KR20140062031A - 금속 질화물의 고압 질소 어닐링 방법 - Google Patents

금속 질화물의 고압 질소 어닐링 방법

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KR20140062031A
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Abstract

본 발명은 질소 공공을 저감시키기 위하여 III 내지 V족 금속 질화물 결정, 웨이퍼, 에피택셜 층 및 에피택셜 필름을 어닐링시키는 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 고온·고압 환경에서 III 내지 V족 금속 질화물의 느린 어닐링을 수행하는 방법을 제공한다.

Description

금속 질화물의 고압 질소 어닐링 방법{PROCESS FOR HIGH-PRESSURE NITROGEN ANNEALING OF METAL NITRIDES}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 미국 특허 출원 제13/171,042호(발명의 명칭: Process for High-Pressure Nitrogen Annealing of Metal Nitrides, 출원일: 2011년 6월 28일)에 대한 유익을 주장하되, 이 기초출원의 내용은 그의 전문이 참조로 본 명세서에 전체적으로 내포된다.
발명의 기술분야
본 발명은 금속 질화물의 질소 공공을 저감시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 고온·고압 환경에서 성장 후 어닐링에 의해 금속 질화물 화합물의 벌크(bulk) 결정, 웨이퍼, 에피택셜 층 및 에피택셜 필름의 질소 공공을 저감시켜, 저감된 질소 공공 밀도(nitrogen vacancy density) 및 개선된 p형 전도도를 지니는 금속 질화물을 얻는데 이용되는 느린 어닐링 공정(slow annealing process)에 관한 것이다.
금속 질화물 에피택셜 층 및 필름은 발광 다이오드(LED) 및 전력 트랜지스터 등과 같은 많은 현대의 전자 기기기의 기반이다. 질소 공공(nitrogen vacancy: VN)은 금속 질화물 내의 원자들 간의 화학적 결합에 영향을 미치는 점결함이며, 금속 질화물의 생성과 성장 동안 질소의 부족에 의해 형성된다. 이 결함은 반도체로서 이용되는 것들을 비롯하여 금속 질화물 조성물의 불량한 양의(p형) 전도도에 대한 유의한 기여자인 것으로 제시되어 있다. 전형적으로, 질소 공공은 반도체 재료 중의 최저 형성 에너지를 지니며, 단일 혹은 삼중 전자 도너(VN1+) 및 (VN3+)로서 각각 행동할 수 있다. 불량한 p형 전도도는 높은 내부 저항을 초래하고, 금속 질화물 반도체 재료의 효율과 성능을 제한한다. 따라서, 질소 공공(VN1+ 및/또는 VN3+)을 저감시킴으로써 금속 질화물 반도체 재료의 p형 전도도를 개선시키고자 하는 요망이 있다.
질소 공공은 질소의 높은 증기압과 NH3를 분해시킴에 있어서의 낮은 효율로 인해 금속 질화물에서 용이하게 발생된다고 알려져 있다. 금속 질화물은 성장 공정 동안 질소 공공으로 의도치 않게 도핑되는 경우가 종종 있다. 그 결과, 질소 공공이 금속 질화물의 전기적 특성과 광학 특성에 영향을 미치므로, 성장된 조성물의 품질은 저하된다. 질소 공공은 금속 질화물의 음의(n형) 전도도에 기여한다. n형 전도도는 반도체에서 도너 전자와 연관된 전도도를 지칭하되, 이는 음 전하와 기능적으로 등가이다.
n형 전도도의 우세를 저감시키려는 노력은 재료의 p형 전도도를 증가시키기 위하여 재료를 도핑하는 것을 포함한다. 더욱 구체적으로, p형 도핑제는, 질소 공공을 비롯하여, 성장 불순물 및/또는 결함의 효과를 거스르거나 "중화시키려는" 시도로 금속 질화물 내에 혼입된다. 그러나, p형 도핑은, 또한 자체-보상 기전을 통해 질소 공공(VN1+ 및/또는 VN3+)을 생성시킨다.
질소 공공은 금속 질화물의 격자 구조 내에서 극히 이동가능하다. 따라서, 어닐링 공정을 통해서 금속 질화물 내의 질소 공공의 밀도를 저감시키는 것이 가능한데, 이는 질소 원자를 금속 질화물 격자 내로 확산시키고 해당 격자로부터 질소 공공을 밀어내기 때문이다. 고온 어닐링은 금속 질화물의 결정 구조 및 전기 전도도를 개선시킴에 있어서 유망한 것으로 제시되어 있다. 그러나, III 내지 V족 금속 질화물(예컨대, 질화알루미늄, 질화갈륨 및 질화인듐)을 포함하는 몇몇 재료는, 압력이 진공 내지 대략 대기압의 범위에 있는 경우 신속한 열 어닐링 하에 분해될 것이다. 이와 같이 해서, 모니터링되고 조정될 수 있고 또한 상당한 질소 분해 없이도 결정 완화 및 공동(void) 이동이 일어나는 것을 확실하게 할 필요가 있는 느린 고온·고압(HTHP) 어닐링 공정 혹은 방법에 대한 요구가 있다.
본 발명은 증가된 p형 전도도를 지니는 금속 질화물을 형성하기 위한 느린 성장 후 방법에 관한 것이다. 일 양상에 있어서, 상기 방법은 어닐링 용기를 포함하는 어닐링 장치 내에 성장 후 금속 질화물을 배치하는 단계를 포함한다. 분위기 가스는 이어서 어닐링 용기 내에 진공을 생성하기 위하여 어닐링 용기로부터 배기된다. 대략 대기압보다 높은 질소 가스의 과압(overpressure)이 어닐링 용기 내에 형성된다. 어닐링 용기는 전형적으로 금속 질화물 내로 질소종을 확산시키기에 충분한 온도로 가열된다. 금속 질화물은 이어서 해당 재료 내의 질소 공공 밀도를 저감시키기 위하여 1시간 이상 동안 어닐링된다. 전형적으로 금속 질화물은 600℃ 내지 2900℃ 범위의 온도에서 그리고 760 torr(~1 표준 대기압(ATM)) 이상의 압력에서 1 내지 100시간 사이의 기간 동안 어닐링된다. 결정적으로, 상기 방법은 증가된 p형 전도도를 지니는 금속 질화물을 생성하기 위하여 소정 시간 기간 동안 열 및 과압을 이용한다.
