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LED Production-Epitaxial layer growth
20040965 홍윤영
20040953 조민지
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개요
Introduction LED 에 사용되는 반도체 LED 기본 성장구조 Production Outline MOCVD Epitaxial layer growth 향후과제 Reference
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Introduction
발광 다이오드 (LED)
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LED 에 사용되는 반도체
LED 램프는 사용된 반도체 칩의 종류에 의해 색깔 , 밝기 등 모든 것이 결정된다 .
General 급
Super 급
Ultra 급
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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
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LED 기본 성장구조 (ll)
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Production Outline
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MOCVD
GaAs 박막성장
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Epitaxial layer growth
Chip 상태에서의 청색 전계 발광
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Epitaxial layer growth (ELO)
Epitaxial lateral overgrowth (ELO)
1980 년대 초기이후 - MOCVD,MBE 등을 이용한 GaAs,GaP,lNp 등의 ELO 기술발달
1990 년대 중반 – MOCVD,HVPE 등을 이용한 GaN 의 ELO 기술이 개발됨 .
SiO2 를 PECVD 로 증착 후 mask 를 patterning, 그 위 에 GaN 을 MOCVD 성장하면 window 영역 ( 혹은 seed 영역 ) 으로부터 성장되는 GaN 는 SiO2 mask 쪽으로 측면성장하고 SiO2 mask 상의 GaN 는 전위를 거의 포함하지 않는 고품위의 결정성을 가짐
wing 영역에서 TD density =~106 cm-2
성장 변수를 조절하여 측면 성장 속도를 수직 성장속도의 2 배 이상까지 증가시킬 수 있음
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Epitaxial layer growth( PE)
Pendeo-epitaxy(PE)
Pendeo epitaxy 는 maskless ELO 라 고 도 불리우며 , 2001 년 R. F. Davis 그룹에서 처음 연구 결과를 보고
GaN 을 Sapphire 기판 위에 성장한 후 , 기판까지 건식 식각하여 기판을 patterning 하고 그 위에 다시 GaN 을 성장하면 , 노출된 기판 위에는 성장이 되지 않고 GaN 위의 성장이 우세하게 됨 .
성 장 변 수 를 조 절 하 여 측 면 성 장 속 도 를 수 직 성장속도의 2 배 이상까지 증가시킬 수 있으며 , SiO2 등의 mask 를 사용하지 않는 특징
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Epitaxial layer growth(FIELO)
FIELO (Facet-initiated ELO)
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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; stripe 의 ltrench 영역에서 CE GaN/SiC 의 경우 = 9×108 cm-2
CE GaN/Si(111) 의 경우 = 7.5×109 cm-2
wing 영역에서는 두 경우 = 모두 dark pit 이 관찰되지 않았다고 보고함
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Epitaxial layer growth(PSS)
Patterned sapphire 이용한 에피성장
질화물계 LED 성장용으로 사용되는 sapphire 기판표면에 일정한 형태의 패턴을 제작한 후 그 위에 GaN 을 에피성장하면 편평한 기판 위에 성장되는 GaN 구조에 비해 TD 감소와 소자의 출력향상의 효과를 볼 수 있다 .
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향후과제
파장별 발광 다이오드 (LED)고 휘도 적색 AlGaAs, 고 효율 오렌지색 및 적색 InGaAlP 발광 다이오드 (LED) 와 고
휘도 GaN 녹색청색 , 그리고 자외선 발광 다이오드 (LED) 를 얻기 위한 연구가 지속될 것이다 .
다이오드 구조광 효율을 증가시키기 위한 활성 층 물질이나 구조의 개선은 필수적이며 , 특수 구조를
이용한 외부양자효율의 향상에 관한 연구도 지속적으로 수행될 것이다
제조공법전극형성에 대한 연구로는 발광 소자를 형성하는 물질계에 대해서 효과적으로 오믹 접촉(Ohmic Contact) 을 형성할 수 있는 합금의 개발과 기법들에 대한 연구가 진행될 것이다 .
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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