KR20220123780A - Process for production of thin film comprising multiple quantum well structure, thin film comprising multiple quantum well structure and semiconductor device comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막 및 이를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure, a thin film including a multi-quantum well structure, and a semiconductor device including the same.
AlN 층 상에 다중 양자우물층을 형성하기 위해서 기판 상에 Nanopillar-assisted growth를 이용하여 AIN 필름을 형성하는 공정, ELOG(Epitaxial lateral over growth)로 AIN 층을 형성하는 공정, 그래핀 버퍼층 상에 AIN층을 형성하고, 상기 AIN 층 상에 다중 양자우물층을 형성하는 공정이 알려져 있고, 이러한 공정은 MOCVD 반응로에서 고온 및 저진공이 필요하고, 저결함 AlN 및 다중우물 구조를 형성하기 위해서 까다로운 공정 조건, 비용 및 시간적 소모가 큰 공정이 사용되고 있다. To form a multi-quantum well layer on the AlN layer, the process of forming an AIN film using nanopillar-assisted growth on the substrate, the process of forming the AIN layer by ELOG (Epitaxial lateral over growth), AIN on the graphene buffer layer A process of forming a layer and forming a multi-quantum well layer on the AIN layer is known, and this process requires high temperature and low vacuum in a MOCVD reactor, and is a difficult process to form low-defect AlN and multi-well structures Processes with high conditions, cost and time consuming are being used.
AlN 또는 GaN 박막의 성장, 또는 AlN 또는 GaN 박막 상 AlGaN/GaN, InGaN/GaN 등의 다중양자우물층을 성장시킬 경우 10-6 대 수준의 저진공 및 1100 ℃ 수준의 고온에서 MOCVD법으로 성장 공정을 진행할 경우에 AlN 결정 성장 시 기둥(columnar)구조를 가져 결함 생성의 유리한 조건에 놓이게 되고, 박막 성장 후 고온에서 상온으로 냉각 시 기판과 박막의 열팽창계수차이(TEC)로 인하여 기판의 휨과 결함밀도가 증가할 수 있다. 즉, 고온 성장은 기판과 성장박막 간 열팽창계수차이로 인해 재료(기판 및 성장박막)의 휨을 만들고, 상온으로 MOCVD 반응로를 냉각할 시 전위증가되어 LED, LD등 소자의 양자효율저하 등 소자특성 악화를 유발할 수 있다. When growing an AlN or GaN thin film or a multi-quantum well layer such as AlGaN/GaN, InGaN/GaN, etc. on an AlN or GaN thin film, the growth process is carried out by MOCVD at a low vacuum of 10 -6 and a high temperature of 1100 ℃. In the case of AlN crystal growth, it has a columnar structure and is placed under favorable conditions for defect generation. Density may increase. That is, high-temperature growth causes warpage of materials (substrate and growth thin film) due to the difference in coefficient of thermal expansion between the substrate and the growth thin film, and when the MOCVD reactor is cooled to room temperature, the potential increases and the quantum efficiency of LED, LD, etc. devices decreases. may cause exacerbation.
저온성장으로 상기 언급한 문제를 완화할 수 있으나, 결정성이 매우 저하된 박막이 성장되며, 반응물(reactant)로 쓰이는 NH3를 분해하기 위해 600 ℃ 이상의 온도가 필요하다.Although the above-mentioned problem can be alleviated by low-temperature growth, a thin film with very low crystallinity is grown, and a temperature of 600° C. or higher is required to decompose NH 3 used as a reactant.
본 발명은, 상기 언급한 문제점을 해결하기 위해서, 기존의 다중양자우물 구조를 성장하기 위한 질화물 반도체, 즉 AlN 성장법이 갖고 있는 복잡한 공정, 낮은 공정효율 및 생산성을 개선하여 간단하게 고결정성/고양자효율을 갖는 다중양자우물 구조를 성장시킬 수 있는, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention, in order to solve the above-mentioned problems, simply improve the complex process, low process efficiency and productivity of the nitride semiconductor for growing the existing multi-quantum well structure, that is, the AlN growth method, so that high crystallinity / high It relates to a method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure, capable of growing a multi-quantum well structure having magnetic efficiency.
본 발명은, 고결정성/고양자효율의 다중양자우물층을 포함하는 박막을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a thin film including multiple quantum well layers of high crystallinity/high quantum efficiency.
