KR20150129804A - 단결정 알루미늄 질화물 기판을 포함하는 전력 반도체 장치들 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄 질화물 단결정 기판을 포함하는 전력 반도체 장치를 제공하며, 여기서 상기 기판의 전위 밀도는 약 105㎝-2 이하이고, (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 200arcsec 이하이며, 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상부에 위치하는 적어도 하나의 도핑된 AlXGa1 - XN 층을 구비하는 전력 반도체 구조를 포함한다.
Description
본 발명은 알루미늄 질화물 단결정 기판층을 포함하는 전력 반도체 장치들에 관한 것이다.
전력용 전자 부품들의 반도체 기술은 부하에 관계없이 신뢰할 수 있는 전압, 전류 및 주파수에서 일상적인 고품질의 전력을 제공함에 의해 현대 사회에 대단한 기여를 하였다. 이와 같은 장치들은 스위치 또는 정류기로서 이용될 수 있고, 2단자 장치들(예를 들면, 다이오드들) 또는 3단자 장치들(예를 들면, 트리오드들)로 분류될 수 있다. 전력 반도체 장치들은 또한 하나의 유형의 전하 캐리어(전자 또는 전자 홀들)만을 이용하는 대수 캐리어 장치 및 양 캐리어 유형을 이용하는 소수 캐리어 장치들로 분류될 수 있다. 다수 캐리어 장치들의 예들은 쇼트키(Schottky) 다이오드들, 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET)들 및 전력용 금속 산화물 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)들을 포함한다. 소수 캐리어 장치들은 사이리스터(thyristor)들, 양극성 접합 트랜지스터(BJT)들, PIN 다이오드들 및 절연 게이트 양극성 트랜지스터들(IGBT)을 포함한다.
미국에서 전기 공급 기반 시설은 전력의 전송과 분배를 위해 보다 우수한 제어, 보다 우수한 모니터링 및 지능을 부여하는 것으로 변화되고 있다. 이러한 미래의 "스마트 그리드(smart grid)"는 단지 온-오프 제어만이 아니라, 변화하는 상황들 및 수요에 반응하여 전력의 실제 흐름의 제어를 제공할 것이다. 개선된 전력 제어 장치들의 개발은 상기 스마트 그리드에 대한 중요한 조력자이다.
최근까지, 이들 유형들의 장치들은 실리콘(Si) 반도체 장치들에 기초하였으며, 이들은 일반적으로 교류 480V 아래의 동작 전압 범위 및 50℃ 아래의 온도에서 상당히 효율적이다. 전기 공급 시설의 응용들에 대하여, 이들 장치들은 낮은 차단 전압(≤10㎸), 낮은 스위칭 속도(≤2㎑) 및 제한된 접합 동작 온도들(≤150℃)을 포함하는 많은 한계들로 어려움을 겪고 있다.
유연한 전력 제어 및 에너지 절감으로 교류 480V로부터 교류 500㎸까지의 상당한 전력 시스템 응용 범위를 관통하도록, 새로운 전력 반도체 기술이 개발되어야 한다. Si의 기본적인 물질들의 한계는 이를 부적당하게 만들기 때문에, 보다 넓은 에너지 밴드 갭을 갖는 반도체들이 사용되어야 한다. 실리콘 탄화물(SiC) 전력 제어 장치들이 적어도 20년 동안 개발되었고, SiC 쇼트키 다이오드들 및 JFET들을 포함하는 10㎸－20㎸ 레벨에서의 연구 규모의 장치들이 보고되었다. 실리콘 탄화물들은 실리콘과 비교할 경우에 낮은 보다 낮은 열저항과 보다 높은 온도에서 동작하는 능력으로 인하여 유리하다.
그러나, 상기 전압 레벨이 점점 더 높아져 감에 따라, 이들 장치들 내의 손실들도 상당히 증가하며, 상기 장치의 전류 제어 능력을 제한하게 된다. 철저히 보다 우수한 물질 성질들을 갖는 반도체가 필요하며, 이는 가장 높은 동작 온도, 크게 감소된 순방향 전도 손실들 및 20㎸를 넘는 차단 전압 능력을 갖는 전력 전자 기기들을 가능하게 할 것이다. 이에 따라, 해당 기술 분야에서 개선된 전력 반도체 장치들에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 알루미늄 질화물(AlN) 단결정 기판을 포함하는 전력 반도체 장치들을 제공하며, 여기서 상기 기판의 전위 밀도(dislocation density)는 약 105㎝-2 이하이고, (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선(double axis rocking curve)의 반치전폭(Full Width Half Maximum: FWHM)은 약 200arcsec 이하이며; 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상부에 위치하는 복수의 에피택셜(epitaxial) 도핑된 AlXGa1-XN 층들을 구비하는 전력 반도체 구조를 포함한다. 어떤 실시예들에 있어서, 본 발명의 전력 반도체 장치들은 적어도 약 5MV/㎝(예를 들면, 적어도 약 10 MV/㎝, 적어도 약 15MV/㎝ 또는 적어도 약 20MV/㎝)의 항복 전장, 적어도 약 20㎸의 차단 전압 및/또는 적어도 약 20㎑의 스위칭 주파수를 제공할 수 있다. 예시적인 전력 반도체 구조들은 여기서는 쇼트키 다이오드, 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET)들 또는 전력용 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)들의 형태이다.
어떤 실시예들에 있어서, 상기 기판은 전위 밀도 of 104㎝-2보다 낮거나, 103㎝-2보다 낮거나, 102㎝-2보다 낮은 전위 밀도에 의해 특징지어질 수 있다. 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 100arcsec 이하, 약 50arcsec 이하 또는 약 25arcsec 이하가 될 수 있다. 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판은 통상적으로 물리 기상 이송에 의해 제조된다.
예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 전력 반도체 구조는, 하나 또는 그 이상의 에피택셜 AlXGa1-XN 층들을 구비하는 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ 영역에 인접하는 하나 또는 그 이상의 에피택셜 AlXGa1-XN 층들을 구비하는 상대적으로 저농도로 도핑된 N-형 드리프트 영역(drift region)을 포함하는 쇼트키 다이오드의 형태이다. 상기 x의 값은 상기 AlXGa1-XN 층의 위치에 따라 변화될 수 있으며, x의 통상적인 값들은 상기 N+ 영역 내에서 약 0 내지 약 0.8이고, 상기 드리프트 영역 내에서 약 0.7보다 크거나, 약 0.8보다 크다.
