KR20240081881A - The Manufacturing method of gallium oxide amorphous films and semiconductor containing gallium oxide - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비정질 갈륨 산화물을 이종접합 성장하는 방법 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것으로, 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 비정질 갈륨 산화물 박막을 형성하는 방법 및 상기 비정질 갈륨 산화물 박막층에 전극을 형성하여 반도체 소자를 제조하는 방법을 제공하여, 갈륨 산화물을 포함하는 반도체 소자의 효율적으로 제조할 수 있으며 열방출 효율 높고 대전력 규모의 소자에 활용할 수 있는 반도체 소자를 제공할 수 있다. The present invention relates to a method for heterojunction growth of amorphous gallium oxide and a semiconductor device using the same, a method for forming an amorphous gallium oxide thin film by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD), and a method for forming an amorphous gallium oxide thin film by using the same. By providing a method of manufacturing a semiconductor device by forming an electrode, a semiconductor device containing gallium oxide can be efficiently manufactured, and a semiconductor device that has high heat dissipation efficiency and can be used in a high-power device can be provided.
Description
본 발명은 갈륨 산화물을 이종 접합 성장하는 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of heterojunction growth of gallium oxide and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.
갈륨 산화물은 GaN 이나 SiC 계열의 반도체 보다 on-state 저항과 내부 절연 파쇄전압이 매우 높아 전력 반도체 분야에서 각광받고 있는 소재이다. 초기 전력 반도체 분야에서는 규소를 기반의 반도체를 사용하였으나, 저전력 규모의 일반적 전자소자에만 활용이 가능한 단점이 있었다. 이후 빠른 스위칭 속도와 밴드 갭이 큰 GaN, 고전압과 고 내열성을 지닌 SiC가 개발되어, 전기차 및 고속열차와 같은 수송 기관의 전력 반도체에 적용하게 하기 위해 다양한 연구들이 진행되고 있다. 그러나 GaN의 경우 가격이 높은 문제점이 있으며, 기판으로 고품질 대구경의 GaN Wafer를 사용하여 기판을 용이하게 공급하기에 어렵다는 문제점이 있다. SiC는 높은 단가에도 불구하고 높은 전압이 가해질 경우 수명이 저하되는 문제가 있으며, 가격이 너무 높아 상용화에 어려움이 있다. 이에 비하여, Ga2O3는 GaN 및 SiC에 비하여 훨씬 큰 밴드 갭을 가지고 있으며, 더 높은 전압과 온도에서도 높은 전력 효율을 가지며 대면적 웨이퍼로 제작하기가 쉬어 저비용으로 대형 고 전력 소자 제작이 가능한 장점이 있어 GaN 및 SiC를 대체하는 반도체 소자로 제안되었다. 그러나, Ga2O3를 포함하는 반도체 소자는 낮은 열 전도율로 인하여 열방출이 뛰어난 기판에 이종 접종하는 방법이 수행되어야 하나, 갈륨 산화물이 결정형태로 형성되면, 표면이 매끄럽지 못해 갈륨 산화물 박막위에 전극을 형성하는데 문제점이 있었다. 이에, 갈륨 산화물의 낮은 열전도성 문제를 해결하면서도, 전극 형성에도 유리한 갈륨 산화물 박막을 제조하는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다. Gallium oxide is a material that is attracting attention in the power semiconductor field because its on-state resistance and internal insulation breakdown voltage are much higher than those of GaN or SiC-based semiconductors. In the early power semiconductor field, silicon-based semiconductors were used, but they had the disadvantage that they could only be used in low-power, general electronic devices. Since then, GaN, which has a fast switching speed and a large band gap, and SiC, which has high voltage and high heat resistance, have been developed, and various research is being conducted to apply them to power semiconductors for transportation such as electric vehicles and high-speed trains. However, in the case of GaN, the price is high, and it is difficult to easily supply the substrate using high-quality, large-diameter GaN wafers. Despite its high unit price, SiC has the problem of reduced lifespan when high voltage is applied, and its price is so high that it is difficult to commercialize. In comparison, Ga2O3 has a much larger band gap than GaN and SiC, has high power efficiency even at higher voltages and temperatures, and is easy to manufacture as a large-area wafer, so it has the advantage of enabling the production of large-scale, high-power devices at low cost. and was proposed as a semiconductor device replacing SiC. However, semiconductor devices containing Ga2O3 must be heterogeneously inoculated onto a substrate with excellent heat dissipation due to low thermal conductivity. However, when gallium oxide is formed in a crystal form, the surface is not smooth, so it is difficult to form an electrode on a gallium oxide thin film. There was a problem. Accordingly, research is needed on a method of manufacturing a gallium oxide thin film that is advantageous for forming electrodes while solving the problem of low thermal conductivity of gallium oxide.
본 발명은 금속 기판에 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 비정질의 갈륨 산화물 박막층을 형성하는 방법을 제공하며, MOCVD로 비정질의 갈륨 산화물 박막층의 성장 온도에서 기판과 상기 비정질 갈륨 산화물 박막층이 오믹 접촉을 형성할 수 있는 비정질의 갈륨 산화물 박막층의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method of forming an amorphous gallium oxide thin film layer on a metal substrate by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD), wherein the substrate and the amorphous gallium oxide are formed at a growth temperature of the amorphous gallium oxide thin film layer by MOCVD. A method of manufacturing an amorphous gallium oxide thin film layer in which the thin film layer can form ohmic contact is provided.
본 발명은 금속 기판에 성장된 비정질의 갈륨 산화물 박막층에 금속 전극을 형성하여 높은 열 방출 효율을 갖는 갈륨 산화물 반도체 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a gallium oxide semiconductor device with high heat dissipation efficiency by forming a metal electrode on an amorphous gallium oxide thin film layer grown on a metal substrate.