본 발명은, 본 발명에 의한 다중양자우물층을 포함하는 박막을 포함하는 반도체 소자를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a semiconductor device including a thin film including a multi-quantum well layer according to the present invention.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따라, 기재를 준비하는 단계; 및 기재 상에 질화물계 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 질화물계 반도체층 상에 다중양자우물층을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는, 원자층 증착법을 이용하고, 산소를 포함하는 반응 가스를 공급하면서 질화물계 반도체를 성장시키는 것인, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법에 관한 것이다. According to an embodiment of the present invention, the method comprising: preparing a substrate; and forming a nitride-based semiconductor layer on the substrate; and forming a multi-quantum well layer on the nitride-based semiconductor layer. Including, wherein the step of forming the nitride-based semiconductor layer is to grow the nitride-based semiconductor while supplying a reactive gas containing oxygen using an atomic layer deposition method, manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure it's about how
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는, 300 ℃ 내지 1000 ℃ 온도 및 상압 내지 10-8 torr 압력에서 이루어지는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the forming of the nitride-based semiconductor layer may be performed at a temperature of 300° C. to 1000° C. and a pressure of normal pressure to 10 −8 torr.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 산소는, 반응 챔버 내에 5 sccm 내지 1000 sccm 유량으로 공급되는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the oxygen may be supplied into the reaction chamber at a flow rate of 5 sccm to 1000 sccm.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는, 반응 챔버 내에서 기재 상에 전구체를 접촉시켜 III족 질화물 반도체를 형성하고, 상기 반응 챔버 내에 산소를 포함하는 반응 가스를 공급하면서 ELOG (epitaxial lateral overgrowth) 방식으로 상기 III족 질화물 반도체를 성장시키는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the forming of the nitride-based semiconductor layer, a group III nitride semiconductor is formed by contacting a precursor on a substrate in a reaction chamber, and a reaction gas containing oxygen is supplied in the reaction chamber. The group III nitride semiconductor may be grown by an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method while supplying.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산화물, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산질화물 또는 이 둘이 형성되고 성장되는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the nitride-based semiconductor layer is to form and grow an oxide of a group III element of a group III nitride semiconductor, an oxynitride of a group III element of a group III nitride semiconductor, or both. can
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는, N-페이스(face) III족 질화물 반도체 및 III족 원소-페이스 III족 질화물 반도체가 생성되고, 상기 N-페이스 III족 질화물 반도체 및 III족 원소- 페이스 III족 질화물 반도체 사이 에IDB(inversion domain boundary)가 형성되는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the forming of the nitride-based semiconductor layer, an N-face group III nitride semiconductor and a group III element-phase III nitride semiconductor are generated, and the N-face group III nitride semiconductor is generated. An inversion domain boundary (IDB) may be formed between the nitride semiconductor and the group III element-phase group III nitride semiconductor.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 IDB는, 큐빅 결정 구조를 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the IDB may include a cubic crystal structure.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계에서 III족 질화물 반도체는, 원기둥, 다각기둥 또는 이 둘의 형상의 결정을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the step of forming the nitride-based semiconductor layer, the group III nitride semiconductor may include a crystal having a cylindrical shape, a polygonal column shape, or both.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 III족 질화물 반도체는, Al-함유 III족 질화물 반도체인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the group III nitride semiconductor may be an Al-containing group III nitride semiconductor.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층 상에 다중양자우물층을 형성하는 단계는, 원자층 증착법으로 다중양자우물층을 형성하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the forming of the multi-quantum well layer on the nitride-based semiconductor layer may include forming the multi-quantum well layer by an atomic layer deposition method.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다중양자우물층을 형성하는 단계는, 원자층 증착법을 이용하고, 300 ℃ 내지 1100 ℃ 온도 및 상압 내지 10-8 torr 압력에서 이루어지는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the forming of the multi-quantum well layer may be performed at a temperature of 300° C. to 1100° C. and a pressure of atmospheric pressure to 10 −8 torr using an atomic layer deposition method.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다중양자우물층은, AlGaN/GaN, InGaN/GaN 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the multi-quantum well layer may include AlGaN/GaN, InGaN/GaN, or both.
본 발명의 일 실시예에 따라, 질화물계 반도체층; 및 상기 질화물계 반도체층 상에 형성된 다중양자우물층; 을 포함하고, 상기 질화물계 반도체층은, III족 질화물 반도체; 및 III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산화물, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산질화물 또는 이 둘;을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a nitride-based semiconductor layer; and a multi-quantum well layer formed on the nitride-based semiconductor layer. Including, The nitride-based semiconductor layer, Group III nitride semiconductor; and an oxide of a group III element of a group III nitride semiconductor, an oxynitride of a group III element of a group III nitride semiconductor, or two thereof.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층의 두께는, 1 nm 내지 10 ㎛인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nitride-based semiconductor layer may have a thickness of 1 nm to 10 μm.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층은, 상기 III족 질화물 반도체의 결정 사이로 III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산화물, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산질화물 또는 이 둘;이 국부적으로 분포하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nitride-based semiconductor layer may include, between the crystals of the group III nitride semiconductor, an oxide of a group III element of a group III nitride semiconductor, an oxynitride of a group III element of a group III nitride semiconductor, or both; This may be a local distribution.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 다중양자우물 구조를 포함하는 박막을 포함하는, 반도체 소자에 관한 것이다.According to an embodiment of the present invention, it relates to a semiconductor device comprising a thin film including a multi-quantum well structure according to the present invention.