일 양상에 있어서, 금속 질화물은 1000℃ 내지 2400℃ 범위의 온도에서 그리고 3800 torr 내지 10100 torr 범위의 압력에서 1시간 내지 48시간 사이의 기간 동안 어닐링된다. 따라서, 얻어진 금속 질화물은 저감된 질소 공공의 밀도, 그리고 대략 0.0001 Ω-㎝ 내지 대략 100 Ω-㎝의 저항률(resistivity)에 의해 입증되는 바와 같은 개선된 p형 전도도에 의해 구별가능하다.
다른 양상에 있어서, III 내지 V족 금속 질화물은 2200℃의 온도 및 7000 torr의 압력에서 적어도 24시간의 기간 동안 어닐링된다. 얻어진 III 내지 V족 금속 질화물은 감소된 질소 공공의 농도, 그리고 약 0.0001 Ω-㎝ 내지 약 100 Ω-㎝의 저향률에 의해 입증되는 바와 같은 개선된 p형 전도도를 지닌다. 질소 공공 농도의 정확한 감소 및 p형 전도도의 개선은 어닐링된 금속 질화물, p형 도핑 레벨 및 이용된 p형 도펀트에 의존한다.
어닐링 방법은 어닐링 장치에 의해 수행될 수 있다. 어닐링 장치는 성장 후 III 내지 V족 금속 질화물을 수용하기 위한 내부 공동을 규정하는 하우징을 지니는 어닐링 용기를 포함한다. 어닐링 장치는 또한 어닐링 용기 내에 목적으로 온도를 유지하기 위한 가열 시스템 및 어닐링 용기에 질소종을 제공하기 위한 질소 가스 공급원을 포함한다. 상기 장치는 어닐링 용기 내로부터 분위기 가스를 퍼지(purge)시키기 위하여 거의 진공을 생성하기 위한 진공 시스템, 및 어닐링 용기에 질소종의 일정한 과압을 제공하기 위한 압력 제어 시스템을 더 포함한다. 상기 어닐링 장치는 또한 어닐링 장치의 각종 시스템을 모니터링하고 제어하기 위한 피드백 제어 시스템을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 느린 어닐링 공정의 순서도;
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 느린 어닐링 공정을 수행하기 위한 어닐링 장치를 도시한 블록도;
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 느린 어닐링 공정에 이용되는 어닐링 용기의 블록도.
본 발명의 방법은 금속 질화물의 p형 전도도를 개선시키는 느린 방법을 제공한다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 금속 질화물이란, 금속 질화물 결정, 웨이퍼, 에피택셜 층 혹은 필름, 또는 본질적으로 금속 질화물 화합물로 구성된 기타 조성물을 지칭한다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 느린(slow)이란, 30분 이상의 시간 기간을 지칭한다. 상기 방법은 대기압보다 높은 압력에서 질소 풍부 환경에서 적어도 1시간 동안, 기판 혹은 기판 상에 성장된 에피택셜층을 포함하는 금속 질화물을 가열하는 단계를 포함한다.
느린 고온·고압(high-temperature and high-pressure: HTHP) 어닐링 공정은 불(boule), 웨이퍼, 에피택셜 층 및/또는 에피택셜 필름 내로의 질소 확산을 촉진시키므로, 질소 공공의 감소된 농도를 포함하는 금속 질화물을 생성한다. 금속 질화물 속으로의 질소의 확산은 금속 질화물 내에 질소종의 농도를 효율적으로 증가시킨다. 질소종의 증가된 농도는 질화물 내의 질소 원자의 화학량론적 비를 증가시킨다. 따라서, 질소 공공의 저감은 공공, 공동 및 금속 질화물 속의 기타 결함에 의해 생기는 정공 포획(hole trapping) 효과를 저감시킴으로써 p형 전도도를 개선시킨다.
느린 어닐링 공정은, 전형적으로 반도체의 제조에 이용되는 도핑된 금속 질화물의 양의(p형) 전도도를 개선시킨다. 느린 어닐링은 AXB1-XN 형태의 것들을 비롯하여 2원계, 3원계 및 4원계 III 내지 V족 금속 질화물의 p형 전도도를 개선시키는데 특히 유용하였으며, 여기서 A 및/또는 B는 B, Al, Ga 또는 In 등을 포함하지만 이들로 제한되는 것은 아닌 III 내지 V족 원소이다. 느린 어닐링 공정 후에, 금속 질화물은, 어닐링된 금속 질화물, 도핑 레벨 및 이용된 도펀트에 따라서, 대략 0.0001 내지 100 Ω-㎝ 범위의 감소된 저항률에 의해 입증되는 바와 같은 개선된 p형 전도도를 지닐 것이다.
p형 전도도란 반도체 재료 내의 정공과 연관된 전도도를 지칭한다. 반도체 재료에서, 정공이란 원자의 달리 충전된 전자 껍질에서의 빈 궤도를 지칭한다. 인가된 전계 및/또는 자계에서, 정공은 양 전하 e+로서 거동한다. 정공은 도핑에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 금속 질화물 내의 III족 금속 원자(예컨대, Al)를 그의 최외각에서 3개 미만의 전자를 지니는 원자(예컨대 Mg 혹은 Ca)로 치환하면, 재료 내에 정공이 생성된다.