본 발명은 또한 전력 반도체 장치를 형성하는 방법을 제공하며, 이는 알루미늄 질화물 단결정 기판을 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 기판의 전위 밀도는 약 105㎝-2 이하이고, 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 FWHM은 약 200arcsec 이하이고; 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상에 복수의 에피택셜 도핑된 AlXGa1-XN 액티브층들을 증착하고, 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하며; 상기 도핑된 AlXGa1-XN 액티브층들과 접촉되는 금속 전극층들을 형성하는 단계를 포함한다. 예시적인 증착 기술들은 분자선 에피택시(MBE), 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD) 및 수소화물 기상 에피택시(HVPE)를 포함한다. 상기 전력 반도체 구조가 쇼트키 다이오드의 형태인 일 실시예에 있어서, 상기 증착하는 단계는 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상에 하나 또는 그 이상의 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ AlXGa1-XN 층들을 증착하는 단계 그리고 상기 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ AlXGa1-XN 층들 상에 하나 또는 그 이상의 상대적으로 저농도로 도핑된 N-type AlXGa1-XN 층들을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명은 제한되지 않고 다음의 실시예들을 포괄한다.
실시예 1：전력 반도체 장치이며, 알루미늄 질화물 단결정 기판을 포함하고, 여기서 상기 기판의 전위 밀도는 약 105㎝-2 이하이며, (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 200arcsec 이하이고; 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상부에 위치하는 복수의 에피택셜 도핑된 AlXGa1-XN 층들을 구비하는 전력 반도체 구조를 포함한다.
실시예 2：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 기판의 전위 밀도는 104㎝-2 이하이다.
실시예 3：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 기판의 전위 밀도는 103㎝-2 이하이다.
실시예 4：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 기판의 전위 밀도는 102㎝-2 이하이다.
실시예 5：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 100arcsec 이하이다.
실시예 6：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 FWHM은 약 50arcsec 이하이다.
실시예 7：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 FWHM은 약 25arcsec 이하이다.
실시예 8：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 전력 반도체 구조는 쇼트키 다이오드, 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET)들 또는 전력용 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)들의 형태이다.
실시예 9：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 전력 반도체 구조는 하나 또는 그 이상의 에피택셜 AlXGa1-XN 층들을 구비하는 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ 영역에 인접하는 하나 또는 그 이상의 에피택셜 AlXGa1-XN 층들을 구비하는 상대적으로 저농도로 도핑된 N-형 드리프트 영역을 포함하는 쇼트키 다이오드의 형태이다.
실시예 10：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 도핑된 AlXGa1-XN의 적어도 하나의 층은 약 0.7보다 큰 x에 대한 값을 가진다.
실시예 11：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판은 물리 기상 이송에 의해 제조된다.
실시예 12：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 전력 반도체 장치이며, 여기서 상기 장치는,
적어도 약 5MV/㎝의 항복 전장(breakdown field);
적어도 약 20㎸의 차단 전압(blocking voltage); 및
적어도 약 20㎑의 스위칭 주파수(switching frequency)의 하나 또는 그 이상에 의해 특징지어진다.
실시예 13: 전력 반도체 장치를 형성하는 방법이며, 알루미늄 질화물 단결정 기판을 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 기판의 전위 밀도는 약 105㎝-2 이하이며, 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 200arcsec 이하이고; 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상에 복수의 에피택셜 도핑된 AlXGa1-XN 액티브층들을 증착하는 단계 및 상기 도핑된 AlXGa1-XN 액티브층들에 접촉되는 금속 전극층들을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예 14：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 방법이며, 여기서 상기 증착하는 단계는 분자선 에피택시(MBE), 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD) 또는 수소화물 기상 에피택시(HVPE)를 포함한다.
실시예 15：임의의 앞서의 또는 다음의 실시예의 방법이며, 여기서 상기 전력 반도체 구조는 쇼트키 다이오드의 형태이며, 상기 증착하는 단계는 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상에 하나 또는 그 이상의 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ AlXGa1-XN 층들을 증착하는 단계 그리고 상기 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ AlXGa1-XN 층들 상에 하나 또는 그 이상의 상대적으로 저농도로 도핑된 N-형 AlXGa1-XN 층들을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들, 측면들 그리고 이점들은 첨부 도면들과 함께 다음의 상세한 설명의 이해로부터 명확해질 것이며, 이들은 다음에 간략하게 기재된다. 본 발명은 전술한 실시예들의 임의의 둘, 셋, 넷, 또는 그 이상의 결합들뿐만 아니라, 이러한 특징들이나 요소들이 여기에서의 특정 실시예의 기재에서 분명하게 결합되는 지에 관계없이 본 명세서에서 설시되는 임의의 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 특징들이나 요소들의 결합을 포함한다. 본 발명은 다양한 측면들과 실시예들의 임의의 것에서 개시된 본 발명의 임의의 분리될 수 있는 특징들이나 요소들이 본문에서 명확하게 다르게 기재되지 않는 한 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 하도록 전체적으로 의도된다.
이하, 크기가 필수적으로 조절되어 도시되지는 않은 첨부된 도면들을 참조하여 일반적인 용어들로 본 발명을 설명할 것이다. 첨부 도면들에 있어서,
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 쇼트키 다이오드를 나타내고,
도 2은 도 1의 쇼트키 다이오드의 양극에 인가되는 역방향 바이어스의 효과를 나타내며,
도 3은 실험예에서 논의되는 바와 같은 단결정 AlN 기판 상에 성장되는 쇼트키 다이오드의 구조를 나타내고,
도 4는 실험예에서 논의되는 바와 같은 예시적인 장치의 전류-전압 곡선을 그래프로 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 쇼트키 다이오드를 나타내고,
도 2은 도 1의 쇼트키 다이오드의 양극에 인가되는 역방향 바이어스의 효과를 나타내며,
도 3은 실험예에서 논의되는 바와 같은 단결정 AlN 기판 상에 성장되는 쇼트키 다이오드의 구조를 나타내고,
도 4는 실험예에서 논의되는 바와 같은 예시적인 장치의 전류-전압 곡선을 그래프로 나타낸다.
