KR100454907B1 - Nitride Semiconductor substrate and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 질화물 반도체 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 이종기판의 상부에 직선형으로 패터닝되어 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 질화물 반도체층과; 상기 제 1 질화물 반도체층의 측면 및 상부면에 형성된 제 2 질화물 반도체층으로 구성하며, 상기 제 1 질화물 반도체층과 상기 제 2 질화물 반도체층의 계면에는 빈 공간이 형성되도록 측면 성장법으로 합체(Coalescence)가 일어나기 전에 성장을 중단하고, 마스크를 제거한 다음, 후속 측면성장을 통해 성장이 완료된 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 박막층을 제조한다.The present invention relates to a nitride semiconductor substrate and a method for manufacturing the same, comprising: at least one first nitride semiconductor layer formed by linearly patterning an upper portion of the hetero substrate; And a second nitride semiconductor layer formed on side and top surfaces of the first nitride semiconductor layer, and coalescing by a side growth method to form an empty space at an interface between the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. The growth was stopped before the step 1) occurred, the mask was removed, and then a III-V nitride semiconductor thin film layer was grown by subsequent lateral growth.

따라서, 본 발명은 측면성장법을 이용하여 결함밀도가 낮은 질화물 반도체 박막층을 형성할 때, 결정학적인 기울어짐, 결함의 생성 및 내부 응력 증가 등의 문제점을 해결하는 데 있으며, 마스크 물질과의 성장되는 질화물 반도체와의 반응을 억제할 수 있어, LED, LD 등의 광소자 및 HEMT 등의 전자소자의 기판으로 적용할 수 있는 효과가 발생한다.Accordingly, the present invention solves problems such as crystallographic inclination, generation of defects, and increase of internal stress when forming a nitride semiconductor thin film layer having a low defect density by using the lateral growth method, and growing with a mask material. The reaction with the nitride semiconductor can be suppressed, and an effect that can be applied to substrates of optical devices such as LEDs and LDs and electronic devices such as HEMTs occurs.

Description

질화물 반도체 기판 및 그의 제조 방법{Nitride Semiconductor substrate and method for manufacturing the same}Nitride semiconductor substrate and method for manufacturing the same

본 발명은 질화물 반도체 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측면 성장되는 질화물 반도체 박막의 합체(Coalescence)가 일어나기 전에 성장을 중단하고, 마스크를 제거하여 후속 측면성장을 통해 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 박막층을 성장시킴으로서, 마스크 물질과 측면 성장하는 박막층 사이에 응력 및 결함의 생성을 억제할 수 있는 질화물 반도체 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nitride semiconductor substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to stop the growth before coalescence of the laterally grown nitride semiconductor thin film occurs, and to remove the mask to remove the group III-V group. By growing a nitride semiconductor thin film layer, it is related with the nitride semiconductor substrate which can suppress generation | occurrence | production of a stress and a defect between a mask material and the laterally grown thin film layer, and its manufacturing method.

일반적으로 질화갈륨과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 자외선에서 가시광선에 이르는 광을 방출하는 발광소자 및 수광 소자 이외에도, 고온 및 고출력 전자소자에도 널리 이용되는 물질이다.In general, group III-V nitride semiconductors such as gallium nitride are widely used in high temperature and high power electronic devices in addition to light emitting devices and light receiving devices that emit light ranging from ultraviolet rays to visible light.

질화물 소자를 제조하기 위해서는 결함밀도가 낮은 단결정 박막의 형성을 필요로 한다. 현재까지는 질화물 반도체 단결정은 사파이어(Al2O3), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘과 갈륨비소(GaAs) 등의 이종기판에 성장시키고 있다.In order to manufacture a nitride device, it is necessary to form a single crystal thin film having a low defect density. To date, nitride semiconductor single crystals have been grown on dissimilar substrates such as sapphire (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), silicon and gallium arsenide (GaAs).

