일반기술

질화처리를 이용한 p-형 질화갈륨계열 박막의 제조방법

고정공농도의 p-형 질화갈륨 박막은 질화물 반도체를 이용한 전자소자의 제작에 있어 가장 핵심적인 기술의 하나이다. 질화갈륨박막과 사파이어 기판(substrate)사이에는 격자불일치와 열팽창계수의 차이가 커서 고성능의 질화갈륨 박막을 얻기힘들다. Mg이 도핑된 p-형 질화갈륨 박막의 경우는 반응기내의 여러 수소원(hydrogen source)이 있어 질소 플라즈마 (nitrogen plasma) 처리후 500℃∼1,100℃로 급속 열처리를 하면 Mg-복합체가 형성되어 박막은 반절연체(semi-insulator)가 되고 Mg-H 복합체로부터 Mg 억셉터(acceptor)를 활성화시킬 수 있다. 유기금속화학기상증착법(MOCVD:Metallorganic Chemical Vapor Deposition)에 의해 수소를 운반가스로 하여 비스시클로펜타다이닐마그네슘(CP2Mg)박막에 도핑하여 박막을 성장시킨다. 박막위의 자연산화막(native oxide) 및 옥시나이트라이드(oxynitrides)를 제거하기 위해 염산이나 질산같은 산용액에 침지시킨다.질화처리는 1∼4000sccm의 질소유입량, 10∼1,000℃의 온도, 10토르(torr)이하의 압력조건에서 1분∼120분동안 질소 플라즈마를 이용하고 급속열처리는 불활성기체분위기 (질소, 헬륨, 아르곤)에서 500∼1,100℃, 10초∼60분 동안 수행한다플라즈마를 이용한 질화처리(nitridation)와 급속열처리 (RTA:rapid thermal annealing)를 이용한 고(高)정공농도의 p형 질화갈륨계열의 박막을 제조함으로써 낮은 비저항을 가지며 전기적으로 우수하고 p-형 질화갈륨의 정공농도를 일정 유지시켜 접촉장벽(contact barrier)에 관계없이 터널링(tunneling)에 의한 운반자(carrier)의 이동으로 오믹접촉(ohmic contact)을 구현하는 기술이다.제조된 p-형 질화갈륨 박막은 질화갈륨 발광다이오드에서 광디바이스의 전기적 광학적 효율이 증가하여 양질의 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드 개발에 핵심이 되며 고정공농도의 특성으로 전자소자에 이용될 수 있다.