이하, 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이들 예시적인 실시예들은 본 발명이 완전하고 철저하도록 제공되며, 해당 기술 분야의 숙련자에게 본 발명의 범주를 완전히 전달할 것이다. 실제로, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 여기에 설시되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시예들은 본 명세서의 개시 사항들이 적용 가능한 법률적인 요구 사항들을 충족시키도록 제공된다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바에 있어서, "하나", "일", "상기" 등의 단수 형태들은 본 문에서 명백하게 다르게 기재되지 않는 한 복수의 지시 대상들을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 전력 반도체 장치들과 관련된다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "전력 반도체 장치(power semiconductor device)"라는 용어는 반도체 물질로 구성되고, 스위치들 및 정류기들을 포함하여 전류의 제어나 전환을 위해 적용되는 장치들을 언급하는 것으로 의도된다. 이들 장치들은 2 단자 또는 3 단자 장치들일 수 있으며, 특히 쇼트키(Schottky) 다이오드들, 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET)들, 전력 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)들, 사이리스터(thyristor)들, 양극성 접합 트랜지스터(BJT)들, PIN 다이오드들 그리고 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)들을 포함하는 다수 캐리어 또는 소수 캐리어 장치들이 될 수 있다. 전력 다이오드들(쇼트키 다이오드들을 포함하여)은 이러한 장치들의 특히 중요한 클래스이며, 이들은 전력의 정류를 제공하고, 전기도금, 양극처리, 배터리 충전, 용접, 전원 장치들(직류 및 교류) 그리고 가변 주파수 드라이브들을 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.
본 발명에 따르면, 상기 전력 반도체 장치들은 물리 기상 이송(PVT)에 의해 제조된 낮은 전위 밀도(dislocation density)를 갖는 단결정 AlN 기판들 상에 제조된다. AlN은 오프(off) 상태에서 높은 차단 전압을 구현하는 것과 관련되는 매우 높은 임계 전기장을 가진다. 임계 전기장 및 차단 전압 모두는 높은 전위 밀도를 갖는 물질에 의해 강하게 감소된다. 이에 따라, 본 발명에 사용되는 AlN 기판들이 매우 낮은 전위 밀도를 나타내기 때문에, 상기 기판들은 특별히 높은 임계 전계를 구현하는 전력 반도체 장치 구조들을 생산하는 데 사용될 수 있다.
비록 통상적으로는 유전체로서 간주되지만, AlN 뿐만 아니라 AlN 및 GaN의 합금들은 상당한 열전도도를 나타내며, 양호한 전자 이동도, 높은 알루미늄 함량, AlXGa1-XN의 합금들 등의 가능성을 보유한다. 이들 선호되는 열적 성질들과 넓은 전자 밴드 갭들의 결합은 특별히 높은 항복 전장(breakdown field)들을 갖는 고속 전력 제어 장치들의 제조를 가능하게 한다. 어떤 실시예들에 있어서, 본 발명은 적어도 약 5MV/㎝, 적어도 약 10MV/㎝, 적어도 약 15MV/㎝ 또는 적어도 약 20MV/㎝의 수치의 항복 전장을 갖는 다수 캐리어 전력 장치들을 제공할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 AlXGa1-XN(x＞0.8)로부터 전력 장치들은 동일한 비저항을 갖는 실리콘(Si) 장치들에 비해 항복 전압에서 200：1의 향상을 나타내는 잠재성을 가진다.
AlN 기판
낮은 결함 빈도(defect density)를 갖는 III족-질화물 반도체 물질들이 고성능 전력 반도체 장치들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 기판과 장치층들의 격자 상수들 사이의 차이를 최소화하는 것은 상기 장치 전체에 걸쳐 보다 낮은 전위 밀도를 가져온다. 그러므로, 이들 본래의 III족-질화물계 기판들의 사용이 상기 기판과 상기 장치층들 사이의 격자 상수의 차이를 최소화하기 때문에 III족-질화물계 장치들을 위한 기판들로서 AlN 또는 GaN 단결정들을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 기판 내에 존재하는 전위들이 상기 장치층들 내로 전파되는 경향이 있기 때문에 낮은 전위 밀도를 갖는 기판들의 사용이 바람직하다.
본 발명에 있어서, AlN 단결정 기판들이 특히 바람직하며, 이와 같은 기판들은 c-평면, m-평면, a-평면 또는 r-평면이 될 수 있다. "단결정(single crystal)"은 3차원적으로 하나의 배향을 갖는 정렬된 격자 원자들을 갖는 결정을 언급하는 것이다. 단결정 기판 상에 내장된 전력 반도체 장치는 상기 기판의 배향을 이어받을 것이다. 대조적으로, "다결정(polycrystalline)"은 상기 단결정이 없는 많은 결정립계들을 갖는 많은 배향들의 존재를 언급하는 것이다. 본 발명의 기판들에 적용되는 바에 있어서, "단결정 기판"은 전력 반도체 장치의 성장을 위해 이용 가능한 최소한도로의 적어도 하나의 단결정 표면의 존재를 언급하는 것이며, 이는 그 두께 전체에 걸쳐 균질한 단결정 구조를 갖는 기판들뿐만 아니라 다른 기판에 접합되는 단결정층을 갖는 기판들을 포함할 수 있다. 단결정 AlN은 약 6eV의 직접 천이형 밴드 갭(direct band-gap)을 특징으로 하는 III족-질화물 반도체 물질이다. 이는 GaN 및 InN과 같은 다른 질화물들보다 큰 밴드 갭을 나타내며, 이에 따라 상기 밴드 갭 에너지를 조절하기 위하여 Ga 또는 In과 AlN을 합금화하는 것이 가능하다.
상기 단결정 AlN 기판을 제조하기 위한 공정들은 변화될 수 있지만, 통상적으로 원하는 물질을 형성하기 위해 전구체 분자들의 화학 반응을 수반하는 화학 기상 증착(CVD) 기술들과 대조적으로 물리 기상 이송(PVT)을 수반할 것이며, 이는 바람직한 공정이 도가니 또는 다른 결정 성장 챔버 내의 증착 위치로 AlN 소스로부터 상기 원하는 물질(즉, AlN)의 증기의 물리적인 이송을 수반하는 것을 의미한다. 증착 영역은 통상적으로 단결정 AlN 시드(seed) 물질을 포함하고, 상기 성장 공정은 통상적으로 유도 가열 반응기 내에서 수행된다. 본 발명에의 사용을 위해 적합한 단결정 AlN 기판들을 성장시키기 위한 시드화 PVT 성장 공정들은, 예를 들면, 전체 개시 사항들이 각기 여기에 참조로 포함되는 Schlesser 등에게 허여된 미국 특허 제7,678,195호; Ehrentraut, D. 및 Sitar, Z.의 "Advances in bulk crystal growth of AlN and GaN"(2009, MRS Bulletin, 34(4), 259-265); Lu 등의 "Seeded growth of AlN bulk crystals in m- and c-orientation"(2009, Journal of Crystal Growth, 312(1), 58-63); 그리고 Herro 등의 "Growth of AlN single crystalline boules"(2010, Journal of Crystal Growth, 312(18) 2519-2521)에 설시되어 있다. 본 발명에서의 사용을 위해 적합한 단결정 AlN 기판들은 노스캐롤라이나의 모리즈빌에 있는 헥사테크사(HexaTech, Inc.)로부터 상업적으로 입수 가능하다. PVT 결정 성장 공정들에 유용한 도가니들은 또한 여기에 참조로 포함되는 Schlesser 등에게 허여된 미국 특허 제7,632,454호에 설시되어 있다. 또한, 모두 여기에 참조로 포함되는 Schlesser 등에게 허여된 미국 특허 제7,815,970호 및 Collazo 등에게 허여된 미국 특허 제7,915,178호의 개시 사항들을 참조하기 바란다.
