초록 ▼

3. 개발결과 요약

최종목표
□ GaN 및 AlGaN 계 LED epi 성장용 AlN 증착 대응 양산용 Full Auto Sputter 장비 개발 및 공정 기술개발
□ 대면적 (4“, 6”) 기판 대응 AlN 성막 기술 연계 고품위 GaN 및 AlGaN epi 성장 기술 확보

개발내용 및 결과
□ 기술개발 내용
- 200mm 연구용 Sputter를 통한 요소 기술 사전 평가 및 설계인자 Feedback
- 300mm AlN Sputter 핵심 Unit 설계 및 Full Auto S

3. 개발결과 요약

최종목표
□ GaN 및 AlGaN 계 LED epi 성장용 AlN 증착 대응 양산용 Full Auto Sputter 장비 개발 및 공정 기술개발
□ 대면적 (4“, 6”) 기판 대응 AlN 성막 기술 연계 고품위 GaN 및 AlGaN epi 성장 기술 확보

개발내용 및 결과
□ 기술개발 내용
- 200mm 연구용 Sputter를 통한 요소 기술 사전 평가 및 설계인자 Feedback
- 300mm AlN Sputter 핵심 Unit 설계 및 Full Auto Sputtering System 제작과 이를 이용한 AlN 박막 증착 공정 개발
- 고품위(저결함) GaN epi 성장을 위한 Sputtered AlN 버퍼 증착 공정 요소기술 개발
- 대면적(4“, 6”) 기판에서의 Sputtered AlN 버퍼 층에 기반을 둔 고품위 GaN 및 Al0.5GaN epi 성장 기술개발
□ 개발 결과
- wafer 홀더 사이즈 12inch
- AlN 박막 두께 균일도 2.43% (within wafer) / 2.97% (wafer to wafer)
- AlN 표면 거칠기 0.18nm
- GaN epi 결정성 4“ - 94.7 (002), 112 (102)
6“ - 92 (002), 115 (102)
- Al0.5GaN epi 결정성 4“ - 205 (002), 261 (102)
6“ - 228 (002), 262 (102)
- Tact Time (PM기준) 5m 20s
(Pre-Clean 기준) 1m 21s
(Cooling Module기준) 1m 58s
- 고온 Heater 온도 균일도 0.79%
- 국제안전인증:PM CE 인증

기술개발 배경
- 고휘도 LED의 구현은 MOCVD법을 적용한 원자층 제어 반도체 박막 성장기술과 다중양자우물구조(MQW; Multi Quantum Wells)를 갖는 소자 개발을 통해 가능함.
- GaN을 비롯한 질화물 반도체의 제작은 동종 기판의 부재로 인해 주로 Al₂O₃기판 위에서 이종 epi 성장(Hetero-Epitaxial Growth)을 통해 단결정 성장을 유도하고 있음.
- 이종간의 격자 불일치를 극복하기 위해 도입된 기술이 저온 버퍼층이며, 1986년 일본 나고야 대학의 아카사키 그룹에서는 AlN 저온 버퍼층을 이용한 GaN epi를 MOCVD 방법으로 구현함.
- 1992년 니치아 화학(일본)에서 GaN 저온 버퍼층(LT-GaN; Low Temperature GaN)을 이용한 GaN epi를 성장하여 청색 LED를 상용화 함.
- Al₂O₃ 기판 위에 LT-GaN epi층 성장을 성공한 이래, AlN 버퍼층을 기존의 MOCVD 대신 Sputtering 방식으로 형성하는 연구가 활발하게 진행되어 왔으며, 그 결과 Sputtering 기반 버퍼층 적용으로 기존 MOCVD 기반 버퍼층을 사용한 GaN epi와 비교 시 현저히 결함이 적은 고품위 GaN epi의 제조가 가능한 것으로 보고되고 있음.
- 버퍼층 증착 장비를 MOCVD에서 Sputtering으로 대체할 경우, 상기 GaN epi의 품질 향상뿐만 아니라 MOCVD 공정 중 Thermal Cleaning 및 LT-GaN 버퍼 성장 공정 시간을 생략할 수 있는 장점이 기대됨.
- 현재 국내 LED Chip 제조업체에서도 Sputtering 기반 버퍼층 기술의 적용을 추진하고 있으나, 현재 GaN계 LED 적용 수준에 머무르고 있으며 그 제조를 외산 장비에 의존하고 있음.
- 외산 제조 장비와 비교 시 기술과 가격에서 경쟁력 확보하기 위해서는 AlGaN계 LED까지 적용이 가능한 AlN 버퍼층 형성용 Sputter 양산 설비 제작 및 공정 노하우에 대한 기술 국산화가 필요함.

핵심개발 기술의 의의
- 고품위 (Al)GaN 성장을 위한 300mm AlN Sputter 장비 개발 및 공정 기술 개발.
- 고온 공정 기술, N2 Plasma 전처리 공정 기술 및 Hybrid Power Control 기술을 통해 대면적 AlN 버퍼층 증착기술 구현.
- 기존 국외 선행 기술 특허와 차별화되는 Sputter 장비 제조 및 공정 기술의 내재화를 통해 국내·외 8건의 특허 출원과 1건의 등록을 완료하여 AlN Sputter 양산 장비의 국산화가 가능해짐.

적용 분야
□ LED, UV LED, micro LED, Power Device, GaN on Si, F-Bar 등

(출처 : 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 15
• 제 1 장 서론 ... 16
• 제 1 절 과제의 개요 ... 16
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 19
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 19
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 21
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 26
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 26
• 제 3 장 결과 ... 27
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 27
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 27
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 28
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 76
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 82
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 82
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 83
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 84
• 제 4 장 사업화 계획 ... 85
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 85
• 제 2 절 사업화 계획 ... 95
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 99
• 끝페이지 ... 100