차세대반도체연구회

평면 표시 장치용 전극 재료로서 많이 사용되는 ITO의 주원료인 인듐의 가격 상승 때문에, 산화 아연은 ITO 대체 재료로서도 주목 받고 있다. 즉, 여러가지 의미에서 산화 아연은 산화물 전자 재료로서 최근 가장 주목 받고 있는 재료이다. 광학용 반도체 소자를 만들려면 양질의 기판 웨이퍼가 필수인데, 지금까지 시장에 공급된 산화 아연 웨이퍼는 주로 수열합성법으로 만들어진 단결정으로서 절연성이어서 반도체로 활용하려면 전자나 홀을 형성하기 위한 불순물을 첨가해 결정화 할 필요가 있었다. 첨가물이나 불순물을 첨가하면서, 높은 결정성을 유지하는 한편, 소자의 제조 비용을 억제하기 위한 대면적화 산화 아연 웨이퍼의 공급은 산화 아연계 광전자 공학 소자의 개발과 제조에 매우 중요한 과제이다. 향후, 산화 아연-산화 마그네슘 고용체의 후막화를 추진, 최종적으로는 고용체 조성의 자립 단결정 기판의 개발을 가속할 계획이다. 이렇게 되면 가시광선에 대해서 완전이 투명이면서 도전성의 제어가 가능한 에피택셜 기판의 공급이 가능해 질 것으로 전망된다. - 개요 - 1. 일본 독립행정법인 물질재료연구기구(NIMS)의 광재료센터 광전기능그룹은, 미츠비시 가스화학 주식회사(MGC)와 공동으로, 산화물 전자디바이스 제작에 유용한 대면적 산화아연 웨이퍼를 액상에피택시(LPE)법으로 제조하는 기술을 개발했다. 2. 최근, 수열(水熱)합성기술에 의해 성장된 순수산화아연 단결정 웨이퍼가 공급되어, 산화아연에 관한 연구개발이 촉진되어왔다. 한편, 전자디바이스를 구성하는 데 있어서는, 도핑을 실시한 웨이퍼나, 첨가물을 첨가해서 밴드갭 폭을 제어한 고용체(固溶體) 웨이퍼가 유용하다. 그러나, 수열합성법으로는 그러한 고용체 웨치퍼의 제조가 곤란하고, 또한 양산화를 위해서는 대면적의 웨이퍼를 필요로 하게 되었다. 3. 이번에 MGC가 성장한 LPE기술과, NIMS가 성장한 와이드 밴드갭 반도체 결정기술을 연대시켜서 개발을 진행했다. LPE법은 저융점의 용제에 녹아들어있는 원료를 기판상에 결정성장시키는 기술이고, 여러종류의 부성분을 첨가한 결정의 육성(育成)이 가능하다. 예를 들면, 알루미늄을 첨가해서 높은 전도성을 부여한 산화아연이나, 산화마그네슘과의 고용체화에 의해, 순수산화아연에 비해, 밴드갭이 확장된 산화아연과 같은 여러가지 특성을 가진 웨이퍼의 제조가 실현된다. 또한, LPE법은 대면적 웨이퍼의 제조에 적합한 제조기술이다. 4. 산화아연은, 질화갈륨과 동일한 결정구조, 동일한 밴드갭을 가지고, 광전자재료로서 주목받고 있고, 국내외에서 상당히 연구개발이 진행되고있는 재료이다. 이번 대면적 고용체 웨이퍼 제조기술의 확립으로, 그 연구개발 혹은 산화물 전자소자의 실용과가 가속될것으로 기대된다. * 출처: KISTI, NIMS