KR100589536B1 - ＧａＮ계 화합물 반도체 결정의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

기판 표면에 GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시켜, 상기 GaN계 화합물 반도체 결정을 단체로 얻는 방법에 있어서, 질소 분압을 소정치 이상으로 한 가스 분위기 중에서, 상기 기판 배면에 상기 기판을 환원 분해하는 가스를 공급하면서 열처리를 행하고, 냉각 공정의 전에 기판을 제거하도록 했으므로, 냉각 공정에 있어서 GaN계 화합물 반도체 결정에 불균일이 생겨 결정 중에 크랙이 생기거나 휘거나 균열이 발생하거나 하는 것을 방지할 수 있다.

반도체 결정, 질소 분압, 환원 분해

Description

ＧａＮ계 화합물 반도체 결정의 제조 방법{METHOD FOR PREPARING GaN BASED COMPOUND SEMICONDUCTOR CRYSTAL}

본 발명은 발광 디바이스, 전자 디바이스 등의 반도체 디바이스의 제조에 이용되는 GaN계 화합물 반도체 결정의 제조 방법에 관한 것이며, GaN계 화합물 반도체 결정 중에 크랙이 발생하는 것을 유효하게 방지하는 기술에 관한 것이다.

GaN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 GaN계 화합물 반도체(In_xGa_yAl_1-x-yN, 단, 0≤x, y; x+y≤1)는 발광 디바이스나 파워 디바이스 등의 반도체 디바이스의 재료로서 기대되고, 또 기타 여러 가지의 분야에서 응용 가능한 재료로서 주목되어 있다.

종래, GaN계 화합물 반도체의 벌크 결정을 성장시키는 것은 곤란했기 때문에, 상기 전자 디바이스에는 예를 들면 사파이어 등의 이종 결정상으로의 헤테로 에피택시에 의해 GaN 등의 박막 단결정을 형성한 기판이 이용되고 있었다.

그런데, 사파이어 결정과 GaN계 화합물 반도체 결정은 격자 부정합이 크기 때문에, 사파이어 결정 상에 성장시킨 GaN계 화합물 반도체 결정의 전위 밀도가 커져 결정 결함이 발생해 버린다고 하는 문제가 있었다. 또한, 사파이어는 열전도율이 작게 방열하기 어렵기 때문에, 사파이어 결정 상에 GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시킨 기판을 소비 전력이 큰 전자 디바이스 등에 사용하면 고온으로 되기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 열전도율이 크고 GaN계 화합물 반도체 결정과 격자 정합하는 기판의 필요성이 한층 높아져, 하이드라이드 기상 성장법(이하, HVPE라고 함)을 이용한 EL0(Epitaxial lateral overgrowth)법 등의 연구가 급속히 진행되었다. 여기서 ELO법이란, 예를 들면 사파이어 기판 상에 마스크로 되는 절연막을 형성하고, 상기 절연막의 일부에 개구부를 형성하여 절연막을 마스크로 하고, 노출되어 있는 사파이어 기판면을 에피택셜 성장의 종으로서 결정성이 높은 GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시키는 방법이다. 이 방법에 의하면, 마스크에 설치된 개구부 내측의 사파이어 기판 표면으로부터 GaN계 화합물 반도체 결정의 성장이 시작되어 마스크 상에 성장층이 퍼져 가므로, 결정 중의 전위 밀도를 작게 억제할 수 있어 결정 결함이 적은 GaN계 화합물 반도체 결정을 얻을 수 있다.

그러나, ELO법에 의해 얻어진 GaN계 화합물 반도체 결정은 열불균일이 크기 때문에, 웨이퍼 제조 공정의 폴리싱에 의해 사파이어 기판을 제거하여 단체(單體)의 GaN계 화합물 반도체 결정 웨이퍼를 얻도록 하면, GaN계 화합물 반도체 결정 웨이퍼가 왜곡되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

그래서 본 발명자 등은 이종 결정 기판의 재료의 하나로서 희토류 13(3B)족 페로브스카이트 결정을 사용하고, 또한 그 {O11}면 또는 {101}면을 성장면으로 하여 GaN계 화합물 반도체를 헤테로 에피택시에 의해 성장시키는 방법을 제안했다(WO95/27815호). 그리고, 여기서 말하는 {011}면 또는 {101}면이란 각각 (011)면, (10l)면과 등가인 면의 조합을 나타낸다.

