| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2011년 봄 (05/26 ~ 05/27, 제주 휘닉스 아일랜드) |
| 권호 | 17권 1호 |
| 발표분야 | F. Display and optic Materials and processing(디스플레이 및 광 재료) |
| 제목 | Mg-doped p-GaN 캐리어 농도 향상을 위한 multiple 활성화 공정 |
| 초록 | Mg 도핑된 p-type GaN 박막은 청색, 녹색, UV 발광다이오드 및 레이져 다이오드에 hole을 공급하는 층으로 필수적으로 이용 되어지고 있다. 하지만 MOCVD를 이용한 GaN 기반 LED제작 시 p-GaN 박막의 도핑 물질로 사용된 Mg원자 가 Ga 자리에 완전히 치환되지 않고 실소 원료로 주입되는 NH3가 열분해된 수소와 결합하여 Mg-H 복합체를 GaN층 내에 형성하여 높은 저항값의 절연 특성을 가지는 문제점이 있다. 종래의 이런한 문제점을 극복하기 위해 LEEBI 방식, 급속열처리 방식등의 연구들 통하여 캐리어 농도 5×1017/cm3 및 이동도 10 cm2/Vsec 정도의 유용한 p-GaN을 제작하였다. 하지만 이는 실제 ~5×1017/cm3 정도로, Si-doped n-GaN 층의캐리어 농도 ~1019/cm3 정도에 비하여 낮은 편으로 저항성 전극(ohmic contact) 형성 공정 중에서 전류의 원활한 공급이 어려우며, 과도한 Mg 원자 또는 Mg-H 복합체에 의하여 Mg-doped p-GaN 층의 발열을 야기하는 문제점이 여전히 존재하므로 p-GaN 층의 캐리어 농도를 n-GaN 층 정도로 향상시키는 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 열처리 공정 이외에 O2 플라즈마 처리 또는 E-beam 처리 후 HCl 과 BOE등을 이용한 화학용액 처리와 후 열처리 공정을 복합적으로 적용하여 p-GaN층의 캐리어 농도를 향상에 대한 연구를 진행 하였다. 실험방법으로는 먼저 MOCVD를 이용하여 사파이어 기판위에 undoped GaN 버퍼층을 성장시키고 그 위에 Mg-doped p-type GaN층을 1.2 um 성장시킨 시편을 준비 하였다. 활성화 공정으로 종래의 급속열처리공정을 로 670 oC 에서 10분 N2 분위기에 실시 후 유도결합 플라즈마 장비를 이용하여 O2 플라즈마 트리트먼트를 실시하였다. 이를 다시 HCl과 BOE 용액을 이용하여 처리 하고 후열 처리 공정으로 650 oC 에서 10분 N2 분위기에 실시 하였다. 실험결과 플라즈마 처리 조건에 따라 p-GaN의 캐리어 농도가 경향성 있게 변화를 하였으며 기존의 급속열처리(RTA)를 이용한 활성화 공정으로 측정된 캐리어 농도 4.017×1017/cm3 으로 나타났으며 위의 실험조건으로 복합적인 활성화 공정을 진행 하였을 때 최대 2.019×1018/cm3 로 대략 5배 향상된 결과를 보였다. 우리는 본 발표를 통하여 위와 같은 캐리어 농도 향상 증가 원인에 대한 메커니즘 및 경향을 구체적으로 발표할 것이다. |
| 저자 | 김재관1, 전성란2, 윤재식3, 이지면1 |
| 소속 | 1순천대, 2한국광기술원, 3한국기초과학지원(연) |
| 키워드 | p-GaN; 활성화공정; 플라즈마; 캐리어농도 |