단결정 기판의 품질의 평가는 전위 밀도를 카운트하는 것을 포함하여 몇몇의 측정들에 기초할 수 있다. 단결정 구조들 내의 결함들을 측정하기 위한 예시적인 기술들은, 예를 들면, 모두 여기에 참조로 포함되는 Dalmau 등의 "Characterization of dislocation arrays in AlN single crystals grown by PVT"(2011, Phys. status solidi A 208(7), 1545-7) 그리고 Raghothamachar 등의 "Low defect density bulk AlN substrates for high performance electronics and optoelectronics"(2012, Materials Science Forum 717-720, 1287-90)에 설시된 기술들과 같이 해당 기술 분야에 알려져 있다.
단결정 웨이퍼 기판들 내의 격자 왜곡을 특정하기 위해 이용되는 하나의 방법은 싱크로트론 방사(synchrotron radiation source) 소스들을 이용하여 X-선 토포그래피(topography)에 의해 상기 결정 내의 전위를 직접적으로 영상화하는 것이다. 예를 들면, 전체 개시 사항이 여기에 참조로 포함되는 미국 표준 기술 연구소(NIST) 권장 실무 지침의 "X-선 토포그래피"를 참조하기 바란다. 전위 밀도는 플랜-뷰 이미징(plan-view-imaging)에 의해 관찰될 수 있다. 상기 전위 밀도는 전위들의 전체 숫자를 시야(view field)의 면적으로 나누어 계산된다.
여기에 기재되는 단결정 AlN 기판들의 전위 밀도는 바람직하게는 약 105㎝-2 이하이고, 보다 바람직하게는 약 104㎝-2 이하이며, 가장 바람직하게는 약 103㎝-2 이하이다. 어떤 실시예들에 있어서, 상기 AlN 기판의 전위 밀도는 약 102㎝-2와 같거나 그 이하이다.
상대적으로 낮은 전위 밀도를 갖는 샘플에 대하여, 예를 들면, 300℃에서 5분 내지 10분 동안 1：1의 중량비로 혼합된 수산화칼륨 및 수산화나트륨의 용액을 사용하여 기계적으로 연마된 결정 표면을 식각하는 것이 필요할 수 있다. 식각 후에, 상기 식각된 표면이 관찰되고, 에치 피트(etch pit)들의 숫자가 전자 현미경 관찰이나 광학 현미경 관찰에 의해 카운트된다. 상기 전위 밀도는 이후에 관찰된 에치 피트들의 숫자를 상기 시야의 면적으로 나누어 산정된다.
상기 기판의 결함이 있는 표면의 제조는 또한 결과적인 장치의 전위 밀도를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 표면 제조 기술들이 계면으로부터 새로운 전위들을 발생시키지 않고 에피택셜 성장(epitaxial growth)을 위해 이상적인 표면을 얻기 위해 활용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 AlN 기판 표면은 잔류 표면 거칠기를 감소시키도록 화학 기계적 연마를 수반하는 연마에 의해 제조된다. AlN 기판 처리 공정들은 반응성 이온 식각 또는 알칼리성 용액을 사용하는 습식 식각을 포함할 수 있다. 상기 연마 공정의 세부 사항이 본 발명을 특히 한정하는 것은 아니다. 건식 식각에 의한 평탄화 처리도 이용될 수 있다. 원자적 단차들로 구성된 매우 매끈하고 평탄한 기판 표면이 이용된 표면 제조 방법에 관계없이 바람직하다.
고해상도 X-선 회절(HRXRD)은 단결정 기판들 내의 격자 왜곡을 특정하기 위해 이용되는 다른 표준 방법이다. 예를 들면, 전체 개시 사항이 여기에 참조로 포함되는 "NIST High Resolution X-Ray Diffraction Standard Reference Material: SRM 2000 link:http://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=902585를 참조하기 바란다. 또한, 전체 개시 사항이 여기에 참조로 포함되는 D. K. Bowen, B. K. Tanner의 "High Resolution X-Ray Diffractometry And Topography"(CRC Press 1998)을 참조하기 바란다. 상기 전위 밀도는 HRXRD 측정에서 요동 곡선(rocking curve: RC)의 반치전폭(FWHM)에 의해 특징지어질 수 있다. 좁은 피크는 상기 결정 내의 낮은 격자 무질서(lattice disorder)를 제시하며, 이는 낮은 전위 밀도를 의미한다. 구체적으로는, 본 발명에 사용되는 AlN 기판들의 결정면에 대한 X-선 RC들의 FWHM은 바람직하게는 약 200arcsec 이하, 약 100arcsec 이하, 약 50arcsec 이하 또는 약 25arcsec 이하이다. 예시적인 범위들은 약 1arcsec 내지 약 200arcsec, 약 5arcsec 내지 약 50arcsec 그리고 약 10arcsec 내지 약 25arcsec를 포함한다. XRD 측정들은 λ＝1.54056Å의 CuKα1 복사를 이용하여 필립스 엑스펄트(Philips X'Pert) MRD 회절계로 수행될 수 있다. X-선 튜브는 40㎸ 및 45㎃로 설정된 포인트 포커스(point focus)가 될 수 있다. 상기 이중축 구성은 Ge(2 2 0) 4-바운스 모노크로메이터(four-bounce monochromator) 및 개방형 검출기를 활용할 수 있다. 상기 X-선광의 스폿 사이즈(spot size)는 약 10㎜가 될 수 있다.
전력 반도체 장치 구조들
본 발명의 전력 반도체 장치들을 위한 정확한 구조와 제조 방법은 변화될 수 있지만, 통상적으로 해당 기술 분야에서 알려진 에피택셜 성장, 장착 및 패키징 공정들을 수반할 것이다. 본 발명에 따른 각 전력 반도체 장치는 여기에 기재되는 AlN 기판들 상에 성장되며, N-형 및/또는 P-형 반도체층들(예를 들면, Si-도핑된 AlXGa1-XN 층들)의 형태로 다중의 액티브층들을 포함한다.