이러한, 이종 에피성장(Hetero epitaxy)에 의해 성장된 질화갈륨 박막 내부에는 매우 높은 밀도의 결정 결함이 존재하게 되고, 이러한 결정 결함들은 광소자 및 전자소자의 발광 효율을 저하시키고 전류의 누설 통로의 기능을 수행함으로서, 소자의 성능을 저하시키게 된다.In the gallium nitride thin film grown by hetero epitaxy, very high density of crystal defects exist, and these crystal defects lower the luminous efficiency of the optical device and the electronic device and function as a leakage passage of the current. By performing this, the performance of the device is lowered.

그러므로, 이종 에피택시 성장에서 결함밀도를 감소시키기 위한 다양한 시도들이 있었으며, 현재, 측면성장법(Lateral epitaxial overgrowth)에 의한 질화물 반도체 단결정 박막 성장이 가장 널리 이용되고 있는 방법이다.Therefore, various attempts have been made to reduce the defect density in heteroepitaxial growth, and at present, nitride semiconductor single crystal thin film growth by Lateral epitaxial overgrowth is the most widely used method.

도 1a와 1b는 종래의 측면 성장에 의한 질화물 반도체 단결정 박막 제조 공정도로서, 도 1a에서, 사파이어, 실리콘 카바이드와 실리콘 등의 이종기판(10)의 상부에 제 1 질화갈륨 박막(11)을 성장시키고, 그 제 1 질화갈륨 박막(11)의 상부에 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘질화막(Si3O4)과 같은 유전체막 또는 금속 박막으로 직선형의 반복적인 마스크 패턴(12)을 증착한다.1A and 1B illustrate a conventional manufacturing process of a nitride semiconductor single crystal thin film by lateral growth. In FIG. 1A, a first gallium nitride thin film 11 is grown on top of a hetero substrate 10 such as sapphire, silicon carbide, and silicon. The linear repetitive mask pattern 12 is deposited on the first gallium nitride thin film 11 by a dielectric film or a metal thin film such as silicon oxide film SiO 2 , silicon nitride film Si 3 O 4 .

상기 마스크 패턴(12)이 증착된 후에, 제 2 질화갈륨 박막을 성장시키면, 마스크 패턴(12)이 존재하지 않는 노출된 제 1 질화갈륨 박막(11)의 표면에서는 질화갈륨이 성장이 되고, 상기 마스크 패턴(12)에서는 측면 성장이 이루어져, 전체적으로 평탄한 표면을 갖는 제 2 질화갈륨 박막(13)을 제조할 수 있다.(도 1b)After the mask pattern 12 is deposited, when the second gallium nitride thin film is grown, gallium nitride is grown on the surface of the exposed first gallium nitride thin film 11 where the mask pattern 12 is not present. In the mask pattern 12, lateral growth is performed to produce a second gallium nitride thin film 13 having an overall flat surface (FIG. 1B).

도 1b의 점선은 결함을 표시하고 있고, 이 결함들 중, 마스크 패턴(12)이 없는 제 2 질화갈륨 박막(13)에서는 결함(14)이 상부로 전파되지만, 마스크 패턴(12)의 하부에 있는 제 1 질화갈륨 박막의 영역(16)에서는 결함의 전파가 억제되고, 측면 성장에 의해 결함이 없는 영역이 된다.The dotted line in FIG. 1B indicates a defect, and among these defects, in the second gallium nitride thin film 13 without the mask pattern 12, the defect 14 propagates upwards, but under the mask pattern 12. In the region 16 of the first gallium nitride thin film, propagation of defects is suppressed, and a region free of defects is formed by lateral growth.

그리고, 측면 성장된 부분들이 만나는 영역에서는 새로운 결함(15)이 형성되어 제 2 질화갈륨 박막(13)의 표면으로 전파된다.In the region where the laterally grown portions meet, a new defect 15 is formed and propagated to the surface of the second gallium nitride thin film 13.

이러한 마스크를 이용한 측면 성장법은 부분적으로 결함밀도가 작은 영역을 얻는데 효과가 있지만, 마스크 상부로 측면 성장하면서, 마스크와의 반응에 의해 응력이 발생하고, 상기 도 1b에 도시된 바와 같은 결함이 생성하는 등의 문제를 지니고 있다.Although the side growth method using such a mask is effective in obtaining a region having a small defect density, stress is generated by the reaction with the mask during side growth above the mask, and defects as shown in FIG. 1B are generated. It has a problem such as.

