KR100921409B1 - 프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를제조하기 위한 분리방법 - Google Patents

프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를제조하기 위한 분리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100921409B1
KR100921409B1 KR1020047003318A KR20047003318A KR100921409B1 KR 100921409 B1 KR100921409 B1 KR 100921409B1 KR 1020047003318 A KR1020047003318 A KR 1020047003318A KR 20047003318 A KR20047003318 A KR 20047003318A KR 100921409 B1 KR100921409 B1 KR 100921409B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
delete delete
interface
mold
sacrificial
composite
Prior art date
Application number
KR1020047003318A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040045431A (ko
Inventor
보우도로버트피.
브랜디스조지알.
티슐러마이클에이.
켈리마이클케이.
Original Assignee
크리 인코포레이티드
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 크리 인코포레이티드 filed Critical 크리 인코포레이티드
Publication of KR20040045431A publication Critical patent/KR20040045431A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100921409B1 publication Critical patent/KR100921409B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C30B29/406—Gallium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10S117/913—Graphoepitaxy or surface modification to enhance epitaxy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10S117/915—Separating from substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 에피택셜하게 적합한 희생주형(12)을 제공하는 단계; 희생주형과, (Al, Ga, In)N 재료(16) 사이에 계면을 함유하는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질(10)을 제조하기 위하여 단결정(Al, Ga, In)N 재료를 상기 주형(12)상에 증착하는 단계; 상기 (Al, Ga, In)N(16)으로부터 상기 희생주형(12)을 분리하고 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질(10)을 수득하기 위하여 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계를 포함하는 프리스탠딩(Al, Ga, In)N 물질(10)의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조되고, 마이크로전자공학 및/또는 광전자공학 장비 및 상기 장비의 프리커서(precursor)의 조합 등에 기질로서 사용하기에 적절하고, 양질의 형태적 특성을 가지는 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질(10)에 관한 것이다.
프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물, 제조, 에피택셜, 희생주형

Description

프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를 제조하기 위한 분리방법 {Free-Standing (Al, Ga, In)N and Parting Method For Forming Same}
본 발명은 일반적인 프리스탠딩 물질을 제조하기 위한 방법과 상기 방법으로 제조된 프리스탠딩 물질에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질 및 마이크로전자공학 또는 광 전자공학 장치를 제조하는데 알맞은 프리스탠딩 바디(body)로서의 분리된 (Al, Ga, In)N 물질을 얻기 위하여, (Al, Ga, In)N을 기초물질이나 (Al, Ga, In)N이 성장한 층으로부터 (Al, Ga, In)N 의 계면분리에 의해 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다.
미국특허 5,679,152에서는 에피택셜하게 적합한 희생주형 상의 프리스탠딩(Al, Ga, In)N 단결정 물질의 제조방법에 대하여 기술하고 있으며, 단결정 (Al, Ga, In)N을 주형 위에 놓고, 프리스탱딩 (Al, Ga, In)N만을 남기기 위하여 성장 온도 근처에서 희생주형을 제거하였다.
상기 방법으로 헤테로에피택셜 기질을 주형으로 사용할 때는 기질와의 열팽 창계수(TCE)의 차이가 없어, 주형이 본래 위치에서 제거되고 나면, 결과적으로 낮은 밀도의 물질 (예: <107 defects/cm2)이 생산된다. 그 결과, 헤테로에피택셜 물질의 냉각을 수반하고, 균열과 형태적 결함을 일으키는 TCE의 미스매치(mismatch)에 따른 내부 스트레스를 막을 수 있다.
본 발명은 프리스탠딩(Al, Ga, In)N 물질, 그리고 희생주형 상의 (Al, Ga, In)N의 성장 및 상기 주형으로부터 (Al, Ga, In)N 물질의 계면분리를 통하여 장치에 장착하기 적합한 단결정 (Al, Ga, In)N 프리스탠딩 물질을 제조하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 넓은 관점에서 프리스탠딩(free-standing) 물질의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 재료와 기질간의 계면(interface)을 포함한 복합체의 기질 물질을 만들기 위해 프리스탠딩 물질의 제조에 필요한 재료를 기질 상에 증착하는 것과, 재료에서 기질를 분리하고 프리스탠딩 물질을 만들기 위해 복합체의 재료/기질 물질을 계면 상에서 변형시키는 것에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 계면의 변형은 상승시킨 온도에서 일어난다. 예를 들어, 500℃이내의 상승시킨 온도에서 프리스탠딩 물질의 제조에 필요한 구성재료가 기질 상에 형성되고, 상기 재료/기질 복합체 물질이 상승시킨 온도 에서 낮은 온도(예를 들어, 주위의 온도)로 냉각된다. 이러한 구현예에서, 기질 상에 상기 구성재료가 형성되는 온도는 600℃ 혹은 그 이상이다.
재료/기질 복합체 물질의 계면은 프리스탠딩 물질을 만들기 위한 재료와 기질 재료간의 3차원적 영역이다. 상기 계면의 깊이는 계면 상의 변형과정에 필요하고, 계면의 면적는 기질/재료 복합체 물질의 면적에 의해 결정된다. 전형적으로, 계면의 깊이는 10-4μm ~ 102μm이다.
하나의 관점에서 본 발명은 에피택셜하게 적합한 희생(sacrificial)주형을 제공하는 단계; 상기 희생주형과 (Al, Ga, In)N 재료 사이의 계면을 포함하는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N을 제조하기 위하여 주형상에 단결정 (Al, Ga, In)N을 증착하는 단계; 및 상기 (Al, Ga, In)N 재료로부터 상기 희생주형을 분리하고 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질을 수득하기 위하여, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질의 제조방법에 관한 것이다.
상기 (Al, Ga, In)N으로부터 상기 희생주형을 분리하고 상기 프리스탠딩(Al, Ga, In)N 물질을 수득하기 위하여, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는, 이하에서 자세히 설명하는 바와 같이, 다양한 방법에 의해 이루어진다. 예를 들면, (Al, Ga, In)N 물질이 주형 상에서 상기 (Al, Ga, In)N의 증착을 위한 상승시킨 온도에서 주위의 온도로 냉각되기 전에, (Al, Ga, In)N으로부터 주형의 물리적 분리를 유도하고 계면상의 재료를 분해하기 위해 계면에 에너지를 부여하는 방법이 있다.
또한, 계면의 변형은, 계면의 가열 및/또는 냉각, 계면 상에 레이저 빔 조사, 분리를 촉진시키는 삽입층(interlayer)의 사용, 계면 재료의 분해, 계면에서 가스를 발생시키는 것, 계면에 음파를 노출시키는 것, 계면에 e-beam(빔) 조사, 계면의 러더퍼듐 결합(rf coupling), 식각, 계면의 재료의 선택적 약화, 또는 다른 양자적, 음향학적, 물리적, 화학적, 열적 또는 에너지적 공정에 의해 주형에서 상기 (Al, Ga, In)N 물질을 분리시킴으로써 이뤄질 수 있다.
