KR19990062035A - Gallium Substrate Manufacturing Method Using Silicon Substrate - Google Patents

Gallium Substrate Manufacturing Method Using Silicon Substrate Download PDF

Info

Publication number
KR19990062035A
KR19990062035A KR1019970082342A KR19970082342A KR19990062035A KR 19990062035 A KR19990062035 A KR 19990062035A KR 1019970082342 A KR1019970082342 A KR 1019970082342A KR 19970082342 A KR19970082342 A KR 19970082342A KR 19990062035 A KR19990062035 A KR 19990062035A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
silicon substrate
gallium nitride
silicon
nitride
Prior art date
Application number
KR1019970082342A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
나용춘
김선태
손성진
이영주
Original Assignee
조장연
광전자반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조장연, 광전자반도체 주식회사 filed Critical 조장연
Priority to KR1019970082342A priority Critical patent/KR19990062035A/en
Publication of KR19990062035A publication Critical patent/KR19990062035A/en

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 실리콘 기판을 이용한 갈륨기판 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 고 품질의 발광다이오드 또는 레이저 다이오드를 제작함에 있어, 격자상수 차이와 열팽창계수 차이에서 오는 결함발생을 감소시켜 소자성능을 개선하고, 향상된 벽개면을 갖도록한 동종 에피텍시를 위한 기판을 제공함에 있는 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a gallium substrate using a silicon substrate, an object of the present invention is to produce a high quality light emitting diode or a laser diode, reducing the occurrence of defects resulting from the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient to improve the device performance It is to provide a substrate for homogeneous epitaxy that has been improved and has an improved cleavage surface.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는; 실리콘 기판위에 질화알루미늄 버퍼층을 스퍼터링에 의해 성장시킨후, 수소 화합물 기상 성장법에 의해 후막 질화갈륨을 성장하여, 화학적인 에칭으로 실리콘 기판을 제거하므로서 달성된다.Therefore, the specific means of the present invention for achieving the above object; After the aluminum nitride buffer layer is grown on the silicon substrate by sputtering, thick film gallium nitride is grown by a hydrogen compound vapor phase growth method, and is achieved by removing the silicon substrate by chemical etching.

Description

실리콘 기판을 이용한 갈륨기판 제조방법Gallium Substrate Manufacturing Method Using Silicon Substrate

본 발명은 실리콘을 이용한 질화갈륨 기판 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘위에 질화갈륨을 성장속도가 빠른 수소화합물 기상 성장법(hydride vapor phase epitaxy)으로 성장시킨후, 화학적 에칭을 통해 실리콘 기판을 제거하므로서 제작되는 실리콘을 이용한 질화갈륨 기판 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a gallium nitride substrate using silicon, and more particularly, to grow a gallium nitride on silicon by a fast growth rate of the hydride vapor phase epitaxy method, and then a silicon substrate through chemical etching It relates to a gallium nitride substrate manufacturing method using silicon produced by removing the.

일반적으로 질화갈륨은 융점이 2400℃로 높고 특히 융점에서의 질소의 증기압이 1100℃에서 100기압 1500℃에서 10000기압으로 높기 때문에 대형의 벌크 결정을 성장시키는 것은 불가능한 것이다.In general, gallium nitride has a high melting point of 2400 ° C., and in particular, it is impossible to grow large bulk crystals because the vapor pressure of nitrogen at the melting point is high from 1100 ° C. to 100 at 1500 ° C. to 10000 atmospheres.

따라서, 종래에는 벌크 질화갈륨 단결정을 성장하기 위해서 1000~1150℃의 고온범위에서 갈륨과 암모니아를 직접반응시켜 갈륨용액 표면에 질화갈륨 결정이 성장되도록 한 방법과 고온 고압 하에서 갈륨용액으로부터 질화갈륨을 결정시키는 방법을 사용하고 있으나, 이와 같은 두가지 방법으로 성장된 질화갈륨은 침상형 또는 수 mm 크기의 얇은 판상 단결정이 얻어짐으로서 박막 결정 성장을 위한 기판을 얻는데는 성공적이지 못한 문제점을 갖는 것이었다.Therefore, in order to grow a bulk gallium nitride single crystal, gallium nitride crystals are grown on gallium solution surface by directly reacting gallium and ammonia in a high temperature range of 1000 to 1150 ° C. and gallium nitride is determined from gallium solution under high temperature and high pressure. The gallium nitride grown by the above two methods has a problem of unsuccessful in obtaining a substrate for thin film crystal growth because a thin plate-like single crystal of needle shape or several mm size is obtained.