본 발명은, 다중양자우물 박막 성장을 위한 질화물계 반도체층의 새로운 성장 방법을 도입하고, 이를 활용하여 기존의 질화물계 반도체, 즉 AlN 성장법이 갖고 있는 복잡한 공정, 낮은 공정효율 및 생산성을 개선시키고, 간단한 공정으로 고결정성/고양자효율을 갖는 다중양자우물 박막 성장이 가능한 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 고결정성/고양자효율을 갖는 다중양자우물 구조를 갖는 반도체 박막을 제공하고, 이를 활용한 반도체 소자를 제공할 수 있다.The present invention introduces a new growth method of a nitride-based semiconductor layer for multi-quantum well thin film growth, and utilizes this to improve the complicated process, low process efficiency and productivity of the existing nitride-based semiconductor, that is, AlN growth method, and , it is possible to provide a manufacturing method capable of growing a multi-quantum well thin film with high crystallinity/high quantum efficiency with a simple process. In addition, the present invention can provide a semiconductor thin film having a multi-quantum well structure having high crystallinity/high quantum efficiency, and a semiconductor device utilizing the same.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조 공정 중 트리메틸알루미늄(Trimethyl Aluminium, TMAl) 및 NH3 원료 가스를 이용한 ALD에 의한 AlN 증착 공정에서 ALD 반응로 내에서 잔존 산소로 인한 AlxOy 및 AlON pillar의 생성 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2a는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조 공정 중 트리메틸알루미늄(Trimethyl Aluminium, TMAl) 및 NH3 원료 가스를 이용한 ALD에 의한 AlN 증착 시 사파이어 표면처리의 차이로 형성된 Al-face AlN, N-face AlN 및 IDB(Inversion domain boundary)를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2b는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2a에서 제시한 IDB(Inversion domain boundary)의 광학 이미지 및 결정학적 특성을 나타낸 것이다.
도 3a는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조 공정에서 ALD 반응로에서 산소 공급에 따른 산소의 점결함에 의해 증가된 Al adatom의 이동도 개략도를 나타낸 것이다.
도 3b는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조 공정에서 ALD 반응로에서 산소 공급에 따른 산소의 점결함에 의해 증가된 Al adatom에 따른 밀도범함수계산 결과를 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조 공정 중 트리메틸알루미늄(Trimethyl Aluminium, TMAl) 및 NH3 원료 가스를 이용한 ALD에 의한 AlN 증착 시 산소 공급 유무에 따른 AlN 박막의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 다중양자우물 구조를 포함하는 박막에서 AlxOy 및 AlON pillar에 의해 전파가 차단되는 전위개략도를 간략하게 나타낸 것이다.1 is an AlN deposition process by ALD using trimethyl aluminum (TMAl) and NH 3 source gas during the manufacturing process of a thin film including a multi-quantum well structure according to the present invention, according to an embodiment of the present invention; shows the production process of AlxOy and AlON pillar due to residual oxygen in the ALD reactor by way of example.
Figure 2a, according to an embodiment of the present invention, during the manufacturing process of a thin film including a multi-quantum well structure according to the present invention Trimethyl aluminum (TMAl) and NH 3 AlN deposition by ALD using a source gas Al-face AlN, N-face AlN, and IDB (inversion domain boundary) formed by the difference in sapphire surface treatment are shown as examples.
FIG. 2B shows optical images and crystallographic properties of the inversion domain boundary (IDB) shown in FIG. 2A according to an embodiment of the present invention.
3a is a schematic diagram of the mobility of Al adatom increased by point defects of oxygen according to oxygen supply in an ALD reactor in the manufacturing process of a thin film including a multi-quantum well structure according to the present invention, according to an embodiment of the present invention; is shown.
FIG. 3b is a density range according to Al adatom increased by point defects of oxygen according to oxygen supply in an ALD reactor in the manufacturing process of a thin film including a multi-quantum well structure according to the present invention, according to an embodiment of the present invention; FIG. The function calculation result is shown.
FIG. 4 is a view showing oxygen during AlN deposition by ALD using trimethyl aluminum (TMAl) and NH3 source gas during the manufacturing process of a thin film including a multi-quantum well structure according to the present invention, according to an embodiment of the present invention; The XRD pattern of the AlN thin film with or without supply is shown.
5 is a schematic diagram of a potential in which propagation is blocked by Al x O y and AlON pillars in a thin film including a multi-quantum well structure according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator, or a custom in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is said to be located "on" another member, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member exists between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements.
이하, 본 발명의 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막 및 이의 활용에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure, a thin film including a multi-quantum well structure, and utilization thereof of the present invention will be described in detail with reference to Examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.
본 발명은, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 기재를 준비하는 단계; 및 다중양자우물 구조를 형성하는 단계; 를 포함할 수 있다. 상기 제조방법은, 원자층 증착(ALD) 기술을 이용한 질화물 반도체의 성장 시 산소를 공급하여 저온에서 고결정의 반도체 박막 성장을 유도하고, 고결정/고양자효율의 다중양자우물 구조의 성장에 유리한 조건을 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure. According to an embodiment of the present invention, the manufacturing method includes: preparing a substrate; and forming a multi-quantum well structure; may include. The manufacturing method induces the growth of a high-crystal semiconductor thin film at a low temperature by supplying oxygen during growth of a nitride semiconductor using atomic layer deposition (ALD) technology, and is advantageous for the growth of a multi-quantum well structure with high crystal/high quantum efficiency. conditions can be provided.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 기재를 준비하는 단계는, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 활용 분야에 따라 반응기판 및/또는 소자기판일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of preparing the substrate may be a reaction substrate and/or a device substrate depending on the field of application of a thin film including a multi-quantum well structure.
본 발명의 일 예로, 상기 반응기판 및 소자기판은, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 활용 방법에 따라 적절하게 선택될 수 있고, 예를 들어, 투명기판, 사파이어(Al2O3), Si, SiC, 웨이퍼 등일 수 있다.As an example of the present invention, the reaction substrate and the device substrate may be appropriately selected according to a method of utilizing a thin film including a multi-quantum well structure, for example, a transparent substrate, sapphire (Al 2 O 3 ), Si , SiC, wafer, or the like.