공공은 재료의 격자 구조에 없는 1개 이상의 원자에 의해 확인된다. 마찬가지로, 공동은 2개 이상의 공공의 집합체이다. 공공은 여분의 미결합 전자를 포함한다. 따라서, 공공을 거스르기 위하여, 최외각 내의 3개 미만의 전자를 지니는 p형 도펀트 원자는 각 질소 공백에 대하여 금속 질화물 내에 혼입되어야만 한다.
p형 반도체 재료는 전형적으로 자유 전하 운반자의 수를 증가시키기 위하여 반도체 재료에 소정 유형의 원자를 첨가하는 도핑 공정에 의해 생성된다. 도핑제가 첨가됨에 따라서, 반도체 재료의 원자로부터 약하게 결합된 전자를 수용한다. 전자에 의해 뒤에 남겨지는 전자 공동은 정공이다.
p형 도핑은, 정공의 존재비를 생성하고 따라서 기능적인 양 전하의 수를 증가시키기 위하여 수행된다. 예를 들어, 마그네슘 및/또는 베릴륨이 도핑제로서 이용되는 경우, 적어도 1개의 전자가 III 내지 V족 금속 질화물 격자에서 통상적으로 발견되는 4개의 공유 결합으로부터 제거된다. 이와 같이 해서, 도펀트제는 이웃하는 원자의 공유 결합으로부터 전자를 수용함으로써 양의 점 전하로서 기능하는 정공을 형성할 수 있다. 충분히 많은 양이 도핑제 원자가 첨가될 경우, 정공이 전자보다 크게 수적으로 우세해진다. 이와 같이 해서, 정공은 p형 도핑된 반도체 재료 내에서 다수 운반자로 되는 한편, 전자는 소수 운반자로 된다.
느린 HTHP 어닐링 하에, 질소 원자는, p형 도핑된 금속 질화물을 비롯하여 금속 질화물 속으로 도로 확산될 수 있으며, 이에 따라서, 질소 공공을 저감시키고, 결정 구조를 보수하며, 금속 질화물의 p형 전기적 특성을 증가시킬 수 있다.
예로서 또한 제한 없이, AlN 기판은 그의 격자 구조 내로 그리고 해당 격자 구조로부터 질소 공공에 대해서 신속한 확산 속도를 보이는 것으로 제시되어 있었다. 평균 1-D 확산 길이는 2200℃에서 1 ㎝/hr만큼 높다. 이러한 높은 확산 상수는 통상 이용되는 p형 도펀트 원자(Mg, Be, Si 등)의 확산 길이보다 큰 차수이다. 따라서, 질소 공공은 p형 도펀트 원자를 유지하면서 AlN 기판으로부터 확산될 수 있다.
금속 질화물 불 및/또는 볼로부터 절단되는 웨이퍼의 p형 전도도는 연마 전 및/또는 후에 느린 HTHP 어닐링 공정에 의해 개선될 수 있다. 하나 이상의 금속 질화물의 하나 이상의 에피택셜 층이 상부에 증착된 절단된 웨이퍼의 전도도는 또한 느린 고온·고압 어닐링 공정에 의해 개선된다. 어닐링 공정은 각 에피택셜 층 및/또는 선택적 에피택셜 층의 성장 후에 수행될 수 있다. 어닐링 공정은 또한 일단 모든 에피택셜 층이 성장되면 수행될 수 있다. 어닐링 공정이 금속 질화물의 불, 웨이퍼 및/또는 에피택셜 층을 이용해서 기재되어 있지만, 이 공정은 본질적으로 금속 질화물 화합물로 이루어진 에피택셜 필름에 대해서 수행될 수도 있다.
HTHP 어닐링 공정이 모든 금속 질화물에 대해서 이용될 수 있지만, 이 공정은 질화알루미늄(AlN) 및 질화알루미늄갈륨(AlGaN)을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아닌 III 내지 V족 금속 질화물을 기준으로 기재된다. 기타 III 내지 V족 원소가 이용될 수도 있다. 이 공정은 또한 금속 질화물의 결정 격자의 이완을 촉진시켜 금속 질화물의 결정 구조를 개선시킬 뿐만 아니라 톱질 및/또는 연마 후의 웨이퍼 표면에 대한 손상을 보수한다.
도 1은 느린 성장후 고온·고압 어닐링 공정(100)의 흐름도이다. 어닐링 공정(100)은 각종 기판 상에 성장된 금속 질화물의 불, 웨이퍼, 및 에피택셜 층 및 필름을 비롯한 금속 질화물에 대해 수행된다. 어닐링 공정(100)은 고압 질소-풍부 환경에서 목적으로 하는 온도로 금속 질화물을 가열하는 단계 및 금속 질화물로부터 질소 공공을 확산시키기 위하여 해당 목적으로 하는 온도를 적어도 1시간 동안 유지시키는 단계를 포함한다. 금속 질화물은 진공 시스템, 히터 시스템, 압력 제어 시스템, 가스 공급원 및 피드백 모니터링 시스템을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아닌 하나 이상의 구성요소 및 시스템을 구비한 어닐링 장치 내에 배치된다. 어닐링 장치는 다수의 단계 102 내지 110에 걸쳐서 수행되는 어닐링 공정(100)의 파라미터 및 기타 변수를 제어한다.
단계 102에서, 하나 이상의 III 내지 V족 금속 질화물이 어닐링 장치, 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같은 어닐링 장치(200)에 배치된다. 일 양상에 있어서, 어닐링 공정(100)은 어닐링 장치의 용기에서 성장된 III 내지 V족 금속 질화물 상에 성장 후에 수행된다. 다른 양상에 있어서, 어닐링 공정(100)은 다른 반응기 혹은 성장 기구에서 성장되고 이어서 어닐링 장치의 어닐링 용기 내에 배치된 III 내지 V족 금속 질화물에 대해 수행된다. 이와 같이, III 내지 V족 금속 질화물은 성장 동안 형성된 질소 공공(VN3+) 및 (VN1+)을 저감시킴으로써 어떻게 성장되거나 제조되었는지에 관계 없이 반도체 재료의 p형 전도도 농도(p-type conductivity concentration)를 증가시키기 위하여 어닐링될 수 있다.
어닐링 용기는 단계 104에서 배기된다. 배기 시스템은 어닐링 용기를 배기시켜 해당 어닐링 용기의 내부에 고진공을 생성하고 분위기 가스로 어닐링 용기를 퍼지시킨다. 고진공은 분위기 대기압 내지 거의 완전한 진공의 범위일 수 있다. 일 양상에 있어서, 어닐링 용기는 1x10-5 내지 1x10-9 torr 범위의 고진공을 생성하기 위하여 감압된다.