본 발명은 제1금속 또는 제2금속을 포함하는 기판 상에 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 비정질 갈륨 산화물 박막층을 성장 하는 단계;를 포함하는, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing an amorphous gallium oxide thin film, comprising the step of growing an amorphous gallium oxide thin film layer by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on a substrate containing a first metal or a second metal. provides.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제1금속은 Ti일 수 있다. According to an example of the present invention, the first metal may be Ti.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제2금속은 Ni, Cu, Stainless Steel 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. According to an example of the present invention, the second metal may be one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Stainless Steel, and alloys thereof.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제1금속과 상기 갈륨 산화물 박막은 오믹 접촉을 형성할 수 있다. According to an example of the present invention, the first metal and the gallium oxide thin film may form ohmic contact.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제2금속과 상기 갈륨 산화물 박막은 쇼트키 접촉을 형성할 수 있다. According to an example of the present invention, the second metal and the gallium oxide thin film may form a Schottky contact.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 MOCVD의 박막 성장 온도는 450 내지 550 ℃일 수 있다. According to an example of the present invention, the thin film growth temperature of the MOCVD may be 450 to 550 °C.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 MOCVD의 전구체는 트리메틸갈륨(Trimethylgallium, TMG), 갈륨 말톨레이트(Gallium maltolate), 갈륨 아세틸아세토네이트(Gallium acetylacetonate) 및 트리스(디메틸아미도)갈륨(Tris(dimethylamido)gallium)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. According to one example of the present invention, the precursor of MOCVD is trimethylgallium (TMG), gallium maltolate, gallium acetylacetonate, and tris(dimethylamido) gallium (Tris(dimethylamido) It may be one or more selected from the group consisting of gallium).
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 MOCVD의 박막 성장 시간은 10분 내지 60분일 수 있다. According to one example of the present invention, the thin film growth time of the MOCVD may be 10 to 60 minutes.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 갈륨 산화물 박막층의 두께는 10 내지 100 ㎛일 수 있다. According to an example of the present invention, the thickness of the gallium oxide thin film layer may be 10 to 100 ㎛.
본 발명은 제1금속을 포함하는 기판 상에 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 비정질 갈륨 산화물 박막층을 성장하는 단계; 및 상기 비정질 갈륨 산화물 박막층 상에 제3금속을 형성하는 단계;를 포함하는, 반도체 소자 제조 방법을 제공한다. The present invention includes the steps of growing an amorphous gallium oxide thin film layer by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on a substrate containing a first metal; and forming a third metal on the amorphous gallium oxide thin film layer.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제1금속은 Ti일 수 있다. According to an example of the present invention, the first metal may be Ti.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제1금속을 포함하는 기판과 비정질 갈륨 산화물 박막층은 오믹 접촉을 형성하고, 상기 비정질 갈륨 산화물 박막층과 제3금속은 쇼트키 접촉을 형성할 수 있다. According to an example of the present invention, the substrate containing the first metal and the amorphous gallium oxide thin film layer may form an ohmic contact, and the amorphous gallium oxide thin film layer and the third metal may form a Schottky contact.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제3금속은 Ni/Au, Ni/Al/Au, Pt/Au 및 Ti/Ni/Au으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. According to an example of the present invention, the third metal may be one or more selected from the group consisting of Ni/Au, Ni/Al/Au, Pt/Au, and Ti/Ni/Au.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제3금속은 포토리소그래피 또는 금속 증착을 통해 형성될 수 있다. According to an example of the present invention, the third metal may be formed through photolithography or metal deposition.
본 발명은 제2금속을 포함하는 기판 상에 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 비정질 갈륨 산화물 박막층을 성장하는 단계; 상기 갈륨 산화물 박막층 상에 제4금속을 형성하여 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 적층체를 450 내지 550 ℃의 온도에서 열처리하는 단계;를 포함하는, 반도체 소자 제조 방법을 제공한다. The present invention includes the steps of growing an amorphous gallium oxide thin film layer by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on a substrate containing a second metal; manufacturing a laminate by forming a fourth metal on the gallium oxide thin film layer; and heat-treating the laminate at a temperature of 450 to 550 °C.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제2금속은 Ni, Cu, Stainless Steel 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. According to an example of the present invention, the second metal may be one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Stainless Steel, and alloys thereof.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제4금속은 Ti/Au, Pt/Au, Pt/Al, Pd/Au, Pd/Al, Pt/Ti/Au 및 Pd/Ti/Au으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. According to an example of the present invention, the fourth metal is selected from the group consisting of Ti/Au, Pt/Au, Pt/Al, Pd/Au, Pd/Al, Pt/Ti/Au, and Pd/Ti/Au. There may be more than one type.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 열처리 시간 동안 상기 갈륨 산화물 박막층과 제4금속은 오믹 접촉이 형성될 수 있다. According to an example of the present invention, ohmic contact may be formed between the gallium oxide thin film layer and the fourth metal during the heat treatment time.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제4금속은 포토리소그래피 또는 금속 증착을 통해 형성될 수 있다. According to an example of the present invention, the fourth metal may be formed through photolithography or metal deposition.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 반도체 소자는 쇼트키 다이오드, 트렌지스터, 및 전력소자에서 선택되는 하나일 수 있다. According to an example of the present invention, the semiconductor device may be one selected from Schottky diodes, transistors, and power devices.
본 발명은 저온에서 유기 금속 화학 증착 방법을 사용함으로써 양호한 평탄도를 갖는 갈륨 산화물 박막층을 형성하여 추후 소자 제작 시 공정에 용이하며, 장기간 사용에도 신뢰성이 높은 소자를 제공할 수 있다. The present invention forms a gallium oxide thin film layer with good flatness by using an organic metal chemical vapor deposition method at a low temperature, making it easy to process in the future device manufacturing, and can provide a device with high reliability even for long-term use.
본 발명은 갈륨 산화물을 포함하는 반도체의 기판으로 금속 기판을 사용함으로써, 높은 열 방출 효율을 갖는 반도체 소자를 제공할 수 있다. The present invention can provide a semiconductor device with high heat dissipation efficiency by using a metal substrate as a substrate for a semiconductor containing gallium oxide.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 갈륨 산화물 박막층 형성 온도에 따라 제조한 다이오드의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 갈륨 산화물 박막층 형성 온도에 따른 박막의 표면 사진이다.
도4는 본 발명의 MOCVD 성장 장치를 나타나낸 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the current-voltage characteristics of the diode manufactured according to the present invention according to the gallium oxide thin film layer formation temperature.
Figure 3 is a photograph of the surface of the thin film according to the formation temperature of the gallium oxide thin film layer of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing the MOCVD growth device of the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 다만, 이는 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예에 한정되지 않는다. 또한, 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것도 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement it. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the implementation examples described here. Additionally, it is not intended to limit the scope of protection limited by the scope of the patent claims.
