KR100829697B1 - 질화갈륨 기판의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

질화갈륨 기판의 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질화갈륨 기판의 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 전기로에서 가열된 열을 전달받는 제 1 챔버와; 상기 제 1 챔버의 내부에 위치하며, 상기 제 1 챔버로부터 전달된 열에 의해 승화되는 Ga분자를 생성할 수 있는 분말이 담겨져 있는 제 2 챔버와; 상기 제 1 챔버의 외부에서 상기 제 1 챔버의 일측부에 연결되어 상기 제 2 챔버의 일측부로 N분자를 생성하는 기체를 주입하는 주입관과; 상기 제 2 챔버의 타측부에 연결되어 상기 제 1 챔버로 상기 승화된 Ga분자와 N분자가 결합된 질화갈륨을 토출하는 토출관과; 상기 토출관에서 토출된 질화갈륨을 성장시킬 수 있도록, 상기 제 1 챔버 내부에 상기 토출관과 수직방향으로 설치된 적어도 하나 이상의 기판과; 상기 기판을 안착시키고, 상기 제 1 챔버와 상기 전기로를 관통하여 외부에 노출된 서셉터와; 상기 제 1 챔버의 타측부에 연결되어 상기 제 1 챔버의 가스를 외부로 배기하는 배출관으로 구성함으로써, 질화갈륨층을 성장시킨 챔버 내부에서 기판의 이면에 레이저광을 조사하여 기판과 질화갈륨층을 이탈시킴으로써, 질화갈륨 기판의 크랙과 휘어짐을 제거할 수 있고, Ga분자를 승화시키는 온도보다 상기 질화갈륨층을 성장시키는 기판의 온도가 50℃ ~ 200℃ 낮게 설정하여 질화갈륨층의 성장이 보다 잘 이루어지는 효과가 발생한다.
질화갈륨, 승화, 기판, 크랙, 이탈, 레이저, 온도, 성장

Description

질화갈륨 기판의 제조 장치 및 방법{Apparatus and method of manufacturing GaN substrate}
도 1은 종래의 승화법에 의하여 질화갈륨층을 성장시키는 장치의 사시단면도이다.
도 2는 종래의 승화법으로 기판에서 성장된 질화갈륨층을 레이저 리프트 오프의 방법으로 이탈시키기 위한 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 사시단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 사시단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 서셉터 120, 280 : 기판
210 : 전기로 250, 254, 270 : 챔버
251, 275, 276 : 주입관 253 : 토출관
260, 281 : 분말 271, 272, 273 : 튜브
285 : 용기 291, 292 : 체결장치
292 : 배출관
본 발명은 질화갈륨 기판의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질화갈륨층을 성장시킨 챔버 내부에서 기판의 이면에 레이저광을 조사하여 기판과 질화갈륨층을 이탈시킴으로써, 질화갈륨 기판의 크랙과 휘어짐을 제거할 수 있는 질화갈륨 기판의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 질화계열의 반도체 화합물은 광전자 소자를 제조하는 재료로 이용되고 있다. 특히, 질화갈륨(GaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 총천연색 평판 표시장치, 신호등, 실내 조명과 고밀도 광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 적용되어 활용되고 있다.
이러한 질화갈륨은 청색 및 녹색 발광 소자뿐만 아니라 고 전력 및 고온 소자에도 적용할 수 있는 물질이다.
상기 질화갈륨은 동일한 육방정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire)나 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등의 이종기판에서 금속 유기 화학 증착(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)이나 분자 빔 에피텍시(MBE, Molecular Beam Epitaxy)공정을 수행하여 박막성장이 가능하고, 이 공정으로 소자들이 제조되어 지 고 있다.
현재, 사파이어 기판이 주로 사용되고 있지만, 질화갈륨과의 격자상수 및 열팽창계수 차이가 있어 상당히 높은 결정 결함 밀도를 가지고 있고, 이에 따라 표면 가공 공정을 추가적으로 실시하여야 하는 부담이 있었다.
이런 문제를 원천적으로 해결하기 위해서는 단결정 질화갈륨을 기판으로 사용하여 소자를 제조하여야 한다.
