일반기술

원자층 증착과 후열처리에 의한 ZnO 박막의 제조방법

*원리 및 구성본 기술은 원자층 증착과 후열처리에 의한 ZnO 박막의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 후열처리과정을 통해서 UV 영역에서의 발광특성이 우수한 ZnO 박막의 제조방법을 제공하는 기술이다. 1) 단계 1 : ALE법을 이용하여 ZnO 박막(얇은막)을 증착시킨다. ZnO 박막을 위한 기판(전기회로가 편성되어 있는 판)으로는 사파이어 단결정 또는 실리콘 기판을 모두 사용할 수 있다. 증착시 기판의 온도는 ALE 공정온도 범위에서 수행하는 것이 바람직하며, 130˜170℃에서 수행한다. 기판의 온도를 ALE법과 유사한 CVD 공정온도 범위(약 400℃)에서 수행할 경우, 이후 최종 ZnO 박막이 화학양론적인 성장이 제대로 이루어지지 않아 UV 영역 뿐만 아니라 가시광선 영역에서의 빛을 내는점이 크게 증가하는 문제점이 발생한다. ZnO 박막을 증착시키기 위한 ALE는 Zn 소스, 산소 소스와 질소를 시분할로 주입함으로써 소스간의 기체상태 반응을 제거하고, 표면에서 제한된 반응을 유도함으로, 기체상태반응으로 인한 입자의 발생이 억제되고 소스 양과는 무관하게 원자층 단위로 증착된다.2) 단계 2 : 상기 ZnO 박막이 증착된 기판을 열처리한다. 열처리는 화학양론적 성장을 유도하여 고품위의 ZnO 박막을 얻기 위한 것으로, 산소분위기 하 600˜1,000℃에서 수행하는 것이 바람직하다. 후열처리 온도가 범위 미만인 경우, ZnO 박막의 완전한 화학양론적 성장이 이루어지지 못하며, 범위를 초과하는 경우에는 ZnO 박막의 표면 형상학(morphology)이 크게 나빠지는 문제점이 발생한다.*특징 및 장점1) 사파이어 기판 위에 Zn 소스를 챔버내부에 유입시켜 반응시킨는 단계2) 질소 가스 퍼지를 수행하는 단계3) 그 후 산소 소스를 챔버내부에 유입시켜 반응시킨 후 다시 질소 가스 퍼지를 수행하여 ZnO 박막을 증착하는 단계4) ZnO 박막이 증착된 기판을 산소분위기 하에서 열처리하여 ZnO 박막을 제조하는 단계 *효과1) ALE 공정온도에서 ZnO 박막을 증착시키고, 이후 고온에서 후열처리를 수행함으로써, ZnO 박막의 화학양론적인성장을 이루어 가시광선 영역에서의 발광이 전혀 없고, UV 영역에서의 발광(near band edge emission) 강도가 큰 ZnO 박막을 얻을 수 있는 효과2) ZnO 박막의 제조방법은 ZnO 박막의 강한 UV 영역에서의 발광특성으로부터 ALE를 이용한 ZnO 박막의 UV LED(Light Emitting Diode) 제조에 유용하게 이용할 수 있는 효과*적용제품 및 경쟁제품 본 기술은 발광소자 칩 개발 및 생산능력을 가지고 있는 삼성전기, LG이노텍, 나리지온 등의 업체와의 협력을 통하여 사업화를 진행하거나, 본 기술이 장비기술인 점을 생각하여 반도체 박막 장비 기술을 보유하고 있는 반도체 장비업체에 대한 기술이전을 통하여 사업화 진행이 필요할 것으로 판단된다.