또한, 본 발명의 설명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.In addition, if there is no other definition in the technical and scientific terms used in the description of the present invention, they have the meaning commonly understood by those skilled in the art in the technical field to which this invention pertains, and in the following description, the present invention Descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the point are omitted.
본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.Numerical ranges used herein include lower and upper limits and all values within that range, increments logically derived from the shape and width of the range being defined, all doubly defined values, and upper and lower limits of numerical ranges defined in different forms. Includes all possible combinations of Unless otherwise specified in the specification of the present invention, values outside the numerical range that may occur due to experimental error or rounding of values are also included in the defined numerical range.
본 발명에서 특별한 정의가 없는 한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.In the present invention, unless otherwise specified, the fact that a part "includes" a certain component means that it may further include other components, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary. Additionally, as used in the specification and the appended claims, the singular forms “a,” “an,” and “the” are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly dictates otherwise.
이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
갈륨 산화물은 큰 밴드 갭을 가지고 있으며, 다른 반도체 물질에 비하여 더 높은 전압과 온도에서도 더 높은 전력 효율을 가지며 대면적 웨이퍼로 제작하기가 용이하여 저비용으로 대형 고 전력 소자 제작이 가능한 장점이 있어, 종래에는 갈륨 산화물을 실리콘 웨이퍼 등에 성장시켜 반도체를 제조하였다. 그러나, 갈륨 산화물의 낮은 열 전도성으로 인해 높은 전력 효율에도 불구하고 저전력 규모의 일반적인 전자소자에만 활용되는 문제점이 있었다. 이에 본 발명의 발명자들은 갈륨 산화물의 낮은 열전도성을 해결하면서도 비교적 간단한 공정으로 갈륨 산화물 박막층 및 이를 이용한 반도체 소자를 제작할 수 있는 방법을 고안하였다. Gallium oxide has a large band gap, has higher power efficiency even at higher voltages and temperatures than other semiconductor materials, and is easy to manufacture into large-area wafers, so it has the advantage of being able to manufacture large-sized, high-power devices at low cost. Semiconductors were manufactured by growing gallium oxide on silicon wafers. However, due to the low thermal conductivity of gallium oxide, despite its high power efficiency, it has the problem of being used only in low-power general electronic devices. Accordingly, the inventors of the present invention devised a method to manufacture a gallium oxide thin film layer and a semiconductor device using the same through a relatively simple process while solving the low thermal conductivity of gallium oxide.
본 발명에 따른 갈륨 산화물 박막층은 비정질 형태로 제조되어, 2차원의 균일한 평면 형태를 포함하여, 추후 반도체 소자 제작 과정인 금속 증착 또는 포토리소그래피 등의 공정을 진행하기에 유리하며, 소자의 신뢰성이 높다. The gallium oxide thin film layer according to the present invention is manufactured in an amorphous form, has a two-dimensional uniform planar shape, and is advantageous for subsequent processes such as metal deposition or photolithography in the semiconductor device manufacturing process, and the reliability of the device is improved. high.
또한, 본 발명에 따른 반도체 소자는 비정질 갈륨 산화물 박막층을 금속 기판 상에 형성하여 갈륨 산화물을 반도체로 사용하는데 가장 큰 문제점이었던 낮은 열전도성을 해결하고 열방출의 효율성을 극대화하였으며, 회로 구성의 측면에 있어서도 매질 없이 직접 장착이 가능한 장점이 있다. In addition, the semiconductor device according to the present invention solves the low thermal conductivity that was the biggest problem in using gallium oxide as a semiconductor by forming an amorphous gallium oxide thin film layer on a metal substrate and maximizes the efficiency of heat dissipation, and improves the circuit configuration. It also has the advantage of being able to be installed directly without any media.
본 발명은 제1금속 또는 제2금속을 포함하는 기판 상에 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 비정질 갈륨 산화물 박막층을 성장 하는 단계;를 포함하는, 비정질 갈륨 산화물 박막층의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing an amorphous gallium oxide thin film layer, comprising the step of growing an amorphous gallium oxide thin film layer by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on a substrate containing a first metal or a second metal. provides.
상기 비정질 갈륨 산화물 박막층의 제조 방법에서 유기 금속 화학 증착을 수행할 때, 갈륨 산화물 박막층의 박막 성장 온도는 하한으로는 450 ℃ 이상, 490 ℃ 이상, 상한으로는 600 ℃이하, 550 ℃이하일 수 있으며, 구체적으로는 450 내지 580 ℃, 더욱 구체적으로는 490 내지 550 ℃일 수 있다. 도 3을 참조하면, 400 ℃보다 낮은 온도에서 성장한 갈륨 산화물 박막층은 3차원의 형상을 하여 매끄러운 표면을 형성하지 않으며, 450 내지 550 ℃에서 성장한 갈륨 산화물 박막층은 2차원 평면의 매끄러운 표면을 포함하는 비정질 갈륨 산화물 박막층을 형성하였으며, 600 ℃보다 높은 온도에서 성장한 갈륨 산화물 박막층은 표면이 매우 거친 것을 확인할 수 있다. 따라서, 갈륨 산화물 박막층의 박막 성장 온도가 상술한 온도 범위를 만족할 때, 갈륨 산화물 박막층이 매끄러운 표면을 포함하는 비정질의 갈륨 산화물 박막층을 형성할 수 있으므로, 추후 소자 제작에 용이한 특성을 나타낼 수 있다. When performing organometallic chemical vapor deposition in the method for producing an amorphous gallium oxide thin film layer, the thin film growth temperature of the gallium oxide thin film layer may be 450 ℃ or higher, 490 ℃ or higher as a lower limit, and 600 ℃ or lower and 550 ℃ or lower as an upper limit, Specifically, it may be 450 to 580 °C, and more specifically, 490 to 550 °C. Referring to Figure 3, the gallium oxide thin film layer grown at a temperature lower than 400 ℃ does not form a smooth surface in a three-dimensional shape, and the gallium oxide thin film layer grown at 450 to 550 ℃ is amorphous with a smooth surface in a two-dimensional plane. A gallium oxide thin film layer was formed, and it can be seen that the gallium oxide thin film layer grown at a temperature higher than 600 ℃ has a very rough surface. Therefore, when the thin film growth temperature of the gallium oxide thin film layer satisfies the above-mentioned temperature range, the gallium oxide thin film layer can form an amorphous gallium oxide thin film layer including a smooth surface, and thus can exhibit characteristics that are easy to manufacture devices in the future.