통상, 질화갈륨 기판은 하이드라이드 기상 박막성장(HVPE, Hydride Vapor Phase Epitaxy)방법이나, 고온 고압에서 질소(N2)를 액화시켜 질화갈륨을 성장시키는 방법 또는 승화법으로 제조되었다.
도 1은 종래의 승화법에 의하여 질화갈륨층을 성장시키는 장치의 사시단면도로써, 고온 전기로(10)가 둘러싸인 제 1 챔버(20)의 내부에 흑연(Graphite) 혹은 석영(Quartz)으로 이루어진 제 2 챔버(30)가 설치되어 있고, 상기 제 2 챔버(30)의 하부에는 질화갈륨 또는 갈륨(Ga)의 분말(40)이 담겨진 용기(41)가 있다. 그리고, 상기 용기(41)의 양측면에는 지지부(32,32')가 설치되고, 상기 지지부(32,32')의 상부에 사파이어나 실리콘 카바이드로 이루어진 기판(31)이 올려진다.
그리고, 상기 제 2 챔버(30)의 상부에는 질소(N2)와 암모니아(NH3)를 주입하는 주입관(21,22)이 장착되어 있다.
이렇게 설치된 종래의 장치에서는 상기 고온 전기로(10)에서는 약 1050℃ 정도의 고열이 상기 제 1 챔버(20)를 통하여 제 2 챔버(30)에 전달된다.
상기 용기(41) 내부에 있는 질화갈륨 또는 갈륨의 분말(40)에서는 상기 제 2 챔버(30)로부터 전달된 고열로 Ga분자가 승화된다. 그리고, 상기 주입관(21,22)에서 토출되는 질소와 암모니아로부터 N분자가 생성되고, 상기 N분자는 상기 승화된 Ga분자와 결합되어 상기 기판(31)에 부착됨으로써, 상기 기판(31)에는 질화갈륨층이 성장하게 된다.
이러한 종래의 승화법을 이용하여 질화갈륨 기판을 성장시키는 방법은 질화갈륨 또는 갈륨 분말(40)과 기판(31)의 거리가 3mm ~ 1cm 정도의 범위로 근접하게 위치시켜야 질화갈륨층이 기판에 잘 성장하게 된다.
따라서, 분말과 기판의 거리를 근접하게 유지시키기 위한 장비관리에 심열을 기울여야 하고, 또한 성장 속도가 민감하게 제어되지 않을 경우에는, 상당히 근접하게 위치되어 있기 때문에 기판에 성장되는 질화갈륨층이 분말에 접촉하게 되어 불량기판을 양산할 수 있었고, 갈륨 분말만으로 N분자를 승화시키면, 근접 거리에는 성장되는 질화갈륨층의 표면에 작은 방울(droplet)들이 발생하였다.
한편, 기판에 질화갈륨층의 성장이 완료되면, 기판으로부터 질화갈륨층을 이탈시켜 프리 스탠딩(free standing)기판을 만들어야 한다.
이러한 기판으로부터 질화갈륨층을 이탈시키는 공정은, 종래에는 질화갈륨층이 성장된 기판을 챔버의 외부로 빼내어서 상온까지 온도를 낮춘 후, 기계적인 래핑(Lapping)방법이나 도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 레이저 리프트 오프(lift-off) 방법을 이용하여 기판에서 성장된 질화갈륨층을 이탈시켰다.