한편, 근래에는 상기한 종래 두가지 방법이외에 이종 에피텍시에 의해 질화갈륨을 성장하는 방법이 사용되고 있으며, 이 방법은 질화갈륨과 격자정합을 이루는 기판재료가 없는 관계로 사파이어 및 마그네슘알루미나옥사이드 기판위에 에피텍시를 하는 것이다.Meanwhile, in addition to the conventional two methods described above, a method of growing gallium nitride by heteroepitaxial is used, and this method is epitaxial on sapphire and magnesium alumina oxide substrates since there is no substrate material that forms a lattice match with gallium nitride. It is doing a taxi.

하지만, 상기와 같은 방법에 있어, 기판재료로 사용되는 사파이어 및 마그네슘알루미나옥사이드는 기판의 열팽창계수와 격자상수차이에 의해 성장된 질화갈륨내에 크랙발생등 많은 결함을 갖는 것으로, 이러한 결함은 소자로의 응용에 필요한 광학적 성질을 저하시킬 뿐만 아니라, 특히, 사파이어에 경우 그 재질이 전기적으로 부도체이므로 인해 전극 형성이 불가능한 문제점을 갖는 것이다.However, in the above method, sapphire and magnesium alumina oxide used as substrate materials have many defects such as crack generation in gallium nitride grown by the thermal expansion coefficient of the substrate and lattice constant difference. In addition to reducing the optical properties required for the application, in particular, in the case of sapphire because the material is an electrical non-conductor, there is a problem that electrode formation is impossible.

또한, 상기 사파이어는 경도가 매우 높기 때문에 기계적 가공이 어려운 관계로 현재 실용화 되어있는 상태를 보면, 질화갈륨 청색발광다이오드 뒷면에 전극이 흐를 수 있는 P-n접합으로 계단형 다이오드구조를 갖는 것으로 커다란 부피와 난해한 공정 등의 문제점이 상존하였으며, 특히 레이저 다이오드에서는 벽개면을 얻는 것이 절대적으로 요구되는 것이나, 종래 사파이어 기판위에 성정한 질화갈륨은 원자배열이 30°회전된 상태로 성장되기 때문에 벽개면이 형성되지 않아 사파이어 기판을 인위적으로 절단하고, 절단면을 기계적인 방법으로 연마하여 이용하고 있는 실정이므로 레이저 다이오드의 발진시간이나 출력에 있어 실용화에 현저히 못미치는 문제점을 갖는 것이다.In addition, since the sapphire has a very high hardness, mechanical processing is difficult, and thus it is currently in practical use, and has a stepped diode structure with a Pn junction through which an electrode can flow on the back of the gallium nitride blue light emitting diode. Problems such as processes have always existed. Especially in laser diodes, it is absolutely required to obtain cleaved surfaces. However, since gallium nitride deposited on a sapphire substrate is grown in a state where an atomic arrangement is rotated by 30 °, a cleaved surface is not formed and thus a sapphire substrate is formed. Since artificially cut and polish the cut surface by a mechanical method is used, there is a problem that is significantly less than practical use in the oscillation time and output of the laser diode.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 질화갈륨 기판제조방법의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로; 본 발명의 목적은 고 품질의 발광다이오드 또는 레이저 다이오드를 제작함에 있어, 격자상수 차이와 열팽창계수 차이에서 오는 결함발생을 감소시켜 소자성능을 개선하고, 향상된 벽개면을 갖도록한 동종 에피텍시를 위한 기판을 제공함에 있는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the general problems of the above-described conventional gallium nitride substrate manufacturing method; An object of the present invention is to improve the device performance by reducing the occurrence of defects resulting from the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient in the fabrication of high quality light emitting diodes or laser diodes, the substrate for the same epitaxy to have an improved cleavage surface It is in providing.