특히, 마스크 물질이 고온과 암모니아의 질화갈륨 성장 분위기에서 열화될 가능성이 높기 때문에, 측면 성장되는 영역에서의 결함밀도의 감소가 완전하지 않으며, 결정학적인 기울어짐(Crystallographic tilting)등과 같은 현상이 발생되고 있다.In particular, since the mask material is likely to deteriorate in a high-temperature and ammonia gallium nitride growth atmosphere, the reduction of the defect density in the lateral growth region is not complete, and phenomena such as crystallographic tilting occur. have.

따라서, 마스크로 인한 응력이 많이 발생되면, 기판이 휘어지는 현상이 일어나 질화갈륨 단결정 박막으로 소자를 제조하는 공정 수행시 많은 어려움이 있어 생산 수율이 저하되는 등의 문제점을 낳게 된다.Therefore, when a lot of stress due to the mask is generated, a phenomenon in which the substrate is bent may occur, which may cause a lot of difficulties in performing a process of manufacturing a device using a gallium nitride single crystal thin film, resulting in a decrease in production yield.

도 2a 내지 2c는 종래의 측면성장법중의 하나인 펜디오(Pendeo)법으로 질화물 반도체 단결정 박막 제조 공정도로서, 사파이어, 실리콘 카바이드와 실리콘 등의 이종기판(20)의 상부에 제 1 질화갈륨 박막(21)을 성장시키고(도 2a), 그 제 1 질화갈륨 박막(21)의 상부에 도 1a에 도시된 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘질화막(Si3O4)과 같은 유전체막 또는 금속 박막으로 직선형의 반복적인 마스크 패턴(22)을 증착하여, 이종기판(20)이 노출되도록 식각함으로서, 각기 분리된제 1 질화갈륨 박막(21')을 형성하고, 이때, 마스크 패턴(12)은 남겨 놓는다.(도 2b)2A to 2C are diagrams illustrating a process of manufacturing a nitride semiconductor single crystal thin film by Pendio, which is one of the conventional lateral growth methods, wherein the first gallium nitride thin film is formed on a dissimilar substrate 20 such as sapphire, silicon carbide, and silicon. (21), a dielectric film or a metal thin film such as silicon oxide film (SiO 2 ), silicon nitride film (Si 3 O 4 ) shown in FIG. 1A is grown on top of the first gallium nitride thin film 21. By depositing a linear repetitive mask pattern 22 to be etched to expose the dissimilar substrate 20, the first gallium nitride thin film 21 'is separated from each other, and the mask pattern 12 is left. Release (Fig. 2b).

그 후에, 제 2 질화갈륨 박막(23)을 성장시키면, 측면성장이 이루어지면서 상부로 성장되고, 마스크 패턴(22)의 상부에서도 측면성장이 이루어진다.(도 2c)Thereafter, when the second gallium nitride thin film 23 is grown, it grows to the top while lateral growth is made, and also to the side of the mask pattern 22 (Fig. 2C).

이렇게 측면으로 성장한 제 2 질화갈륨 박막(23)이 서로 합체(Coalescence)가 이루어지면, 저밀도 제 2 질화갈륨 박막(23)으로 이루어진 기판이 만들어진다.(도 2d)When the second gallium nitride thin film 23 grown in this way is coalesced with each other, a substrate made of the low density second gallium nitride thin film 23 is formed (FIG. 2D).

이때, 측면 성장되는 질화갈륨층의 합체하는 부위에서는 결함이 존재하게 된다.At this time, a defect exists in the site of coalescing the gallium nitride layer that is laterally grown.

이러한 종래의 질화갈륨 기판을 성장시키는 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 측면 성장되는 제 2 질화갈륨 박막층(23)과 마스크 패턴(22) 사이에서는 응력이 발생되고, 이로 인한 추가적인 결함 생성 및 결정학적인 기울어짐 현상이 발생하게 된다.In the conventional method of growing a gallium nitride substrate, as shown in FIG. 3, a stress is generated between the side-grown second gallium nitride thin film layer 23 and the mask pattern 22, thereby creating additional defects and crystallography. Skew occurs.