상기 선출원의 성장 기술에 의하면, 예를 들면 희토류 13(3B)족 페로브스카이트의 하나인 NdGaO3를 기판으로 하여 그 {O11}면 또는 {101}면에 GaN를 성장시켰을 경우, 격자 부정합을 1.2% 정도로 할 수 있다. 이 격자 부정합의 값은 사파이어나 그 대체품으로서 이용되는 SiC를 기판으로 한 경우의 격자 부정합의 값에 비교해 지극히 작다. 따라서, 결정 중의 전위 밀도가 낮아지므로 결정 결함이 적은 GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시킬 수가 있다.

그러나, 상기 선출원의 성장 방법을 이용하여 NdGaO₃ 기판 상에 GaN 결정을 성장시켰을 경우, NdGaO₃ 기판 및 육성된 GaN 결정의 쌍방으로 크랙이나 갈라져 휘어진 상태 등이 발생하는 것이 판명되었다. 특히, GaN 결정 중에 크랙이 발생하면 대형으로 양질의 GaN 후막 기판을 얻을 수 없기 때문에 가장 큰 문제로 된다.

본 발명은 냉각 공정 전에 기판을 환원 분해 처리하여 제거함으로써, GaN계 화합물 반도체 결정에 크랙이 발생하는 것을 방지하는 GaN계 화합물 반도체 결정의 성장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 된 것으로, 기판 표면에 GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시켜, 상기 GaN계 화합물 반도체 결정을 단체(單體)로 얻는 방법에 있어서, GaN계 화합물 반도체의 성장 후 또는 성장 도중에, 질소 분압을 소정치 이상으로 한 가스 분위기 중에서, 상기 기판 배면(결정 성장면과는 반대의 면)에 상기 기판을 환원 분해하는 가스를 공급하면서 열처리를 행하여 상기 기판을 제거하도록 한 것이다. 즉, 결정 기판을 환원 분해하여 제거하고, GaN계 화합물 반도체 결정을 단체로 얻은 후에 냉각 공정을 행하도록 한 것이다.

그리고, GaN계 화합물 반도체 결정의 성장이 종료한 다음에 기판을 환원 분해 가스 분위기 중에 유지하도록 해도 되고, GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시키면서 기판 배면에 환원 분해 가스를 공급하도록 해도 된다.

이로써, 기판의 열팽창 계수와 GaN 결정의 열팽창 계수가 크고 상이한 것이며, 냉각 공정에 있어서 불균일이 생겨 결정 중에 크랙이 생기거나 휘거나 균열이 발생하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또, 질소 분압을 소정치 이상으로 한 가스 분위기로 하고 있으므로, 기판을 환원 분해하는 열처리 공정에 있어서 GaN계 화합물 반도체 결정이 분해되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 소정치 이상의 질소 분압이란, 열처리 온도에서의 GaN계 화합물 반도체의 해리압(분해한 질소 분압)보다 큰 분압을 의미한다. 또, 기판을 환원 분해하는 가스란, 예를 들면, 수소 가스 또는 수소를 포함하는 가스가 적당하다.

구체적으로는, 기판 상에 GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시킨 후, 질소 원자를 공급 가능한 물질을 공급함으로써 질소 분압을 소정치 이상으로 한 수소 분위기 중에서 상기 열처리를 행하도록 했다. 이로써, 기판 배면은 수소에 노출되므로, 용이하게 기판의 환원 분해를 행할 수 있다.

이 때, 질소 원자를 공급 가능한 물질로서는 예를 들면, 암모니아(NH₃) 또는 히드라진(N₂H₄) 등이 적합하다. 이로써, 열처리 온도(약 l000℃)에서 안정인 N ₂ 가스를 공급하는 것보다도 효과적으로 GaN 화합물 반도체 결정의 환원 분해 반응을 억제할 수 있다.

또, 질소 원자를 공급 가능한 물질은 가스 분압이 적어도 1% 이상으로 되도록 수소 분위기 중에 혼입되는 것이 바람직하다. 즉, 질소 원자를 공급 가능한 물질은 소량 혼입하는 것만으로 GaN계 화합물 반도체 결정의 분해 반응을 억제하는 효과가 있다. 따라서, 질소 원자를 공급 가능한 물질의 혼입량을 소량으로 하고, 수소 농도를 가능한 한 높게 함으로써, 결정 기판을 효율적으로 환원 분해하여 제거할 수 있다.