상기 방법은, 이하에서 더욱 상세히 기술하겠지만, 주형 상에 상기 (Al, Ga, In)N이 증착되는 환경에 따라 본래의 위치에서(in situ) 또는 본래의 위치에서 벗어난 곳에서(ex situ) 이루어질 수 있다.
바람직한 일 구현예에서, 계면의 변형은 레이저 에너지를 복합체 물질의 희생주형 또는 (Al, Ga, In)N 재료를 통해 계면 상에 조사하는 것을 포함한다.
계면의 변형은 상승시킨 온도(예: 주형 상에서 상기 (Al, Ga, In)N 재료의 성장온도)에서, 혹은 이후 수행되는 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 주위 온도 또는 주형 상에서 상기 (Al, Ga, In)N 재료의 성장온도 이하의 온도로 냉각시켜, 상기 (Al, Ga, In)N 재료로부터 상기 희생주형을 분리시키게 된다. 이 방식에서, 본 발명의 방법은 본래의 위치(in situ), 즉, (Al, Ga, In)N 재료의 증착과 동일한 환경에서 유지된 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질로 수행할 수 있다. 본 발명의 방법은 또한, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 성장환경에서 운동시켜, 다른 환경에서 상기 희생주형과 (Al, Ga, In)N을 분리하기 위해 계면을 변형시키는, ex situ 방식으로 수행할 수도 있다.
다른 관점에서, 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 제조된 프리스탠딩 물질에 관한 것이다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 상기 희생주형과 상기 (Al, Ga, In)N 간의 계면을 포함하는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질에 관한 것으로, 여기서 상기 물질은 (Al, Ga, In)N 성장온도의 300℃ 이내에 있으며, 상기 계면은 흡수된 레이저 에너지를 포함하고 있다.
본 발명에서 사용한 "주변 온도(ambient temperature)"란 용어는 40℃ 이하의 온도(예를 들면, 실온(약 25℃))를 의미한다.
본 발명에서 사용한 "계면 재료(interfacial material)"란 용어는 다음과 같이, 계면 혹은 그 부근에 있는 희생주형 재료, 계면 혹은 그 부근에 있는 도핑되거나 도핑되지 않은 (Al, Ga, In)N 재료, 또는 상기 희생주형과 상기 (Al, Ga, In)N 재료 사이 혹은 계면에 하나 또는 그 이상의 삽입층 재료를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 "(Al, Ga, In)N"란 용어는 3족 금속종의 2성분(binary), 3성분(ternary), 4성분(quaternary) 합성물뿐 아니라, 단일 종(single species), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 그리고 인듐(In)의 각각의 질화물을 의미한다. 그러므로, (Al, Ga, In)N이란 용어는 3성분의 화합물인 AlGaN, GaInN, 및 AlInN과 4성분의 화합물 AlGaInN뿐 아니라, 화합물 AlN, GaN, 및 InN을 포함한다. 둘 혹은 그 이상의 (Ga, Al, In) 화합물 종이 존재할 때, 오프-스토키오메트릭(off-stoichiometric) 비율 (조성물에 존재하는 각 (Ga, Al, In) 화합물 중의 상 대적 몰수(mole fractions)에 관한)뿐 아니라, 화학양론적 비율을 포함하는 가능한 모든 조성이 본 발명의 광범위한 범위에 포함된다.
따라서, 이하 본 발명에서 서술된 GaN 물질에 관한 일차적인 예는 다양한 다른 (Ga, Al, In)N 재료 종들의 제조에 적용할 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 양태, 특징 및 구현예는 명세서와 부가된 청구항에 의해 명백히 나타날 것이다.
도 1은 레이저 조사에 의한 (Al, Ga, In)N-주형 계면의 가열을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2-4는 분리된 희생주형과 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 단결정 웨이퍼(도 4)를 형성하기 위해, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 위에서 아래까지 레이저 빔을 조사(도 2 및 3)하는 것을 도식화한 것이다.
도 5는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 평면도(top plan view)이다.
도 6은 점방식(rastering)으로 레이저가 조사되는 동안, 도 5의 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N에 대응하는 것을 나타낸 것으로, 여기서, 레이저 빔은 (Al, Ga, In)N 물질로부터 희생주형을 계면 상에서 분리시켜 (Al, Ga, In)N 웨이퍼 물질을 수득하기 위해, 물질을 왕복으로 가로지른다.
도 7은 perimeter 레이저가 조사되는 동안 도 6에서 보여준 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N에 해당하는 그림으로, 레이저 빔은 물질의 표면에서 시작 하여 순차적으로 지름이 작아지는 원호를 그리며, 원형 운동을 하며 병진한다.
도 8은 복합체 희생주형/삽입층/(Al, Ga, In)N 물질을 도식적으로 묘사한 것으로, 조사한 레이저 에너지는 삽입층에 의해 흡수되고, 이로 인해, 삽입층이 분해되게 되어, (Al, Ga, In)N층으로 부터 희생주형층이 분리된다.
도 9는 복합체 희생주형/삽입층/(Al, Ga, In)N 물질을 도식적으로 나타낸 것으로, 조사한 레이저 에너지는 삽입층에 흡수되어, 그곳에 인접한 (Al, Ga, In)N 물질의 분해를 유도하고, (Al, Ga, In)N 생성물 층으로부터 희생주형을 분리시킨다.
도 10은 복합체의 후면으로부터(주형을 통해) 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질로 레이저 빔의 전달과 HVPE(Hydride Vapour Phase Epitaxial)에 의해 (Al, Ga, In)N의 성장을 유도하는 장치에 대한 도식적인 그림이다.
도 11은 웨이퍼 홀더상의 커버 플레이트를 사용한 분리 시스템과 성장부분을 도식적으로 표현한 것이다.
하기의 미국특허 및 미국특허출원의 개시내용은 각각 참고 문헌으로 명세서 상에 인용되었다.
미국특허출원번호 08/188,469(1994.01.27), Michael A. Tischler, et al., US 5,679,152;
미국특허출원번호 08/955,168(1997.10.21), Michael A. Tischler, et al.;
미국특허출원번호 08/984,473(1997.12.03), Robert P. Vaudo, et al., US 6,156,581;
미국특허출원번호 09/179,049(1998.10.26), Robert P. Vaudo, et al.;
미국특허출원번호 09/524,062(2000.3.13), Robert P. Vaudo, et al.;
미국특허출원번호 09/605,195(2000.6.28), Jeffrey S. Flynn, et al.;
미국특허출원번호 09/929,789(2001.8.14), Michael A. Tischler, et al.; 및
미국특허출원번호 09/933,943(2001.8.21), Michael A. Tischler, et al.
일 양태에서 본 발명은, 에피택셜하게 적합한 희생주형을 제공하는 단계; 주형상에 단결정 (Al, Ga, In)N 물질을 증착하는 단계; 및 (Al, Ga, In)N 물질-주형 계면의 변형에 의해 상기 (Al, Ga, In)N으로부터 상기 희생주형을 분리하는 단계를 포함하는 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질의 제조 방법에 관한 것이다.