기판에 포함되는 제1금속은 갈륨 산화물보다 일함수가 작은 금속이라면 제한하지 않으나, 바람직하게는 Ti일 수 있다. 상기 제1금속에 MOCVD를 이용하여 비정질 갈륨 산화물 박막층을 형성할 때, 제1금속을 포함하는 기판과 비정질 갈륨 산화물 박막층 사이에 오믹 접촉 형성이 가능하다. 특히, 제1금속이 Ti일 경우에 500 ℃에서 Ti 기판과 비정질 갈륨 산화물 박막층은 오믹 접촉을 형성하므로, 상기 MOCVD의 박막의 형성 온도를 상술한 범위 내로 조절함에 따라 매끄러운 표면을 포함하는 비정질 갈륨 산화물 박막층을 형성함과 동시에, Ti 기판과 비정질 갈륨 산화물 박막층 사이에서 오믹 접촉을 함께 형성하게 되어, 추가적으로 오믹 접촉을 위한 열처리 공정이 필요하지 않다. The first metal included in the substrate is not limited as long as it is a metal with a smaller work function than gallium oxide, but is preferably Ti. When forming an amorphous gallium oxide thin film layer on the first metal using MOCVD, ohmic contact can be formed between the substrate containing the first metal and the amorphous gallium oxide thin film layer. In particular, when the first metal is Ti, the Ti substrate and the amorphous gallium oxide thin film layer form ohmic contact at 500°C, so by adjusting the formation temperature of the thin film of the MOCVD within the above-mentioned range, the amorphous gallium oxide having a smooth surface At the same time as forming the thin film layer, ohmic contact is formed between the Ti substrate and the amorphous gallium oxide thin film layer, so an additional heat treatment process for ohmic contact is not required.
제2금속은 갈륨 산화물보다 일함수가 큰 금속이라면 제한하지 않으나, 구체적으로는 Ni, Cu, Stainless Steel 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 제2금속에 MOCVD를 이용하여 비정질 갈륨 산화물 박막층을 형성할 경우에 제1금속을 포함하는 기판과 갈륨 산화물 박막층 사이에는 쇼트키 접촉이 형성된다. The second metal is not limited as long as it has a work function greater than gallium oxide, but may specifically be one or more selected from the group consisting of Ni, Cu, Stainless Steel, and alloys thereof. When an amorphous gallium oxide thin film layer is formed on the second metal using MOCVD, Schottky contact is formed between the substrate containing the first metal and the gallium oxide thin film layer.
본 발명에 따른 비정질 갈륨 산화물 박막층의 제조 방법은 상술한 것처럼 제1금속 또는 제2금속 기판에 MOCVD를 이용하여 비정질 갈륨 산화물 박막층을 형성하는 단순한 공정만으로도 반도체 소자에 제조에 필요한 오믹 접촉 또는 쇼트키 접촉을 형성하면서도 양호한 평탄도를 갖는 비정질 갈륨 산화물 박막층을 형성할 수 있다. As described above, the method for manufacturing an amorphous gallium oxide thin film layer according to the present invention is a simple process of forming an amorphous gallium oxide thin film layer using MOCVD on a first metal or second metal substrate to provide ohmic contact or Schottky contact required for manufacturing a semiconductor device. It is possible to form an amorphous gallium oxide thin film layer with good flatness while forming an amorphous gallium oxide thin film layer.
MOCVD를 이용하여 비정질 갈륨 산화물 박막층을 성장시키기 위한 갈륨 산화물의 전구체는 트리메틸갈륨(Trimethylgallium, TMG), 갈륨 말톨레이트(Gallium maltolate), 갈륨 아세틸아세토네이트(Gallium acetylacetonate) 및 트리스(디메틸아미도)갈륨(Tris(dimethylamido)gallium)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상 일 수 있으며, 바람직하게는 트리메틸갈륨일 수 있다. The precursors of gallium oxide for growing an amorphous gallium oxide thin film layer using MOCVD include trimethylgallium (TMG), gallium maltolate, gallium acetylacetonate, and tris(dimethylamido)gallium ( It may be one or more selected from the group consisting of Tris(dimethylamido)gallium), and is preferably trimethylgallium.
비정질 갈륨 산화물 박막층의 성장 시간은 필요한 비정질 갈륨 산화물 박막층의 두께에 따라 달라질 수 있으며, 구체적으로 하한으로 5분 이상, 10분 이상, 20분 이상, 상한으로 80분 이하, 60분 이하, 40분 이하일 수 있으며, 구체적으로는 5분 내지 70분, 10분 내지 60분일 수 있다. The growth time of the amorphous gallium oxide thin film layer may vary depending on the thickness of the amorphous gallium oxide thin film layer required, and specifically, the lower limit is 5 minutes or more, 10 minutes or more, 20 minutes or more, and the upper limit is 80 minutes or less, 60 minutes or less, and 40 minutes or less. It may be, specifically, 5 minutes to 70 minutes or 10 minutes to 60 minutes.
비정질 갈륨 산화물 박막층의 두께는 하한으로는 5 ㎛이상, 7 ㎛이상, 상한으로는 80 ㎛이하, 50 ㎛ 이하, 30 ㎛이하일 수 있으며, 구체적으로는 5 내지 80 ㎛, 더욱 구체적으로는 10 내지 30 ㎛일 수 있으며, 반도체 소자에 적합한 두께로 조절 가능함은 물론이다. The thickness of the amorphous gallium oxide thin film layer may be 5 ㎛ or more, 7 ㎛ or more as a lower limit, and 80 ㎛ or less, 50 ㎛ or less, and 30 ㎛ or less as an upper limit, specifically 5 to 80 ㎛, more specifically 10 to 30 ㎛. It may be ㎛, and of course it can be adjusted to a thickness suitable for semiconductor devices.