또는, 질소 분압을 소정치 이상으로 한 가스 분위기 중에 있어서, 기판 표면에 성장된 GaN계 화합물 반도체 결정에 환원 분해 가스가 접하지 않는 상태로, 기판 배면에 상기 기판을 환원 분해하는 가스를 공급하면서 열처리를 행함으로써, 상기 기판을 제거할 수도 있다. 구체적으로는, 상기 환원 분해 가스가 GaN계 화합물 반도체 결정 표면에는 공급되지 않도록 기판 서셉터(기판 지지대) 등의 도구를 개량하여, 환원 분해 가스를 기판 배면에 직접 분사하도록 한다. 이로써, GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시키는 것과 동시에 기판을 환원 분해할 수 있으므로 생산성을 향상할 수 있다.

또, 이 때 환원 분해 가스로서 수소 또는 염산 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 기판은 에칭되므로 보다 효율적으로 기판을 제거할 수 있다.

또, 상술한 방법은, 환원 분해 가능한 결정 기판을 사용하는 경우에 적용할 수 있지만, 특히, 1 또는 2 종류 이상의 희토류 원소를 포함하는 희토류 13(3B)족 페로브스카이트 결정 기판으로, 제13(3B)족 원소로서 Al, Ga, In 중 적어도 1개를 포함하도록 한, 예를 들면 NdGaO₃ 등의 결정 기판을 사용하는 경우에 적절하다.

또는, 전술한 방법에서는, MgO, MgAl₂O₄, LiAlO₂, LiTaO₃, LiNbO ₃, ZnO, (LaAlO₃)_0.3(SrAl_0.5Ta_0.5O₃)_0.7, YAlO ₃ 등의 수소 또는 HCl 가스로 에칭 가능한 기판을 사용할 수 있다.

또한, 기판 상에 하이드라이드 VPE법에 의해 GaN계 화합물 반도체 결정을 형성하는 것이 바람직하다.

이하에, 본 발명을 완성하기에 이른 과정에 대하여 설명한다.

당초, 본 발명자 등은 GaN계 화합물 반도체 결정을 얻는 경우, 상기 선출원에서 제안한 성장 방법에 따라 NdGaO₃기판 상에 GaN계 화합물 반도체를 성장시키고 있었다. 그러나, 상기 성장 방법으로 얻어진 GaN계 화합물 반도체 결정은 모든 결정에 있어서 크랙이 발생한다는 것을 깨달았다. 이와 같이 결정 중에 크랙이 발생해서는, 대형으로 양질의 GaN 두꺼운 막 결정을 얻을 수 없기 때문에, 반도체 디바이스의 재료에 적절한 GaN계 화합물 반도체 결정을 제조하는 방법으로서는 부적당하다는 것이 판명되었다.

그래서, 상기 성장 방법으로 성장시킨 GaN계 화합물 반도체 결정 중에 크랙이 발생하는 원인을 조사한 결과, GaN 결정을 성장시킨 후의 냉각 공정에 있어서 휘거나 크랙이 발생하는 것, 그리고 NdGaO₃의 열팽창 계수는 7.5×10^-6/K 이고, GaN의 열팽창 계수는 5.59×10^-6/K이며, 양자의 열팽창 계수는 크게 차이가 나는 것이 판명되었다.

이로부터, NdGaO₃의 열팽창 계수가 GaN의 열팽창 계수보다 매우 크기 때문에, GaN 결정을 성장시킨 후의 냉각 공정에 있어서 NdGaO₃는 크게 수축되고, 한쪽 GaN 결정은 NdGaO₃가 수축됨으로써 인장 응력을 받게 되며, 그 결과 NdGaO₃ 기판과 GaN 결정의 쌍방으로 휘거나 크랙이 많이 발생하는 것으로 추론했다.

상기 추론에 따라, 본 발명자 등은 냉각 공정으로 이행하기 전의 공정에서 NdGaO₃ 기판을 제거하면 크랙이 없는 GaN 결정을 얻을 수 있다고 생각하고, 그 방법에 대하여 검토했다. 그리고, NdGaO₃기판 상에 GaN 결정을 성장시킨 후, 온도를 유지하면서 수소 분위기 중(환원 분해 가스 분위기 중)에서 NdGaO₃를 환원 분해하는 방법을 생각해 내고, 보다 효율적으로 NdGaO₃기판을 분해시키기 위한 조건을 결정하기 위하여 여러 가지의 실험을 행하였다.

먼저, 수소 100%의 분위기 중에서 l000℃, 4시간의 열처리를 실시하였던 바, NdGaO₃의 중량 감소량은 O.11g/cm²로 되어 기판은 환원 분해되었지만, 이 경우는 질소 분압이 없기 때문에 GaN도 분해되어 버렸다.