계면의 변형은 여러가지 적당한 방법들에 의해 이루어질 수 있는데, 예를 들면, 상기 (Al, Ga, In)N 재료가 주변 온도로 냉각되기 전에 상기 (Al, Ga, In)N-주형 계면의 가열, 상기 계면에 레이저 빔의 조사, 분리를 촉진시키기 위한 삽입층의 사용, 계면 물질의 분해, 계면에서의 가스 발생, 계면에 음파 노출, 계면에 e-빔 조사, 계면의 rf 결합, 식각(etching), 계면 물질의 선택적인 약화, 또는 다른 광적, 음향학적, 물리적, 화학적, 열적, 또는 에너지적 공정을 포함한다. 상기 음향학적인 공정은 음파 에너지를 계면에 적용하는 과정을 포함할 수 있고, 예를 들어, 특정 음향의 에너지를 흡수하는 형태의 삽입층을 통해서, 계면 물질이 그것으로 부 터 우선적으로 분리될 수 있다. 화학적 공정은, 광 자극 조건에서 계면 분해반응을 촉진시키기 위해 프리라디칼을 방출하는 계면에 배치된 감광성 물질과 같은 계면물질의 광분해, 또는 계면물질에 민감한 식각용액을 희생주형/(Al, Ga, In)N 복합체 물질의 환경에 첨가해주는 화학적 식각을 포함한다. 희생주형/(Al, Ga, In)N 복합체 물질에서, (Al, Ga, In)N 물질로부터 희생주형을 분리하는 다양한 방법들은 본 개시를 근거로 해당 분야의 기술을 가진 자에게는 자명할 것이다.
본 발명의 방법에서, 상기 (Al, Ga, In)N의 증착은 HVPE(hydride vapor phase epitaxy), MOVPE(metalorganic vapor phase epitaxy), CVD(chemical vapor deposition), 및 MBE(molecular beam epitaxy)와 같은 방법들 중 적절한 방법에 의해 이루어질 수 있다. US 5,679,152, US 6,156,581, 미국특허출원번호 09/179,049 및 미국특허출원번호 09/524,062는 주형에서 분리한 후 적절한 두께를 가진 자립형(예를 들면, 프리스탠딩)으로 (Al, Ga, In)N 단결정 물질을 형성하는 방법에 관해 기술하고 있다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질은 광전자공학(optoelectronic) 및/또는 마이크로전자공학(microelectronic) 디바이스 혹은 장치 프리커서 구조물의 제작을 위한 기질로 사용하는데 적합하다.
본 발명에 따른 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질은 삼차원적(x,y,z) 특성을 지니고 있고, 본 발명의 일 구현예에서, 각 x 및 y는 적어도 100μm이고, z 방향은 최소한 1μm이다. 본 발명의 다른 구현예에서, 단결정 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질은 지름 d 및 두께 z의 실린더형 또는 디스크형이고, d는 최소 100μm이고 z는 두께는 최소 1μm이다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 단결정 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질의 두께는 최소 100μm이며 지름은 최소 2.5㎝이다.
본 발명의 기술 배경에서 언급한 바와 같이, 주변 온도로 냉각하기 전에 희생주형을 제거하는 것의 한 가지 두드러진 장점은 TCE 차에 의한 결손 및 균열(cracking)이 완화된다는 점이다. 상기 장점을 최대화하기 위해서는 분리과정을 성장 온도의 ±300℃ 이내에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 분리 온도는 TCE 차를 조절하고 재료에 대한 열 스트레스를 최소화(혹은 조절)하기 위해, 성장온도, 성장온도 보다 낮은 온도, 또는 성장온도보다 상승시킨 온도에서 조절하는 것이 바람직하다. 성장과정의 다른 조건들은(예를 들어, 압력) 분리단계에서 적절하게 선택적으로 조절하며, 본 발명의 개시를 바탕으로 해당 분야의 기술을 가진 자에 의해 결정될 수 있다.
분리과정에서, 상기 (Al, Ga, In)N-주형 계면은 두 재료(주형 물질과 (Al, Ga, In)N 물질)의 분리를 유발하면서, 한 재료의 분해를 유도하기 위하여 부분적으로 가열된다.
상기 (Al, Ga, In)N-주형 계면을 가열하는 바람직한 방법은 도 1에 도식된 바와 같이 레이저 조사법이다. 복합체 구조(10)는 (Al, Ga, In)N 물질(16)이 성장하는 희생주형(12), 주형 재료 및 그 사이의 계면(14)을 형성하는 (Al, Ga, In)N 재료를 포함한다. Nd:YAG 레이저(도 1에 표시되지 않음)에 의해 생성된 간섭광(20)은, 특정 레이저 방사선에 대해 투과성을 지닌 희생주형(12)를 관통하여, 계면(14)의 충돌(impingement) 부위(18)에서 (Al, Ga, In)N 물질(3.49 eV이하의 에너지를 가진 AlGaInN 물질만이 Nd:YAG(355nm)의 3차 고조파(harmonic)를 흡수한다)에 충돌한다. 희생주형과의 계면에서 불투명한 (Al, Ga, In)N 물질내 레이저 에너지의 흡수는 상기 계면에서 물질의 화학적 및/또는 물리적 변화를 유발한다. 그 결과 계면물질이 붕괴되면서 상기 희생주형이 상기 (Al, Ga, In)N 물질로부터 분리된다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 희생주형은 사파이어로 만들고, 고에너지를 가진 레이저 빔은 사파이어를 관통하여, (Al, Ga, In)N의 얇은 계면층내에서 열 분해를 유발하기 위한 광선의 전력 밀도가 충분할 때 (Al, Ga, In)N 물질에 흡수된다. 그리하여, (Al, Ga, In)N은 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 결정으로 주형과 분리된다. 이 구현예에서, 광원은 (Al, Ga, In)N 물질의 밴드갭(bandgap)보다 높은 에너지를 가지고 있으면 효율적으로 흡수되고, 낮은 에너지를 가지고 있으면 사파이어를 통과한다. 예를 들어, Nd:YAG(355nm)의 3차 고조파는 1000℃에서 150 mJ/㎠이상의 분리 역치를 가진 GaN-사파이어 시스템에 적합하다. 역치 레이저 전력(열분해 혹은 다른 물리적 및/또는 화학적 분해 유도)은 광선의 크기와 힘의 분배, 레이저 에너지의 파장과 흡수도, 분리가 이루어지는 온도, 및 분해할 재료의 분해 온도와 같은 요인으로 결정되지만, 이에 의해 국한되지는 않는다.