본 발명의 일 예로, 상기 기판 상에 n-형 반도체, p-형 반도체 또는 이 둘을 포함하는 화합물 반도체층을 더 포함할 수 있고, 상기 화합물 반도체층 상에 다중양자우물 구조 형성 공정이 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 n-형 반도체 및 p-형 반도체는, 각각 InP, InS, GaAs, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, Zno, InN, AlN 및 GaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, InGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, 및 GaInNSb 등의 질화 갈륨 반도체; 등에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.As an example of the present invention, an n-type semiconductor, a p-type semiconductor, or a compound semiconductor layer including both may be further included on the substrate, and a multi-quantum well structure forming process may be performed on the compound semiconductor layer. have. For example, the n-type semiconductor and the p-type semiconductor include InP, InS, GaAs, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, Zno, InN, AlN and GaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, respectively. gallium nitride semiconductors such as , InGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, and GaInNSb; It may be selected from the like, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다중양자우물 구조를 형성하는 단계는, 질화물계 반도체층을 형성하는 단계 및 다중양자우물층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the multi-quantum well structure may include forming a nitride-based semiconductor layer and forming a multi-quantum well layer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 기재 상에 원자층 증착법(ALD)을 이용하고, 산소를 포함하는 반응 가스를 공급하면서 질화물계 반도체 박막을 성장시킬 수 있다. 예를 들어, 반응 챔버 내에서 기재 상에 전구체(또는, 원료 가스)를 접촉시켜 III족 질화물 반도체를 형성하고, 상기 반응 챔버 내에 산소를 포함하는 반응 가스를 공급하면서 ELOG(epitaxial lateral overgrowth) 방식으로 상기 III족 질화물 반도체를 성장시킬 수 있다. 또는, 상기 전구체(원료 가스)와 산소는 함께 공급되어 III족 질화물 반도체의 시드 형성 및 성장 공정에 공급될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the nitride-based semiconductor layer may include growing a nitride-based semiconductor thin film while supplying a reactive gas containing oxygen using atomic layer deposition (ALD) on the substrate. can For example, a group III nitride semiconductor is formed by contacting a precursor (or a source gas) on a substrate in a reaction chamber, and an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method while supplying a reaction gas containing oxygen into the reaction chamber The group III nitride semiconductor may be grown. Alternatively, the precursor (source gas) and oxygen may be supplied together to be supplied to the seed formation and growth process of the group III nitride semiconductor.
본 발명의 일 예로, 상기 질화물계 반도체층은, 버퍼층 및/또는 장벽층으로 활용되고 상기 질화물계 반도체층 상에 다중양자우물층이 형성될 수 있다. 상기 질화물계 반도체층은, III족 질화물 반도체를 포함하고, 예를 들어, AlN, InGaN, InAs, GaAs, GaN, AlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN 및 GaAlNSb에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.As an example of the present invention, the nitride-based semiconductor layer may be used as a buffer layer and/or a barrier layer, and a multiple quantum well layer may be formed on the nitride-based semiconductor layer. The nitride-based semiconductor layer may include a group III nitride semiconductor, for example, at least one selected from AlN, InGaN, InAs, GaAs, GaN, AlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN and GaAlNSb, It is not limited thereto.
본 발명의 일 예로, 상기 질화물계 반도체층은, III족 질화물 반도체; 및 III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산화물, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산질화물 또는 이 둘을 포함할 수 있다. 예를 들어, III족 질화물 반도체로 AlN, III족 원소의 산화물 및 III족 원소의 산질화물은 각각 AlO 및 AlON일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nitride-based semiconductor layer may include a group III nitride semiconductor; and an oxide of a group III element of a group III nitride semiconductor, an oxynitride of a group III element of a group III nitride semiconductor, or both. For example, as a group III nitride semiconductor, AlN, an oxide of a group III element, and an oxynitride of a group III element may be AlO and AlON, respectively.
또한, 상기 질화물계 반도체층은, 산소공급에 의해 산발적으로 생성되는 III족 질화물 반도체 결정립계 사이에 큐빅(cubic)구조의 IDB(inversion domain boundary)를 생성시켜 양자효율이 증대된 다중양자우물 박막을 성장시킬 수 있다. 예를 들어, AlN 결정립계 내에서 N-face AlN에 의해 Al-face AlN과 N-face AlN 사이에서 생성되는 큐빅(cubic)구조의 IDB(inversion domain boundary)을 생성시킬 수 있다. 이는 잔류 산소에 의해서 III족 질화물 반도체 결정립 사이에 산화물 및/또는 산질화물을 생성하여 ELOG법에 의한 고결정성 박막성장 및 고결정성/고양자효율의 다중양자우물층을 형성할 수 있다.In addition, in the nitride-based semiconductor layer, a multi-quantum well thin film with increased quantum efficiency is grown by creating a cubic structure IDB (inversion domain boundary) between grain boundaries of a group III nitride semiconductor sporadically generated by oxygen supply. can do it For example, an inversion domain boundary (IDB) having a cubic structure generated between Al-face AlN and N-face AlN by N-face AlN in the AlN grain boundary may be generated. This can form an oxide and/or oxynitride between crystal grains of a group III nitride semiconductor by residual oxygen, thereby forming a highly crystalline thin film growth and a high crystallinity/high quantum efficiency multi-quantum well layer by the ELOG method.
