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LED Production-Epitaxial layer growth

20040965 홍윤영

20040953 조민지

개요

Introduction LED 에 사용되는 반도체 LED 기본 성장구조 Production Outline MOCVD Epitaxial layer growth 향후과제 Reference

Introduction

발광 다이오드 (LED)

LED 에 사용되는 반도체

LED 램프는 사용된 반도체 칩의 종류에 의해 색깔 , 밝기 등 모든 것이 결정된다 .

General 급

Super 급

Ultra 급

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)

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

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

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; 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

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 .

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 .

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