본 발명은 제1금속을 포함하는 기판 상에 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 비정질 갈륨 산화물 박막층을 성장하는 단계; 및 상기 비정질 갈륨 산화물 박막 상에 제3금속을 형성하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조 방법을 제공한다. The present invention includes the steps of growing an amorphous gallium oxide thin film layer by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on a substrate containing a first metal; and forming a third metal on the amorphous gallium oxide thin film.
제1금속은 종류 및 제1금속 기판 상에 MOCVD를 이용하여 갈륨 산화물 박막층을 형성하는 방법은 상술한 바와 동일함으로 자세한 내용은 생략한다. The type of first metal and the method of forming a gallium oxide thin film layer using MOCVD on the first metal substrate are the same as described above, so detailed information will be omitted.
제3금속은 Ni을 포함하는 금속 층일 수 있으며, 구체적으로는 Ni/Au, Ni/Al/Au, Pt/Au 및 Ti/Ni/Au, 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 Ni/Au을 사용할 수 있다. The third metal may be a metal layer containing Ni, and specifically may be one or more types selected from Ni/Au, Ni/Al/Au, Pt/Au, and Ti/Ni/Au, and preferably Ni/ Au can be used.
상기 제1금속을 포함하는 기판에 형성된 비정질 갈륨 산화물 박막층에 상기 제3금속을 형성하는 방법으로는 반도체 공정에서 일반적으로 사용하는 공지의 방법이라면 제한하지 않으나, 구체적으로는 포토리소그래피 또는 금속 증착법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 전자빔 금속 증착법을 사용할 수 있다. The method of forming the third metal on the amorphous gallium oxide thin film layer formed on the substrate containing the first metal is not limited as long as it is a known method generally used in the semiconductor process, but specifically, photolithography or metal deposition method may be used. Preferably, electron beam metal deposition method can be used.
상기 제1금속을 포함하는 기판에 비정질 갈륨 산화물 박막층이 형성될 때, 동시에 오믹 접촉이 형성된다. 이후 상기 갈륨 산화물 박막층에 제3금속이 형성되며, 제3금속은 비정질 갈륨 산화물 박막층과 쇼트키 접촉을 형성한다. 이에, 상기 반도체 소자의 제조 방법으로 제1금속을 포함하는 기판과 비정질 갈륨 산화물 박막층 사이에는 오믹 접촉이 형성되고, 비정질 갈륨 산화물 박막층과 제3금속 사이에는 쇼트키 접촉이 형성된 반도체 소자를 제공할 수 있다. When an amorphous gallium oxide thin film layer is formed on a substrate containing the first metal, ohmic contact is simultaneously formed. Afterwards, a third metal is formed on the gallium oxide thin film layer, and the third metal forms a Schottky contact with the amorphous gallium oxide thin film layer. Accordingly, the method of manufacturing the semiconductor device can provide a semiconductor device in which ohmic contact is formed between the substrate containing the first metal and the amorphous gallium oxide thin film layer, and Schottky contact is formed between the amorphous gallium oxide thin film layer and the third metal. there is.
본 발명은 제2금속을 포함하는 기판 상에 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 비정질 갈륨 산화물 박막층을 성장하는 단계; 상기 갈륨 산화물 박막층 상에 제4금속을 형성하여 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 적층체를 450 내지 550 ℃의 온도에서 열처리하는 단계;를 포함하는, 반도체 소자 제조 방법을 제공한다. The present invention includes the steps of growing an amorphous gallium oxide thin film layer by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on a substrate containing a second metal; manufacturing a laminate by forming a fourth metal on the gallium oxide thin film layer; and heat-treating the laminate at a temperature of 450 to 550 °C.
상기 제2금속 및 제2금속에 비정질 갈륨 산화물 박막층을 성장하는 방법은 상술한 바와 같음으로, 자세한 내용은 생략한다. Since the second metal and the method of growing the amorphous gallium oxide thin film layer on the second metal are the same as described above, detailed information will be omitted.
제4금속은 Ti/Au, Pt/Au, Pt/Al, Pd/Au, Pd/Al, Pt/Ti/Au 또는 Pd/Ti/Au 일 수 있으며, 구체적으로는 Ti/Au일 수 있다. The fourth metal may be Ti/Au, Pt/Au, Pt/Al, Pd/Au, Pd/Al, Pt/Ti/Au, or Pd/Ti/Au, and specifically may be Ti/Au.
상기 비정질 갈륨 산화물 박막층에 제4금속을 제조하는 방법으로는 상술한 바와 같이 반도체 공정 상 전극을 형성하기 위한 방법이라면 제한하지 않으나, 포토리소그래피 또는 금속 증착법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 전자기 빔 증착기를 이용하여 제4금속을 증착 하는 것일 수 있다. The method of manufacturing the fourth metal in the amorphous gallium oxide thin film layer is not limited as long as it is a method for forming an electrode in the semiconductor process as described above, but photolithography or metal deposition may be used, preferably using an electromagnetic beam evaporator. It may be used to deposit the fourth metal.
상기 반도체 소자의 제조 방법은 제4금속을 상기 갈륨 산화물 박막층에 증착 한 후에 열처리 단계를 추가적으로 실시하여 상기 갈륨 산화물 박막층과 제4금속 사이에 오믹 접촉을 형성할 수 있으며, 상기 열처리 단계에서 제2금속 기판과 갈륨 산화물 박막층에 형성된 쇼트키 접촉은 그대로 유지된다. 이에, 제2금속이 포함된 기판에 갈륨 산화물 박막층이 형성되며 쇼트키 접촉을 형성하고, 상기 갈륨 산화물 박막에 제4금속을 형성하고 열처리함으로써, 제2금속을 포함하는 기판과 갈륨 산화물 박막층 사이에는 쇼트키 접촉이 유지되며, 상기 갈륨 산화물 박막과 제4금속 사이에는 오믹 접촉이 형성된 반도체 소자를 제공할 수 있다. The method of manufacturing the semiconductor device may include depositing a fourth metal on the gallium oxide thin film layer and then performing an additional heat treatment step to form ohmic contact between the gallium oxide thin film layer and the fourth metal, and in the heat treatment step, the second metal may be deposited on the gallium oxide thin film layer. The Schottky contact formed between the substrate and the gallium oxide thin film layer remains intact. Accordingly, a gallium oxide thin film layer is formed on the substrate containing the second metal to form a Schottky contact, and by forming the fourth metal on the gallium oxide thin film and heat treating it, there is a gap between the substrate containing the second metal and the gallium oxide thin film layer. It is possible to provide a semiconductor device in which Schottky contact is maintained and ohmic contact is formed between the gallium oxide thin film and the fourth metal.