보다 구체적으로, 도 1을 살펴보면, 원자층 증착법(ALD)을 이용하여 AlN, AlGaN/GaN 다중양자우물층 성장 시 산소를 공급함으로써, 기둥(columnar) 구조의 AlN 결정립계(grain boundary) 사이에 AlON를 생성시켜 ELOG법에 의한 고결정성 박막성장을 유도할 수 있다. 또한, 도 2a 및 도 2b를 살펴보면, 산소공급에 의해 산발적으로 생성되는 N-face AlN에 의해 Al-face AlN과 N-face AlN 사이에서 생성되는 큐빅(cubic)구조의 IDB(inversion domain boundary) 생성으로 양자효율이 증대된 다중양자우물층을 갖는 InGaN/GaN 혹은 AlGaN/GaN 박막을 성장시킬 수 있다.More specifically, referring to FIG. 1, by supplying oxygen during AlN, AlGaN/GaN multi-quantum well layer growth using atomic layer deposition (ALD), AlON is formed between AlN grain boundaries of a columnar structure. It can induce high crystallinity thin film growth by ELOG method. In addition, referring to FIGS. 2A and 2B , an inversion domain boundary (IDB) having a cubic structure is generated between Al-face AlN and N-face AlN by N-face AlN sporadically generated by oxygen supply. As a result, an InGaN/GaN or AlGaN/GaN thin film having a multi-quantum well layer with increased quantum efficiency can be grown.
본 발명의 일 예로, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는, 저온 및 저압에서 이루어지고, 예를 들어, 300 ℃ 내지 1000 ℃; 300 ℃ 내지 900 ℃; 300 ℃ 내지 800 ℃; 300 ℃ 내지 500 ℃; 또는 400 ℃ 내지 600 ℃ 온도; 및 상압 내지 10^-8 Torr 압력에서 실시될 수 있다. 이는 저온 및 저압에서 고결정의 반도체 박막 성장이 이루어지고 기재 등의 휨 현상을 방지하면서 고결정/고효율의 다중양자우물 구조를 성장시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of forming the nitride-based semiconductor layer is made at a low temperature and a low pressure, for example, 300 ℃ to 1000 ℃; 300°C to 900°C; 300°C to 800°C; 300°C to 500°C; or from 400°C to 600°C; and atmospheric pressure to 10^-8 Torr pressure. This makes it possible to grow a high-crystal/high-efficiency multi-quantum well structure while growing a high-crystal semiconductor thin film at low temperature and low pressure and preventing warpage of the substrate.
본 발명의 일 예로, 상기 산소는 O2, O3 등일 수 있고, 상기 반응 챔버 내에 5 sccm 내지 1000 sccm 유량으로 공급되거나 또는 상기 산소는 원료 가스에 대해 1 내지 100 유량비(sccm)로 공급될 수 있다. 또한, 상기 유량 범위 내에 포함되면 산소 공급 및 잔류 산소에 의한 다중양자우물의 성능 향상에 유리한 질화물계 반도체층의 구성 및 결정 특성을 유도할 수 있다. 또한, 상기 산소는, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계 중 일부분 또는 전체 공정에서 공급될 수 있다.As an example of the present invention, the oxygen may be O 2 , O 3 , etc., and may be supplied at a flow rate of 5 sccm to 1000 sccm in the reaction chamber, or the oxygen may be supplied at a flow rate of 1 to 100 sccm to the source gas. have. In addition, when it is included in the flow rate range, it is possible to induce the structure and crystal characteristics of the nitride-based semiconductor layer advantageous for improving the performance of the multi-quantum well by oxygen supply and residual oxygen. In addition, the oxygen may be supplied in a part or the entire process of forming the nitride-based semiconductor layer.
예를 들어, 도 3a 및 도 3b를 살펴보면, 점결함의 생성으로 인한 Al 추가원자(adatom)의 이동도 증가로 AlN의 측면 성장율(lateral growth rate) 증가는 결정성 향상에 도움을 주고, 이러한 결정 특성은 도 4의 산소 유무에 따른 AlN의 결정 특성의 변화로 XRD 패턴에서 (102) 성장 결정면의 이동으로 확인할 수 있다. 또한, 상기 언급한 바와 같이, ALD법으로 저진공에서 AlN, InGaN/GaN, AlGaN/GaN 성장 시 잔존 산소에 의해 국부적으로 기둥형(columnar) AlN 결정 사이 사이에 AlON이 생성되고, 도 5에서 나타낸 바와 같이, 이러한 AlON 층 형성으로 인하여 다중양자우물층으로 전파되는 전위들의 밀도 감소 가능하게 할 수 있다. 또한, 잔존 산소로 인해 사파이어 표면 처리의 차이로 Al-face AlN과 N-face AlN이 생성되어 이들이 만나는 면에서 IDB(inversion domain boundary)가 생성되고, IDB는 우르자이트(wurzite) 구조와 달리 큐빅(cubic) 결정구조를 가져 다중양자우물 내에서 전자와 홀의 파동함유 분리(wavefunction separation)를 원활하게 하여 양자효율을 증대시키는 효과를 제공할 수 있다.For example, referring to FIGS. 3A and 3B , an increase in the lateral growth rate of AlN due to an increase in the mobility of Al additional atoms (adatom) due to the generation of point defects helps to improve crystallinity, and such crystalline characteristics is a change in the crystal properties of AlN according to the presence or absence of oxygen in FIG. 4 , which can be confirmed by the movement of the (102) growth crystal plane in the XRD pattern. In addition, as mentioned above, when AlN, InGaN/GaN, and AlGaN/GaN are grown in a low vacuum by the ALD method, AlON is locally generated between the columnar AlN crystals by the residual oxygen, as shown in FIG. As shown, it is possible to reduce the density of dislocations propagating to the multi-quantum well layer due to the formation of the AlON layer. In addition, Al-face AlN and N-face AlN are generated due to the difference in sapphire surface treatment due to residual oxygen, and an inversion domain boundary (IDB) is created at the surface where they meet, and IDB is cubic unlike wurzite structure. Because it has a (cubic) crystal structure, it is possible to provide the effect of increasing quantum efficiency by smoothing the wavefunction separation of electrons and holes in multiple quantum wells.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다중양자우물층을 형성하는 단계는, 상기 질화물계 반도체층 상에 원자층 증착법으로 다중 양자우물층을 형성하고, 상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계와 연속 공정으로 진행되어 고결정성/고효율의 양자우물 구조를 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the multi-quantum well layer is continuous with the steps of forming the multi-quantum well layer on the nitride-based semiconductor layer by atomic layer deposition and forming the nitride-based semiconductor layer. It is possible to form a quantum well structure with high crystallinity/high efficiency by proceeding with the process.