정확한 장치 구조는 장치 유형에 의존할 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 MOSFET는, 예를 들면, 해당 기술 분야에서 알려진 바와 같이 게이트, 소스, 드레인 및 바디를 포함하는 종래의 4단자 구조를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 쇼트키 다이오드 구조는, 예를 들면, N+형의 고농도로 도핑된 층상에 형성된 N-형의 저농도로 도핑된 드리프트층(drift layer)을 갖는 도 1에 도시된 구조를 가질 수 있다. 상기 N-형의 도핑된 드리프트층의 표면의 적어도 일부는 양극으로 금속층과 접촉된다. 상기 금속층(쇼트키 금속으로 표기된) 및 상기 N-형의 도핑된 드리프트층 사이의 콘택 영역은 쇼트키 장벽을 형성한다. 상기 N+형의 도핑된 층의 표면의 적어도 일부는 음극으로 오믹(ohmic) 금속층과 접촉된다. 예시적인 전극 금속들은 티타늄, 알루미늄 및 금뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다. 비록 예시된 장치는 수직하게 배열되지만, 측방으로 배열된 다이오드 구조들도 본 발명에 사용될 수 있다.
상기 쇼트키 다이오드의 N+형의 콘택 영역은 통상적으로 하나 또는 그 이상의 Si-도핑된 AlXGa1-XN 층들로 구성될 것이며, 여기서 x는 약 0 내지 약 0.8(예를 들면, 약 0.2 내지 약 0.8) 사이이다. 상기 쇼트키 다이오드의 N-형 드리프트 영역은 통상적으로 하나 또는 그 이상의 Si-도핑된 AlyGa1-yN 층들로 구성될 것이며, 여기서 y는 약 0 내지 약 1 사이이다. 유리하게는, y는 상기 드리프트 영액 내에서 약 0.7 이상이거나 약 0.8 이상(순수한 AlN을 포함하여)이다.
역방향 바이어스(reverse bias)가 상기 양극에 인가될 때, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 장치는 오프(off) 상태에 있으며, 인가된 전압은 상기 쇼트키 금속과 N-드리프트 영역 사이의 계면에 형성되고 음극을 향해 연장되는 상기 트리프트 영역 내의 공핍 영역(depletion region)에 의해 지지된다. 최대 전기장(EM)은 상기 쇼트키 금속과 상기 N-드리프트 영역 사이의 계면에 있으며, 인가된 바이어스는 상기 최대 전기장이 상기 반도체의 임계 전기장(EC)에 도달할 때까지 증가될 수 있다.
전술한 바와 같이, 항복 전압은 반도체의 임계 전기장에 의해 결정된다. AlN, GaN 및 SiC와 같은 넓은 밴드갭의 물질들은 Si보다 높은 임계 전기장을 가진다. 이는 본 발명의 AlN 또는 AlGaN 쇼트키 다이오드들이 Si 쇼트키 다이오드들과 비교하여 보다 높은 항복 전압을 구현할 수 있는 것을 의미한다. 상기 항복 전압(BV)과 상기 드리프트 영역(RD)의 비저항 사이의 관계는 다음과 같이 주어진다.
여기서, μ는 캐리어 이동도이고, ε은 유전율이며, EC는 반도체의 임계 전기장이다. 그러므로, AlN 또는 AlGaN에 기초하는 상기 쇼트키 다이오드는 Si에 기초하는 장치와 비교하여 낮은 비저항을 가지며 높은 항복 전압을 구현할 수 있다.
본 발명의 전력 반도체 장치들을 제조하는 방법
여기서 논의되는 전력 반도체 장치 구조들은 분자선 에피택시(MBE), 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD), 수소화물 기상 에피택시(HVPE), 액상 에피택시(LPE) 또는 유사한 공정과 같이 해당 기술 분야에서 알려진 에피택시 성장 공정들에 의해 형성될 수 있다. MOCVD 공정들은 상기 장치층들의 두께를 조절하기만이 아니라 도펀트(dopant)들의 포함을 위해 바람직하다. AlGaN 합금들의 도핑된 층들을 형성하기 위한 방법들은, 예를 들면, 여기에 참조로 포함되는 모두 Schaff 등에게 허여된 미국 특허 제6,888,170호; 제6,953,740호; 제7,482,191호 및 제7,485,901호에 논의되어 있다.
많은 단결정 기판들은 C-평면 기판들이다. 이용되는 에피택시 방법에 관계없이, 증착된 층들은 상기 기판의 결정 구조가 연속하게 된다. 그러므로, 상기 장치의 모든 층들에 전체적으로 걸쳐 낮은 전위 밀도를 구현하기 위하여, 낮은 전위 밀도를 갖는 기판이 전술한 바와 같이 필요하다.
장치층 성장 동안에 탄소와 산소의 포함의 조절은 중요하며, MBE 및 HVPE과 같은 "탄소가 없는(carbon-free)" 공정들을 활용함에 의해서와 MOCVD에 의한 탄소의 조절을 위한 과포화 스킴(scheme)들을 활용하여 구현될 수 있다. 어떤 실시예들에 있어서, 상기 액티브층들 내의 탄소 농도는 약 1016㎝-3 아래로 유지된다. MOCVD에 의해 성장되는 AlGaN 필름들을 위하여, 높은 Al 함량의 필름들에 대해 5×1016㎝-3－5×1017㎝-3 범위 내의 조절 가능한 n-형 캐리어 농도들을 얻는 것이 바람직하다. Si-도핑된 AlXGa1 -XN(x는 ＞0.7 또는 ＞0.8이다)의 양자 우물들이 본 발명의 전력 반도체 장치들 내의 드리프트 영역으로 활용될 수 있다. 액티브층 증착에 후속하여, 상기 단결정 기판은 원하는 경우에 적어도 부분적으로 제거되거나 얇아질 수 있으며, 금속 전극층들이 상기 액티브층들과 접촉되게 형성된다.
투과 전자 현미경("TEM")은 상기 기판 및 장치층들 내의 격자 왜곡을 특성화하기 위해 이용되는 표준 방법이다. 상기 결정 내의 왜곡은 극히 얇은 기판 시편들을 통해 투과되는 전자빔들을 이용하여 직접 영상화될 수 있다. 영상은 상기 시편을 통해 투과되는 전자들의 상호 작용으로부터 형성된다.
본 발명의 다양한 실시예들에 있어서, 상기 장치층들의 단면 TEM 분석은 상기 기판-장치층 계면에 추가적인 전위들이 형성되지 않은 점을 확인할 수 있으며, 이에 따라 상기 기판의 경우와 동일한 것으로 결론지을 수 있다.
