질화물 반도체 기판의 제조방법 document_id A220623055592

GaN 반도체 등 질화물 반도체는 전자산업을 진일보시킬 수 있는 재료로 기대되고 있다. 이는 질화물 반도체가 가진 고유의 뛰어난 물리, 화학적 특성에 기인한다. 즉, 기존의 Si 반도체나 GaAs 화합물 반도체와는 달리 GaN는 직접 천이형의 밴드갭 구조를 가지면서 In 이나 Al의 합금을 통해 1.9 ~ 6.2eV 까지 밴드갭 조절이 가능함으로 광소자로서의 이용 가치가 매우 높다. 또한 GaN 는 항복 전압이 높고 고온에서도 안정하기 때문에 기존의 재료들로는 구현하지 못하는 고출력 소자나 고온 전자 소자등 여러 분야에 유용하다. 예를 들어 풀 컬러 디스플레이(Full color display)를 이용하는 대형 전광판이나, 신호등, 광기록 매체의 광원, 자동차 엔진의 고출력 트랜지스터 등이 있다. 종래 GaN 계 반도체 소자, 예를 들어 질화물 반도체 레이저 다이오드는 일반적으로 c-면(plane) GaN 기판 위에 구현되었다. 그러나 c-면은 극성면(polar plane)으로 알려져 있고, 분극화(polarization)에 의해 형성된 내부 전기장의 영향으로 전자(electron)과 정공(hole)의 결합 확률이 감소될 수 있으며, 결국 상기 레이저 다이오드의 발광효율이 낮아질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 사파이어(sapphire)의 r-면 위에 a-면 GaN 을 결정성장(epitaxial growth) 시킴으로써 반도체 디바이스를 구현했지만 r-면 사파이어 기판의 (11-20) 면과 a-면 GaN의 (1-100) 면과의 격자부정합(lattice mismatch)이 16.2% 정도로 상당히 크기 때문에, r-면 사파이어가 단가가 비쌀 뿐만 아니라 위에 적층된 a-면 GaN 층에 스트레인(strain)에 의한 결함이 우려된다.