상기 (Al, Ga, In)N과 주형층을 적절하게 분리하기 위해 응용되는 주요한 레이저 빔의 특성들은 다음과 같다:
(1) (Al, Ga, In)N과 희생주형 중 어느 하나의 밴드갭보다는 크고 다른 물질의 밴드갭보다 작은 레이저 광자 에너지;
(2) (Al, Ga, In)N 물질과 상대적 주형간의 계면적인 결합을 최소화하고, 계 면 물질의 화학적 및/또는 물리적 변화를 일으킬만큼 충분히 높은 레이저 전력 밀도;
(3) 물질 내부로의(계면을 지나) 열 확산을 줄이고, 흡수된 레이저 에너지에서 발산되는 흡수파를 줄이며, 생산물 (Al, Ga, In)N 재료에서 물리적 및/또는 화학적 변화량을 줄이기 위하여 적용된 조사의 짧은 펄싱(pulsing), 이에 의해 단결정 (Al, Ga, In)N 생성물 재료에 대한 피해를 최소화한다;
(4) 결정 부위를 분리하기에 효율적인 펄스을 이용하여, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질 상에 조사된 광선의 광학적 스캐닝과 적용된 조사 펄싱간의 결합; 및
(5) 대부분의 광선이 일정하게 작용한다 하더라도(Gaussian, Top Hat 등), 높은 에너지(빔 중심)에서 낮은 에너지(빔 가장자리)로의 균일하고, 원통형으로 대칭적 및 점차적인 전이가 바람직하다.
광선 프로파일에 대해, 사용된 빔의 질이 좋을 수록(이상적인 Gaussian 빔 프로파일에 보다 가깝고, 평행할수록), 빔은 길어져서 샘플에 도달하기 전에 전도되거나 렌즈(optics)를 관통할 때 적합한 모양을 유지할 수 있다. 예를 들어, 성장 챔버(반응기)로부터 먼 거리에 레이저를 두거나, 다양한 성장 챔버를 조절하는 하나의 레이저 장치를 사용하는 것이 필요할 경우, 상기 요인들이 중요하다. 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질 근처에 위치한 빔 균질화기(homogenizer) 또는 확산기(diffuser)는 빔 프로파일의 가장자리의 특성이 다르지 않게 만들 수 있다. 표면을 거칠게 만든 석영 또는 주형의 후면에 무광택 마무리(matte finsh)는, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질에 집중되는 레이저 에너지의 광학적 빔 균질화를 달성하는데 사용될 수 있다.
도 2, 3 및 4에 나타난 바와 같이, 광선의 지름보다 큰 부분을 나누기 위해, 레이저 빔은 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 가로질러 스캐닝될 수 있다.
스캐닝(scanning)은 방출된 가스(적요된 조사의 충돌에 의한 계면물질의 분해에 의해 생성된다)가 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질에서 나오는 방출가스에 대한 경로를 제공함으로써 이뤄진다. 적요된 레이저 에너지하에서, (Al, Ga, In)N의 열분해는 분해반응 산물로 질소가스(N2)를 방출시킨다. 그러나, 계면에 모여있는 N2는 균열을 유발하는 균질하지 않은 스트레스를 유도할 수 있다. 그래서, 스캐닝은 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 안쪽으로 진행하여, 방출되는 N2를 즉시 내보낸다.
도 2는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 도식화한 것으로, 간섭광(20)이 희생주형(12)를 관통하고, 물질의 상부에서 아래로(화살표 A) 병진하여, 조사된 부분(18)이 채널을 형성하도록 분해시킨다. 광선(20)이 계면(14)을 따라 아래로 운동하면서, 분해 산물인 N2가 조사된 부분(18)의 채널을 통해 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질(10) 밖으로 빠져나간다.
도 3은, 간섭광(20)이 재료의 바닥 가장자리를 가로지르고, 계면(14)이 분해되고, 희생주형(12)이 (Al, Ga, In)N층(16)으로부터 분리되어, 도 4에 도식화한 것과 같이, 분리된 희생주형이 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 웨이퍼 생성물을 형성하는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질(10)을 도식화한 것이다.
희생주형과 (Al, Ga, In)N 물질의 분리시키기 위해 조사하는 동안, 레이저 빔의 스캐닝 패턴은 분리과정에 적합하도록 미리 결정된 패턴으로 레이저 빔의 병진 운동을 일으킨다. 예를 들어, 레이저 빔은 전·후로 점방식 운동을 하거나, 주변 패턴식(perimeter pattern: 대부분의 웨이퍼에서 원형패턴) 병진운동을 한다. 점방식은 물리적으로 웨이퍼를 움직이거나, 레이저 빔을 빗나가게 하거나, 또는 이 두 방식을 조합시킴으로써 이루어진다. 희생주형/(Al, Ga, In)N 계면에 펄스된 레이저 조사에서 레이저 펄스간 스텝의 크기는 계면상의 레이저 빔 점 크기의 약 1% 내지 ~ 약 200%이지만, 더욱 좋게는 분리 역치 이상의 레이저 빔 점 크기의 약 10% ~ 약 50%이다.
성장 온도 근처에서 희생주형상의 (Al, Ga, In)N 물질의 레이저에 의한 분리가 이루어져 변형이 최소화되더라도, 변형은 성장 온도 이하로 낮은 온도(예를 들어, 주위 온도)에서 레이저 분리조작을 수행하는 본 발명의 광범위한 적용에 있어서 중요하다. 성장온도 이하의 온도에서, 주형과 (Al, Ga, In)N 물질을 분리시키기 위해 희생주형/(Al, Ga, In)N 계면에 조사하는 동안, (Al, Ga, In)N 결정면을 따른 레이저 스캐닝은 남아있는 변형에서 균열이 생기는 것을 줄일 수 있다. 상기 결정면을 따른 스캐닝은 상승시킨 온도에서도 중요하지만, 복합체가 스트레스를 받는 조건에서는 더욱 중요하다.
한 예로, 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질이 주변 온도로 냉각되고 다시 성장 온도에 가까운 온도로 가열된 후, 레이저에 의한 분리가 이루어지면, 사파이어의 c-면에 성장한 GaN의 c-면 대신에, GaN의 <1120> 면을 따라 스캐닝하는 것은 균열의 생성과 크기를 줄일 수 있다. (Al, Ga, In)N의 a-면에 평행하게 또는 인덱스가 낮은 표면을 따라 스캐닝하는 것이 일반적으로 바람직하다.
빔 스캐닝이 유용하다 할지라도, 샘플 범위를 덮을 만큼 충분히 큰 빔 크기와 전력 밀도를 가진 레이저가 있을 경우, 완전한 샘플의 단일 빔 펄스 분리가 이루어진다.
도 5는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질(30)의 평면도이다.
도 6은 점방식(rastering)으로 레이저가 조사되는 동안 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N에 해당하는 그림으로, 레이저 빔은 (Al, Ga, In)N 물질로부터 희생주형을 계면 상에서 분리시키고 (Al, Ga, In)N 웨이퍼 물질을 만들기 위해, 상기 물질을 왕복으로 가로지른다.
도 7은 주변에(perimeter) 레이저가 조사되는 동안 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N에 해당하는 그림으로, 레이저 빔은 물질의 표면(30)에서 시작하여 순차적으로 지름이 작아지는 원호를 그리며, 원형 운동을 하며 병진한다.
레이저 분리과정에서는 레이저 빔이 주형 물질과 (Al, Ga, In)N 물질 사이의 계면에 도달해야 한다. 상기 목적을 달성하기 위해, 레이저 방사선은 주형물질과 (Al, Ga, In)N 물질 중 하나를 관통하여 다른 물질에 흡수되어야 한다. (Al, Ga, In)N의 성장을 위해, 레이저의 방사 경로는 상기 희생주형의 특성에 따라 결정된다.