본 발명의 전력 반도체 장치들을 이용하는 방법
본 발명의 전력 반도체 장치들은 전기 분배에서의 응용들을 포함하여 이와 같은 장치들을 위해 알려진 임의의 응용에 사용될 수 있다. 전력 전자 기기들에서 향후의 주요한 변혁은 전기 분배 전력 그리드(중압 시스템) 내에서 고주파 전력 변환 기술들의 이용을 수반하고, 이에 따라 전통적인 60㎐ 전자기 변환기를 대체할 것으로 예상된다. 그러나, 이는 고전압의 고주파 전력 반도체 장치들을 요구한다. 여기에 기재되는 유형의 AlN계의 장치들은 ＞20㎸에서 동작하고, ＞20㎑에서 스위치될 수 있는 장치를 구성하기 위해 이상적이다. 예를 들면, 본 발명의 전력 반도체 장치들은 20㎸급 장치들이 될 것이 요구되는 경우에도 고전압 스위치들 및/또는 고전압 정류기들로 채용될 수 있으며, 이와 같은 장치들은 극히 낮은 역방향 회복 손실을 가질 것으로 예상된다.
실험예
본 발명의 측면들은 본 발명의 특정한 실시예들을 예시하도록 설시되며, 제한하는 것으로 해석되지 않는 다음의 실험예에 의해 보다 상세하게 예시된다.
도 3의 쇼트키 다이오드 구조가 통상적으로 104㎝-2 이하의 평균 전위 밀도를 갖는 물질을 생성할 수 있는 헥사테크의 PVT 공정을 이용하여 성장된 AlN 불(boule)로부터 제조된 단결정 AlN 기판 상에 에피택셜로 성장되었다. 상기 다이오드 구조의 단면의 TEM 영상화는 가시적인 전위들이 없이 층들 사이에 예리하고 급격한 계면들을 나타내었다.
상기 기판 상에 성장된 Si-도핑된 콘택 영역은 Al0.79Ga0.21N의 조성을 가지는 것으로 특징지어지며, 상기 콘택 영역 상에 성장된 트리프트 영역은 저농도로 도핑된 AlN이었다. HRXRD 측정들은 상기 드리프트 영역이 125㎚의 두께였고, 상기 콘택 영역이 522㎚의 두께였던 것을 나타내었다.
도 4는 실험 장치에 대한 I-V 곡선을 제공한다. 도시된 바와 같이, 상기 장치는 역방향 바이어스 하에서 매우 낮은 누설 전류를 보여주었다. 또한, 상기 실험 장치의 항복 전장이 (1) 공기 중, (2) 진공 중 그리고 (3) 폼블린®(FOMBLIN®) 윤활유로 "보호된" 표면의 몇 가지 조건들 하에서 측정되었다. 측정된 항복 전장은 각 경우에 약 5MV/㎝(1mtorr에서 테스트된 다이오드가 5.7MV/㎝의 가장 우수한 성능을 보여주었다)이었으며, 이는 SiC의 이론적인 최대 항복 전장을 상당히 초과한다. 측정된 항복 값은 표면 항복으로부터 야기되었고, 약 15MV/㎝를 초과할 수 있었던 최적화된 장치에 대한 이론적인 항복 전장을 나타내지 않는 것으로 여겨진다.
여기에 설시되는 본 발명의 많은 변경들과 다른 측면들이 앞서의 설명들 및 관련 도면들에 제시되는 교시들의 이점을 가지는 것으로 본 발명이 속하는 해당 기술 분야의 숙련자에게 이해될 것이다. 이에 따라, 본 발명이 개시된 특정 측면들에 한정되는 것은 아니며, 이러한 변형들 및 다른 측면들이 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 포함되도록 의도되는 점이 이해될 것이다. 비록 특정 용어들이 여기서 적용되었지만, 이들 용어들은 일반적이고 서술적인 의미로 사용되며, 한정의 목적을 위한 것은 아니다.
Claims (15)
- 알루미늄 질화물 단결정 기판을 포함하며, 상기 기판의 전위 밀도(dislocation density)는 약 105㎝-2 이하이고, (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선(double axis rocking curve)의 반치전폭(Full Width Half Maximum: FWHM)은 약 200arcsec 이하이며;
상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상부에 위치하는 복수의 에피택셜(epitaxial) 도핑된 AlXGa1-XN 층들을 구비하는 전력 반도체 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 전위 밀도는 104㎝-2 이하인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 전위 밀도는 103㎝-2 이하인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 전위 밀도는 102㎝-2 이하인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 상기 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 100arcsec 이하인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 상기 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 50arcsec 이하인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (002) 및 (102) 결정면들에 대한 상기 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 25 이하인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전력 반도체 구조는 쇼트키(Schottky) 다이오드, 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET), 또는 전력용 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)의 형태인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전력 반도체 구조는 하나 또는 그 이상의 에피택셜 AlXGa1-XN 층들을 포함하는 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ 영역에 인접하는 하나 또는 그 이상의 에피택셜 AlXGa1-XN 층들을 포함하는 상대적으로 저농도로 도핑된 N-형 트리프트 영역(drift region)을 구비하는 쇼트키 다이오드의 형태인 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 9 항에 있어서, 도핑된 AlXGa1-XN의 적어도 하나의 층은 약 0.7 이상의 x에 대한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판은 물리 기상 이송에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 장치는,
적어도 약 5 MV/cm의 항복 전장;
적어도 약 20㎸의 차단 전압; 및
적어도 약 20㎑의 스위칭 주파수의 하나 또는 그 이상에 의해 특징지어지는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치. - 전력 반도체 장치를 형성하는 방법에 있어서,
알루미늄 질화물 단결정 기판을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 기판의 전위 밀도는 약 105㎝-2 이하이고, (002) 및 (102) 결정면들에 대한 이중축 요동 곡선의 반치전폭(FWHM)은 약 200arcsec 이하이며;
상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상에 복수의 에피택셜 도핑된 AlXGa1-XN 액티브층들을 증착하는 단계를 포함하고;
상기 도핑된 AlXGa1-XN 액티브층들과 접촉되는 금속 전극층들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 반도체 장치의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서, 상기 증착하는 단계는 분자선 어피택시(MBE), 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD) 또는 수소화물 기상 에피택시(HVPE)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 전력 반도체 구조는 쇼트키 다이오드의 형태이고, 상기 증착하는 단계는, 상기 알루미늄 질화물 단결정 기판 상에 하나 또는 그 이상의 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ AlXGa1-XN 층들을 증착하는 단계 그리고 상기 상대적으로 고농도로 도핑된 N+ AlXGa1-XN 층들 상에 하나 또는 그 이상의 상대적으로 저농도로 도핑된 N-형 AlXGa1-XN 층들을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5818853B2 (ja) * | 2013-10-15 | 2015-11-18 | 株式会社トクヤマ | ｎ型窒化アルミニウム単結晶基板を用いた縦型窒化物半導体デバイス |
| EP3778533A4 (en) * | 2018-03-27 | 2021-12-15 | NGK Insulators, Ltd. | ALUMINUM NITRIDE FILM |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278570A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ショットキーダイオード、電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
| JP2008535759A (ja) * | 2005-04-07 | 2008-09-04 | ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ | 窒化アルミニウム単結晶を調製するためのシード形成成長方法 |
| JP2009516391A (ja) * | 2005-11-15 | 2009-04-16 | ヴェロックス セミコンダクター コーポレーション | ショットキーダイオードの性能を向上させる第２のショットキー接触金属層 |
| JP2009302576A (ja) * | 2009-09-24 | 2009-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
