화층(37)은 하부층(31)과 중간층(33) 사이에 배치되며, 제 2 안정화층(39)은 중간층(33)과 상부층(35) 사이에 배치될 수 있다.
이때, 제 1 안정화층(37)의 두께와 제 2 안정화층(39)의 두께는 서로 동일할 수도 있지만, 경우에 따라 서로 다를 수도 있다.
예를 들면, 도 10a와 같이, 하부층(31)과 중간층(33) 사이에 배치되는 제 1 안정화층(37)의 두께 t1은 중간층(33)과 상부층(35) 사이에 배치되는 제 2 안정화층(39)의 두께 t2와 서로 동일할 수 있다.
또한, 도 10b와 같이, 하부층(31)과 중간층(33) 사이에 배치되는 제 1 안정화층(37)의 두께 t1은 중간층(33)과 상부층(35) 사이에 배치되는 제 2 안정화층(39)의 두께 t2보다 더 두꺼울 수도 있다.
이어, 도 10c와 같이, 하부층(31)과 중간층(33) 사이에 배치되는 제 1 안정화층(37)의 두께 t1은 중간층(33)과 상부층(35) 사이에 배치되는 제 2 안정화층(39)의 두께 t2보다 더 얇을 수도 있다.
이와 같이, 제 1 안정화층(37)의 두께 t1와 제 2 안정화층(39)의 두께 t2를 서로 다르게 형성함으로써, 반도체층의 변형(strain), 곡률(curvature), 응력(stress) 등을 효과적으로 정밀하게 제어할 수 있기 때문이다.
도 11은 변형 제어층에 따른 반도체층의 곡률 제어를 보여주는 그래프이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 기판과 반도체층 사이에 변형 제어층을 형성함으로써, 반도체층에 강한 압축 응력을 발생시켜, 기판과 반도체층 사이의 열팽창 계수 및 격자 상수의 차이로 인한 변형을 상쇄시킬 수 있으므로, 크랙이 없는 반도체층을 형성할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 변형 제어층은 버퍼층에 인접한 영역에서 Al 비율을 높이고, 반도체층에 인접한 영역에서 Al 비율을 상대적으로 낮춤으로써, 각 층간의 계면에서 발생하는 압축 응력(compressive stress) 또는 인장 응력(tensile stress)을 정밀하게 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명의 변형 제어층은 각 층간에 발생하는 열팽창 계수와 격자 상수의 차이를 감소시키는 역할과 동시에, 변형(strain) 및 곡률(curvature)을 제어하는 역할도 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 화합물 반도체 제조 공정을 보여주는 공정흐름도로서, 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 12에 도시된 바와 같이, 먼저, 기판(10)을 준비한다.(S10)
여기서, 기판(10)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
이어, 기판(10) 위에 AlN을 포함하는 버퍼층(20)을 형성한다.(S20)
여기서, 버퍼층(20)은, 3족-5족 화합물 반도체로 형성될 수 있는데, 예를 들면, AlN을 포함할 수 있다.
경우에 따라서, 버퍼층(20)은 GaN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 어느 하나를 포함할 수도 있다.
그리고, 버퍼층(20) 위에는 Al 비율을 단계적으로 증가시켜 AlGaN을 포함하는 변형 제어층(strain controlling layer)(30)을 형성한다.(S30)
여기서, 변형 제어층(30)의 Al 비율은 버퍼층(20)에 인접한 영역보다 반도체층(40)에 인접한 영역이 더 크고, 변형 제어층(30)의 Ga 비율은 버퍼층(20)에 인접한 영역보다 반도체층(40)에 인접한 영역이 더 작을 수 있다.
예를 들면, 변형 제어층(30)은 AlxGa1-xN (x = 1 - 0)일 수 있다.
다음, 변형 제어층(30) 위에는 반도체층(40)이 형성될 수 있다.(S40)
여기서, 반도체층(40)은 버퍼층(20)보다 격자 상수가 더 큰 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 반도체층은 GaN, InN, ZnO 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 반도체층(40)은, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있지만, 이에 대해 한정되지는 않는다.
이와 같이, 본 발명의 변형 제어층(30)은 버퍼층(20)에 인접한 영역에서 Al 비율을 높이고, 반도체층(40)에 인접한 영역에서 Al 비율을 상대적으로 낮출 수 있도록, Al 주입량을 다양한 방법을 제어할 수 있다.