상기 열처리 온도는 상기 갈륨 산화물 박막층과 제4금속이 오믹 접촉을 형성할 수 있는 온도 범위에서 수행되어야 하며, 상기 열처리 온도는 구체적으로는 400 내지 600 ℃, 더욱 구체적으로 450 내지 550 ℃일 수 있다. 구체적으로 상기 제2금속 기판으로 Ni을 사용하고, 제4금속을 Ti/Au를 사용하는 경우에, 갈륨 산화물 박막층과 Ti/Au 금속 층 사이에서 오믹 접촉을 형성하기 위한 열처리 온도는 500 ℃인 것이 바람직하다. The heat treatment temperature must be performed in a temperature range at which the gallium oxide thin film layer and the fourth metal can form ohmic contact, and the heat treatment temperature may be specifically 400 to 600°C, more specifically 450 to 550°C. Specifically, when Ni is used as the second metal substrate and Ti/Au is used as the fourth metal, the heat treatment temperature for forming ohmic contact between the gallium oxide thin film layer and the Ti/Au metal layer is 500 ° C. desirable.
상기 열처리 시간은 갈륨 산화물 박막층과 제3금속이 오믹 접촉을 형성하기에 충분한 시간이면 제한하지 않으나, 하한으로는 30초 이상, 1분 이상, 상한으로는 5분 이하, 3분 이하 일 수 있으며, 구체적으로는 30초 내지 3분, 더욱 구체적으로는 30초 내지 1분 30초 일 수 있다. The heat treatment time is not limited as long as it is sufficient to form ohmic contact between the gallium oxide thin film layer and the third metal, but the lower limit may be 30 seconds or more, 1 minute or more, and the upper limit may be 5 minutes or less and 3 minutes or less, Specifically, it may be 30 seconds to 3 minutes, and more specifically, 30 seconds to 1 minute and 30 seconds.
본 발명에 따른 반도체 소자는 대전력 규모 또는 우수한 열방출 효율이 필요한 반도체라면 그 용도를 한정하지 않으나, 구체적으로 쇼트키 다이오드, 트렌지스터, 전력소자 및 대전력용 반도체 등의 용도로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 전력 반도체일 수 있다. The use of the semiconductor device according to the present invention is not limited as long as it is a semiconductor that requires large power scale or excellent heat dissipation efficiency, but can be specifically used for purposes such as Schottky diodes, transistors, power devices, and high-power semiconductors, and is preferred. It may be a power semiconductor.
(실시예1) (Example 1)
갈륨 산화물 박막층을 성장하기 위한 갈륨 산화물 전구체로 Trimethylgallium(TMG)를 준비하고 TMG가 함유된 항온조의 온도를 -10 ℃로 설정하여 유지하였으며, TMG의 캐리어 가스 및 반응관 내부의 원료 희석을 위한 캐리어 가스도 초 고순도의 질소가스(6N)를 사용하였다. 산소 공급을 위해서 탈이온수를 사용하였으며 항온조의 온도는 상온으로 유지하며, 초 고순도의 질소가스(6N)를 이용하여 버블링하여 반응 챔버에 도입하였다. TMG를 통과하는 캐리어 가스의 유량은 7 sccm, 산소의 유량은 450 cc로 유지하였다. 기판은 Ti를 사용하였으며, 박막 성장 온도를 500 ℃로 설정하고, 1기압에서 30분동안 박막을 성장하여 Ti기판과 갈륨 산화물 박막층 사이에 오믹 접촉이 형성된 갈륨 산화물 박막층을 제조하였다. Trimethylgallium (TMG) was prepared as a gallium oxide precursor to grow a gallium oxide thin film layer, and the temperature of the thermostat containing TMG was maintained at -10 ℃, and the carrier gas for TMG and the carrier gas for diluting the raw materials inside the reaction tube were used. In addition, high purity nitrogen gas (6N) was used. Deionized water was used to supply oxygen, the temperature of the thermostat was maintained at room temperature, and ultra-high purity nitrogen gas (6N) was bubbled and introduced into the reaction chamber. The flow rate of the carrier gas passing through the TMG was maintained at 7 sccm, and the flow rate of oxygen was maintained at 450 cc. Ti was used as the substrate, the thin film growth temperature was set to 500°C, and the thin film was grown at 1 atm for 30 minutes to produce a gallium oxide thin film layer in which ohmic contact was formed between the Ti substrate and the gallium oxide thin film layer.
(실시예 2)(Example 2)
박막 성장 온도를 350 ℃로 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The same procedure as Example 1 was performed except that the thin film growth temperature was heated to 350°C.
(실시예 3)(Example 3)
박막 성장 온도를 400 ℃로 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The same procedure as Example 1 was performed except that the thin film growth temperature was heated to 400°C.
(실시예 4)(Example 4)
박막 성장 온도를 450 ℃로 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The same procedure as Example 1 was performed except that the thin film growth temperature was heated to 450°C.
(실시예 5)(Example 5)
박막 성장 온도를 550 ℃로 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The thin film growth temperature was heated to 550°C in the same manner as Example 1.
(실시예 6)(Example 6)
박막 성장 온도를 600 ℃로 가열한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. The thin film was grown in the same manner as in Example 1 except that the growth temperature was heated to 600°C.
(실시예 7)(Example 7)
기판으로 Ni을 사용하며, 기판과 갈륨 산화물 박막층 사이에 쇼트키 접촉이 형성된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. Ni was used as the substrate, and the same procedure as Example 1 was performed except that Schottky contact was formed between the substrate and the gallium oxide thin film layer.