도 3은 종래의 방법으로 질화갈륨을 측면성장시의 결정학적인 기울어짐 현상에 대한 모식도로서, 화살표는 질화갈륨 박막의 (0001)방향을 나타내고 있으며, 화살표의 방향이 균일한 방향성을 갖고 있어야 하는데, 결정학적으로 기울어진 불균일화된 방향성을 갖고있다.Figure 3 is a schematic diagram of the crystallographic tilting phenomenon in the gallium nitride lateral growth by the conventional method, the arrow indicates the (0001) direction of the gallium nitride thin film, the direction of the arrow should have a uniform direction, It has crystallographically inclined uneven orientation.

이런 성장된 질화갈륨층이 결정학적으로 기울어지는 현상은 질화갈륨 박막의 성장이 고온 및 암모니아를 사용하는 유독성 분위기에서 이루어지기 때문에, 마스크 물질의 열화현상으로 발생된다.The crystallographic inclination of the grown gallium nitride layer is caused by deterioration of the mask material because the growth of the gallium nitride thin film is performed in a toxic atmosphere using high temperature and ammonia.

이런 결정학적인 기울어짐 현상은 박막내부에 높은 밀도의 결함이 생성될 뿐만 아니라 표면의 평탄화에도 방해가 된다.This crystallographic skew not only produces high density defects in the thin film but also interferes with the planarization of the surface.

더불어, 전술된 종래의 방법은 성장되는 질화갈륨층과 마스크 물질 사이 계면에서 발생되는 응력으로 결함이 생성되기도 하며, 이런 응력에 의해 기판이 휘어져, 질화물 반도체 발광 소자의 제조공정을 어렵게 하고, 수율이 저하되는 문제점을 지니고 있다.In addition, the conventional method described above may generate defects due to stress generated at the interface between the grown gallium nitride layer and the mask material, and the substrate may be bent due to such stress, making the manufacturing process of the nitride semiconductor light emitting device difficult, and the yield It has a problem of deterioration.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 측면성장법을 이용하여, 씨드(Seed)층과 성장되는 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 박막층 사이에 마스크 패턴 제거로 빈 공간이 형성되어 내부 응력이 감소되고, 결함밀도가 낮은 질화물 반도체 기판을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above problems, and by using a lateral growth method, an empty space is formed by removing a mask pattern between a seed layer and a grown III-V nitride semiconductor thin film layer. The purpose is to provide a nitride semiconductor substrate with reduced internal stress and low defect density.

본 발명의 다른 목적은 측면 성장법에서 합체(Coalescence)가 일어나기 전에 성장을 중단하고, 마스크를 제거하여 후속 측면성장을 통해 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 박막층을 형성함으로써, 마스크 물질과 측면 성장하는 박막층 사이에 응력 및 결함의 생성을 억제할 수 있는 질화물 반도체 기판 박막층 형성 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to stop the growth before coalescence occurs in the lateral growth method, and to remove the mask to form a III-V nitride semiconductor thin film layer through subsequent lateral growth, thereby forming a gap between the mask material and the lateral growing thin film layer. To provide a method for forming a nitride semiconductor substrate thin film layer capable of suppressing the generation of stress and defects.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 이종기판의 상부에 직선형으로 패터닝되어 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 질화물 반도체층과;A preferred aspect for achieving the above object of the present invention comprises: at least one first nitride semiconductor layer formed by linearly patterning the upper portion of the hetero substrate;

상기 제 1 질화물 반도체층의 측면 및 상부면에 형성된 제 2 질화물 반도체층으로 구성하되,Consists of a second nitride semiconductor layer formed on the side and top surface of the first nitride semiconductor layer,

상기 제 1 질화물 반도체층과 상기 제 2 질화물 반도체층의 상부에는 빈 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 기판이 제공된다.A nitride semiconductor substrate is provided wherein an empty space is formed above the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer.