이상, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는; 실리콘 기판위에 질화알루미늄 버퍼층을 스퍼터링에 의해 성장시킨후, 수소 화합물 기상 성장법에 의해 후막 질화갈륨을 성장하여, 화학적인 에칭으로 실리콘 기판을 제거하므로서 달성된다.As described above, specific means of the present invention for achieving the above object; After the aluminum nitride buffer layer is grown on the silicon substrate by sputtering, thick film gallium nitride is grown by a hydrogen compound vapor phase growth method, and is achieved by removing the silicon substrate by chemical etching.

제1도은 실리콘 기판위에 질화알루미늄이 스퍼터링되어 버퍼층을 형성한 개략 상태도.1 is a schematic state diagram in which aluminum nitride is sputtered on a silicon substrate to form a buffer layer.

제2도는 실리콘 기판의 버퍼층에 후막 질화갈륨이 성장된 상태 개략도.2 is a schematic view of a thick gallium nitride grown in a buffer layer of a silicon substrate.

제3도은 화학적 에칭에 의해 실리콘 기판이 제거된 본 발명에 따른 질화갈륨 기판의 상태 개략도.3 is a schematic view of a state of a gallium nitride substrate according to the present invention wherein the silicon substrate is removed by chemical etching.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 실리콘 기판 2 : 질화알루미늄1 silicon substrate 2 aluminum nitride

3 : 질화갈륨3: gallium nitride

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 실리콘 기판위에 고주파 스퍼터링에 의해서 질화알루미늄이 버퍼층으로 입혀진 상태를 보인 개략도이고, 도 2는 도 1의 버퍼층위에 후막 질화갈륨이 성장된 상태를 보인 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 질화갈륨 기판의 개략도로서 본 발명의 제조방법을 살펴보면; 우선, 실리콘 기판(1)위에 질화알루미늄(2)을 스퍼터링하는 제1과정과; 질화알루미늄(2)이 스퍼터링된 실리콘 기판(1)위에 수평형 대기압 수소화합물 기상 성장장치를 이용 질화갈륨(3)이 성장되도록 하는 제2고정과; 성장된 질화갈륨(3)을 실리콘기판(1)과 분리시키기 위해 화학적 에칭하는 제3과정에 의해 이루어 진다.1 is a schematic view showing a state in which aluminum nitride is coated with a buffer layer by high frequency sputtering on a silicon substrate according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing a thick film gallium nitride grown on a buffer layer of FIG. 1, and FIG. Looking at the manufacturing method of the present invention as a schematic diagram of a gallium nitride substrate according to the invention; First, a first process of sputtering aluminum nitride 2 on a silicon substrate 1; A second fixing for allowing gallium nitride (3) to be grown on a silicon substrate (1) on which aluminum nitride (2) is sputtered by using a horizontal atmospheric hydrogen compound vapor phase growth apparatus; The grown gallium nitride (3) is made by a third process of chemical etching to separate the silicon substrate (1).

한편, 상기 제1과정은 통상의 스퍼터링장치와 진공챔버를 이용하는 것으로, 먼저 실리콘 기판(1)을 통상의 스퍼터링 장치에 있어, 기판홀더에 고정시키고 진공챔버의 진공조 내부를 3×10-2torr의 진공압력으로 유지하며 충분히 배기한 후, 아르곤 가스를 주입하여 고주파 파워를 인가되도록 하되, 주입되는 아르곤 가스에는 질소를 혼합시키므로서 이 질소에 의해 실리콘 기판위로 질화알루미늄(2)이 스퍼터링되어 버퍼층을 형성되게 하는 것으로, 이때 질화알루미늄(2)이 스퍼터링되는 구체적인 방법으로는 스퍼터링되기위한 알루미늄 타겟과 실리콘 기판사이에 스퍼터링장치의 셔터를 위치시킨후, 아르곤 프리즈마로 알루미늄 타겟의 표면을 에칭하여 불순물과 산화막을 제거한 다음 질소를 10%정도 혼합하여 재차 별도로 알루미늄 타겟 표면을 에칭하고 셔터를 열으므로서 이종 에피텍시 방법에 의해 실리콘 기판(1)위에 질화알루미늄(2)을 스퍼터링하게 되는 것이다.Meanwhile, the first process uses a conventional sputtering apparatus and a vacuum chamber. First, in the conventional sputtering apparatus, the silicon substrate 1 is fixed to the substrate holder and the inside of the vacuum chamber of the vacuum chamber is 3 × 10 -2 torr. After maintaining sufficient vacuum pressure and exhausting sufficiently, injecting argon gas to apply high frequency power, and injecting argon gas into nitrogen, aluminum nitride (2) is sputtered onto the silicon substrate by the nitrogen to form a buffer layer. In this case, the aluminum nitride 2 is sputtered in a specific manner by placing a shutter of the sputtering device between the aluminum target and the silicon substrate to be sputtered, and then etching the surface of the aluminum target with argon prisma to impurity and oxide film. To remove aluminum, and then mix nitrogen by 10% again to etch the aluminum target surface separately. It would be to sputter an aluminum nitride (2) on a silicon substrate 1 by the method upon standing two kinds of epitaxial therefore open the shutter.