예를 들어, 만약 주형이 (Al, Ga, In)N 보다 높은 밴드갭을 가진 사파이어와 같은 물질이라면, 레이저 빔은 사파이어("측면(side)"은 "후면(back)" 또는 후면층(backing layer)을 지칭하므로, 후면층(backside layer)이나 후면물질(backside material)로 언급된다)를 관통하고, (Al, Ga, In)N 물질이 이 레이저 빔을 흡수한다.
반면에, 주형이 (Al, Ga, In)N보다 낮은 에너지 밴드갭(예를 들면, Si, GaAs, SiC, InP, 낮은 밴드갭을 가진 (Al, Ga, In)N, 등)을 가지고 있을 경우, 레이저 빔은 상기 (Al, Ga, In)N 물질을 관통할 수 있고, 상기 희생주형에 흡수된다. 흡수된 광선은 어느 물질이든 가열하여 화학적 변화를 일으킨다. 일반적으로, (Al, Ga, In)N 물질보다 높은 밴드갭 에너지를 가진 주형은 그 후면으로 조사가 이루어진다. 희생주형을 만들기 위한 재료는 사파이어, 큰 밴드갭을 가진 (Al, Ga, In)N, 첨정석 등을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다.
택일적으로, (Al, Ga, In)N/주형 계면에서 광선을 흡수하는 하나 이상의 삽입층이 채용될 수 있다. 상기 삽입층에 적합한 물질은, (Al, Ga, In)N 성장을 유도 및/또는 개선시키기 위해 인접층을 가열하여 쉽게 분해되는 물질이다. (Al, Ga, In)N층과 주형의 밴드갭보다 낮은 밴드갭을 가진 레이저 에너지-흡수층을 사용하면, 레이저 빔은 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질 표면의 어느 면이든 통과할 수 있다. 예를 들어, 사파이어 표면에서 (Al, Ga, In)N층이 10μm 자라고, 두꺼운 GaN층은 InGaN에서 자란다. InGaN층의 화학적 혹은 물리적 변화를 일으키기 위해 InGaN층에 흡수된 광선은 GaN 또는 사파이어층도 쉽게 통과한다.
밴드갭을 효율적으로 줄이기 위해 (Al, Ga, In)N 층을 두껍게 도핑하여 삽입 층을 만든다. 예를 들어, 도판트 Si, O 또는 Ge는 입사 방사선을 더욱 쉽게 흡수하는 두꺼운 n-형 (Al, Ga, In)N 도핑층을 만드는데 사용될 수 있다. 도판트 Mg, Zn 또는 Be는 입사 방사선을 더욱 쉽게 흡수하는 두꺼운 p-형 (Al, Ga, In)N 도핑층을 만드는데 사용될 수 있다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 도판트의 농도는 1x1018㎝-3을 넘는 것이 바람직하다. 사파이어 상의 GaN에서 발견되는 아주 불완전한 부분은 밴드갭을 감소시킬 수 있다.
광선이 비춰진 주형의 전·후면은 균일하지 않거나, 혹은 특정지역에서 레이저에 의한 분리가 이루어지도록 패턴화되어 있다. 예를 들어, 희생주형의 패터닝, 혹은 패턴화된 삽입층의 사용은, 단점을 줄이기 위한 수단으로, 측방향 에피택셜 과성장(lateral epitaxial overgrowth: LEO) 혹은 우선적인 방향으로의 균열 또는 슬립(slip)을 촉진시킬 수 있다.
예를 들면, 성장된 (Al, Ga, In)N을 희생주형에서 분리하기 위하여, 선택된 삽입층을 선택적으로 식각 또는 분해할 수 있다. 가열원에 결합시키기 위해, 또는 (Al, Ga, In)N 물질의 분리를 촉진시키는 화학적 또는 물리적 변화들을 촉진시키기 위해 삽입층을 선택할 수 있다.
도 8은 삽입층(40)에 의해 구분되는 희생주형층(38)과 (Al, Ga, In)N층(42)을 함유하는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 도식적으로 나타낸 것이다. 여기에서, 삽입층에 레이저 빔(36)을 조사하여 삽입층을 분해시키고, (Al, Ga, In)N층(42)에서 희생주형층(38)을 분리시킨다.
도 9는 삽입층(40)에 의해 구분되는 희생주형층(38)과 (Al, Ga, In)N층(42)을 함유하는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 도식적으로 나타낸 것이다. 삽입층은 삽입층에 쪼여진 레이저 빔(36)을 흡수한다. 하지만, 본 실시예에서, 삽입층에 흡수된 레이저 빔 에너지는 삽입층에 인접한 (Al, Ga, In)N 물질의 분해를 유도한다. 상기 (Al, Ga, In)N 물질의 분해는 (Al, Ga, In)N층(42)에서 희생주형층(38)을 분리시킨다.
분리과정에서, (Al, Ga, In)N-주형 계면으로 광선이 투과되어야 하는 것은, 주형물질과 레이저에 따라, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 주형면 또는 (Al, Ga, In)N 면으로부터 상기 계면으로 레이저가 조사되어야 한다는 것을 의미한다. 상기 분리에서 사용한 주형물질과 레이저 에너지는 적절하게 선택되므로, 주형(복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 주형면에 조사하기 위해) 또는 (Al, Ga, In)N 물질(복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 (Al, Ga, In)N 면에 조사하기 위해)을 통과하는 레이저 빔의 경로가 빔을 두드러지게 방해(흡수 또는 굴절)하지 않는다. 예를 들면, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 주형면에 조사하기 위해 UV 레이저를 사용하면, 상기 주형은 레이저에 의해 생성된 UV 방사선에 대하여 바람직하고도 높게 투명하다.
주변 공간(생성된 레이저 빔과 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질 사이의 공간)을 통과하는 레이저 빔의 경로는 물질에 조사한 빔이 주형과 (Al, Ga, In)N의 분리를 일으키기에 적합한 특성을 가지도록 고려되어야 한다. 더욱이, 레이저 빔의 입사각은 작지 않아서, 광선이 삽입된 면에 의해 반사된다.
본 발명의 일 구현예에서는 UV 레이저가 사용되었고, UV 투과성 석영이 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 후면에서 채용되어 UV 레이저 방사선을 투과한다. 사파이어, AlN 또는 분리를 위해 사용된 광선에 투과성인 다른 물질들을 사용할 수 있지만, 상기 물질들은 성장 챔버(반응기) 안에서도 같이 존재할 수 있어야 한다. 예를 들면, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질은 HVPE 반응기 안에 배열되어 있고, 부식성의 가스와 고온에 노출되어 있으므로, 주형물질은 반응기의 환경에 적합하여야 한다(예를 들어, 상기 복합체 물질의 계면 지역에 직접적으로 존재하는 레이저 에너지에 대한 투과율뿐 아니라, 그 위에서 성장하는 (Al, Ga, In)N 재료를 지지하는 구조적 견고성도 유지해야 한다).