본 발명의 일 예로, 상기 다중양자 우물층은, InN, AlN, InGaN, AlGaN, GaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb 등의 III족 질화물 반도체에서 선택된 2종 이상을 포함하고, 예를 들어, AlGaN/GaN, InGaN/GaN 또는 이 둘의 다중양자 우물 구조를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the multi-quantum well layer comprises at least two selected from group III nitride semiconductors such as InN, AlN, InGaN, AlGaN, GaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, and GaInNSb. and may include, for example, a multiquantum well structure of AlGaN/GaN, InGaN/GaN, or both.
본 발명의 일 예로, 상기 다중양자우물층을 형성하는 단계는, 300 ℃ 내지 1100 ℃; 300 ℃ 내지 1000 ℃; 300 ℃ 내지 900 ℃; 또는 400 ℃ 내지 800 ℃의 온도 및 상압 내지 10^-8 Torr 압력에서 실시될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of forming the multi-quantum well layer, 300 ℃ to 1100 ℃; 300°C to 1000°C; 300°C to 900°C; Or it may be carried out at a temperature of 400 ℃ to 800 ℃ and atmospheric pressure to 10^-8 Torr pressure.
본 발명은, 다중양자우물 구조를 포함하는 박막에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다중양자우물 구조를 포함하는 박막은, 질화물계 반도체층; 상기 질화물계 반도체층 상에 형성된 다중양자우물층;을 포함할 수 있다.The present invention relates to a thin film including a multi-quantum well structure. According to an embodiment of the present invention, the thin film including the multi-quantum well structure includes: a nitride-based semiconductor layer; and a multi-quantum well layer formed on the nitride-based semiconductor layer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 질화물계 반도체 박막은, III족 질화물 반도체를 포함하고, 예를 들어, AlN, InGaN, InAs, GaAs, GaN, AlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN 및 GaAlNSb에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present invention, the nitride-based semiconductor thin film includes a group III nitride semiconductor, for example, selected from AlN, InGaN, InAs, GaAs, GaN, AlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN and GaAlNSb. It may include one or more, but is not limited thereto.
본 발명의 일 예로, 상기 질화물계 반도체층의 두께는, 1 nm 이상; 1 nm 내지 10 ㎛; 또는 30 nm 내지 1 ㎛일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the nitride-based semiconductor layer is 1 nm or more; 1 nm to 10 μm; or 30 nm to 1 μm.
본 발명의 일 예로, 상기 질화물계 반도체층은, III족 질화물 반도체 결정 사이로 III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산화물, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산질화물 또는 이 둘;을 포함하고, 이들은 상기 질화물계 반도체층에서 국부적으로 분포할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the nitride-based semiconductor layer includes an oxide of a group III element of a group III nitride semiconductor, an oxynitride of a group III element of a group III nitride semiconductor, or both; It may be locally distributed in the nitride-based semiconductor layer.
본 발명의 일 예로, 상기 III족 질화물 반도체, 상기 산화물 및 상기 산질화물은, 원기둥, 다각기둥 또는 이 둘의 형상의 결정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 버퍼층은, 성장 시 잔존 산소에 의해 국부적으로 기둥형(columnar) AlN 결정 사이에 AlxOy 및/또는 AlON 필러 구조(pillar)가 형성될 수 있다. 또한, 도 5에서 나타낸 바와 같이, AlxOy 및/또는 AlON 형성으로 인하여 다중양자우물층으로 전파되는 전위들의 밀도를 감소시켜 고양자효율의 다중양자우물층을 형성할 수 있다.As an example of the present invention, the group III nitride semiconductor, the oxide, and the oxynitride may include crystals having the shape of a cylinder, a polygon, or both. For example, referring to FIG. 2 , in the buffer layer, AlxOy and/or AlON pillar structures may be locally formed between columnar AlN crystals by residual oxygen during growth. In addition, as shown in FIG. 5 , a multi-quantum well layer with high quantum efficiency can be formed by reducing the density of dislocations propagating to the multi-quantum well layer due to the formation of AlxOy and/or AlON.