이때, 사용되는 실리콘 기판(1)은 300~600㎛ 정도의 두께를 갖는 층으로 형성하며, 스퍼터링되어 버퍼층을 이루는 질화알루미늄(2)은 500~4000Å 정도의 두께를 갖는 층으로 형성되도록 함이 바람직하다.At this time, the silicon substrate 1 to be used is formed of a layer having a thickness of about 300 ~ 600㎛, sputtered aluminum nitride (2) forming a buffer layer is preferably to be formed of a layer having a thickness of about 500 ~ 4000Å. Do.

또한, 상기 제2과정은 전술한 제1과정에 의해 질화알루미늄(2)이 스퍼터링된 실리콘기판(1)상에 동종 에피텍시에 의해 질화갈륨(3) 결정을 성장시키는 과정으로서, 질화갈륨(3)을 성장시킴에 있어서는 통상의 수평형 대기압 수소화합물 기상성장 장치를 사용함이 바람직하다.In addition, the second process is a process of growing gallium nitride (3) crystals by homogeneous epitaxy on the silicon substrate 1 on which the aluminum nitride 2 is sputtered by the above-described first process. In growing 3), it is preferable to use a conventional horizontal atmospheric hydrogen gas vapor phase growth apparatus.

이에 따라, 제2과정으로서 질화갈륨(3)의 성장방법을 구체적으로 살펴보면; 우선, 통상의 수소화합물 기상 성장장치에 구성된 전기로에 있어, 저온영역은 850℃의 낮은 온도로 유지시켜 갈륨을 담은 석영보트를 위치시키고, 고온영역은 1030℃의 높은 온도로 유지시켜 질화알루미늄(2)이 스퍼터링된 실리콘 기판(1)을 석영판위에 안착 위치시킨후, 통상의 수소화합물 기상 성장장치의 반응관 내부를 10-3torr정도의 진공으로 배기하며 전기로의 온도를 승온시켜 600℃의 온도에서 질소가스와 암모니아를 주입하여 버퍼층인 질화알루미늄이 열적으로 분해하는 것을 방지되도록 한다.Accordingly, looking at the growth method of gallium nitride (3) in detail as a second process; First, in an electric furnace constructed of a conventional hydrogen compound vapor phase growth apparatus, a low temperature region is maintained at a low temperature of 850 ° C. to place a quartz boat containing gallium, and a high temperature region is maintained at a high temperature of 1030 ° C. ) Sputtered silicon substrate 1 is placed on a quartz plate, and the reaction tube of a conventional hydrogen compound vapor phase growth apparatus is evacuated to a vacuum of about 10 -3 torr and the temperature of the electric furnace is raised to a temperature of 600 ° C. Nitrogen gas and ammonia are injected in to prevent the aluminum nitride, which is the buffer layer, from being thermally decomposed.