도 3을 참조하면, 350 내지 400 ℃에서 갈륨 산화물 박막층을 성장시킨 실시예 2 및 3의 경우에는 나노 구조물들이 3차원 형상을 하고 있는 모습으로 관찰되었고, 450 내지 550 ℃에서 갈륨 산화물 박막층을 성장시킨 실시예 1, 4, 5의 경우에는 실시예 2 및 3에 비하여 2차원 평면의 형태를 갖는 비정질 갈륨 산화물 박막층이 형성되었으며, 600 ℃에서 성장한 갈륨 산화물 박막층은 단결정 또는 다결정 상태의 결정형태를 띄어 표면이 매우 거칠어지는 경향을 나타냈다. Referring to FIG. 3, in Examples 2 and 3 in which the gallium oxide thin film layer was grown at 350 to 400 ° C, nanostructures were observed to have a three-dimensional shape, and in Examples 2 and 3 in which the gallium oxide thin film layer was grown at 450 to 550 ° C. In Examples 1, 4, and 5, an amorphous gallium oxide thin film layer having a two-dimensional planar shape was formed compared to Examples 2 and 3, and the gallium oxide thin film layer grown at 600 ° C was in a single crystal or polycrystalline state and had a surface This showed a tendency to become very rough.
(제조예1)(Production Example 1)
쇼트키 다이오드의 제조 (Ti을 기판으로 사용하는 경우)Manufacturing of Schottky diodes (when using Ti as a substrate)
실시예 1 내지 4에 해당하는 갈륨 산화물 박막층에 포토레지스트 막을 형성하고, 상기 포토레지스트 막 위에 금속을 증착 시킬 부분을 노출시킬 수 있도록 소정의 패턴이 형성된 마스크를 위치시킨 후 자외선을 조사하여 노광하고, 노광 된 부분을 현상액을 사용하여 제거하였다. 패턴화된 포토레지스트 막 위에 전자빔 금속 증착기(e-beam evaporator)를 활용하여 갈륨 산화물 박막층에 Ni/Au를 증착하였다. 금속 증착이 완료된 후에, 아세톤을 사용하여 쇼트키 접촉을 형성하는 부분을 제외한 부분의 금속을 제거하였다. 이후 이소 프로필 알코올 용액으로 아세톤을 제거하였으며, 초순수로 샘플을 세척하고, 질소를 활용하여 블로잉하여 건조시킨다. 상기 과정에 의해서 금속 기판과 갈륨 산화물 박막층 사이에는 오믹 접촉이, 갈륨 산화물 박막층과 전극 사이에는 쇼트키 접촉이 형성된 다이오드를 제조하였다.A photoresist film is formed on the gallium oxide thin film layer corresponding to Examples 1 to 4, a mask with a predetermined pattern is placed on the photoresist film to expose the area where the metal is to be deposited, and then exposed by irradiating ultraviolet light, The exposed portion was removed using a developer. Ni/Au was deposited on a gallium oxide thin film layer using an e-beam evaporator on the patterned photoresist film. After metal deposition was completed, acetone was used to remove the metal except for the area forming the Schottky contact. Afterwards, acetone was removed with an isopropyl alcohol solution, the sample was washed with ultrapure water, and it was dried by blowing using nitrogen. Through the above process, a diode was manufactured in which ohmic contact was formed between the metal substrate and the gallium oxide thin film layer, and Schottky contact was formed between the gallium oxide thin film layer and the electrode.
*(제조예2)*(Production Example 2)
쇼트키 다이오드의 제조 (Ni을 기판으로 사용하는 경우)Fabrication of Schottky diode (when using Ni as substrate)
실시예 7에 해당하는 갈륨 산화물 박막층에 포토레지스트 막을 형성하고, 상기 포토레지스트 막 위에 금속을 증착 시킬 부분을 노출시킬 수 있도록 소정의 패턴이 형성된 마스크를 위치시킨 후 자외선을 조사하여 노광하고, 노광 된 부분을 현상액을 사용하여 제거하였다. 패턴화 된 포토레지스트막 위에 전자빔 금속 증착기(e-beam evaporator)를 활용하여 갈륨 산화물 박막층에 Ti/Au를 증착하였다. 금속 증착이 완료된 후에, 아세톤을 사용하여 쇼트키 접촉을 형성하는 부분을 제외한 부분의 금속을 제거하였다. 이후 이소 프로필 알코올 용액으로 아세톤을 제거하였으며, 초순수로 샘플을 세척하고, 질소를 활용하여 블로잉하여 건조시킨다. 상기 Ni 금속 기판과 갈륨 산화물 박막층 그리고 Ti/Au 금속막이 증착된 시료를 500℃에서 RTA를 사용하여 열처리를 실시한다. 이 때 분위기 가스는 질소를 사용하고 열처리 시간은 1분으로 한다. 상기 과정들에 의해서 Ni 기판 금속과 갈륨 산화물 박막층 사이에는 쇼트키 접촉이, 갈륨 산화물 박막층과 Ti/Au 금속 전극 사이에는 오믹 접촉이 형성되는 다이오드를 제조하였다.A photoresist film was formed on the gallium oxide thin film layer corresponding to Example 7, a mask with a predetermined pattern was placed on the photoresist film to expose the part where the metal was to be deposited, and then exposed by irradiating ultraviolet rays, and the exposed The portion was removed using a developer. Ti/Au was deposited on a gallium oxide thin film layer using an e-beam evaporator on the patterned photoresist film. After metal deposition was completed, acetone was used to remove the metal except for the area forming the Schottky contact. Afterwards, acetone was removed with an isopropyl alcohol solution, the sample was washed with ultrapure water, and it was dried by blowing using nitrogen. The sample on which the Ni metal substrate, the gallium oxide thin film layer, and the Ti/Au metal film are deposited is heat treated using RTA at 500°C. At this time, nitrogen is used as the atmospheric gas and the heat treatment time is 1 minute. Through the above processes, a diode was manufactured in which Schottky contact was formed between the Ni substrate metal and the gallium oxide thin film layer, and ohmic contact was formed between the gallium oxide thin film layer and the Ti/Au metal electrode.