다음에, 질소종이 단계 106에서 가스로서 주입된다. 고압 펌프가 어닐링 용기 내에 질소 가스의 과압을 생성하기 위하여 이용된다. 입구 질소종은 어닐링 용기의 내부를 더욱 퍼지시키고 III 내지 V족 금속 질화물의 표면에 대해서 확산시켜서 금속 질화물의 성장 동안에 형성된 질소 공공을 교체한다. 이 가스는 전체적으로 질소종 혹은 질소종과 하나 이상의 다른 종의 혼합물로 구성될 수 있다. 일례에서, 질소 가스의 과압은 약 760 torr 내지 약 3.8x108 torr의 범위일 수 있다. 다른 예에서, 질소 가스의 과압은 약 3800 내지 약 10100 torr의 범위이다.
일 양상에 있어서, 고압 펌프는 목적으로 하는 압력 범위 내의 압력에서 가스를 주입함으로써 질소 가스의 과압을 생성한다. 다른 양상에 있어서, 질소 가스는 목적으로 하는 압력보다 낮은 압력에서 어닐링 용기의 내부 속으로 주입된다. 질소 가스의 압력은 이어서 어닐링 용기의 내부를 가열함으로써 목적으로 하는 범위로 증가된다.
어닐링 용기의 내부는 이어서 단계 108에 표시된 바와 같이 가열된다. 일 양상에 있어서, 어닐링 용기의 내부는 1000℃ 내지 2500℃ 범위의 온도로 가열된다. 다른 양상에 있어서, 금속 질화물은 대략 2000℃에서 어닐링된다.
어닐링 용기 내의 온도와 압력은 단계 110에서 금속 질화물을 적어도 1시간 동안 어닐링시키기 위하여 목적으로 하는 범위에서 유지된다. 일 양상에 있어서, 금속 질화물은 약 1시간 내지 약 100시간 동안 어닐링되되, 이 시간은 N2 가스를 금속 질화물의 표면에 대해서 확산시켜 질소 공공 및/또는 기타 결함의 수를 감소시키기 위하여 충분히 긴 시간이다. 다른 양상에 있어서, 금속 질화물은 대략 24시간 동안 어닐링된다. 어닐링 공정 동안 정확한 압력 및 기간은 어닐링되고 있는 금속 질화물의 크기와 종류에 좌우된다.
금속 질화물은 단계 112에서 냉각된다. 일 양상에 있어서, 금속 질화물은 어닐링 용기로부터 제거되어서 분위기 환경에서 냉각된다. 다른 양상에 있어서, 금속 질화물은 어닐링 용기 내에서 제어된 방식으로 냉각된다. 이 양상에 있어서, 어닐링 용기 내의 온도 및/또는 압력은 금속 질화물의 냉각을 제어하기 위하여 변화된다. 예를 들어, 금속 질화물은 금속 질화물의 임의의 열변위(thermal displacement)를 최소화하기 위하여 연장된 시간 기간에 걸쳐서 서서히 냉각될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 열변위란 가열 및/또는 냉각의 결과로서의 금속 질화물의 수축 및/또는 팽창을 지칭한다.
도 2는 느린 어닐링 공정(100)(도 1 참조)의 하나 이상의 양상을 수행하는데 이용될 수 있는 어닐링 장치(200)의 블록도이다. 일 양상에 있어서, 어닐링 장치(200)는 어닐링 용기(202), 진공 시스템(204), 가열 시스템(206), 압력 제어 시스템(208), 질소 가스 시스템(210) 및 피드백 제어 시스템(212)을 포함한다.
어닐링 용기
어닐링 용기(202)는 느린 어닐링 공정(100)의 일 실시형태가 수행되는 밀폐된 용기이다. 일 양상에 있어서, 어닐링 용기(202)는 고온·고압을 견뎌내기에 적합한 하우징을 포함한다. 예를 들어, 어닐링 용기는 고압 오토클레이브일 수 있다. 어닐링 용기(202)는, 고온·고압을 견뎌내도록 구성된, 반응기, 예컨대, 결정 성장 반응기일 수도 있다.
일 양상에 있어서, 어닐링 용기(202)는 어닐링 공정이 일어나는 고온으로 인한 열 손상으로부터 어닐링 용기를 둘러싸는 환경을 보호하도록 단열되어 있다. 어닐링 용기(202)는 성장 후 어닐링 공정(100) 동안 일어날 수 있는 약 1x10-9 torr 내지 약 3.8x108 torr 범위의 내부 압력의 넓은 범위 및 약 2900℃까지의 온도에서 구조적 무결성을 유지하도록 구성되어 있다.
다른 양상에 있어서, 어닐링 용기(202)는 다수의 웨이퍼 및/또는 불을 어닐링 용기의 내부 속에 수용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 어닐링 용기(202)는 1 내지 5000매의 웨이퍼 및/또는 1 내지 100개의 벌크 결정을 수용할 수 있다. 다른 예에서, 어닐링 용기(202)는 어닐링 용기의 크기에 의해 제한되는 바와 같은 임의의 수의 웨이퍼 및/또는 불을 수용할수 있다.
어닐링 용기(202)는 또한 불 및/또는 웨이퍼를 지지하는 구조를 수용하는 충분한 크기이다. 일례에 있어서, 웨이퍼는, 어닐링 용기(200)에 배치하기 전에, 석영제 웨이퍼 보트(boat), 예컨대, 도 3에 도시된 보트(308)에 배치될 수 있다. 다른 예에서, 불 및/또는 웨이퍼는 또한 어닐링 용기(202) 내의 압력과 온도를 견뎌내기에 적합한 기타 구조 내에 배치될 수 있거나 또는 해당 구조에 의해 유지될 수 있다. 예로서 또한 제한 없이, 상기 기타 구조는 이붕화티타늄(TiB2), 질화알루미늄 세라믹, 내화 금속, 금속 탄화물 및/또는 기타 금속 질화물로 구성될 수 있다.
일 양상에 있어서, 불 및/또는 웨이퍼는 어닐링 용기(202)에 배치되기 전에 지지 구조 내에 배치된다. 다른 양상에 있어서, 지지 구조는 어닐링 용기(202) 내에 유지되고, 어닐링될 III 내지 V족 금속 질화물은 지지 구조 내에 장입된다(loaded).
어닐링 용기(202)는 수평 배향, 수직 배향, 수직 기준에 관하여 45° 배향, 및 어닐링 장치(200)의 목적으로 하는 용도와 위치에 따라서 임의의 중간 배향을 포함하는 임의의 적절한 배향으로 구성될 수 있다.