도 13은 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 1 실시예이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 변형 제어층 형성시, 먼저, Al을 제 1 시간 동안, 제 1 비율로 점차적으로 증가시켜 주입할 수 있다.(S31)
이어, 제 1 비율로 주입된 Al의 최대량을 제 2 시간 동안 유지하여 안정화시킨다.(S33)
그리고, Al을 제 3 시간 동안, 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 점차적으로 증가시켜 주입한다.(S35)
다음, 제 2 비율로 주입된 Al의 최대량을 제 4 시간 동안 유지하여 안정화시킨다.(S37)
이어, Al을 제 5 시간 동안, 제 2 비율보다 더 큰 제 3 비율로 점차적으로 증가시켜 주입한다.(S39)
여기서, 제 2 시간과 제 4 시간은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
또한, 제 1, 제 3, 제 5 시간은 서로 동일할 수도 있지만, 경우에 따라 제 1, 제 3, 제 5 시간 중 적어도 어느 시간은 서로 다를 수도 있다.
이와 같이, 상기 5 단계(S31 - S39)의 Al 주입 공정을 통해, 변형 제어층이 형성될 수 있는데, 경우에 따라서는 5 단계를 1회 이상 반복하여 변형 제어층을 형성할 수도 있다.
도 14는 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 2 실시예이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 변형 제어층 형성시, 먼저, Al을 제 1 시간 동안, 제 1 비율로 점차적으로 증가시켜 주입할 수 있다.(S51)
이어, Al 주입을 제 2 시간 동안 차단하여 안정화시킨다.(S53)
그리고, Al을 제 3 시간 동안, 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 점차적으로 증가시켜 주입한다.(S55)
다음, Al 주입을 제 4 시간 동안 차단하여 안정화시킨다.(S57)
이어, Al을 제 5 시간 동안, 제 2 비율보다 더 큰 제 3 비율로 점차적으로 증가시켜 주입한다.(S59)
여기서, 제 2 시간과 제 4 시간은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
또한, 제 1, 제 3, 제 5 시간은 서로 동일할 수도 있지만, 경우에 따라 제 1, 제 3, 제 5 시간 중 적어도 어느 시간은 서로 다를 수도 있다.
이와 같이, 상기 5 단계(S31 - S39)의 Al 주입 공정을 통해, 변형 제어층이 형성될 수 있는데, 경우에 따라서는 5 단계를 1회 이상 반복하여 변형 제어층을 형성할 수도 있다.
도 15는 변형 제어층의 Al 주입량을 제어하는 방법을 보여주는 제 3 실시예이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 변형 제어층 형성시, 먼저, Al을 제 1 시간 동안, 제 1 비율로 일정하게 주입할 수 있다.(S61)
이어, Al 주입을 제 2 시간 동안 차단하여 안정화시킨다.(S63)
그리고, Al을 제 3 시간 동안, 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 일정하게 주입한다.(S65)
다음, Al 주입을 제 4 시간 동안 차단하여 안정화시킨다.(S67)
이어, Al을 제 5 시간 동안, 제 2 비율보다 더 큰 제 3 비율로 일정하게 주입한다.(S69)
여기서, 제 2 시간과 제 4 시간은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
또한, 제 1, 제 3, 제 5 시간은 서로 동일할 수도 있지만, 경우에 따라 제 1, 제 3, 제 5 시간 중 적어도 어느 시간은 서로 다를 수도 있다.
그리고, Al을 제 5 시간 동안, 제 2 비율보다 더 큰 제 3 비율로 일정하게 주입하는 S69 단계는, 경우에 따라서, Al을 제 2 비율보다 더 작은 제 3 비율로 일정하게 주입할 수도 있다.
이와 같이, 상기 5 단계(S31 - S39)의 Al 주입 공정을 통해, 변형 제어층이 형성될 수 있는데, 경우에 따라서는 5 단계를 1회 이상 반복하여 변형 제어층을 형성할 수도 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명은 기판과 반도체층 사이에 변형 제어층(strain controlling layer)을 형성함으로써, 각 층간에 발생하는 열팽창 계수와 격자 상수의 차이를 감소시켜 전위를 억제함과 동시에, 변형(strain)을 제어할 수 있다.