이때, 전기로의 온도가 성장온도에 달하면 상기한 갈륨이 놓여져 있는 영역에 염산가스를 주입하여 염화갈륨이 형성되도록 하되, 전술한 질소가스와 암모니아는 통상의 수소화합물 기상성장 장치에 있어 별도의 석영관을 통하여 주입되는 것으로, 질소가스와 암모니아는 염화갈륨을 형성하는 염산가스가 분해반응하여 버퍼층을 형성한 실리콘 기판(1)위에 질화갈륨(3)을 성장되도록 하며, 이와 같은 반응으로서 질화갈륨(3)의 성장시간이 경과하게 되면 염산가스의 공급은 중단하고 질소가스와 암모니아는 600℃까지 계속 공급하면서 전기로의 온도를 10℃/min의 속도로 냉각시켜 실리콘 기판(1)위에 질화갈륨(3)의 형성을 완료하게 되는 것으로, 실리콘 기판(1)위에 성장되는 질화갈륨(3)의 두께는 200~1000㎛를 갖도록 함이 바람직하다.At this time, when the temperature of the electric furnace reaches the growth temperature, the gallium chloride is formed by injecting hydrochloric acid gas into the region where the gallium is placed, wherein the nitrogen gas and ammonia are separate quartz tubes in a conventional hydrogen gas phase growth apparatus. Nitrogen gas and ammonia cause gallium nitride (3) to grow on the silicon substrate (1) on which a buffer layer is formed by decomposition of hydrochloric acid gas forming gallium chloride, and the like. When the growth time elapses), the supply of hydrochloric acid gas is stopped and nitrogen gas and ammonia are continuously supplied up to 600 ° C, while the temperature of the electric furnace is cooled down at a rate of 10 ° C / min. It is preferable that the thickness of the gallium nitride 3 grown on the silicon substrate 1 is 200-1000 탆 to complete the formation of.

한편, 상기 제3과정은 전술한 바와 같이 제2과정을 통해 성장한 질화갈륨(3)을 실리콘 기판(1)과 분리시켜 질화갈륨(3) 기판을 형성시키는 본 발명의 마지막 단계로서, 도 2에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(1)과, 실리콘 기판(1)의 상부면으로 스퍼터링된 질화알루미늄(2) 버퍼층과, 버퍼층 상부면으로 질화갈륨(3)이 성장하여 형성된 실리콘 기판(1)상에 불산과 질산 용액을 이용, 화학적 에칭하여 실리콘 기판(1)과 스퍼터링된 질화알루미늄(2)을 제거되도록 함이 바람직하며, 이때 화학적 에칭에 의해 실리콘 기판(1)과 질화알루미늄(2)이 제거된 상태에서 제작완료된 질화갈륨(3) 기판은 200~1000㎛의 두께로 형성되어지는 것이다.On the other hand, the third process is a final step of the present invention to form a gallium nitride (3) substrate by separating the gallium nitride (3) grown through the second process as described above with the silicon substrate (1), As shown, on the silicon substrate 1, the buffer layer of aluminum nitride 2 sputtered to the upper surface of the silicon substrate 1, and the gallium nitride 3 formed on the upper surface of the buffer layer are grown. It is preferable to remove the silicon substrate 1 and the sputtered aluminum nitride 2 by chemical etching using a hydrofluoric acid and nitric acid solution. In this case, the silicon substrate 1 and the aluminum nitride 2 are removed by chemical etching. The gallium nitride (3) substrate prepared in the state is formed to a thickness of 200 ~ 1000㎛.

한편, 전술한 바와 같은 실리콘을 이용한 질화갈륨 기판 제조방법에 있어, 실리콘기판(1)위에 스퍼터링되는 질화알루미늄(2) 버퍼층은, 실리콘 기판(1)위에 직접 질화갈륨(2)을 성장시킬 경우 암모니아와 실리콘이 반응하여 질화실리콘막을 형성, 고품위의 질화갈륨이 성장되는 것을 방해하게 되므로, 이 방해를 방지하기 위해 실리콘기판(1)위에 고주파 스퍼터링법으로 질화알루미늄(2) 중간층을 형성한 것으로, 특히 이와 같은 질화알루미늄(2)은 실리콘(1)과 질화갈륨(2)사이의 열팽창계수와 격자상수차에 의한 크랙의 발생을 억제시키는 기능을 하게 되는 것이다.On the other hand, in the method of manufacturing a gallium nitride substrate using silicon as described above, the aluminum nitride (2) buffer layer sputtered on the silicon substrate (1) is ammonia when the gallium nitride (2) is grown directly on the silicon substrate (1) And silicon react to form a silicon nitride film and prevent the growth of high quality gallium nitride. Therefore, in order to prevent this interference, an intermediate layer of aluminum nitride (2) is formed on the silicon substrate (1) by high frequency sputtering. Such aluminum nitride 2 has a function of suppressing the occurrence of cracks due to the coefficient of thermal expansion and lattice aberration between silicon 1 and gallium nitride 2.