진공 시스템
진공 시스템(204)은 내부에 배치된 III 내지 V족 금속 질화물을 어닐링시키기 전에 어닐링 용기(202)로부터 분위기 가스를 제거한다. 일 양상에 있어서, 진공 시스템(204)은 고진공을 생성가능한 임의의 펌핑 시스템일 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 고진공이란, 대략 1x10-5 내지 1x10-9 torr의 압력을 의미한다.
다른 양상에 있어서, 진공 시스템(204)은 2단계 펌핑 공정을 통해서 고진공을 생성한다. 이 공정은 어닐링 용기(202)의 기저 압력을 ~1x10-4 torr로 저감시키는 제1단계를 포함한다. 이 제1단계는 기계적 진공 펌프에 의해 달성될 수 있다. 기타 진공 펌프가 이용될 수도 있다.
일 양상에 있어서, 어닐링 용기(202)가 기판 상의 불 및/또는 에피택셜 층을 위한 성장 반응기로서 사용된 경우, 진공 시스템(204)의 제1단계는 결정 성장에 적합한 압력에 도달하여 그 압력을 유지시키기 위하여 버터플라이 밸브를 포함할 수 있다. 일단 결정 성장이 완료되면, 진공 시스템(204)의 제2단계가 성장된 결정 및/또는 에피택셜 층의 성장 후 어닐링 전에 고진공을 생성하는데 이용될 수 있다.
진공 시스템(204)의 제2단계는 어닐링 용기(202)의 기저 압력을 ~1x10-9 torr로 저감시킨다. 이 제2단계는 터보분자 펌프 및/또는 확산 펌프를 포함할 수 있다. 고진공을 생성가능한 기타 펌프가 이용될 수도 있다.
가열 시스템
가열 시스템(206)은 성장 후 III 내지 V족 금속 질화물의 어닐링을 위하여 어닐링 용기(202) 내에 고온을 제공하여 유지한다. 가열을 발생하는 임의의 공정이 가열 시스템(206) 내에 이용될 수 있다. 예로서 또한 제한 없이, 가열 시스템(206)은 어닐링 용기 내의 그라파이트 성분의 유도 가열, 저항 가열, 및/또는 초점이 맞춰진 마이크로파 가열에 의해 어닐링 용기(202)를 가열할 수 있다. 기타 가열 시스템 혹은 기기가 이용될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 가열 시스템(206)은 무선 주파수 유도 히터를 포함한다. 이 무선 주파수 유도 히터는 단일품의 내화제로 구성된 서스셉터를 더 포함한다. 예를 들어, 서스셉터는 그라파이트로 구성될 수 있다. 가열 시스템(206)에서 이용하는데 적합한 기타 내화재는 탄화탄탈, 탄화지르코늄, 질화지르코늄 및 붕화지르코늄을 포함한다. 다른 양상에서, 적절한 내화재는 또한 양호한 열 전도도 및/또는 유도 가열에 대한 민감도를 지닌다.
일 양상에 있어서, 가열 시스템(206)은 적어도 600℃의 어닐링 용기(202) 내의 온도를 생성하고 유지할 수 있다. 다른 양상에 있어서, 어닐링 용기(202)의 온도는 600℃ 내지 2900℃ 범위의 온도에서 유지된다. 다른 양상에 있어서, 어닐링 용기(202) 내의 온도는 어닐링 공정(100) 동안 1000℃ 내지 2200℃에서 유지된다.
압력 제어 시스템
압력 제어 시스템(208)은 어닐링 용기가 진공 시스템(204)에 의해 배기된 후 어닐링 용기(202)에 질소 가스의 과압을 제공한다. 일 양상에 있어서, 압력 제어 시스템(208)은 어닐링 용기(202) 및 질소 가스 시스템(210)에 접속된 하나 이상의 가스 공급 튜브를 포함할 수 있다. 압력 제어 시스템(208)은 어닐링 용기(202) 내로 질소 가스의 유동 속도를 제어하기 위하여 수동으로 혹은 전기적으로 제어가능한 압력 밸브를 더 포함할 수 있다. 압력 제어 시스템(208)은 또한 어닐링 용기(202)로부터 질소 가스를 빼내어 목적으로 하는 과압을 유지하기 위하여 또 다른 수동으로 혹은 전기적으로 제어가능한 압력 밸브를 포함할 수 있다. 가스 공급 튜브 및 압력 밸브는 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 압력 제어 시스템(208)은 약 760 torr 내지 약 3.8x108 torr 범위의 압력에서 질소 가스를 전달할 수 있다. 압력 제어 시스템(208)은 또한 3800 torr 이상의 질소 가스의 과압, 바람직하게는 3800 내지 10100 torr 범위의 압력을 제공하고 유지한다. 다른 실시형태에 있어서, 가스는 보다 낮은 압력에서 전달되므로, 질소 가스의 압력은 어닐링 용기(202)의 가열로 인해 증가된다.
질소 가스 시스템
질소 가스 시스템(210)은 압력 제어 시스템(208)를 통해서 어닐링 용기(202)에 전달되는 질소 가스를 공급한다. 예로서 또한 제한 없이, 가스 공급원 시스템(208)은 분위기 공기로부터 질소를 분리시킬 수 있는 질소 가스 발생기, 압축된 질소 가스의 탱크 혹은 실린더, 및/또는 저장된 액체 질소를 질소 가스로 전환시키는 임의의 적절한 시스템을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 질소 가스 시스템(210) 및 압력 제어 시스템(208)은 단일의 시스템 내에 일체화되어 있을 수 있다. 단일의 일체형 시스템은 따라서 어닐링 용기(202)에 대한 질소 가스의 과압을 제공하고 제어한다.