따라서, 크랙(crack) 없이, 품질이 향상된 화합물 반도체를 생산할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기판 20: 버퍼층
30: 변형 제어층 40: 반도체층
30: 변형 제어층 40: 반도체층
Claims (23)
- 기판;
기판 위에 형성되고, AlN을 포함하는 버퍼층;
상기 버퍼층 위에 형성되는 화합물 반도체에 있어서,
적어도 하나의 AlGaN을 포함하는 변형 제어층(strain controlling layer); 그리고,
상기 변형 제어층 위에 직접 형성되는 반도체층을 포함하고,
상기 변형 제어층의 Al 비율은 상기 버퍼층에 인접한 영역보다 상기 반도체층에 인접한 영역이 더 크고,
상기 변형 제어층의 Ga 비율은 상기 버퍼층에 인접한 영역보다 상기 반도체층에 인접한 영역이 더 작은 화합물 반도체. - 제 1 항에 있어서, 상기 반도체층은 상기 버퍼층보다 격자 상수가 더 큰 화합물 반도체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 반도체층은 GaN, InN, ZnO 중 적어도 어느 하나를 포함하는 화합물 반도체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 변형 제어층은 AlxGa1-xN (x = 1 - 0)인 화합물 반도체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 변형 제어층은,
상기 버퍼층에 인접하는 하부층, 상기 반도체층에 인접하는 상부층, 및 상기 하부층과 상부층 사이에 형성되는 중간층을 포함하고,
상기 하부층과 중간층 사이에는 제 1 안정화층이 형성되고, 상기 중간층과 상부층 사이에는 제 2 안정화층이 형성되는 화합물 반도체. - 제 5 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 일정한 화합물 반도체.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 안정화층에 포함되는 Al 양은 상기 하부층에 포함되는 Al 양의 최대치이고, 상기 제 2 안정화층에 포함되는 Al 양은 상기 중간층에 포함되는 Al 양의 최대치인 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 0인 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 일정하고, 상기 제 2 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 0이거나, 또는 상기 제 1 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 0이고, 상기 제 2 안정화층은 Al 또는 Ga의 비율이 일정한 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 중간층의 Al 비율은 상기 하부층의 Al 비율보다 더 크고, 상기 상부층의 Al 비율보다 더 작은 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 중간층의 Al 비율은 상기 하부층의 Al 비율 및 상기 상부층의 Al 비율보다 더 큰 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 중간층의 Al 비율은 상기 제 1 안정화층에 인접한 영역에서 상기 제 2 안정화층에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정한 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 하부층의 Al 비율은 상기 버퍼층에 인접한 영역에서 상기 제 1 안정화층에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정한 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 상부층의 Al 비율은 상기 제 2 안정화층에 인접한 영역에서 상기 반도체층에 인접한 영역으로 갈수록 점차적으로 증가하거나 또는 일정한 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 하부층, 중간층, 및 상부층은 상기 버퍼층에서 상기 반도체층 방향으로 갈수록 Al 비율이 점차적으로 증가하고, 상기 하부층, 중간층, 및 상부층 중 적어도 어느 한 층은 상기 Al의 증가 비율이 다른 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 하부층, 중간층, 상부층 중 적어도 어느 한 층의 Al 비율은 상기 버퍼층에서 상기 반도체층 방향으로 단계적으로 증가하는 화합물 반도체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 안정화층의 두께와 상기 제 2 안정화층의 두께는 서로 다른 화합물 반도체.
- 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 안정화층의 두께는 상기 제 2 안정화층의 두께보다 더 얇은 화합물 반도체.
- 기판 위에 AlN을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 위에 화합물 반도체를 성장하는 방법에 있어서,
Al 비율을 단계적으로 증가시켜 AlGaN을 포함하는 변형 제어층을 형성하는 단계; 그리고,
상기 변형 제어층 위에 직접 반도체층을 형성하는 단계를 적어도 하나 이상 포함하는 화합물 반도체 제조방법. - 제 19 항에 있어서, 상기 변형 제어층을 형성하는 단계는,
상기 Al을 제 1 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계;
상기 제 1 비율로 주입된 Al의 최대량을 일정 시간 동안 유지하여 안정화시키는 단계;
상기 Al을 상기 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계;
상기 제 2 비율로 주입된 Al의 최대량을 일정 시간 동안 유지하여 안정화시키는 단계; 그리고,
상기 Al을 상기 제 2 비율보다 더 큰 제 3 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계를 포함하는 화합물 반도체 제조방법. - 제 19 항에 있어서, 상기 변형 제어층을 형성하는 단계는,
상기 Al을 제 1 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계;
상기 Al의 주입을 일정 시간 동안 차단하여 안정화시키는 단계;
상기 Al을 상기 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계;
상기 Al의 주입을 일정 시간 동안 차단하여 안정화시키는 단계; 그리고,
상기 Al을 상기 제 2 비율보다 더 큰 제 3 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계를 포함하는 화합물 반도체 제조방법. - 제 19 항에 있어서, 상기 변형 제어층을 형성하는 단계는,
상기 Al을 제 1 비율로 일정 시간 동안 일정하게 주입하는 단계;
상기 Al의 주입을 일정 시간 동안 차단하여 안정화시키는 단계;
상기 Al을 상기 제 1 비율보다 더 큰 제 2 비율로 일정 시간 동안 일정하게 주입하는 단계;
상기 Al의 주입을 일정 시간 동안 차단하여 안정화시키는 단계; 그리고,
상기 Al을 상기 제 1 비율보다 더 큰 제 3 비율로 점차적으로 증가시켜 주입하는 단계를 포함하는 화합물 반도체 제조방법. - 제 22 항에 있어서, 상기 제 3 비율은 상기 제 2 비율보다 더 작은 화합물 반도체 제조방법.
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