| JP2010177416A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体装置 |
| KR20100124334A (ko) * | 2008-03-25 | 2010-11-26 | 피코기가 인터내셔널 | 질화갈륨 또는 질화알루미늄갈륨 층을 제조하는 방법 |
Family Cites Families (69)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523589A (en) | 1994-09-20 | 1996-06-04 | Cree Research, Inc. | Vertical geometry light emitting diode with group III nitride active layer and extended lifetime |
| US5592501A (en) | 1994-09-20 | 1997-01-07 | Cree Research, Inc. | Low-strain laser structures with group III nitride active layers |
| US5954874A (en) | 1996-10-17 | 1999-09-21 | Hunter; Charles Eric | Growth of bulk single crystals of aluminum nitride from a melt |
| US5858086A (en) | 1996-10-17 | 1999-01-12 | Hunter; Charles Eric | Growth of bulk single crystals of aluminum nitride |
| US5900212A (en) | 1997-01-27 | 1999-05-04 | Hydro-Photon, Inc. | Hand-held ultraviolet water purification system |
| US20070086912A1 (en) | 1997-08-26 | 2007-04-19 | Color Kinetics Incorporated | Ultraviolet light emitting diode systems and methods |
| US6045612A (en) | 1998-07-07 | 2000-04-04 | Cree, Inc. | Growth of bulk single crystals of aluminum nitride |
| ATE355615T1 (de) * | 2000-03-03 | 2006-03-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Halbleiteranordnung |
| US6579495B1 (en) | 2000-07-27 | 2003-06-17 | Hydro Photon, Inc. | Hand-held ultraviolet water purification system using solid state devices |
| JP4374156B2 (ja) | 2000-09-01 | 2009-12-02 | 日本碍子株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物膜の製造装置及び製造方法 |
| US7501023B2 (en) | 2001-07-06 | 2009-03-10 | Technologies And Devices, International, Inc. | Method and apparatus for fabricating crack-free Group III nitride semiconductor materials |
| US8545629B2 (en) | 2001-12-24 | 2013-10-01 | Crystal Is, Inc. | Method and apparatus for producing large, single-crystals of aluminum nitride |
| US20060005763A1 (en) | 2001-12-24 | 2006-01-12 | Crystal Is, Inc. | Method and apparatus for producing large, single-crystals of aluminum nitride |
| US7638346B2 (en) | 2001-12-24 | 2009-12-29 | Crystal Is, Inc. | Nitride semiconductor heterostructures and related methods |
| US6953740B2 (en) | 2002-03-15 | 2005-10-11 | Cornell Research Foundation, Inc. | Highly doped III-nitride semiconductors |
| US6888170B2 (en) | 2002-03-15 | 2005-05-03 | Cornell Research Foundation, Inc. | Highly doped III-nitride semiconductors |
| WO2004028290A1 (en) | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Hydro-Photon, Inc. | Uv led based water purification module for intermittantly operable flow-through hydration systems |
| US20050000913A1 (en) | 2003-07-03 | 2005-01-06 | Mark Betterly | Fluid treatment system |
| US7355284B2 (en) | 2004-03-29 | 2008-04-08 | Cree, Inc. | Semiconductor light emitting devices including flexible film having therein an optical element |
| US7431463B2 (en) | 2004-03-30 | 2008-10-07 | Goldeneye, Inc. | Light emitting diode projection display systems |
| GB2415707A (en) | 2004-06-30 | 2006-01-04 | Arima Optoelectronic | Vertical hydride vapour phase epitaxy deposition using a homogenising diaphragm |
| US7678198B2 (en) | 2004-08-12 | 2010-03-16 | Cardinal Cg Company | Vertical-offset coater |
| JP2006066556A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
| JP5110762B2 (ja) * | 2004-09-24 | 2012-12-26 | 日本碍子株式会社 | 半導体積層構造およびｈｅｍｔ素子 |
| US20060138443A1 (en) | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Iii-N Technology, Inc. | Encapsulation and packaging of ultraviolet and deep-ultraviolet light emitting diodes |
| US20060216193A1 (en) | 2005-03-22 | 2006-09-28 | Johnson Kaj A | Cleaning tools with UV flash unit |
| EP1868959B1 (en) | 2005-04-06 | 2011-08-17 | North Carolina State University | Method of preparing dense, shaped articles constructed of a refractory material |
| JP2006290662A (ja) | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | アルミニウム系ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法並びに製造装置 |
| EP1885918B1 (en) | 2005-05-11 | 2017-01-25 | North Carolina State University | Methods of preparing controlled polarity group iii-nitride films |
| DE102005023026B4 (de) * | 2005-05-13 | 2016-06-16 | Infineon Technologies Ag | Leistungshalbleiterbauelement mit Plattenkondensator-Struktur |
| JP4980594B2 (ja) | 2005-08-03 | 2012-07-18 | 京セラ株式会社 | Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
| US20070096239A1 (en) | 2005-10-31 | 2007-05-03 | General Electric Company | Semiconductor devices and methods of manufacture |
| WO2007062250A2 (en) | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Crystal Is, Inc. | Large aluminum nitride crystals with reduced defects and methods of making them |
| CN101331249B (zh) | 2005-12-02 | 2012-12-19 | 晶体公司 | 掺杂的氮化铝晶体及其制造方法 |
| US20070131872A1 (en) | 2005-12-09 | 2007-06-14 | Shearer Jon D | Water-purification device for a potable water system |