피드백 제어 시스템
피드백 제어 시스템(212)은 어닐링 장치(200)의 기타 시스템(204 내지 210)을 모니터링하여 이들과 상호작용한다. 피드백 제어 시스템(212)은 어닐링 용기(202) 내의 하나 이상의 측정가능한 파라미터를 모니터링하는 하나 이상의 센서를 포함한다. 예로서 또한 제한 없이, 파라미터는 온도, 압력, 질소 가스 유량, 가열 기간 및 어닐링 기간을 포함한다. 열전쌍, 고온계, 서미스터 및 압전 압력 센서를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아닌 임의의 적절한 센서가 HTHP 어닐링 공정(100)의 파라미터를 모니터링하는데 이용될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 피드백 제어 시스템(212)은 프로세서 및 메모리를 구비한 하나 이상의 컴퓨팅 기기를 포함한다. 이 양상에 있어서, 하나 이상의 센서에 의해 생성된 신호는 피드백 제어 시스템(212)의 프로세서에서 수신되고 모니터링될 수 있다. 센서로부터 수신된 신호에 응답하여, 컴퓨팅 기기는 어닐링 공정(100)의 파라미터를 변경시키기 위하여 어닐링 장치(200)의 시스템(204 내지 210)에 하나 이상의 커맨드를 발생할 수 있다. 어닐링 장치(200)의 피드백 제어 시스템(212)과 기타 구성요소 간의 상호작용은, 선형 혹은 비선형 제어 전략을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아닌 임의의 적절한 제어 방식에 의거할 수 있다.
피드백 제어 시스템(212)에 의해 발생된 커맨드는 어닐링 공정(100)의 하나 이상의 파라미터를 변경하거나, 혹은 역으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 피드백 제어 시스템(212)은, 목적으로 하는 온도 범위 밖인 어닐링 용기(202) 내의 온도의 증가에 응답하여 인가된 전계의 전압을 저감시키기 위하여 가열 시스템(206)의 유도 히터용의 커맨드를 발생할 수 있다. 예로서 또한 제한 없이, 변형될 수 있는 파라미터는 압력 제어 시스템(208)에 의해 제공된 질소 가스 과압, 가스 공급원(210)으로부터의 질소 가스의 유량, 그리고 III 내지 V족 금속 질화물의 어닐링 전의 어닐링 용기(202) 내의 온도 및 어닐링 용기 내의 진공 압력을 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 피드백 제어 시스템(212)은 어닐링 용기(212) 내의 다수의 위치로부터 다수의 신호를 수신한다. 예를 들어, 피드백 제어 시스템(212)은, 어닐링 용기 전체를 통해서 온도가 균일한 것을 확실하게 하기 위하여 어닐링 용기(202) 내의 다수의 위치로부터 다수의 온도 판독치를 얻을 수 있다. 다른 예에서, 피드백 제어 시스템(212)은 어닐링 용기(202) 내의 온도 구배를 형성하는데 이용될 수 있다. 다른 양상에 있어서, 신호 및 커맨드는 유선 및/또는 무선 통신을 통해서 어닐링 장치(200)의 피드백 제어 시스템(212), 센서 및 기타 시스템(204 내지 210)에 의해서 송수신될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 피드백 제어 시스템(212)은 성장 후 어닐링 공정(100)을 자동화하고 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 피드백 제어 시스템(212)은, 피드백 제어 시스템(212)에서 입수한 명령에 의거해서 어닐링 공정 후의, 가열 시스템(206)의 램핑 시간(ramping time), 어닐링 공정(100)의 침지 시간, 그리고 어닐링 용기(202) 및 그 속의 III 내지 V족 금속 질화물을 위한 냉각 시간을 자동적으로 제어할 수 있다. 상기 명령은 어닐링 장치(200)의 조작자에 의해 수동으로 또는 피드백 제어 시스템(212) 혹은 해당 피드백 제어 시스템과 통신하는 다른 컴퓨팅 기기 상에서 수행되는 소프트웨어 프로그램에 의해 제공될 수 있다.
도 3은 대체로 (300)으로 표시된 어닐링 용기의 일 실시형태의 블록도이다. 일 실시형태에 있어서, 어닐링 용기(300)는 기판 상에 볼 및 또는 에피택셜층을 성장시키는데 이용되지 않는다. 이 양상에서, 어닐링 용기(300)는 별도의 반응기에서 성장된 혹은 제조된 III 내지 V족 금속 질화물을 어닐링시키는데 이용된다. 어닐링 용기(300)는, 내부 공동(304)을 규정하는 하우징(302)을 포함한다. 내부 공동(304)은 많은 혹은 상당한 양의 III 내지 V족 금속 질화물을 입수하기에 적합하다. 예를 들어, 내부 공동(304)은 웨이퍼 보트(308)에 장입된 다수의 웨이퍼(306)를 수용할 수 있다. 이 예에서, 웨이퍼(306)는 보트를 하우징(302)에 삽입하기 전에 웨이퍼 보트(308) 내에 장입된다.
웨이퍼 보트(308)가 하우징(302) 내에 배치된 후에, 어닐링 용기는 하우징 덮개(310)를 이용해서 밀봉된다. 하우징 덮개(310)는 하우징(302)과 동일한 재료 또는 약 1x10-9 torr 내지 약 3.8x108 torr 범위의 압력 및 약 2900℃까지의 온도에서 구조 무결성을 유지하는데 적합한 기타 임의의 재료로 구성될 수 있다. 하우징 덮개(310)는 내부 공동(304)을 외부 환경으로부터 단열시키는 열, 유체 및/또는 고압 밀봉을 제공하기 위하여 하나 이상의 밀봉 요소(도시 생략)를 포함할 수 있다. 하우징 덮개(310)는 하우징(302) 내에서 경험된 온도 및 압력 범위를 견뎌내기에 충분한 임의의 공정 혹은 장치를 이용해서 어닐링 용기에 탈착가능하게 부착될 수 있다. 예로서 또한 제한 없이, 하우징 덮개(310)는, 나사산 형성된 수 혹은 암 피팅(threaded male or female fittings), 베이오닛 마운트(bayonet mount) 또는 나사산 형성된 볼트에 의해 고정될 수 있다. 기타 체결 방법 혹은 기구가 이용될 수도 있다.
어닐링 용기(300)는 또한 가스 출구(312)를 내포한다. 가스 출구(312)는 어닐링 용기(300)의 내부 공동(304)으로부터 분위기 가스를 퍼지시키는데 이용된다. 가스 출구(312)는 또한 내부 공동(304) 내에 고진공을 형성하기 위한 수단을 제공한다. 일 양상에 있어서, 가스 출구(312)는 적절한 구조의 튜브 및/또는 기타 파이프를 포함한다. 가스 출구(312)의 일단부는 어닐링 용기(300)의 내부 공동(304)과 유체 연통(fluid communication)되는 한편, 가스 출구의 타단부는 진공 시스템, 예컨대, 진공 시스템(204)(도 2 참조)과 유체 연통된다. 진공 시스템(204)은 가스 출구(312)를 통해서 내부 공동(304) 내에 고진공을 생성한다. 가스 출구(312)는 또한 가스 출구를 조절 및/또는 밀봉시키기 위하여 하나 이상의 수동으로 혹은 전기적으로-제어가능한 압력 밸브를 포함할 수 있다.