본 발명의 일 예로, 상기 III족 질화물 반도체는, N-face III족 질화물 반도체 및 III족 원소-face III족 질화물 반도체를 포함하고, 이들 사이에 IDB(inversion domain boundary)가 형성되는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 버퍼층은, 성장 시 잔존 산소에 의해 반응 기판, 즉 사파이어 표면 처리의 차이로 Al-face AlN과 N-face AlN이 산발적으로 생성되고, 이들이 만나는 면에서 IDB(Inversion domain boundary)가 생성되고, IDB는 우르자이트(wurzite) 구조와 달리 규빅(cubic) 결정구조를 가져 다중양자우물 내에서 전자와 홀의 파동함유 분리(wavefunction separation)를 원활하게 유도하여 양자효율을 증대시킬 수 있다.As an example of the present invention, the group III nitride semiconductor may include an N-face group III nitride semiconductor and a group III element-face group III nitride semiconductor, and an inversion domain boundary (IDB) is formed therebetween. For example, referring to FIGS. 2A and 2B , in the buffer layer, Al-face AlN and N-face AlN are sporadically generated due to the difference in surface treatment of the reactive substrate, that is, sapphire, by residual oxygen during growth, and they meet Inversion domain boundary (IDB) is created in the surface, and IDB has a cubic crystal structure unlike wurzite structure, so it smoothly induces wavefunction separation of electrons and holes in a multi-quantum well. Thus, the quantum efficiency can be increased.
본 발명의 일 예로, 상기 다중양자 우물층은, InN, AlN, InGaN, AlGaN, GaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb 등의 III족 질화물 반도체에서 선택된 2종 이상을 포함하고, 예를 들어, AlGaN/GaN, InGaN/GaN 또는 이둘의 다중양자 우물 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, AlGaN/GaN, InGaN/GaN 또는 이둘의 다중양자 우물 구조를 포함할 수 있다. 상기 다중양자우물층은, 단일 또는 복수층의 초격자 양자우물 구조를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the multi-quantum well layer comprises at least two selected from group III nitride semiconductors such as InN, AlN, InGaN, AlGaN, GaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, and GaInNSb. and may include, for example, a multiquantum well structure of AlGaN/GaN, InGaN/GaN, or both. For example, it may include a multiquantum well structure of AlGaN/GaN, InGaN/GaN, or both. The multi-quantum well layer may further include a single or multiple-layered superlattice quantum well structure.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다중양자 구조를 포함하는 박막은, 상기 III족 질화물 반도체층 상에서 형성된 다중양자 우물층을 포함하는 반도체 구조물이며, 예를 들어, 적층 반도체 구조물일 수 있다. 예를 들어, 기재/질화물 반도체층/다중양자 우물층을 포함하고, 활용 분야에 따라 적층되는 층을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the thin film including the multi-quantum structure is a semiconductor structure including a multi-quantum well layer formed on the group III nitride semiconductor layer, and may be, for example, a stacked semiconductor structure. For example, it may include a substrate/nitride semiconductor layer/multi-quantum well layer, and may further include a layer stacked according to application fields.
본 발명의 일 예로, 상기 기재는, 다중양자 구조를 포함하는 박막의 적용 분야에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들어, 사파이어(Al2O3), Si, SiC, 웨이퍼 등의 기판일 수 있다.As an example of the present invention, the substrate may be appropriately selected according to the field of application of a thin film including a multi-quantum structure, for example, a substrate such as sapphire (Al 2 O 3 ), Si, SiC, or a wafer. can
본 발명의 일 예로, 상기 반도체 구조물에 p-형 반도체층 및 n-형 반도체층을 더 포함할 수 있고, 예를 들어, InP, InS, GaAs, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, Zno, InN, AlN 및 GaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, InGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, 및 GaInNSb 등의 질화 갈륨 반도체; 등에 선택되고, 또한, p형 및 n형 전극을 적절하게 배치할 수 있다.As an example of the present invention, the semiconductor structure may further include a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, for example, InP, InS, GaAs, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, Zno, InN, AlN and gallium nitride semiconductors such as GaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, InGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, and GaInNSb; etc., and the p-type and n-type electrodes can be appropriately arranged.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 다중양자우물 구조를 포함하는 박막을 포함하는, 반도체 소자에 관한 것으로, 상기 반도체 소자는, 발광 소자, Micro LED 디바이스, 발전 디바이스(power device), UV 센서 등일 수 있으며, 상기 반도체 소자의 구동을 위한 구성은 본 발명의 기술 분야에서 알려진 구성을 포함할 수 있고, 본 명세서에는 구체적으로 언급하지 않는다.According to an embodiment of the present invention, it relates to a semiconductor device comprising a thin film including a multi-quantum well structure according to the present invention, the semiconductor device comprising: a light emitting device, a Micro LED device, a power device; It may be a UV sensor, and the configuration for driving the semiconductor device may include a configuration known in the technical field of the present invention, and is not specifically mentioned herein.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible by those skilled in the art from the above description. For example, even if the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (16)
기재 상에 질화물계 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 질화물계 반도체층 상에 다중양자우물층을 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는, 원자층 증착법을 이용하고, 산소를 포함하는 반응 가스를 공급하면서 질화물계 반도체를 성장시키는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
preparing a substrate; and
forming a nitride-based semiconductor layer on a substrate; and
forming a multi-quantum well layer on the nitride-based semiconductor layer;
including,
The step of forming the nitride-based semiconductor layer is to grow the nitride-based semiconductor while supplying a reactive gas containing oxygen using an atomic layer deposition method,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는,
300 ℃ 내지 1000 ℃ 온도 및 상압 내지 10-8 torr 압력에서 이루어지는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The step of forming the nitride-based semiconductor layer,
