GaN 결정 성장 방법

대형 GaN 단결정 기판을 생산할 때 HVPE는 현재 상용화를 위한 최선의 선택입니다. 그러나 성장된 GaN의 백 캐리어 농도는 정밀하게 제어할 수 없습니다. MOCVD는 현재 가장 성숙한 성장 방법이지만 값비싼 원자재 등의 문제에 직면해 있다. 암열 성장 방법GaN안정적이고 균형 잡힌 성장과 높은 결정 품질을 제공하지만 대규모 상업적 성장에는 성장 속도가 너무 느립니다. 용매법은 핵생성 과정을 정밀하게 제어할 수 없지만 전위 밀도가 낮고 향후 개발 가능성이 크다. 원자층 증착 및 마그네트론 스퍼터링과 같은 다른 방법에도 고유한 장점과 단점이 있습니다.

HVPE 방법

HVPE는 수소화물 증기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy)라고 불립니다. 성장 속도가 빠르고 결정 크기가 크다는 장점이 있습니다. 이는 현재 공정에서 가장 성숙한 기술 중 하나일 뿐만 아니라, 상업적으로 제공하기 위한 주요 방법이기도 합니다.GaN 단결정 기판. 1992년에 Detchprohm et al. 처음으로 HVPE를 사용하여 GaN 박막(400nm)을 성장시켰으며, HVPE 방법이 널리 주목을 받았습니다.

먼저, 소스 영역에서는 HCl 가스가 액체 Ga와 반응하여 갈륨 소스(GaCl3)를 생성하고, 생성물은 N2, H2와 함께 증착 영역으로 이송된다. 증착 영역에서는 온도가 1000°C에 도달하면 Ga 소스와 N 소스(NH3 기체)가 반응하여 GaN(고체)을 생성합니다. 일반적으로 GaN의 성장률에 영향을 미치는 요인은 HCl 가스와 NH3이다. 요즘은 안정적인 성장을 목표로GaN이는 HVPE 장비를 개선 및 최적화하고 성장 조건을 개선함으로써 달성될 수 있습니다.

HVPE 방법은 성숙하고 성장 속도가 빠르지만, 성장된 결정의 품질 수율이 낮고 제품 일관성이 좋지 않다는 단점이 있습니다. 기술적인 이유로 인해 시장에 나와 있는 회사들은 일반적으로 헤테로에피택셜 성장을 채택합니다. 헤테로에피택셜 성장은 일반적으로 사파이어나 Si 성장 후 열분해, 레이저 리프트 오프, 화학적 에칭 등의 분리 기술을 사용해 GaN을 단결정 기판으로 분리하는 방식으로 이루어진다.

MOCVD 방법

MOCVD는 금속유기화합물 증착이라 불린다. 안정적인 성장률과 좋은 성장 품질의 장점을 가지고 있어 대규모 생산에 적합합니다. 이는 현재 가장 성숙한 기술이며 생산에 가장 널리 사용되는 기술 중 하나가 되었습니다. MOCVD는 1960년대 Mannacevit 학자들에 의해 처음 제안되었습니다. 1980년대에는 기술이 성숙해지고 완벽해졌습니다.

성장GaNMOCVD의 단결정 재료는 주로 트리메틸갈륨(TMGa) 또는 트리에틸갈륨(TEGa)을 갈륨 소스로 사용합니다. 둘 다 실온에서 액체입니다. 녹는점 등의 요소를 고려하면 현재 시장의 대부분은 갈륨 소스로 TMGa, 반응 가스로 NH3, 캐리어 가스로 고순도 N2를 사용하고 있습니다. 고온(600~1300℃) 조건에서 사파이어 기판 위에 GaN 박층을 성공적으로 제조했습니다.

성장을 위한 MOCVD 방법GaN제품 품질이 우수하고 성장주기가 짧으며 수율이 높지만, 원료가 비싸고 반응과정의 정밀한 제어가 필요하다는 단점이 있다.