| US7931859B2 (en) | 2005-12-22 | 2011-04-26 | Intelligent Hospital Systems Ltd. | Ultraviolet sanitization in pharmacy environments |
| KR100658970B1 (ko) | 2006-01-09 | 2006-12-19 | 주식회사 메디아나전자 | 복합 파장의 광을 발생시키는 발광 다이오드 소자 |
| JP5162895B2 (ja) * | 2006-01-12 | 2013-03-13 | 住友電気工業株式会社 | 窒化アルミニウム結晶の製造方法、窒化アルミニウム結晶、窒化アルミニウム結晶基板および半導体デバイス |
| EP2007933B1 (en) | 2006-03-30 | 2017-05-10 | Crystal Is, Inc. | Methods for controllable doping of aluminum nitride bulk crystals |
| GB0606604D0 (en) | 2006-04-01 | 2006-05-10 | P W Circuts Ltd | Treatment apparatus |
| US20080083970A1 (en) | 2006-05-08 | 2008-04-10 | Kamber Derrick S | Method and materials for growing III-nitride semiconductor compounds containing aluminum |
| US8232091B2 (en) | 2006-05-17 | 2012-07-31 | California Institute Of Technology | Thermal cycling system |
| KR101094913B1 (ko) | 2006-06-09 | 2011-12-16 | 소이텍 | Iii-v 족 반도체 물질을 형성하기 위한 제조 공정 시스템 |
| JP5045232B2 (ja) * | 2006-06-20 | 2012-10-10 | 住友電気工業株式会社 | ＡｌｘＧａ１−ｘＮ結晶の成長方法 |
| US7498645B2 (en) * | 2006-10-04 | 2009-03-03 | Iii-N Technology, Inc. | Extreme ultraviolet (EUV) detectors based upon aluminum nitride (ALN) wide bandgap semiconductors |
| JP5082392B2 (ja) * | 2006-11-06 | 2012-11-28 | 住友電気工業株式会社 | ショットキバリアダイオード |
| CN107059116B (zh) | 2007-01-17 | 2019-12-31 | 晶体公司 | 引晶的氮化铝晶体生长中的缺陷减少 |
| JP5730484B2 (ja) * | 2007-01-26 | 2015-06-10 | クリスタル アイエス インコーポレイテッド | 厚みのある擬似格子整合型の窒化物エピタキシャル層 |
| US8080833B2 (en) | 2007-01-26 | 2011-12-20 | Crystal Is, Inc. | Thick pseudomorphic nitride epitaxial layers |
| US7862728B2 (en) | 2007-09-27 | 2011-01-04 | Water Of Life, Llc. | Ultraviolet water purification system |
| JP5324110B2 (ja) | 2008-01-16 | 2013-10-23 | 国立大学法人東京農工大学 | 積層体およびその製造方法 |
| WO2009090821A1 (ja) | 2008-01-16 | 2009-07-23 | National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology | Ａｌ系ＩＩＩ族窒化物単結晶層を有する積層体の製造方法、該製法で製造される積層体、該積層体を用いたＡｌ系ＩＩＩ族窒化物単結晶基板の製造方法、および、窒化アルミニウム単結晶基板 |
| US20090250626A1 (en) | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Hexatech, Inc. | Liquid sanitization device |
| CN102084040A (zh) | 2008-07-01 | 2011-06-01 | 住友电气工业株式会社 | 制造AlxGa(1-x)N单晶的方法、AlxGa(1-x)N单晶和光学透镜 |
| US7915178B2 (en) | 2008-07-30 | 2011-03-29 | North Carolina State University | Passivation of aluminum nitride substrates |
| US8633493B2 (en) | 2008-08-04 | 2014-01-21 | Goldeneye, Inc. | Large area thin freestanding nitride layers and their use as circuit layers |
| JP2010042950A (ja) | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＡｌＮ結晶の製造方法、ＡｌＮ基板の製造方法および圧電振動子の製造方法 |
| US7842974B2 (en) * | 2009-02-18 | 2010-11-30 | Alpha & Omega Semiconductor, Inc. | Gallium nitride heterojunction schottky diode |
| JP4565042B1 (ja) | 2009-04-22 | 2010-10-20 | 株式会社トクヤマ | Ｉｉｉ族窒化物結晶基板の製造方法 |
| US8552562B2 (en) * | 2009-06-01 | 2013-10-08 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Profiled contact for semiconductor device |
| US20100314551A1 (en) | 2009-06-11 | 2010-12-16 | Bettles Timothy J | In-line Fluid Treatment by UV Radiation |
| JP2011049488A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ族窒化物半導体積層ウェハ及びｉｉｉ族窒化物半導体デバイス |
| US20120240845A1 (en) | 2009-11-30 | 2012-09-27 | Tohoku University | Production method of an aluminum nitride single crystal |
| KR20110080318A (ko) | 2010-01-05 | 2011-07-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 패키지 |
| CN105951177B (zh) | 2010-06-30 | 2018-11-02 | 晶体公司 | 使用热梯度控制的大块氮化铝单晶的生长 |
| JP2013014450A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体エピタキシャル基板及び窒化物半導体デバイス |
| KR20130008280A (ko) * | 2011-07-12 | 2013-01-22 | 삼성전자주식회사 | 안정성이 우수한 질화물계 반도체 소자 |
| KR20130078281A (ko) * | 2011-12-30 | 2013-07-10 | 삼성전자주식회사 | 질화물계 반도체 소자 및 이의 제조방법 |
| US8796082B1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-08-05 | The United States Of America As Represented By The Scretary Of The Army | Method of optimizing a GA—nitride device material structure for a frequency multiplication device |
-
2014
- 2014-03-13 WO PCT/US2014/025516 patent/WO2014159954A1/en active Application Filing
- 2014-03-13 EP EP14718837.9A patent/EP2973719B1/en active Active
- 2014-03-13 US US14/208,760 patent/US9748409B2/en active Active
- 2014-03-13 KR KR1020157028537A patent/KR102225693B1/ko active IP Right Grant
- 2014-03-13 JP JP2016501867A patent/JP2016520992A/ja active Pending
-
2017
- 2017-07-24 US US15/658,034 patent/US20180026144A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278570A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ショットキーダイオード、電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
| JP2008535759A (ja) * | 2005-04-07 | 2008-09-04 | ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ | 窒化アルミニウム単結晶を調製するためのシード形成成長方法 |
| JP2009516391A (ja) * | 2005-11-15 | 2009-04-16 | ヴェロックス セミコンダクター コーポレーション | ショットキーダイオードの性能を向上させる第２のショットキー接触金属層 |
| KR20100124334A (ko) * | 2008-03-25 | 2010-11-26 | 피코기가 인터내셔널 | 질화갈륨 또는 질화알루미늄갈륨 층을 제조하는 방법 |
| JP2010177416A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体装置 |
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