도 10은 복합체 후면에서(주형을 통해) 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질로의 레이저 빔 투과 및 HVPE에 의해 (Al, Ga, In)N의 성장을 수행하는 in situ 레이저 분리 장치를 도식적으로 묘사한 것이다.
도 10의 시스템에서, 분리하기에 적합한 특성을 지닌 방사선을 공급하도록 전력을 조절하기 위해, 레이저(50)는 파동판(waveplate, 52) 및 편광자(polarizer, 54)와 함께 배열된다. 레이저 빔은 도 10에서 도식한 화살표로 나타내었다. 상기 빔은, 전력을 측정하는 동안에만 삽입되는 거울(56)과 에너지 메타(58)로 그 전력을 측정할 수 있다. 상기 전력측정은 레이저 빔의 특성을 파악하는데 이용될 수 있고, 적절한 파동판(52)과 편광자(54)의 위치/셋팅은 전력 조절에 사용될 수 있다.
분리단계동안의 정상적인 조작에서 레이저 빔은 거울(62)에 쪼여지고, x-y 스캐너(60)로 반사된다. x-y 스캐너(60)는 레이저 빔을 선택적으로 병진시켜, 거울(64)로 보내고, 상기 빔은 (Al, Ga, In)N 성장 반응기(66)내에 설치된 받침대(pedestal, 68)을 통하여 나간다. 복합체 웨이퍼 물질은 받침대 위에 배열되고, 희생주형(72) 위에서 성장한 (Al, Ga, In)N층(70)을 포함한다.
희생주형은 레이저 빔을 투과시키므로, 받침대(68)를 통과한 빔은 희생주형(72)을 관통하여 주형/(Al, Ga, In)N 계면으로 투과된다. (Al, Ga, In)N 물질에서 희생주형(72)를 분리시키고 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 단결정 물질의 형태로 (Al, Ga, In)N 물질을 수득하기 위하여, 레이저 에너지는 상기 계면에서 흡수된다.
성장 반응기(66)는 상기 HVPE를 수행하기 위해 구축 및 배열되거나, 또는 다른 (Al, Ga, In)N 성장 공정을 위하여, 예를 들면, MOVPE, CVD, MBE, 또는 기질 상에 (Al, Ga, In)N 물질의 증착/성장을 위해 해당 분야에서 알려진 방법 또는 기술을 실행하기 위하여 구축 및 배열된다.
x-y 스캐너(60)에 의해 스캐닝용으로 배열된 도 10의 시스템에서, 받침대(68) 위에 있는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 전체 횡단면에 대하여 레이저 빔의 경로는 차단되지 않는다. 역으로, 충분히 큰 횡단면을 가진 받침대를 필요로 하므로, 상기 빔은 주형상에 형성된 (Al, Ga, In)N 층의 전체 성장 부분을 통과하여 스캔될 수 있다. 또는, 받침대 위에 있는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질은 (Al, Ga, In)N 물질의 전체 성장 부분을 분리하기 위해 회전하거나 또는 운동할 수 있다. 레이저 굴절과 웨이퍼 운동은 조합될 수도 있다 (예를 들면, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질은, 가장 자리에서 중앙으로 스캐닝하기 위해 굴절된 레이저 빔에 의해 영향을 받을 수 있다). 큰 받침대 개구부 밖으로의 열 손실을 조절하기 위해, 한개 혹은 그 이상의 투과성 베플 플레이트(baffle plate)를 받침대의 하단 끝에 설치할 수 있다.
받침대(68)는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 지지하는 구조물로 사용되므로, 바람직하게는 레이저 빔에 대하여 높은 투과성을 가지고 있다. 자외선 레이저의 경우, 상기 받침대는, 예를 들어, 광선이 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 투과할 수 있도록 하기 위하여, UV 투과성 석영으로 제조될 수 있다. 이러한 석영 재료는 입사하는 레이저 방사선을 흡수하지 않도록 하기 위하여, 기포가 없으며 최소한의 미립자를 포함하는 것이 바람직하다. UV 방사선(사파이어, AIN, 등)에 대해 투명성을 가지거나, 적어도 높은 투과성을 가지는 구성물의 대체 물질이 채용될 수 있다. 레이저 조사의 다른 형태(예를 들면, 적외선, 크세논 엑시머(xenon excimer), 이산화탄소(CO2), 등)에 대하여, 받침대를 위한 적합한 구성재료는 해당 분야의 기술 범위에서 결정될 수 있다.
복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질에서 투명성 후면재료를 사용하면, 희생주형 상에서 (Al, Ga, In)N의 증착 동안 성장과정을 직접 모니터링할 수 있다는 부가적인 장점을 가지며, 상기 모니터링은 방법과 기술의 피드백(feedback) 조절을 통해 성장과정을 조절하기 위하여 채용될 수 있다. 이러한 피드백 루프(loop) 조작은, (Al, Ga, In)N 성장과 in situ 분리 시스템을 위한 전체 공정조절 서브시스템(sub-system)의 일부로 쉽게 활용된다.
받침대나 다른 반응기 벽 물질의 표면 또는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질에서 희생주형의 후면 표면은, 광선이 복합체 물질의 희생주형/(Al, Ga, In)N 계면을 통과할 수 있는 모양을 가지도록 변형된다. 예를 들어, 입사빔을 발산할 수 있게 상기 표면을 거칠게 하거나, 특정 부분에 집중할 수 있도록 조절하는 일종의 마이크로 렌즈(microlenses) 모양으로 변형시키거나, 혹은 어떤 부분에 방사(illumination)를 방지하기 위하여 마스킹 시킬 수 있다.
상기 (Al, Ga, In)N 성장과 분리 시스템의 조립(assembly)에 있어서, 광학적 선택과 배치에 있어 적절한 주의가 필요하며, 이것들은 레이저의 파장과 양립할 수 있어서, 희생주형과 (Al, Ga, In)N 물질을 분리하기 위해 레이저를 작동시키는 동안 반사를 최소화한다. 반사는 빔 프로파일에서 간섭과 역편차(adverse variation)를 유발하므로 최소화하는 것이 바람직하다. 간섭광의 주름(interference fringes)은, 하기에 더욱 자세히 설명될 부분적 노출 기술로서, 광선의 감쇄를 줄이기 위해 채용된다.
(Al, Ga, In)N 성장과 분리 시스템에서, 성장 반응기는 성장 환경과 양립할 수 있는 물질로 제조된다. 상기 성장 환경에서 온도는 1200℃까지 올라가고, NH3, 염산(HCl) 및 GaCl과 같은 증기 상 시약(vapor phase reagents)이 존재하며, 압력의 수준은 대기압보다 낮거나(subatmospheric), 대기압보다 높거나(superatmospheric), 혹은 대기압과 같다.