또한, 질화알루미늄(2) 상부면으로 질화갈륨(2) 성장시 이용되는 동종 에피텍시에 의한 방법은 손쉽게 벽개면을 얻을수 있도록 한 것으로, 이와 같이 형성되는 벽개면의 표면은 거칠기가 향상되어 레이저 출력에 필요한 임계 전류를 낮추는 기능을 하게 되는 것이다.In addition, the method of homogeneous epitaxy used in the growth of gallium nitride (2) to the upper surface of aluminum nitride (2) is to easily obtain a cleaved surface, the surface of the cleaved surface formed in this way is improved roughness to the laser output The function is to lower the required threshold current.

이상, 본 발명에 따른 실리콘을 이용한 기판제조 방법은, 실리콘 기판위에 비교적 성장속도가 빠른 수소화합물 기상성장방법으로 질화갈륨을 성장시킨후, 화학적 에칭을 통해 실리콘 기판을 제거하여 질화갈륨 동종 에피텍시에 의한 성장방법으로 기판을 제작한 것으로, 기판과의 열팽창계수 차이나 격자상수 차이를 없애므로서 사파이어 기판위에 질화갈륨을 성장하였을 때 보다 현저히 결합농도를 줄여 결정학적 및 광학적 성질을 개선시킨 것이며, 또한 동종 에피텍시에 의해 고 품질의 벽개면을 얻으므로서, 이 벽개면에 의해 레이저 출력에 필요한 임계전류를 낮춰 소자의 수명을 연장할수 있게 한 것이다.As described above, in the method of manufacturing a substrate using silicon according to the present invention, gallium nitride is grown on a silicon substrate by a hydrogen compound vapor phase growth method having a relatively fast growth rate, and then the silicon substrate is removed by chemical etching to homogenize gallium nitride. The substrate was manufactured by the method of growth by sintering, and the crystallinity and optical properties were improved by reducing the bond concentration significantly more than when gallium nitride was grown on the sapphire substrate by eliminating the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient. By obtaining a high quality cleavage surface by homogeneous epitaxy, the cleavage surface lowers the critical current required for laser output to extend the life of the device.

특히, 본 발명에 있어, 질화갈륨으로 형성된 기판은 질화갈륨에 직접 오믹접촉을 시도하여 상-하 형식의 다이오드 구조를 이용할 경우, 소자부피의 축소와 함께 공정을 단순화 시킬수 있는 것이며, 또한 가격이 저렴하고 대면적인 실리콘을 사용하여 화학적 에칭으로 쉽게 제거되게 하여 작업공정을 단순화 시켰을 뿐만 아니라, 실리콘과 질화갈륨사이에 질화알루미늄 버퍼층을 형성하므로서 고품위에 질화갈륨을 성장되도록 한 것으로 매우 괄목할 만한 기대효과를 제공하게 되는 것이다.In particular, in the present invention, when the substrate formed of gallium nitride attempts to make ohmic contact directly with gallium nitride, and uses a top-down type diode structure, the substrate volume can be simplified and the process can be simplified, and the price is low. It is easy to remove by chemical etching using large-area silicon and not only simplifies the work process, but also to produce gallium nitride in high quality by forming aluminum nitride buffer layer between silicon and gallium nitride. Will be provided.

Claims (4)