그래서, GaN의 분해를 억제하면서 NdGaO₃를 환원 분해하기 위해서 소정 질소 분압을 인가하는 것으로 하였다. 여기서, GaN의 분해를 진행시키지 않기 위해 인가하는 질소 분압으로서는, 이론적으로는 열처리 온도에서의 GaN의 해리압(분해한 질소 분압)보다 큰 분압이 필요하다.

그러나, 질소 가스(N₂)는 열처리 온도의 1000℃ 부근에서는 안정되며 N원자로 거의 분해되지 않기 때문에, 질소 가스를 혼입해 질소 분압을 인가해도 GaN의 분해 반응을 방지하는 효과는 적은 것으로 생각된다. 그래서, 본 발명자 등은 질소 원자를 공급할 수 있는 물질을 수소 분위기 중에 혼입하는 것이 GaN의 분해를 효과적으로 억제할 수 있다고 생각하고, 예를 들면, 암모니아나 히드라진(hydrazine) 등을 사용하도록 했다.

그리고, 질소 원자를 공급할 수 있는 물질로서 암모니아를 사용한 경우에 대하여, 수소와 암모니아의 비율을 변경하여 실험을 행했던 바, 도 1에 나타내는 결과를 얻을 수 있었다. 이것로부터, 암모니아의 혼입량이 증가해 수소 농도가 낮아지는 것에 따라, 일정한 처리 시간에서 NdGaO₃의 중량 감소량(환원 분해량)은 저하되는 것을 알았다. 또, 가스 분압으로 수소 10%, 암모니아 90%으로 한 조건에서도 처리 시간을 장시간으로 하는 것으로 NdGaO₃를 환원 분해할 수 있는 것을 알았다.

또, 실험으로부터 암모니아를 가스 분압이 5%으로 되도록 혼입하는 것만으로 GaN의 분해를 방지할 수 있는 것이 확인되었다. 다만, 질소 원자를 공급할 수 있는 물질(암모니아, 히드라진 등)을 가스 분압으로 적어도 1% 이상 혼입하면 GaN의 분 해를 억제하는 효과가 있을 것으로 생각할 수 있다.

또, 가스 분압으로 수소 10%와 암모니아 90%를 혼합한 분위기 중에서의 NdGaO₃ 기판의 환원 분해에 대하여, 열처리 시간을 바꾸어 열처리 시간에 대한 중량 감소량을 조사하는 실험을 행했던 바, 도 2에 나타나는 결과를 얻을 수 있었다. 이것으로부터, 열처리 시간이 장시간으로 되는 것에 수반해서 NdGaO₃의 중량 감소량은 증가하는 것을 알았다. 즉, 열처리 시간과 NdGaO₃의 중량 감소량은 비례 관계에 있는 것으로 생각되므로, 열처리 시간을 조정함으로써 NdGaO₃를 완전하게 환원 분해하여 제거할 수 있는 것이 확인되었다.

또한 실험을 거듭한 결과, 기판으로서 이용할 수 있는 결정은 NdGaO₃에 한정되지 않고, GaN계 화합물 반도체 결정의 성장에 적절한 기판이고, 또한 환원 분해할 수 있는 결정이면, 전술한 방법을 적용할 수 있는 것을 알 수 있었다. 예를 들면, NdGaO₃이외의 희토류 13(3B)족 페로브스카이트 결정이나, MgO, MgAl₂O₄ , LiAlO₂, LiTaO₃, LiNbO₃, ZnO, (LaAlO₃)_0.3(SrAl_0.5Ta _0.5O₃)_0.7, YAlO₃, 등의 결정을 기판으로서 이용할 수 있을 가능성이 있다.

또, GaN계 화합물 반도체 결정 표면에는 환원 분해 가스가 공급되지 않는 상태로, 환원 분해 가스를 기판 배면에 직접 분사하도록 해도, GaN계 화합물 반도체 결정을 환원 분해할 수 있는 것도 찾아냈다. 이 경우, 성장시키면서 기판을 제거할 수 있으므로 GaN계 화합물 반도체 결정의 생산성을 향상할 수 있다. 또, 환원 분 해 가스로서는, H₂ 가스, H₂+NH₃ 가스 외에, HCl이나 NH₃ 등의 에칭 가스를 사용할 수 있으므로, 보다 효율적으로 기판을 제거할 수 있다고 하는 이점이 있다.