상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 이종기판의 상부에 제 1 질화물 반도체층을 성장시키고, 그 제 1 질화물 반도체층의 상부에 직선형의 반복적인 마스크 패턴을 증착하는 제 1 단계와;According to a preferred aspect of the present invention, a first nitride semiconductor layer is grown on a dissimilar substrate, and a linear repetitive mask pattern is deposited on the first nitride semiconductor layer. A first step of doing;

상기 마스크 패턴을 마스크로 상기 제 1 질화물 반도체층을 이종기판이 노출되도록 식각하여 제거하고, 마스크 패턴은 남겨 놓는 제 2 단계와;A second step of etching the first nitride semiconductor layer by using the mask pattern as a mask so as to expose the hetero substrate, and leaving the mask pattern;

상기 제 2 단계후, 제 2 질화물 반도체를 측면 성장시키는 제 3 단계와;A third step of laterally growing a second nitride semiconductor after the second step;

상기 마스크 패턴의 상부에서 제 2 질화물 반도체의 합체가 일어나기 전에, 제 2 질화물 반도체의 성장을 중지시키는 제 4 단계와;A fourth step of stopping growth of the second nitride semiconductor before coalescence of the second nitride semiconductor occurs on top of the mask pattern;

상기 제 4 단계 후, 상기 마스크 패턴을 습식 식각시키는 제 5 단계와;A fifth step of wet etching the mask pattern after the fourth step;

상기 마스크 패턴이 식각된 후, 측면성장법으로 제 2 질화물 반도체를 계속 성장시켜, 합체가 이루어진 평탄한 표면을 가지는 제 2 질화물 반도체층을 성장시키는 제 6 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 기판 제조 방법이 제공된다.And after the mask pattern is etched, a sixth step of growing the second nitride semiconductor layer by lateral growth to grow a second nitride semiconductor layer having a flat surface formed of coalescence. This is provided.

도 1a와 1b는 종래의 측면 성장에 의한 질화물 반도체 단결정 박막 제조 공정도이다.1A and 1B illustrate a process chart of manufacturing a nitride semiconductor single crystal thin film by conventional lateral growth.

도 2a 내지 2c는 종래의 측면성장법중의 하나인 펜디오(Pendeo)법으로 질화물 반도체 단결정 박막 제조 공정도이다.2A to 2C are diagrams illustrating a process of manufacturing a nitride semiconductor single crystal thin film by a peneo method, which is one of the conventional lateral growth methods.

도 3은 종래의 방법으로 질화갈륨을 측면성장시의 결정학적인 기울어짐 현상에 대한 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram of the crystallographic tilting phenomenon when the side growth of gallium nitride by the conventional method.

도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 리지와 리지 사이의 광 간섭이 발생하지 않는 반도체 레이저 다이오드 어레이를 제조하기 위한 공정도이다.3A to 3C are process diagrams for manufacturing a semiconductor laser diode array in which optical interference between ridges and ridges does not occur according to the present invention.

도 4a 내지 4e는 본 발명의 측면 성장에 의한 질화물 반도체 단결정 박막 제조 공정도이다.4A to 4E are process charts for the production of nitride semiconductor single crystal thin films by lateral growth of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10, 20, 50 : 이종기판 11, 21 : 제 1 질화갈륨 박막10, 20, 50: dissimilar substrate 11, 21: first gallium nitride thin film

12, 22, 52 : 마스크 패턴 13, 23 : 제 2 질화갈륨 박막12, 22, 52: mask pattern 13, 23: second gallium nitride thin film

14 : 결함 51 : AlGaN 씨드(Seed)층14 Defect 51 AlGaN Seed Layer

53 : AlGaN층 54 : 빈공간53: AlGaN layer 54: empty space

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 4e는 본 발명의 측면 성장에 의한 질화물 반도체 단결정 박막 제조 공정도로서, 먼저, 사파이어, 실리콘 카바이드와 실리콘 등의 이종기판(50)의 상부에 Ⅲ-Ⅴ족 제 1 질화물 반도체층인 AlGaN 씨드층(51)을 성장시키고(도 4a), 그 AlGaN 씨드층(51)의 상부에 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘질화막(Si3O4)과 같은 유전체막 또는 W, Ta와 Pt등의 금속 박막으로 직선형의 반복적인 마스크 패턴(52)을 증착한다.(도 4b)4A to 4E illustrate a process chart of manufacturing a nitride semiconductor single crystal thin film by lateral growth of the present invention. First, an AlGaN seed, which is a group III-V first nitride semiconductor layer, is formed on top of a hetero substrate 50 such as sapphire, silicon carbide, and silicon. A layer 51 is grown (FIG. 4A), and a dielectric film such as a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (Si 3 O 4 ), or a metal such as W, Ta, and Pt is formed on the AlGaN seed layer 51. The thin film is deposited with a linear repetitive mask pattern 52 (FIG. 4B).