그러나, 기판은 사파이어 또는 실리콘 카바이드로 이루어져 있기 때문에, 질 화갈륨과는 열팽창계수가 차이가 있고, 이로 인하여 챔버의 고온 분위기에서 빠져나와 상온으로 온도가 하강되기에 기판과 질화갈륨층은 상호의 불일치된 열팽창계수로 크랙(crack)이 발생되고, 휘어짐(bending)이 나타나게된다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 질화갈륨층이 성장되는 기판의 온도를 Ga분자가 승화되는 온도보다 저온으로 유지시켜 질화갈륨층이 잘 성장될 수 있도록 하는 질화 갈륨 기판의 제조 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 질화갈륨층이 성장된 챔버내에서 레이저 리프트 오프 공정을 수행하여, 온도 변화없이 질화갈륨층과 기판을 분리함으로써, 크랙이나 휘어짐 발생을 방지할 수 있는 질화 갈륨 기판의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 전기로에서 가열된 열을 전달받는 제 1 챔버와;
상기 제 1 챔버의 내부에 위치하며, 상기 제 1 챔버로부터 전달된 열에 의해 승화되는 Ga분자를 생성할 수 있는 분말이 담겨져 있는 제 2 챔버와;
상기 제 1 챔버의 외부에서 상기 제 1 챔버의 일측부에 연결되어 상기 제 2 챔버의 일측부로 N분자를 생성하는 기체를 주입하는 주입관과;
상기 제 2 챔버의 타측부에 연결되어 상기 제 1 챔버로 상기 승화된 Ga분자와 N분자가 결합된 질화갈륨을 토출하는 토출관과;
상기 토출관에서 토출된 질화갈륨을 성장시킬 수 있도록, 상기 제 1 챔버 내부에 상기 토출관과 수직방향으로 설치된 적어도 하나 이상의 기판과;
상기 기판을 안착시키고, 상기 제 1 챔버와 상기 전기로를 관통하여 외부에 노출된 서셉터와;
상기 제 1 챔버의 타측부에 연결되어 상기 제 1 챔버의 가스를 외부로 배기하는 배출관으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판의 제조 장치가 제공된다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 가열된 챔버 내부에서 승화된 Ga분자와 N분자를 결합시켜 질화갈륨층을 기판에 성장시키는 질화갈륨 기판의 제조방법에 있어서,
상기 챔버 내부에서 상기 질화갈륨층의 성장이 완료된 기판의 이면에 레이저 광을 조사하여 기판과 질화갈륨층을 이탈시키는 공정이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판의 제조 방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 질화갈륨 기판의 제조 장치 및 방법은 챔버 내부에서 상기 질화갈륨층의 성장이 완료된 기판의 이면에 레이저광을 조사하여 기판과 질화갈륨층을 이탈시킴으로써, 질화갈륨 기판의 크랙과 휘어짐을 제거할 수 있고, Ga분자를 승화시키는 온도보다 상기 질화갈륨층을 성장시키는 기판의 온도가 50℃ ~ 200℃ 낮게 설정하여 질화갈륨층의 성장이 보다 잘 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
〈 제 1 실시예 〉
본 발명의 제 1 실시예의 질화갈륨 기판을 제조하는 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 수평구조의 형태를 나타내고 있으며, 전기로(210)에서 가열된 열을 전달받는 제 1 챔버(250)와; 상기 제 1 챔버(250)의 내부에 위치하며, 상기 제 1 챔버(250)로부터 전달된 열에 의해 승화되는 Ga분자를 생성할 수 있는 분말(260)이 담겨져 있는 제 2 챔버(254)와; 상기 제 1 챔버(250)의 외부에서 상기 제 1 챔버(250)의 일측부에 연결되어 상기 제 2 챔버(254)의 일측부로 N분자를 생성하는 기체를 주입하는 주입관(251)과; 상기 제 2 챔버(254)의 타측부에 연결되어 상기 제 1 챔버(250)로 상기 승화된 Ga분자와 N분자가 결합된 질화갈륨을 토출하는 토출관(253)과; 상기 토출관(253)에서 토출된 질화갈륨을 성장시킬 수 있도록, 상기 제 1 챔버(250) 내부에 상기 토출관(253)과 수직방향으로 설치된 적어도 하나 이상의 기판(120)과; 상기 기판(120)을 안착시키고, 상기 제 1 챔버(250)와 상기 전기로(210)를 관통하여 외부에 노출된 서셉터(100)와; 상기 제 1 챔버(250)의 타측부에 연결되어 상기 제 1 챔버(250)의 가스를 외부로 배기하는 배출관(252)으로 구성되어 있다.
이렇게 구성된 본 발명의 제 1 실시예의 질화갈륨 기판의 제조 장치는 전기로(210)에서 가열된 열은 제 1 챔버(250)를 통하여 제 2 챔버(254)로 전달하게 된 다.
