일반기술

갈륨 함유 반도체의 산화방법

○ 기술발명의 목적: 비교적 저온에서 갈륨 함유 반도체의 산화 방법○ 기술 요약 및 특징: 본 발명은 GaN 등의 갈륨 포함 반도체의 산화방법에 관한 것으로, 기존의 열산화방법과 달리 상온에서 광전기화학적으로 산화막을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 갈륨 함유 반도체의 산화방법은: (a) 산소성분을 함유하며 갈륨 산화막을 식각하지 않는 전도성 액에 갈륨 함유 반도체를 담그되, 상기 갈륨 함유 반도체가 상기 액에 비해 낮은 전위를 갖도록 하여 상기 갈륨 함유 반도체 표면에서 에너지 대(帶)가 구부러져 정공의 우물이 생성되도록 하는 단계와; (b) 상기 반도체의 에너지 갭보다 큰 에너지를 갖는 빛을 상기 반도체에 조사하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.○ 색인어: 갈륨, 반도체, GaN, 전위우물, 정공, 자외선, 산화막, 산화방법본 발명은: (a) 산과 알칼리를 함유하지 않아 갈륨 산화막을 식각하지 않되 자외선을 조사받아 이온화됨으로써 전도성을 띠게되는 물 또는 H 2 O 2 액에 갈륨 함유 반도체를 담그고, 상기 물 또는 H 2 O 2 액과 접촉된 갈륨 함유 반도체의 에너지 대(帶)가 아랫쪽으로 구부러져 정공의 우물이 생성되도록 0.65∼15V의 전압을 인가하는 단계와; (b) 상기 반도체의 에너지 갭보다 큰 에너지를 갖는 빛을 상기 반도체에 조사하여 기판표면에 정공이 축적되도록 함으로써 갈륨을 활성화시켜 상기 액의 속의 산소와 결합하여 갈륨이 산화되도록 하는 것을 특징으로 한다.우선, 사파이어 등의 기판 위에 일정 두께의 GaN막을 형성한다. GaN막(110)을 형성하기 위해서, 유기금속 화학증착(MOCVD) 방법, 분자선 에피택시(MBE) 등의 방법이 이용될 수 있다. 이 때, GaN막을 도핑하여 GaN막이 n-형 또는 p-형의 반도체 특성을 나타낼 수 있게 할 수 있다.이어서 결과물 상에 인듐(In) 또는 저항성 접촉(ohmic contact)을 나타낼 수 있는 금속을 증착한 뒤 열처리하여, 도 1b와 같이, GaN막 상의 일부 영역에 저항성 접촉 금속층을 형성한다.그 다음, 자외선이 투과되지 않는 포토레지스트막 등의 불투명 보호막을 형성하여 선택적으로 산화막이 형성될 부분(A)만 노출되도록 한다.그 다음, 저항성 접촉 금속층 위에 전선을 연결하고 저항성 접촉 금속층 부위와 전선을 왁스 또는 절연막으로 덮어 씌워 저항성 접촉 금속층 부위와 전선이 노출되지 않는 구조를 만든다.상기 과정을 결과물에 대해 광전기화학 반응을 일으키기 위한 셀(200)을 아래의 대표도에 도시하였다. 도면을 참조하면, 셀(200)은, 용기(210)와, 그 내부에 담겨진 전도성을 갖는 물(220)과, 광전기화학 반응의 대상물(230)을 자외선을 조사하기 위한 자외광원(240)과, 대상물(230)에 전압을 인가하기 위한 수단으로 이루어짐을 알 수 있다. 또한, 전압 인가수단은, 직류 전압원(250)과, 전선(260a, 260b)과, 백금 전극(270)으로 이루어져 있다. 물(220) 대신에, 생성된 Ga 산화막이 용해되어 식각되지 않도록 산이나 알칼리 등을 함유하지 않는 전도성을 가진 H 2 O 2 액을 사용하거나, Ga산화막을 식각하지 않는 산소를 포함한 전도성을 갖는 용액이 이용될 수 있다. H 2 O 2 액 또는 물(220)은 자외선을 조사받으면 이온화되어 전도성을 띠게 된다.