상기 마스크 패턴(52)을 마스크로 상기 AlGaN 씨드층(51)을 이종기판(50)이 노출되도록 식각하여 제거하고, 마스크 패턴(52)은 남겨 놓는다.(도 4c)Using the mask pattern 52 as a mask, the AlGaN seed layer 51 is removed by etching to expose the hetero substrate 50, and the mask pattern 52 is left (FIG. 4C).

그후에, 제 2 질화물 반도체층인 AlGaN층(53)을 측면 성장시키되, 마스크 패턴(52)의 상부에서 AlGaN층(53)의 측면 성장의 합체가 일어날 때까지의 시간동안 AlGaN을 측면 성장시킨다.(도 4d)Thereafter, the AlGaN layer 53, which is the second nitride semiconductor layer, is laterally grown, while the AlGaN is laterally grown for a time until coalescence of the lateral growth of the AlGaN layer 53 occurs on the mask pattern 52. 4d)

여기서, 상기 제 1과 2 질화물 반도체층은 동일한 물질이 바람직하며, 동일하지 않아도 된다.Here, the first and second nitride semiconductor layers are preferably the same material and do not need to be the same.

이 때, 상기 AlGaN 씨드층(51)의 측면에서 AlGaN의 성장이 이루어지다, 상기 마스크 패턴(52)의 상부에서도 AlGaN의 측면 성장이 일어나게 되고, 마스크 패턴(52)의 상부에서 AlGaN의 측면 성장의 합체가 일어나기 전에, AlGaN의 성장을 중지시킨다.At this time, AlGaN is grown on the side of the AlGaN seed layer 51, and side growth of AlGaN occurs on the mask pattern 52, and AlGaN is grown on the mask pattern 52. Before coalescence occurs, the growth of AlGaN is stopped.

그 다음, 불산(HF) 용액을 이용하여 상기 마스크 패턴(52)을 습식 식각시켜,빈 공간(54)을 만든다.(도 4e)The mask pattern 52 is then wet etched using a hydrofluoric acid (HF) solution to create an empty space 54 (FIG. 4E).

마지막으로, 상기 마스크 패턴(52)이 식각된 후, 측면성장법으로 AlGaN을 계속 성장시켜, 합체가 이루어진 평탄한 표면을 가지는 제 2 질화물 반도체 박막층인 AlGaN층(53)을 형성한다.(도 4f)Finally, after the mask pattern 52 is etched, AlGaN is continuously grown by the lateral growth method to form an AlGaN layer 53 which is a second nitride semiconductor thin film layer having a flat surface formed of coalescence (FIG. 4F).

여기서, 최종 성장된 상기 제 2 질화물 반도체 박막층은 3㎛ ~ 500㎛ 범위의 두께를 성장시키는 것이 바람직하다.Here, the second grown nitride semiconductor thin film layer is preferably grown to a thickness in the range of 3㎛ ~ 500㎛.

그리고, 상기 AlGaN은 Al의 조성은 0 ≤Al ≤0.3의 범위를 갖는 것이 바람직하다.In addition, the AlGaN preferably has a composition of Al in a range of 0 ≦ Al ≦ 0.3.

이렇게 제조된 본 발명의 질화물 반도체 기판은 이종기판의 상부에 각기 분리되어 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 질화물 반도체층과; 상기 이종기판의 상부면과 제 1 질화물 반도체층의 측면 및 상부면에 형성된 제 2 질화물 반도체층으로 구성되며, 상기 제 1 질화물 반도체층과 상기 제 2 질화물 반도체층의 상부에는 빈 공간이 형성되는 구성으로 이루어지게 된다.The nitride semiconductor substrate of the present invention manufactured as described above comprises at least one first nitride semiconductor layer formed separately on top of the hetero substrate; And a second nitride semiconductor layer formed on an upper surface of the dissimilar substrate and side surfaces and an upper surface of the first nitride semiconductor layer, and an empty space formed on the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. Will be made.