상기 제 2 챔버(254)는 가열된 열에 의해 분말(260)로부터 Ga분자를 승화시킨다. 상기 분말(260)은 Ga분자를 승화시키기 위해, 질화갈륨 분말, 갈륨 금속 분말과 이의 혼합된 분말 중 어느 하나이면 된다.
그리고, 상기 제 1 챔버(250)의 일측부에 연결된 주입관(251)을 통하여 N분자를 생성하는 기체가 상기 제 2 챔버(254)의 일측부로 주입되어, 승화된 Ga분자와 N분자가 결합된다. 이 기체는 암모니아(NH3) 또는 질소(N2)가 바람직하다.
상기 승화된 Ga분자와 N분자가 결합된 질화갈륨은 상기 제 2 챔버(254)의 타측부에 연결된 토출관(253)을 통하여 토출되어 상기 제 1 챔버(250) 내부에 위치된 기판(120)의 상부에서 안착되어, 상기 기판(120)의 상부에는 질화갈륨층이 성장하게 되는 것이다.
상기 기판(120)은 적어도 하나 이상으로 형성하여, 대량 생산을 할 수 있고, 상기 토출관(253)과 수직방향으로 위치하는 것이 바람직하다.
상기 Ga 분자를 분말로부터 승화시키기 위한 온도는 1100℃ ~ 1200℃가 바람직하며, 상기 기판(120)은 1050℃ ~ 1100℃의 온도로 유지하여야 질화갈륨층이 상기 기판(120)에서 잘 성장이 된다.
상기 기판(120)은 상기 제 1 챔버(250)와 상기 전기로(210)를 관통하여 외부에 노출된 서셉터(100)에 안착되어 있다.
전술한바와 같이, 기판(120)의 온도를 낮게 유지하기 위해서는 서셉터(100) 의 일측이 상기 제 1 챔버(250)와 전기로(210)의 외부에 노출하여 서셉터(100)가 상온의 온도전달을 받을 수 있도록 할 수도 있으며, 더욱 민감하게 온도 조절을 하기 위해서는 통상적인 방법으로 냉각 팬에 의한 조절 혹은 냉각 기체를 상기 서셉터(100)에 공급하여 조절할 수도 있다.
물론, 자동 온도 조절 장치로도 수행할 수 있다.
한편, 상기 제 1 챔버(250)의 타측부에 연결된 배출관(252)에서는 상기 제 1 챔버(250)의 내부 가스가 외부로 배기된다.
그리고, 상기 기판(120)의 상부에 질화갈륨층의 성장이 완료되면, 투명한 상기 서셉터(100)를 통하여 상기 기판(120)의 이면에 레이저광을 조사하여 기판과 질화갈륨층을 리프트 오프(lift-off)함으로써, 온도변화없이 챔버내에서 프리스탠딩 질화갈륨 기판의 제조가 가능한 것이다.
이러한 레이저광을 조사하는 장치는 레이저광을 서셉터(100)로 직접 조사될 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 장치의 위치 및 설치상태에 의거하여 미러(mirror)(300)의 반사각을 이용하여 조사시킬 수 있다.
〈 제 2 실시예 〉
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 사시단면도로써, 전기로(210)에서 가열된 열을 전달받는 챔버(270)와; 상기 챔버(270)의 내부에 지지되며, 상기 챔버(270)에 전달된 열에 의해 승화되는 Ga분자를 생성할 수 있는 분말(281)이 담겨져 있는 용기(285)와; 상기 챔버(270)의 일측부에 연결되어 N분자를 생성하는 암모니아를 주입하는 적어도 하나 이상의 주입관(275, 276)과; 상기 승화된 Ga분자와 N분자가 결합된 질화갈륨층을 성장시키는 상기 용기(285)의 분말 상부에 설치된 적어도 하나 이상의 기판(280)과; 상기 기판(280)을 고정시키고, 외부로부터 주입되는 냉각기체를 유통시키며, 상기 냉각기체에 의해 상기 질화갈륨층이 기판(280)에 성장되는 시점부터 성장이 완료될 때까지 상기 챔버(270)의 온도보다 기판의 온도를 50℃ ~ 250℃ 낮게 유지할 수 있는 투명한 튜브(271,272.273)와; 상기 챔버(270)의 타측부에 연결되어 상기 챔버(270)의 가스를 외부로 배기하는 배출관(295)과; 상기 튜브(272)를 통하여 레이저광을 질화갈륨층이 성장되는 기판의 이면에 레이저광을 조사할 수 있는 장치로 구성되어 수직구조 형태를 갖고 있다.