도 2를 참조하면, 실시예 1 내지 4를 이용하여 제조한 쇼트키 다이오드의 전류-전압 특성에서 500 ℃에서 갈륨 산화물 박막을 형성한 실시예 1이 가장 낮은 turn on 전압을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 실시예 3과 4로 제조한 쇼트키 다이오드는 실시예 1과 2에 비하여 높은 turn on 전압을 나타냈다. 제조예 2에서 제조한 쇼트키 다이오드도 제조예 1에서 제조한 쇼트키 다이오드와 유사한 패턴을 나타냈다. Referring to FIG. 2, it can be seen from the current-voltage characteristics of the Schottky diodes manufactured using Examples 1 to 4 that Example 1, in which a gallium oxide thin film was formed at 500 ° C., showed the lowest turn-on voltage. Schottky diodes manufactured in Examples 3 and 4 showed a higher turn-on voltage than those in Examples 1 and 2. The Schottky diode manufactured in Preparation Example 2 also showed a similar pattern to the Schottky diode manufactured in Preparation Example 1.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details and limited embodiments, but these are provided only to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the field to which the present invention pertains is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can make various modifications and variations from this description.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described later as well as all things that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .
Claims (20)
상기 제1금속은 Ti인, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of producing an amorphous gallium oxide thin film, wherein the first metal is Ti.
상기 제2금속은 Ni, Cu, Stainless Steel 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of producing an amorphous gallium oxide thin film, wherein the second metal is at least one selected from the group consisting of Ni, Cu, Stainless Steel, and alloys thereof.
상기 제1금속과 상기 갈륨 산화물 박막은 오믹 접촉을 형성하는, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of producing an amorphous gallium oxide thin film, wherein the first metal and the gallium oxide thin film form ohmic contact.
상기 제2금속과 상기 갈륨 산화물 박막은 쇼트키 접촉을 형성하는, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법. According to paragraph 3,
A method of producing an amorphous gallium oxide thin film, wherein the second metal and the gallium oxide thin film form a Schottky contact.
상기 MOCVD의 박막 성장 온도는 450 내지 550 ℃인, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of producing an amorphous gallium oxide thin film, wherein the MOCVD thin film growth temperature is 450 to 550 °C.
상기 MOCVD의 전구체는 트리메틸갈륨(Trimethylgallium, TMG), 갈륨 말톨레이트(Gallium maltolate), 갈륨 아세틸아세토네이트(Gallium acetylacetonate) 및 트리스(디메틸아미도)갈륨(Tris(dimethylamido)gallium)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법.According to paragraph 1,
The precursor of the MOCVD is selected from the group consisting of trimethylgallium (TMG), gallium maltolate, gallium acetylacetonate, and tris(dimethylamido)gallium. At least one method of producing an amorphous gallium oxide thin film.
상기 MOCVD의 박막 성장 시간은 10분 내지 60분인, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of producing an amorphous gallium oxide thin film, wherein the MOCVD thin film growth time is 10 to 60 minutes.
상기 갈륨 산화물 박막층의 두께는 10 내지 100 ㎛인, 비정질 갈륨 산화물 박막의 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of producing an amorphous gallium oxide thin film, wherein the gallium oxide thin film layer has a thickness of 10 to 100 ㎛.
상기 비정질 갈륨 산화물 박막층 상에 제3금속을 형성하는 단계;를 포함하는, 반도체 소자 제조 방법. Growing an amorphous gallium oxide thin film layer by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on a substrate containing a first metal; and
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: forming a third metal on the amorphous gallium oxide thin film layer.
상기 제1금속은 Ti인, 반도체 소자 제조 방법. According to clause 10,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first metal is Ti.
상기 제1금속을 포함하는 기판과 비정질 갈륨 산화물 박막층은 오믹 접촉을 형성하고, 상기 비정질 갈륨 산화물 박막층과 제3금속은 쇼트키 접촉을 형성하는, 반도체 소자 제조 방법.
According to clause 10,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the substrate containing the first metal and the amorphous gallium oxide thin film layer form an ohmic contact, and the amorphous gallium oxide thin film layer and the third metal form a Schottky contact.
상기 제3금속은 Ni/Au, Ni/Al/Au, Pt/Au 및 Ti/Ni/Au으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 반도체 소자 제조 방법. According to clause 10,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the third metal is at least one selected from the group consisting of Ni/Au, Ni/Al/Au, Pt/Au, and Ti/Ni/Au.
상기 제3금속은 포토리소그래피 또는 금속 증착을 통해 형성되는, 반도체 소자 제조 방법. According to clause 10,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the third metal is formed through photolithography or metal deposition.
상기 갈륨 산화물 박막층 상에 제4금속을 형성하여 적층체를 제조하는 단계; 및
상기 적층체를 450 내지 550 ℃의 온도에서 열처리하는 단계;를 포함하는, 반도체 소자 제조 방법. Growing an amorphous gallium oxide thin film layer by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on a substrate containing a second metal;
manufacturing a laminate by forming a fourth metal on the gallium oxide thin film layer; and
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: heat-treating the laminate at a temperature of 450 to 550° C.
상기 제2금속은 Ni, Cu, Stainless Steel 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 반도체 소자 제조 방법.According to clause 15,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second metal is at least one selected from the group consisting of Ni, Cu, Stainless Steel, and alloys thereof.
상기 제4금속은 Ti/Au, Pt/Au, Pt/Al, Pd/Au, Pd/Al, Pt/Ti/Au 및 Pd/Ti/Au으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 반도체 소자 제조 방법. According to clause 15,
The fourth metal is at least one selected from the group consisting of Ti/Au, Pt/Au, Pt/Al, Pd/Au, Pd/Al, Pt/Ti/Au, and Pd/Ti/Au. Method for manufacturing a semiconductor device .
상기 열처리 시간 동안 상기 갈륨 산화물 박막층과 제4금속은 오믹 접촉이 형성되는, 반도체 소자 제조 방법. According to clause 15,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein ohmic contact is formed between the gallium oxide thin film layer and the fourth metal during the heat treatment time.
상기 제4금속은 포토리소그래피 또는 금속 증착을 통해 형성되는, 반도체 소자 제조 방법. According to clause 15,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the fourth metal is formed through photolithography or metal deposition.
상기 반도체 소자는 쇼트키 다이오드, 트렌지스터, 및 전력소자에서 선택되는 하나인, 반도체 소자 제조 방법. According to any one of claims 10 or 15,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is one selected from Schottky diodes, transistors, and power devices.
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| KR20220019847A (en) | 2016-05-19 | 2022-02-17 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Composite oxide semiconductor and transistor |
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2022
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