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고효율 파워 반도체 소자를 위한 Mg-doped AlN 에피층의 HVPE 성장

HVPE growth of Mg-doped AlN epilayers for high-performance power-semi-conductor devices

김석환|김경화|안형수|양민|이삼녕|전인준|배숭근|전헌수
한국결정성장학회 (The Korea Association Of Crystal Growth, Inc.)|2017.12|한국결정성장학회지 (Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology)|제27권 제6호|pp. 275-281|DOI https://doi.org/10.6111/JKCGCT.2017.27.6.275

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HVPEMixed-sourceMg doped AlNPower semiconductor devices
주제분류재료공학

초록

AlN는 넓은 밴드 갭 및 높은 열전도율로 인해 넓은 밴드 갭 및 고주파 전자 소자로 유망한 재료이다. AlN은 전력 반도체의 재료로서 더 큰 항복전압과 고전압에서의 더 작은 특성저항의 장점을 가지고 있다. 높은 전도도를 갖는 p형AlN 에피층의 성장은 AlN 기반 응용 제품 제조에 중요하다. 본 논문에서는 Mg이 도핑된 AlN 에피층을 혼합 소스 HVPE 에 의해 성장하였다. Al 및 Mg 혼합 금속은 Mg-doped AlN 에피 층의 성장을 위한 소스 물질로 사용하였다. AlN 내의 Mg 농도는 혼합 소스에서 Mg 첨가 질량의 양을 조절함으로써 제어되었다. 다양한 Mg 농도를 갖는 AlN 에피 층의 표면 형태및 결정 구조는 FE-SEM 및 HR-XRD에 의해 조사하였다. Mg-doped AlN 에피 층의 XPS 스펙트럼으로 부터 혼합 소스HVPE에 의해 Mg을 AlN 에피 층에 도핑할 수 있음을 증명하였다.

Abstract

AlN is a promising material for wide band gap and high-frequency electronics device due to its wide bandgap and high thermal conductivity. AlN has advantages as materials for power semiconductors with a larger breakdown field, and a smaller specific on-resistance at high voltage. The growth of a p-type AlN epilayer with high conductivity is important for a manufacturing an AlN-based applications. In this paper, Mg doped AlN epilayers were grown by a mixed-source HVPE. Al and Mg mixture were used as source materials for the growth of Mg-doped AlN epilayers. Mg concentration in the AlN was controlled by modulating the quantity of Mg source in the mixed-source. Surface morphology and crystalline structure of AlN epilayers with different Mg concentrations were characterized by FE-SEM and HR-XRD. XPS spectra of the Mgdoped AlN epilayers demonstrated that Mg was doped successfully into the AlN epilayer by the mixed-source HVPE.

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