이러한 빈 공간은 기판과 성장된 질화물 반도체층 사이에 발생되는 내부 응력을 감소시킬 수 있는 완충역할을 수행하게 된다.This empty space serves as a buffer to reduce the internal stress generated between the substrate and the grown nitride semiconductor layer.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 측면성장 도중, 합체(Coalescence)가 일어나기 전에 마스크 물질을 제거한 후 성장함으로써, 결정학적인 기울어짐, 결함의 생성 및 내부 응력 증가 등의 문제점을 해결하는 데 있으며, 더불어, 마스크 물질과 성장되는 질화물 반도체와의 반응을 억제할 수 있으며, 또한 성장된 씨드(Seed) 질화물 반도체와 성장되는 질화물 반도체 사이에 빈 공간이 형성되어 이종기판에 성장으로 발생되는 내부 응력 감소에도 탁월한 장점이 있어, LED, LD 등의 광소자 및 HEMT 등의 전자소자의 기판으로 적용할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention solves problems such as crystallographic tilting, formation of defects, and increase of internal stress by growing after removing a mask material before coalescence occurs during lateral growth. In addition, it is possible to suppress the reaction between the mask material and the grown nitride semiconductor. Also, an empty space is formed between the grown seed nitride semiconductor and the grown nitride semiconductor, which is excellent in reducing the internal stress caused by the growth on the dissimilar substrate. There is an advantage, there is an effect that can be applied to the substrate of the optical device, such as LED, LD and electronic devices such as HEMT.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 이종기판의 상부에 제 1 질화물 반도체층을 성장시키고, 그 제 1 질화물 반도체층의 상부에 직선형의 반복적인 마스크 패턴을 증착하는 제 1 단계와;A first step of growing a first nitride semiconductor layer on top of the hetero substrate, and depositing a linear repetitive mask pattern on the first nitride semiconductor layer; 상기 마스크 패턴을 마스크로 상기 제 1 질화물 반도체층을 이종기판이 노출되도록 식각하여 제거하고, 마스크 패턴은 남겨 놓는 제 2 단계와;A second step of etching the first nitride semiconductor layer by using the mask pattern as a mask so as to expose the hetero substrate, and leaving the mask pattern; 상기 제 2 단계후, 제 2 질화물 반도체를 측면 성장시키는 제 3 단계와;A third step of laterally growing a second nitride semiconductor after the second step; 상기 마스크 패턴의 상부에서 제 2 질화물 반도체의 합체가 일어나기 전에, 제 2 질화물 반도체의 성장을 중지시키는 제 4 단계와;A fourth step of stopping growth of the second nitride semiconductor before coalescence of the second nitride semiconductor occurs on top of the mask pattern; 상기 제 4 단계 후, 상기 마스크 패턴을 습식 식각시키는 제 5 단계와;A fifth step of wet etching the mask pattern after the fourth step; 상기 마스크 패턴이 식각된 후, 측면성장법으로 제 2 질화물 반도체를 계속 성장시켜, 합체가 이루어진 평탄한 표면을 가지는 제 2 질화물 반도체층을 성장시키는 제 6 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 기판의 제조방법.After the mask pattern is etched, the nitride semiconductor substrate comprising a sixth step of growing a second nitride semiconductor layer having a flat surface made of coalescence by continuously growing a second nitride semiconductor by a side growth method Way. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 제 1 질화물 반도체 박막층과 제 2 질화물 반도체 박막층은 AlGaN 박막층인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 기판의 제조방법.And the first nitride semiconductor thin film layer and the second nitride semiconductor thin film layer are AlGaN thin film layers. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 이종 기판은 사파이어, 실리콘 카바이드와 실리콘 중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 기판의 제조방법.The hetero substrate is a method of manufacturing a nitride semiconductor substrate, characterized in that any one selected from sapphire, silicon carbide and silicon. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 마스크 패턴은 유전체막 또는 금속 박막인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 기판의 제조방법.The mask pattern is a method of manufacturing a nitride semiconductor substrate, characterized in that the dielectric film or a metal thin film.
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