본 발명은, 상기 지견에 따라 완성된 것으로, 본 발명을 적용함으로써 90% 이상의 확률로 크랙이 없는 GaN계 화합물 반도체 두꺼운 막 결정을 얻을 수 있다.

도 1은, 수소 농도와 NdGaO₃의 중량 감소량의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 2는, 열처리 시간과 NdGaO₃의 중량 감소량의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를, NdGaO₃ 결정을 기판으로서 GaN 화합물 반도체 결정을 성장시키는 경우에 대하여 설명한다.

먼저, NdGaO₃의 잉곳을 슬라이스하여 결정 성장용의 기판으로 하였다. 이 때, NdGaO₃ 기판의 크기는 50mm 직경이며, 두께는 350μm으로 하였다.

다음에, 경면 연마한 NdGaO₃기판을 아세톤 중에서 5분간 초음파 세정을 행하고, 계속해서 메타놀로 5분간 초음파 세정을 행하였다. 그 후, N₂가스로 블로우해서 액적을 분사하여 날려 자연 건조시켰다. 다음에, 세정한 NdGaO₃ 기판을 황산계 에찬트(인산 : 황산 = 1 : 3, 80℃)로 5분간 에칭 했다.

다음에, 이 NdGaO₃ 기판을 하이드라이드 VPE 장치 내의 소정 부위에 배치한 후, N₂가스를 도입하면서 기판 온도를 620˚C까지 승온시키고, Ga 메탈과 HCl 가스로부터 생성된 GaCl과 NH3 가스를 N₂ 캐리어 가스를 사용하여 NdGaO₃ 기판 상에 공급하고, 약 10O nm의 GaN 보호층을 형성했다. NdGaO₃는 800℃ 이상의 고온으로 NH₃나 H₂와 반응하여 네오지움 화합물을 생성하여 버리므로, 본 실시에서는 캐리어 가스로서 N₂를 사용하고, 성장 온도를 620℃의 저온으로 보호층을 형성함으로써 네오지움 화합물이 생성되지 않도록 하고 있다.

다음에, 기판 온도를 1000℃로 승온시키고, Ga 메탈과 HCl 가스로부터 생성된 GaC1와 NH₃ 가스를 N₂ 캐리어 가스를 사용하여 NdGaO₃ 기판 상에 공급했다. 이 때, GaCl 분압이 5.0 × 10^-3atm, NH₃ 분압이 3.0 × 10^-1atm으로 되도록 각각의 가스 도입량을 제어하면서 약 40μm/h의 성장 속도로 300분간 GaN 화합물 반도체 결정을 성장시켰다.

그리고, 캐리어 가스를 N₂가스로부터 H₂가스로 바꾸어 가스 분압이 H₂ 90%, NH₃ 1O%로 되도록 조정하여, 11시간 열처리를 행하였다. 이 열처리에 의해 두께 350μm의 NdGaO₃ 기판을 환원 분해하여 모두 제거할 수 있었다.

그 후, 냉각 속도 5.3℃/min로 90분간 냉각해서 막두께가 약 200μm로, 50mm 직경의 크랙이 없는 GaN 두꺼운 막 결정을 얻을 수 있었다.

또한, 상기 실시예와 동조건으로 GaN 두꺼운 막 결정을 성장시킨 후, NH₃의 혼입량을 변경하여 열처리를 행하는 실험을 반복하여 행한 결과, H₂의 비율이 작아짐에 따라 NdGaO₃를 완전하게 분해하기 위한 열처리 시간은 길어졌다. 그러나, NdGaO₃ 기판을 문제 없게 환원 분해하여 제거할 수 있고, 크랙이 없는 GaN 두꺼운 막 결정을 얻을 수 있었다.

한편, 상기 실시예와 마찬가지의 결정 성장 조건으로 GaN 결정을 성장시킨 후, 본 발명의 NdGaO₃를 환원 분해하여 제거하지 않은 경우, 모든 GaN 결정 내에 크랙이 발생하고, 최대에서도 1cm각의 GaN 결정 밖에 얻을 수 없었다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시예에 기초를 두어 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, GaN 화합물 반도체 결정을 성장시키는 경우에 제한되지 않고, InGaN, AlGaN 등의 GaN계 화합물 반도체 결정의 성장 방법으로 적용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또, 성장용 기판은 NdGaO₃ 결정에 제한되지 않고, 예를 들면, NdAlO₃, NdInO ₃ 등의 희토류 13(3B)족 페로브스카이트 결정이나, MgO, MgAl₂O₄, LiAlO₂ , LiTaO₃, LiNbO₃, ZnO, (LaAlO₃)_0,3(SrAl_0.5Ta_0.5O ₃)_0.7, YAlO₃ 등의 결정을 기판으로서 이용할 수 있을 가능성이 있다.