It will be made at a temperature of 300 ° C. to 1000 ° C. and atmospheric pressure to 10 -8 torr pressure,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 산소는, O2, O3 또는 이 둘을 포함하고,
상기 산소는, 반응 챔버 내에 5 sccm 내지 1000 sccm 유량으로 공급되는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The oxygen includes O 2 , O 3 or both,
Wherein the oxygen is supplied at a flow rate of 5 sccm to 1000 sccm in the reaction chamber,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는,
반응 챔버 내에서 기재 상에 전구체를 접촉시켜 III족 질화물 반도체를 형성하고, 상기 반응 챔버 내에 산소를 포함하는 반응 가스를 공급하면서 ELOG (epitaxial lateral overgrowth) 방식으로 상기 III족 질화물 반도체를 성장시키는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The step of forming the nitride-based semiconductor layer,
Forming a group III nitride semiconductor by contacting a precursor on a substrate in a reaction chamber, and growing the group III nitride semiconductor in an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method while supplying a reaction gas containing oxygen into the reaction chamber ,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는,
III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산화물, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산질화물 또는 이 둘이 형성되고 성장되는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The step of forming the nitride-based semiconductor layer,
An oxide of a group III element of a group III nitride semiconductor, an oxynitride of a group III element of a group III nitride semiconductor, or both are formed and grown,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계는,
N-페이스(face) III족 질화물 반도체 및 III족 원소-페이스 III족 질화물 반도체가 생성되고,
상기 N-페이스 III족 질화물 반도체 및 III족 원소- 페이스 III족 질화물 반도체 사이 에IDB(inversion domain boundary)가 형성되는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The step of forming the nitride-based semiconductor layer,
An N-face group III nitride semiconductor and a group III element-phase group III nitride semiconductor are produced,
An inversion domain boundary (IDB) is formed between the N-phase group III nitride semiconductor and the group III element-phase III nitride semiconductor,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 IDB는, 큐빅 결정 구조를 포함하는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The IDB, comprising a cubic crystal structure,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층을 형성하는 단계에서 III족 질화물 반도체는,
원기둥, 다각기둥 또는 이 둘의 형상의 결정을 포함하는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
In the step of forming the nitride-based semiconductor layer, the group III nitride semiconductor is
Which includes a crystal of the shape of a cylinder, a polygonal column, or both,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 III족 질화물 반도체는,
Al-함유 III족 질화물 반도체인 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The group III nitride semiconductor is
which is an Al-containing group III nitride semiconductor,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층 상에 다중양자우물층을 형성하는 단계는,
원자층 증착법으로 다중양자우물층을 형성하는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The step of forming a multi-quantum well layer on the nitride-based semiconductor layer,
To form a multi-quantum well layer by atomic layer deposition,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 다중양자우물층을 형성하는 단계는,
원자층 증착법을 이용하고,
300 ℃ 내지 1100 ℃ 온도 및 상압 내지 10-8 torr 압력에서 이루어지는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
Forming the multi-quantum well layer comprises:
using atomic layer deposition,
300 ℃ to 1100 ℃ temperature and atmospheric pressure to 10 -8 torr pressure will be made,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 다중양자우물층은, AlGaN/GaN, InGaN/GaN 또는 이 둘을 포함하는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The multi-quantum well layer will include AlGaN / GaN, InGaN / GaN or both,
A method for manufacturing a thin film including a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층 상에 형성된 다중양자우물층;
을 포함하고,
상기 질화물계 반도체층은, III족 질화물 반도체; 및 III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산화물, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산질화물 또는 이 둘;을 포함하는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막.
nitride-based semiconductor layer; and
a multiple quantum well layer formed on the nitride-based semiconductor layer;
including,
The nitride-based semiconductor layer may include a group III nitride semiconductor; and an oxide of a group III element of a group III nitride semiconductor, an oxynitride of a group III element of a group III nitride semiconductor, or both;
A thin film comprising a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층의 두께는, 1 nm 내지 10 ㎛인 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막.
14. The method of claim 13,
The thickness of the nitride-based semiconductor layer, 1 nm to 10 ㎛,
A thin film comprising a multi-quantum well structure.
상기 질화물계 반도체층은, 상기 III족 질화물 반도체의 결정 사이로 III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산화물, III족 질화물 반도체의 III족 원소의 산질화물 또는 이 둘;이 국부적으로 분포하는 것인,
다중양자우물 구조를 포함하는 박막.
14. The method of claim 13,
The nitride-based semiconductor layer, an oxide of a group III element of a group III nitride semiconductor, an oxynitride of a group III element of a group III nitride semiconductor, or both; is locally distributed between the crystals of the group III nitride semiconductor,
A thin film comprising a multi-quantum well structure.
을 포함하는,
반도체 소자. A thin film comprising the multi-quantum well structure of claim 13;
containing,
semiconductor device.
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2021
- 2021-03-02 KR KR1020210027123A patent/KR102489736B1/en active IP Right Grant
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