일 양상에 있어서, 가스 출구(312)는 어닐링 용기 덮개(310) 내의 하나 이상의 개구부를 통해서 어닐링 용기(302)의 내부 공동(304)과 연통된다. 이 양상에 있어서, 가스 출구(312)는 어닐링 용기 덮개(310)의 구조 내로 편입될 수 있다.
일 양상에 있어서, 가스 출구(312)는 하우징(302) 내의 하나 이상의 개구부를 통해서 어닐링 용기(302)의 내부 공동(304)과 연통된다. 이 양상에 있어서, 가스 출구(312)는 하우징(302)의 구조 내로 편입될 수 있다.
어닐링 용기(300)는 또한 가스 입구(314)를 내포한다. 가스 입구(314)는 내부 공동(304)에 질소 가스를 제공하는데 이용된다. 일 양상에 있어서, 가스 입구(314)는 적절한 구조의 튜브 및/또는 기타 파이프를 포함한다. 가스 입구(314)의 일단부는 내부 공동(304)과 유체 연통되는 한편, 가스 입구의 타단부는 압력 제어 시스템, 예컨대, 압력 제어 시스템(208)과 유체 연통된다. 압력 제어 시스템(208)은 내부 공동(304) 내로 질소 가스를 주입함으로써 질소 가스의 과압을 생성한다. 가스 출구(312)는 또한 가스 출구(312)를 조절 및/또는 밀봉시키기 위하여 하나 이상의 수동 혹은 전기적으로 제어가능한 압력 밸브를 포함할 수 있다.
질소 가스는 약 760 torr 내지 약 3.8x108 torr 범위의 압력에서 내부 공동(304) 내로 주입될 수 있다. 대안적으로, 질소 가스는 보다 낮은 압력에서 주입되고, 그 후, 이어서 질소 가스를 목적으로 하는 압력 범위로 증가시키기 위하여 가열된다.
일 양상에 있어서, 가스 입구(314)는 하우징(302) 내의 하나 이상의 개구부를 통해서 어닐링 용기(302)의 내부 공동(304)과 연통된다. 이 양상에서, 가스 입구(314)는 하우징(302)의 구조 내에 편입될 수 있다.
어닐링 용기(302)의 내부 공동(304)은 600℃ 내지 2900℃ 범위의 온도로 저항 가열기(316)에 의해 가열된다. 저항 가열기(316)는 목적으로 하는 온도를 생성하는데 적합하고 내부 공동(304)에 제공된 압력 범위를 견딜 수 있는 당업계에 공지된 임의의 저항 가열 요소를 포함할 수 있다.
일 양상에 있어서, 저항 가열기(316)는 내화재로 구성된다. 적절한 내화재는 어닐링 용기(300) 내로 주입된 질소 가스와 화학 반응성이 거의 없다. 또한, 적절한 내화재는 양호한 열 전도도 및/또는 유도 가열에 대한 민감성을 지닌다. 예로서 또한 제한 없이, 저항 가열기(316)에 이용하는데 적합한 내화재로는 텅스텐, 탄화텅스텐, 탄탈, 탄화탄탈, 지르코늄, 탄화지르코늄, 질화지르코늄, 붕화지르코늄, 몰리브덴, 니오브, 및 이들의 합금을 포함한다.
일 양상에 있어서, 저항 가열기(316)는 내부 공동(304)을 에워싸는 코일 혹은 실린더로서 구성된다. 대안적으로, 저항 가열기(316)는 하우징(302)의 내부 표면을 따라서 배치된 하나 이상의 연속 혹은 분리된 세그먼트를 포함할 수 있다. 저항 가열기의 세그먼트는 외부 시스템, 예컨대, 가열 시스템(206) 또는 피드백 제어 시스템(212)에 의해 모니터링되고 제어될 수 있다. 일 양상에 있어서, 하우징(302) 내의 온도는 발포 그라파이트 혹은 내화 금속 단열재(318)의 도움으로 유지된다.
하우징(302) 및/또는 하우징 덮개(310)는 피드백 포트(320)로서 하나 혹은 복수의 개구부를 내포할 수 있다. 피드백 포트(320)는, 어닐링 용기(300) 내에서 어닐링 공정(100)을 위한 각종 파라미터를 모니터링하고 제어하기 위하여 내부 공동(304) 내에 위치된 열전쌍 및/또는 기타 모니터링 센서와 어닐링 장치(200)의 피드백 시스템(212) 및/또는 기타 구성요소들 간의 통신을 허용한다. 일 양상에 있어서, 피드백 포트(320)는 어닐링 용기(300) 및 피드백 시스템(212) 내에 하나 이상의 센서 간의 유선 통신을 허용하기 위하여 와이어 하네스 혹은 기타 전기 접속기 및 밀봉부를 포함한다. 다른 양상에 있어서, 피드백 포트(320)는 어닐링 장치(200)의 피드백 시스템(212) 및/또는 기타 구성요소들에 무선 통신을 전송하기 위한 송신기를 포함한다.
일 양상에 있어서, 느린 HTHP 어닐링 공정은 1:1 화학량론적 비 부근에서 금속 질화물 내로 질소종을 확산시킨다. 도핑된 III 내지 V족 금속 질화물 및 그의 조성은 1018㎝-2 이하의 질소 공공을 지니고 1020㎝-3까지의 p형 전도도 농도를 지닌다. 예를 들어, SiC, GaN, AlN, 사파이어(Al203), ZnO, 또는 내화 금속을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아닌, 기판 상에 성장된 p형 도핑된 AlGaN 및 AlN 에피층(epilayer)은, 해당 에피층 내의 질소 공공 및 기타 결합의 저감으로 인해 p형 전도도의 증가를 지닐 수 있다. 다른 예에서, 106㎝-2 미만의 결함 밀도를 지니는 AlN 웨이퍼는 느린 HTHP 어닐링 공정에 의해 제작될 수 있다.
