LED Production-Epitaxial layer growth 20040965 홍윤영 20040953 조민지

LED Production-Epitaxial layer growth20040965 홍윤영20040953 조민지

개요 • Introduction • LED에 사용되는 반도체 • LED 기본 성장구조 • Production Outline • MOCVD • Epitaxial layer growth • 향후과제 • Reference

Introduction 발광 다이오드(LED)

LED램프는 사용된 반도체 칩의 종류에 의해 색깔, 밝기 등 모든 것이 결정된다. General 급 Super 급 Ultra 급 LED에 사용되는 반도체

LED 기본 성장구조 (ㅣ) • InGaAlP MQW LED Structure • 기본적으로 p-n접합구조를 가지며 접합면에 발광 층으로 작용하는 양자우물(QW)층이 삽입된 이중구조를 가진다. • 저온 버퍼 층 성장기술 : 버퍼층위에 순차적으로 n-층,활성 층,p-층의 구조. 활성 층으로는 다중양자우물구조(multiple quantum well,MQW)삽입

LED 기본 성장구조(ll)

Production Outline

MOCVD GaAs 박막성장

Epitaxial layer growth Chip 상태에서의 청색 전계 발광

Epitaxial layer growth (ELO) Epitaxial lateral overgrowth (ELO) • 1980년대 초기이후- MOCVD,MBE 등을 이용한 GaAs,GaP,lNp등의 ELO기술발달 • 1990년대 중반 – MOCVD,HVPE 등을 이용한 GaN의 ELO 기술이 개발됨. • SiO2를 PECVD로 증착 후 mask를 patterning, 그 위 에 GaN을 MOCVD 성장하면 window 영역 (혹은 seed 영역)으로부터 성장되는 GaN는 SiO2 mask 쪽으로 측면성장하고 SiO2 mask 상의 GaN는 전위를 거의 포함하지 않는 고품위의 결정성을 가짐 • wing 영역에서 TD density =~106 cm-2 • 성장 변수를 조절하여 측면 성장 속도를 수직 성장속도의 2배 이상까지 증가시킬 수 있음

Epitaxial layer growth( PE) Pendeo-epitaxy(PE) • Pendeo epitaxy는 maskless ELO라고도 불리우며, 2001년 R. F. Davis 그룹에서 처음 연구 결과를 보고 • GaN을 Sapphire 기판 위에 성장한 후, 기판까지 건식 식각하여 기판을 patterning하고 그 위에 다시 GaN을 성장하면, 노출된 기판 위에는 성장이 되지 않고 GaN 위의 성장이 우세하게 됨. • 성장 변수를 조절하여 측면 성장 속도를 수직 성장속도의 2배 이상까지 증가시킬 수 있으며, SiO2 등의 mask를 사용하지 않는 특징

Epitaxial layer growth(FIELO) FIELO (Facet-initiated ELO)

Epitaxial layer growth(CE) Cantilever epitaxy (CE) • SiC 기판과 Si 기판 위에 GaN 박막을 선택적으로 수직, 수평 성장 • CE 기술이 ELO 기술과 차이점;패턴공정 전에 GaN seed 층을 성장 하지 않는다는 것 • dartk pit density; stripe의 ltrench 영역에서 CE GaN/SiC의 경우= 9×108 cm-2 CE GaN/Si(111)의 경우= 7.5×109 cm-2 wing 영역에서는 두 경우 =모두 dark pit이 관찰되지 않았다고 보고함

Epitaxial layer growth(PSS) Patterned sapphire이용한 에피성장 질화물계 LED 성장용으로 사용되는 sapphire 기판표면에 일정한 형태의 패턴을 제작한 후 그 위에 GaN을 에피성장하면 편평한 기판 위에 성장되는 GaN 구조에 비해 TD 감소와 소자의 출력향상의 효과를 볼 수 있다.

향후과제 • 파장별 발광 다이오드(LED) 고 휘도 적색 AlGaAs, 고 효율 오렌지색 및 적색 InGaAlP 발광 다이오드(LED)와 고 휘도 GaN 녹색 청색, 그리고 자외선 발광 다이오드(LED)를 얻기 위한 연구가 지속될 것이다. • 다이오드 구조 광 효율을 증가시키기 위한 활성 층 물질이나 구조의 개선은 필수적이며, 특수 구조를 이용한 외부 양자효율의 향상에 관한 연구도 지속적으로 수행될 것이다 • 제조공법 전극형성에 대한 연구로는 발광 소자를 형성하는 물질계에 대해서 효과적으로 오믹 접촉 (Ohmic Contact)을 형성할 수 있는 합금의 개발과 기법들에 대한 연구가 진행될 것이다.

reference • www.lumileds.com • MOCVD 화학적 박막 성장법 개량에 의한 반도체의 초격자 및 초미세 양자우물 구조 (1996,한국전자통신 연구소) • LED-에피성장(한국과학기술정보연구원) • www.aixtron.com

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