본 발명의 제 2 실시예의 장치에서는 전기로(210)에서 가열된 열이 챔버(270)에 전달되면, 상기 챔버(270)는 그 내부에서 지지부(151,152)에 의해 지지되어 있는 용기(285)에 열을 전달한다.
상기 용기(285)의 내부에 담겨져 있는 분말(281)에서는 전달된 열에 의해 Ga분자가 승화된다. 그리고, 상기 챔버(270)의 일측부에 연결된 적어도 하나 이상의 주입관(275, 276)을 통하여 주입된 암모니아에 의해서 생성된 N분자는 상기 승화된 Ga분자와 결합하게 된다.
상기 결합된 질화갈륨은 상기 분말(281)과 이격된 상부에 장착된 기판(280)면에 성장하게된다.
본 발명의 제 2 실시예도 제 1 실시예와 동일하게, 상기 분말(281)은 질화갈 륨 분말, 갈륨 금속 분말과 이의 혼합된 분말 중 선택된 것이며, 상기 기판(280)은 사파이어 또는 실리콘 카바이드로 적용하는 것이 바람직하다.
상기 기판(280)은 튜브(271,272,273)에 고정되어 있고, 이 튜브(271,272,273)는 질소와 같은 냉각기체가 외부로부터 흘러 들어오는 제 1 튜브(271)와, 상기 기판(280)의 온도를 Ga분자가 승화되는 온도보다 낮게 유지할 수 있도록 상기 기판(280)을 근접하게 접촉시켜 체결장치(291,292)로 고정시키는 제 2 튜브(272)와. 상기 제 1, 2 튜브(271,272)를 통하여 흐르는 냉각기체를 챔버(270)의 외부로 배기하는 제 3 튜브(273)로 구성되어 있고, 상기 제 1 내지 3 튜브(271,272,273)는 일체로 형성되어 있다.
이러한 제 1 내지 3 튜브(271,272,273)는 전술된 냉각기체의 흐름으로 인하여, 상기 질화갈륨이 기판(280)에 성장되는 시점부터 성장이 완료될 때까지 상기 챔버(270)의 측정 온도보다 기판의 측정 온도를 50℃ ~ 250℃ 낮도록 유지할 수 있어, 기판(280)에 질화갈륨층이 잘 성장될 수 있다.
그리고, 상기 챔버(270) 내부 가스는 상기 챔버(270)의 타측부에 연결된 배출관(295)을 통하여 외부로 배기된다.
한편, 상기 튜브(272)는 투명하며, 상기 튜브(272)를 통하여 레이저광을 조사할 수 있는 장치(미도시)에 의하여, 질화갈륨이 성장되는 기판의 이면에 레이저광이 조사되며, 이러한 레이저 리프트 오프공정으로 챔버내에서 온도의 하강없이 기판과 질화갈륨층을 이탈시킬 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 질화갈륨층을 성장시킨 챔버 내부에서 기판의 이면에 레이저광을 조사하여 기판과 질화갈륨층을 이탈시킴으로써, 질화갈륨 기판의 크랙과 휘어짐을 제거할 수 있고, Ga분자를 승화시키는 온도보다 상기 질화갈륨층을 성장시키는 기판의 온도가 50℃ ~ 200℃ 낮게 설정하여 질화갈륨층의 성장이 보다 잘 이루어지는 효과가 있다.
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.