또, 결정 성장 조건으로서는, GaCl 분압이 1.O × 10^-3 ~ 1.O × 10^-3atm, NH ₃ 분압이 1.0 × 10^-1 ~ 4.0 × 10^-1atm, 성장 속도가 30 ~ 100μm/h, 성장 온도가 930 ~ 1050℃으로, 냉각 속도가 4 ~ l0℃/min인 것이 바람직하다.

또, 상기 실시예에서는, 질소 원자를 공급할 수 있는 물질으로서 NH₃를 사용하였지만, NH₃ 대신에 히드라진(N₂H₄)을 사용해도 마찬가지로 GaN의 분해 반응을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

또, NH₃ 등의 질소 원자를 공급할 수 있는 물질을 소량(예를 들면, 가스 분압으로 1% 이상) 수소 분위기 중에 혼입하는 것만으로 GaN의 분해 반응은 억제할 수 있으므로, NdGaO₃의 환원 분해 반응을 효율적으로 진행시키기 위해서 수소 농도는 가능한 한 높게 하는 것이 바람직하다.

또한, GaN계 화합물 반도체 결정 표면에는 환원 분해 가스가 공급되지 않는 상태로, 환원 분해 가스를 기판 배면에 직접 분사하도록 하면, GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시키면서 기판을 환원 분해시킬 수도 있다. 이 경우, GaN계 화합물 반도체 결정 표면에 환원 분해 가스가 공급되지 않도록 기판 서셉터(기판 지지대) 등의 도구를 개량할 필요가 있다. 기판 서셉터의 구조를, 예를 들면, 기판 서셉터에 기판을 탑재했을 때, 기판 배면 측에 환원 분해 가스를 내뿜을 수 있는 석영 파이프 등의 가스 도입관과, 기판 배면에 불어 낸 환원 분해 가스를 배출할 수 있는 배출부를 설치하는 구조로 하는 것이 된다. 이 때, 배출부를 석영 파이프 등으로 구성하여 폐구조로 해도 된다. 이 경우, 환원 분해 가스로서는, H₂ 가스, H₂+NH ₃ 가스 외에, HCl이나 NH₃ 등의 에칭 가스를 사용할 수 있으므로, 보다 효율적으로 기판을 제거하는 이점이 있다.

본 발명에 의하면, GaN계 화합물 반도체의 성장 후 또는 성장 도중에, 질소 분압을 소정치 이상으로 한 가스 분위기 중에서, 상기 기판 배면에 상기 기판을 환원 분해하는 가스를 공급하면서 열처리를 행하고, 상기 기판을 제거하도록 했으므로, 냉각 공정에서 불균일이 생겨 결정 중에 크랙이 생기거나 휘거나 균열이 발생하거나 하는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

또, 질소 분압을 소정치 이상으로 하고 있으므로 GaN계 화합물 반도체 결정이 분해할 것도 없다.

본 발명은, GaN계 화합물 반도체 결정의 성장에 한정하는 것이 아니며, 다른 화합물 반도체 결정의 성장에도 이용할 수 있다.

Claims (10)

1. 기판 표면에 GaN계 화합물 반도체 결정을 성장시켜, 상기 GaN계 화합물 반도체 결정을 단체(單體)로 얻는 방법에 있어서,

   GaN계 화합물 반도체 결정의 성장 후에, 질소원자를 공급 가능한 물질을 공급함으로써 질소 가스 분압을 열처리 온도에서 상기 GaN계 화합물 반도체의 해리압 이상으로 하고, 또한 수소가스 분압을 80% 이상으로 한 수소 분위기 중에서, 상기 기판 배면에 상기 기판을 환원 분해하는 가스를 공급하면서 열처리를 행하여, 상기 기판을 제거하는 것을 특징으로 하는

   GaN계 화합물 반도체 결정의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 질소원자를 공급 가능한 물질의 가스 분압이 1% 이상으로 되도록, 상기 질소원자를 공급 가능한 물질을 공급하는 것을 특징으로 하는 GaN계 화합물 반도체 결정의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 질소원자를 공급 가능한 물질은 암모니아 또는 히드라진(hydrazine)인 것을 특징으로 하는

   GaN계 화합물 반도체 결정의 제조 방법.
5. 삭제
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10. 삭제

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