실리콘 기판(1)위에 질화알루미늄(2) 버퍼층을 스퍼터링에 의해 성장시키고, 질화 알루미늄(2) 버퍼층 위로는 수소화합물 기상 성장법에 의해 후막 질화갈륨(3)을 성장시킨후, 화학적 에칭에 의해 실리콘 기판(1)을 제거하여 질화갈륨(3) 기판을 제조함을 특징으로 하는 실리콘을 이용한 질화갈륨 기판 제조방법.An aluminum nitride (2) buffer layer is grown on the silicon substrate (1) by sputtering, and a thick film gallium nitride (3) is grown on the aluminum nitride (2) buffer layer by a hydrogen compound vapor phase growth method, followed by silicon etching by chemical etching. A method of manufacturing a gallium nitride substrate using silicon, which comprises removing the substrate (1) to produce a gallium nitride (3) substrate. 제1항에 있어서, 실리콘 기판(1)위에 질화알루미늄(2) 버퍼층이 성장함에 있어, 통상의 진공챔버와 수소화합물 기상 성장장치를 이용하되, 실리콘 기판(1)은 통상의 진공챔버 진공조 내부의 압력 3×10-2torr로 유지하여 고주파 파워를 인가하도록 하고, 실리콘 기판(1)위에 질화알루미늄(2)을 스퍼터링하기 전, 알루미늄 타겟과 실리콘 기판(1)사이에 셔터를 위치시킨후 아르곤 프리즈마로 알루미늄 타겟의 표면을 에칭하여 불순물과 산화막을 제거하고, 이 후 질소가스를 10% 정도 혼합하여 재차 별도로 알루미늄 타겟 표면을 에칭하며, 이와 같은 상태에서 셔터를 열어 실리콘 기판(1)위에 질화알루미늄(2)을 스퍼터링 함을 특징으로 하는 실리콘을 이용한 질화갈륨 기판 제조방법.The method of claim 1, wherein in the growth of the aluminum nitride (2) buffer layer on the silicon substrate (1), a conventional vacuum chamber and a hydrogen compound vapor phase growth apparatus are used, wherein the silicon substrate (1) is inside a conventional vacuum chamber vacuum chamber. To maintain a pressure of 3 × 10 −2 torr to apply high frequency power, and before the sputtering of the aluminum nitride (2) on the silicon substrate (1), place a shutter between the aluminum target and the silicon substrate (1) The surface of the aluminum target is etched with prisma to remove impurities and oxide film, and then nitrogen gas is mixed by about 10% to etch the aluminum target surface separately, and in this state, the shutter is opened and the aluminum nitride is deposited on the silicon substrate 1. A method of manufacturing a gallium nitride substrate using silicon, characterized in that sputtering (2). 제1항에 있어서, 질화알루미늄(2)이 스퍼터링된 실리콘 기판(1)위에 질화갈륨(3)이 성장됨은, 우선 수소화합물 기상성장 장치의 전기로에 있어, 저온영역으로 갈륨을 담은 석영보트를 위치시키고, 고온영역으로는 실리콘 기판(1)을 위치시켜, 전기로의 600℃ 온도에서 질소가스와 암모니아를 흘려주어 스퍼터링된 질화알루미늄(2)이 재분해 되는 것을 방지하며 실리콘 기판(1)위에 질화갈륨(3)이 성장되도록 함을 특징으로 하는 실리콘을 이용한 질화갈륨 기판 제조방법.The gallium nitride (3) is grown on the silicon substrate (1) on which the aluminum nitride (2) is sputtered. First, a quartz boat containing gallium is placed in a low temperature region in an electric furnace of a hydrogen compound vapor phase growth apparatus. The silicon substrate 1 is placed at a high temperature region, and nitrogen gas and ammonia are flowed at an electric furnace at 600 ° C. to prevent re-decomposition of the sputtered aluminum nitride 2 and gallium nitride on the silicon substrate 1. Method for producing a gallium nitride substrate using silicon, characterized in that (3) to be grown. 제1항에 있어서, 실리콘 기판(1)은 300~600㎛의 두께로 형성되고, 질화알루미늄(2) 버퍼층은 500~4000Å의 두께로 형성되며, 질화갈륨(3)은 200~700㎛의 두께로 형성됨을 특징으로 하는 실리콘을 이용한 질화갈륨 기판 제조방법.The silicon substrate 1 is formed to a thickness of 300 ~ 600㎛, the aluminum nitride (2) buffer layer is formed to a thickness of 500 ~ 4000Å, gallium nitride (3) is 200 ~ 700㎛ thickness Gallium nitride substrate manufacturing method using silicon, characterized in that formed by.
KR1019970082342A 1997-12-31 1997-12-31 Gallium Substrate Manufacturing Method Using Silicon Substrate KR19990062035A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970082342A KR19990062035A (en) 1997-12-31 1997-12-31 Gallium Substrate Manufacturing Method Using Silicon Substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970082342A KR19990062035A (en) 1997-12-31 1997-12-31 Gallium Substrate Manufacturing Method Using Silicon Substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR19990062035A true KR19990062035A (en) 1999-07-26