위에서 언급한 바와 같이, 후면조사를 이용한 분리조작의 수행과정에서, (Al, Ga, In)N이 성장하는 상기 주형은 레이저 방사선에 대해 투과성을 가지고 있어야 하며, 이미 기술한 바와 같이, 주형의 후면과 복합체 웨이퍼 물질 홀더(예를 들면, 받침대와 웨이퍼 고정판, 또는 그것과 함께 사용된 고정 요소들)는 (Al, Ga, In)N 후면과 같은 레이저 흡수층(absorbing deposit)으로부터 떨어져서 유지되어야 한다.
후면 증착을 방지하기 위한 다양한 접근 방법들이 편리하게 사용될 수 있다.
예로서, 도 10에 도식적으로 나타낸 시스템은 성장과 주형 제거 동안, 웨이퍼가 같은 위치에서 고정되도록 고안된 것이다. 상기 배열은 성장과 주형 제거 조작 사이에 생기는 온도의 변화를 최소화한다. 성장과 주형 제거 공정은, 반응기의 부분이나 한 개 혹은 그 이상의 챔버 안에서 희생주형상에 (Al, Ga, In)N 층의 성장 및 주형 제거 챔버 혹은 영역을 분리하기 위한 복합체 웨이퍼 물질의 이동에 의해 수행된다. 복합체 웨이퍼 물질은 온도 변화를 최소화하기 위해 이동 중에 가열된다.
예를 들면, 주형 제거 조작은, (Al, Ga, In)N을 통과한 레이저 빔을 관통하고 삽입층 또는 주형을 열 분해하기에 적절한 레이저(및 레이저 에너지의 파장)를 사용하여, 상기 후면 조사에 해당하는 방법으로, 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 앞면에 레이저 광을 조사하는 것에 의해 수행될 수 있다.
분리단계를 수행하기 위한 다른 방법으로, 조정할 수 있는 레이저를 가진 여러 층의 분리가 가능하도록, 다른 화학양론(및 그로 인한 다양한 밴드갭)을 가진 여러 다양한 계면층을 성장시킬 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 주형의 후면과 복합체 웨이퍼 홀더는 레이저 흡수층로부터 떨어져서 유지되는 것이 바람직하며, 이것은 본 발명의 실행에서 채용된 LILO 공정을 촉진시키기 위해 복합체 물질의 상부 표면 가장자리와 옆면에 증착층(deposit)이 생기는 것을 저해하는데 도움이 된다. (Al, Ga, In)N 물질을 증착하는 것과 동일한 가스가 희생주형의 후면으로 돌아가 반응하면, 그 결과 생긴 증착층은 레이저 빔이 분리 계면에 도달하는 것을 저해할 수 있다. 상기에서 기술된 반대의 결과를 방지하고 후면에 증착물이 생성되는 것을 최소화하기 위해서, 다음과 같은 방법을 사용한다.
한 가지 방법은, 진공, 정전기힘, 혹은 레이저 방사선을 심하게 약화시키거나 차단하지 않으며 성장 가스가 희생주형의 후면에 도달하지 않도록 편평한 복합체 웨이퍼 물질 홀더에 대해 복합체 웨이퍼 물질을 충분히 단단하게 고정시키는 다른 수단 또는 방법을 사용하여, 복합체 웨이퍼 물질을 후면에 안정되게 고정하는 것이다.
다른 방법은, 후면 표면에서의 작용을 억제하기 위해, 또는 희생주형의 후면에서 성장 가스가 흐르지 않도록 하기 위해, 복합체 웨이퍼 물질내의 희생주형의 후면으로 비활성(inert) 가스를 주입하는 것이다.
또 다른 방법은, 붕규산염 유리와 같은 물질로 성장과정 가스가 닿지 않게 희생주형의 후면을 봉하는 것이다. 상기 붕규산염 유리는 레이저 방사선에 대한 투과성을 가지고 있고, 성장과 주형 제거 온도에서 부드러워지거나 녹으며, 유독한 불순물 가스를 방출하지 않으며, 성장과정 가스(예를 들어, 원료 반응물 가스, 성 장과정의 생성물 가스, 다른 관련 촉진 가스, 희석용 가스, 등)와 반응하지 않는다.
유리는 복합체 웨이퍼 물질 모양으로 제공되는 것이 바람직하며, 성장과정 전에 희생주형의 후면을 상기 유리로 코팅할 수 있다. 스트레스를 조절하기 위해 유리물질을 사용하는 것이 바람직하며, 스트레스를 최소화하기 위해 또는 복합체 웨이퍼 물질에서 원하는 압력을 유도하기 위해 특정 TCE를 가진 유리를 선택하는 것이 바람직하다. 상기 유리 물질은 희생주형의 전체 후면을 덮기 위해 사용될 수 있으며, 또는 희생주형의 주변을 덮는데 사용됨으로써 봉합제의 역할을 할 수 있다.
희생주형의 후면에 (Al, Ga, In)N 물질이 증착되는 것을 방지하기 위한 또 다른 방법은, 희생주형과 복합체 웨이퍼 물질 홀더의 후면에 증착을 저해하는 물질(예를 들어, 스퍼터링하고(sputtered), 증발시키며(evaporated), 플라즈마에 의해 강화된 증기로 (Al, Ga, In)N 재료를 증착하도록 화학적 처리가 된(PECVD) SiO2 혹은 Si3N4)을 코팅하는 것이다. 한개 혹은 그 이상의 성장 가스 종류가 고체 표면에 흡착하는 것을 최소화함으로써, 불필요한 증착물의 생성도 최소화할 수 있다. 택일적으로, 분리단계 전에 저해층을 제거함으로써(예를 들면, in situ 식각 또는 다른 기술을 사용하여 성장 저해층을 제거), 존재하는 증착물도 동시에 제거할 수 있다.
주형의 후면에 (Al, Ga, In)N 물질이 증착되는 것을 최소화하기 위한 또 다 른 방법은, 가스의 경로를 차단하기 위해, 또는 바람직하지 않은 부분에 있는 증착물을 최소화하기 위해, 성장 가스가 흐르는 물리적 장애물을 희생주형과 복합체 웨이퍼 물질의 가장자리의 상단에 설치하는 것이다. 예를 들면, 커버 플레이트는 복합체 웨이퍼 물질의 전면(frontside)에서 성장이 일어나도록 개봉된 채로 사용하지만, 복합체 웨이퍼 물질의 후면에서 일어나는 성장을 저해하기도 한다. 커버 플레이트는 편리하게 만들어져 배열되고, 레이저 광이 성장 부위의 계면에 도달할 수 있게 하며, 동시에, 분리과정에서 생성된 가스의 배출을 가능하게 한다. 예를 들면, 가스가 배출되는 경로를 제공하기 위해 커버 플레이트에 홈(groove)이 제공된다.
일 구현예에서 커버 플레이트는 쉐도우 효과(shadow effect)를 제공하고, 성장과정동안 커버 플레이트 상에 (Al, Ga, In)N이 증착되는 것을 줄이는데 도움이 된다.