Claims (7)

  1. 전기로에서 가열된 열을 전달받는 제 1 챔버와;
    상기 제 1 챔버의 내부에 위치하며, 상기 제 1 챔버로부터 전달된 열에 의해 승화되는 Ga분자를 생성할 수 있는 분말이 담겨져 있는 제 2 챔버와;
    상기 제 1 챔버의 외부에서 상기 제 1 챔버의 일측부에 연결되어 상기 제 2 챔버의 일측부로 N분자를 생성하는 기체를 주입하는 주입관과;
    상기 제 2 챔버의 타측부에 연결되어 상기 제 1 챔버로 상기 승화된 Ga분자와 N분자가 결합된 질화갈륨을 토출하는 토출관과;
    상기 토출관에서 토출된 질화갈륨을 성장시킬 수 있도록, 상기 제 1 챔버 내부에 상기 토출관과 수직방향으로 설치된 적어도 하나 이상의 기판과;
    상기 기판을 안착시키고, 상기 제 1 챔버와 상기 전기로를 관통하여 외부에 노출된 서셉터와;
    상기 제 1 챔버의 타측부에 연결되어 상기 제 1 챔버의 가스를 외부로 배기하는 배출관으로 구성한 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말은 질화갈륨 분말, 갈륨 금속 분말과 이의 혼합된 분말 중 선택된 것이며;
    상기 기체는 암모니아 또는 질소이며;
    상기 기판은 사파이어 또는 실리콘 카바이드인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판의 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터는 투명하며;
    상기 서셉터를 통하여 질화갈륨이 성장되는 기판의 이면에 레이저광을 조사할 수 있는 장치가 더 구비된 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판의 제조 장치.
  4. 전기로에서 가열된 열을 전달받는 챔버와;
    상기 챔버의 내부에 지지되며, 상기 챔버에 전달된 열에 의해 승화되는 Ga분자를 생성할 수 있는 분말이 담겨져 있는 용기와;
    상기 챔버의 일측부에 연결되어 N분자를 생성하는 암모니아를 주입하는 적어도 하나 이상의 주입관과;
    상기 승화된 Ga분자와 N분자가 결합된 질화갈륨층을 성장시키는 상기 용기의 분말 상부에 설치된 적어도 하나 이상의 기판과;
    상기 기판을 고정시키고, 외부로부터 주입되는 냉각기체를 유통시키며, 상기 냉각기체에 의해 상기 질화갈륨층이 기판에 성장되는 시점부터 성장이 완료될 때까지 상기 챔버의 온도보다 기판의 온도를 50℃ ~ 250℃ 낮게 유지할 수 있는 투명한 튜브와;
    상기 챔버의 타측부에 연결되어 상기 챔버의 가스를 외부로 배기하는 배출관과;
    상기 튜브를 통하여 레이저광을 질화갈륨층이 성장되는 기판의 이면에 레이저광을 조사할 수 있는 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판의 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분말은 질화갈륨 분말, 갈륨 금속 분말과 이의 혼합된 분말 중 선택된 것이며;
    상기 기판은 사파이어 또는 실리콘 카바이드인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판의 제조 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990032082A (ko) * 1997-10-16 1999-05-06 이형도 GaN 단결정 제조방법
KR20010007580A (ko) * 1999-06-30 2001-01-26 오카야마 노리오 Ⅲ-ⅴ족 질화물반도체의 성장방법 및 기상성장장치
KR20010029199A (ko) * 1999-09-30 2001-04-06 홍세경 질화물 단결정 기판 제조 장치 및 방법
KR20010096329A (ko) * 2000-04-18 2001-11-07 유종훈 하층기판-승화법에 의한 질화갈륨 후막의 제조방법 및반응장치
KR20030090996A (ko) * 2002-05-24 2003-12-01 엘지전자 주식회사 성장 챔버내에서의 레이저 리프트 오프 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990032082A (ko) * 1997-10-16 1999-05-06 이형도 GaN 단결정 제조방법
KR20010007580A (ko) * 1999-06-30 2001-01-26 오카야마 노리오 Ⅲ-ⅴ족 질화물반도체의 성장방법 및 기상성장장치
KR20010029199A (ko) * 1999-09-30 2001-04-06 홍세경 질화물 단결정 기판 제조 장치 및 방법
KR20010096329A (ko) * 2000-04-18 2001-11-07 유종훈 하층기판-승화법에 의한 질화갈륨 후막의 제조방법 및반응장치
KR20030090996A (ko) * 2002-05-24 2003-12-01 엘지전자 주식회사 성장 챔버내에서의 레이저 리프트 오프 방법

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