Family

ID=66181744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970082342A KR19990062035A (en) 1997-12-31 1997-12-31 Gallium Substrate Manufacturing Method Using Silicon Substrate

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR19990062035A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100421292B1 (en) * 2001-12-22 2004-03-09 동부전자 주식회사 Method for removing a needless oxidation film of a target for metal film deposition apparatus
KR100461505B1 (en) * 2002-03-04 2004-12-14 한국전자통신연구원 Method for manufacturing a nitride semiconductor substrate
KR100610360B1 (en) * 1998-09-28 2006-11-10 유지범 Gallium Nitride Substrate and Manufacturing Method Thereof
KR100794902B1 (en) * 2002-11-25 2008-01-14 호시덴 가부시기가이샤 Single crystal gallium nitride localized substrate and its manufacturing method
KR100949212B1 (en) * 2003-01-07 2010-03-24 엘지전자 주식회사 Method for manufacturing substrate of Nitride chemical substrate
US10600645B2 (en) 2016-12-15 2020-03-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Manufacturing method of gallium nitride substrate

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100610360B1 (en) * 1998-09-28 2006-11-10 유지범 Gallium Nitride Substrate and Manufacturing Method Thereof
KR100421292B1 (en) * 2001-12-22 2004-03-09 동부전자 주식회사 Method for removing a needless oxidation film of a target for metal film deposition apparatus
KR100461505B1 (en) * 2002-03-04 2004-12-14 한국전자통신연구원 Method for manufacturing a nitride semiconductor substrate
KR100794902B1 (en) * 2002-11-25 2008-01-14 호시덴 가부시기가이샤 Single crystal gallium nitride localized substrate and its manufacturing method
KR100949212B1 (en) * 2003-01-07 2010-03-24 엘지전자 주식회사 Method for manufacturing substrate of Nitride chemical substrate
US10600645B2 (en) 2016-12-15 2020-03-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Manufacturing method of gallium nitride substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6784085B2 (en) MIIIN based materials and methods and apparatus for producing same
Bhuiyan et al. Indium nitride (InN): A review on growth, characterization, and properties
US7332031B2 (en) Bulk single crystal gallium nitride and method of making same
US6086673A (en) Process for producing high-quality III-V nitride substrates
US6562124B1 (en) Method of manufacturing GaN ingots
US20100003492A1 (en) High quality large area bulk non-polar or semipolar gallium based substrates and methods
US20070138505A1 (en) Low defect group III nitride films useful for electronic and optoelectronic devices and methods for making the same
JP5355221B2 (en) Method for growing zinc oxide based semiconductor and method for manufacturing semiconductor light emitting device
EP1801269A1 (en) Process for producing a free-standing III-N layer, and free-standing III-N substrate
JPH10163114A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR20010029199A (en) Device and method for forming nitride single crystalline substrate
JP4788397B2 (en) Method for producing group III nitride crystal
KR100450781B1 (en) Method for manufacturing GaN single crystal
KR19990062035A (en) Gallium Substrate Manufacturing Method Using Silicon Substrate
US4512825A (en) Recovery of fragile layers produced on substrates by chemical vapor deposition
KR100438813B1 (en) METHOD FOR FABRICATING GALLIUM NITRIDE WAFER TO EASILY SEPARATE SAPPHIRE SUBSTRATE AND AVOID DETERIORATION CAUSED BY ZnO BUFFER LAYER
JP3399642B2 (en) Method for forming semiconductor light emitting element layer
JP2002274997A (en) METHOD FOR MANUFACTURING GaN SEMICONDUCTOR CRYSTAL
JP2000281499A (en) Preparation of gallium nitride single crystal
JP2005343704A (en) METHOD FOR PRODUCING AlxGayIn1-x-yN CRYSTAL
KR100358428B1 (en) A method for fabricating n itride compound semiconductor substrate
KR100320541B1 (en) Method of manufacturing nitride compound semiconductor substrate
KR20130078984A (en) Method for fabricating gallium nitride substrate
KR100949212B1 (en) Method for manufacturing substrate of Nitride chemical substrate
KR19980072406A (en) Gallium nitride substrate for light emitting device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application