어닐링 공정(100)의 일 양상에 있어서, 다수의 p형 도핑된 III 내지 V족 금속 질화물 웨이퍼를 수용하는 웨이퍼 보트는 어닐링 용기 내에 배치된다. 어닐링 용기의 내부는, 어닐링 용기로부터의 분위기 가스 혹은 웨이퍼 내에 포획된 임의의 이동성 가스를 퍼지시키기 위하여, 1x10-9 torr의 진공 압력으로 배기된다. 이어서, 어닐링 용기는 대략 7000 torr의 과압을 생성하도록 질소 가스로 충전되고, 대략 2000℃의 온도로 가열된다. 웨이퍼는 질소 가스가 웨이퍼 내로 진입함으로써 웨이퍼로부터 질소 공공을 확산시킬 수 있도록 대략 24시간 내지 48시간 동안 일정한 온도와 압력에서 어닐링된다. 일 실시형태에 있어서, 웨이퍼는 이어서 어닐링 용기로부터 제거되어서 냉각된다.
다른 실시형태에 있어서, 웨이퍼는 질소의 과압 하에 어닐링 용기 내에 냉각된다. 또 다른 실시형태에 있어서, 웨이퍼는 어닐링 공정 동안 이용되는 압력보다 큰 질소의 과압 하에 냉각된다. 추가의 과압은 금속 질화물 내의 정공의 저감을 더욱 촉진시킨다.
다른 실시형태에 있어서, 금속 질화물은, 여전히 질소-풍부 환경에 있으면서 고온 환경으로부터 기계적으로 제거됨으로써 급속히 퀀칭된다.
본 발명은 예시적인 양상 및 실시형태와 관련하여 설명하였지만, 그의 각종 변형이 상기 설명을 읽은 당업자에게 명백해질 것으로 이해된다. 따라서, 본 명세서에 개시된 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 들어가는 그러한 모든 변형을 커버하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다.

Claims (19)

  1. 약 0.0001 Ω-㎝ 내지 약 100 Ω-㎝ 범위의 p형 전도도를 지니는 금속 질화물을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
    성장 후 금속 질화물을 어닐링 용기(annealing vessel) 내에 배치시키는 단계;
    분위기 가스를 배기시켜 진공을 제공하는 단계;
    배기된 상기 용기에 질소종을 포함하는 질소 가스의 과압(overpressure)을 가하는 단계;
    상기 금속 질화물을 상기 질소종을 금속 질화물 내로 확산시키기에 충분한 온도로 가열시키는 단계; 및
    상기 금속 질화물을 적어도 1시간 동안 어닐링시켜, 어닐링된 금속 질화물을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 질소 가스의 과압은 대기압보다 높은 압력인 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 질화물은 웨이퍼, 불(boule), 에피택셜 필름, 적어도 하나의 에피택셜 층이 상부에 증착된 웨이퍼로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 질화물은 본질적으로 III 내지 V족 금속 질화물 화합물로 이루어진 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 질화물은 2원계, 3원계 및 4원계 III 내지 V족 금속 질화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 질화물은 p형 도핑된 AlN인 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속 질화물은 p형 도핑된 Al-풍부 AlGaN 합금인 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 III 내지 V족 금속 질화물은 AxB1-xN 형태이되, A 또는 B는 III족 원소인 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 분위기 가스는 대략 대기압 내지 약 1x10-9 torr 범위의 진공을 제공하도록 배기되는 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 질소 가스의 과압은 대략 대기압 내지 약 3.8x108 torr 범위인 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 질소 가스의 과압은 약 1400 torr 내지 약 10100 torr 범위인 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 질소 가스의 과압은 약 3800 torr보다 높은 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 금속 질화물은 약 1000℃ 내지 약 2200℃ 범위의 온도로 가열되는 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 금속 질화물은 1시간 내지 100시간 동안 어닐링되는 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 금속 질화물의 온도는 상기 방법 전체를 통해서 일정한 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 어닐링된 금속 질화물은 1018㎝-2 미만의 질소 공공 밀도(nitrogen vacancy density)를 지니는 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 어닐링된 III 내지 V족 금속 질화물은 1020 ㎝-3까지의 p형 전도도 농도(p-type conductivity concentration)를 지니는 것인, 금속 질화물의 형성방법.
  17. 질소 공공을 저감시킴으로써 성장 후 III 내지 V족 금속 질화물의 p형 전도도를 개선시키는 방법으로서, 상기 방법은,
    적어도 1시간 동안 질소 가스의 환경에서 상기 III 내지 V족 금속 질화물을 가열하는 단계를 포함하되, 상기 질소 가스는 대기압보다 높은 과압을 형성하는 것인 방법.
  18. 성장 후 III 내지 V족 금속 질화물의 p형 전도도를 개선시키는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 III 내지 V족 금속 질화물을 질소 가스 환경에서 1000℃보다 높은 온도로 가열시키는 단계;
    상기 질소 가스 환경을 적어도 3800 torr로 가압시키는 단계; 및
    상기 III 내지 V족 금속 질화물을 1 내지 48시간 동안 어닐링시켜 상기 금속 질화물의 질소 공공 밀도를 저감시키는 단계를 포함하는, 성장 후 III 내지 V족 금속 질화물의 p형 전도도를 개선시키는 방법.
  19. 질소 공공을 저감시킴으로써 성장 후 III 내지 V족 금속 질화물의 p형 전도도를 개선시키는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 III 내지 V족 금속 질화물을 질소 가스 환경에서 약 2000℃의 온도로 가열시키는 단계;
    상기 질소 가스 환경을 약 7000 torr로 가압시키는 단계; 및
    상기 III 내지 V족 금속 질화물을 적어도 24시간 동안 어닐링시켜, 상기 금속 질화물의 질소 공공 밀도를 저감시키고 또한 상기 금속 질화물의 저항률을 약 0.0001 Ω-㎝ 내지 약 100 Ω-㎝로 감소시키는 단계를 포함하는, 성장 후 III 내지 V족 금속 질화물의 p형 전도도를 개선시키는 방법.
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