도 11은 웨이퍼 홀더상의 커버 플레이트를 사용한 분리 시스템과 성장부분을 도식적으로 표현한 것이다. 희생주형(84)은 웨이퍼 홀더(82) 위에 배열되어 있고, 도 11에서 화살표 G로 표시된 가스의 흐름에 따라 원료 가스가 전달됨으로써 (Al, Ga, In)N 물질(86)은 희생주형 상에서 성장한다. 도식된 바와 같이, 커버 플레이트(80)는 점점 가늘어져서, 성장과정에서 생성된 흡수 물질의 증착물(88)은, 희생주형 (84)과 상기 주형상에서 증착되는 (Al, Ga, In)N 물질 사이의 계면에 레이저 에너지가 전달되는 것을 방해하지 않는 방식으로 위치하게 된다. 상기 배열에 의해, 도 11에서 화살표 L로 도식적으로 나타낸 레이저 빔은 간섭을 받지 않고 주 형을 통과하여 계면으로 전달된다. 그럼으로써, 커버 플레이트는 주형 상에서 역성장 효과가 생기지 않게 하고, 커버 플레이트의 상부 개봉부에서부터 표면이 가늘어지는 것(아래쪽으로 산개하는 통로 프로파일)은 (Al, Ga, In)N 물질이 커버 플레이트에 부착되는 것을 최소화한다.
더 상세히 희생주형에 대해 설명하자면, 주형의 상부 표면, 또는 주형과 관련된 표면을 마스킹하는 가장자리는 주형 표면상의 성장을 억제하는 동시에, 분리과정동안 가스의 배출을 촉진시키는 방식으로 형성되어 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 방법은, 주형 표면의 가장자리에 SiO2 층을 증착하고, 주형 물질을 노출시키기 위해 SiO2 층을 패터닝함으로써, 트렌치(trench)를 형성하는 것이다. 영상비(aspect ratio: 트렌치 넓이에 대한 높이의 비율)가 충분히 높으면, 트렌치내에서 (Al, Ga, In)N은 형성되지 않거나 소량만 형성된다. 예를 들어, 트렌치는, 계면 부위에서 가스가 배출되는 것을 촉진시키기 위해, 광을 발하는 홈을 정렬하도록 배열된다. 택일적으로, 분리과정동안 가스의 배출을 촉진하도록, 트렌치를 형성하는 패터닝은 상기 방법으로 이루어져서 홈이 분기된다.
성장과정이 수행되는 동일한 장치에서 분리과정을 이행하는 것은, 분리과정이 이행되는 국부적인 환경의 조절을 용이하게 할뿐 아니라, 이행된 분리과정의 시기에 강화된 굴곡성(flexibility)을 수득할 수 있게 한다.
분리가 (Al, Ga, In)N 물질의 분해 온도보다 상승시킨 온도(예를 들어, GaN의 경우 800℃)에서 이행된다면, 열분해된 질소(예를 들어, N 원자, 또는 NH3)는, 열 분해로부터 복합체 웨이퍼 물질의 전면을 보호하기 위해, 분리과정동안 국부적 환경에 주입되고 보존된다. 계면의 분해 작용에 의해 후면에 남겨진 3족 원소를 제거하는 것을 보조하기 위해, 분리과정이 일어나는 국부적인 환경에 염산이 첨가될 수 있다.
분리과정에서, 분해는 복합체 웨이퍼 물질의 후면에서 일어날 수 있고, 광선이 계면에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 상기에서 언급한 경우, 지속적인 레이저 조사와 염산 식각으로 광이 계면에 도달하는 경로를 깨끗하게 하기 위해 채용될 수 있다. 또는 분리과정은 질소 공기와 같은 환경에서 수행되는 것이 바람직하다.
어떠한 상황에서, 금속이 발견된 부위가 성공적으로 분리되었다면, 계면의 분해 반응에 의해 생성된 3족 금속을 보유하는 것이 유리할 수도 있다. 상기 금속은 이미 분리된 부분으로부터 레이저 광을 반사할 것이고, 강한 광선 노출에 의한 계면 부위의 손상을 방지할 것이다. 반사면에서 반사된 광선을 모니터링하면, 리프트-오프(lift-off) 과정을 모니터링할 수 있다.
분리과정이 수행되는 장치내의 압력은 분리과정동안 스트레스가 균형을 유지하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 분리과정이 이루어지는 챔버 내에서 대기압보다 낮은 조건이 형성되면, 분리 계면에서 가스가 배출되도록 조장할 수 있다. 일반적으로, 약 10-6 Torr ~ 약 1010 Torr의 범위를 가지는 압력은 분리과정과 양립할 수 있으며, 분리과정에서 바람직하다. 높은 압력은 높은 분해 온도(더욱 활발한 가열 또는 레이저 에너지)를 필요로 한다. 일 구현예에서, 성장과정이 높은 압력하에서 이루어졌다면, 분리공정에서의 국부적인 압력은 약 1000 Torr 이상인 것이 바람직할 것이다.
(Al, Ga, In)N 물질과 주형층의 두께는 주형과 (Al, Ga, In)N 물질로 구성된 복합체 웨이퍼 물질 내의 스트레스를 최소화 하도록 조정될 수 있다. 전형적으로, 필름과 주형의 물질적인 다른 특성때문에, 스트레스는 성장 온도에서 (Al, Ga, In)N-주형 시스템 내에 존재한다. 일반적으로, 더 얇은 층에 축적된 상대적인 스트레스는 스트레스를 방출하는 균열을 일으킬 수 있기 때문에, 얇은 희생 주형은 두꺼운 층보다 더 쉽게 스트레스 부족과 균열을 전개시킬 것이다. 더 두꺼운 희생주형은 보다 적게 굽을 것이고, 더 쉽게 재사용될 수 있다.
(Al, Ga, In)N 물질의 두께에 관해서, 강도(rigidity)의 부족과 큰 두께 때문에 증가하는 스트레스와 좁은 두께에 대한 세기(strength) 사이에는 균형이 유지되고 있다. 주형으로부터 거리가 증가하면서 변하는 물질의 특성, 또는 다양한 요인때문에 (Al, Ga, In)N 두께가 증가할수록, (Al, Ga, In)N-주형 시스템 내에 존재하는 스트레스도 증가한다. 깨지지 않은 두꺼운 필름은 더 쉽게 취급할 수 있고, 손상되지 않은 모양을 유지할 수 있다.
생성된 (Al, Ga, In)N 물질이 스스로를 유지하는 특성(self-supporting nature)은 프리스탠딩 물질의 면적에 의해 결정된다. 면적이 더 큰 (Al, Ga, In)N 물질은 자기-유지(self-supporting)를 위하여 상대적으로 더 큰 두께를 필요로 한다. 일반적으로, 생성된 (Al, Ga, In)N 물질의 품질은 이질적인(foreign) 주형 상에서 성장할 때 두께가 증가하면서 개선된다. 상기 "이질적인(foreign)"이란 용어 는 (Al, Ga, In)N 생성물에 대해 성질이 다르다는 것을 의미한다. 예로서, 완전히 분리된 지름이 2인치인 웨이퍼의 경우, (Al, Ga, In)N 물질의 두께는 분리되기 전에 50 ㎛이상인 것이 바람직하다. 그러나, 더 얇은 필름은 부분적으로 분리될 수 있어서, 희생주형에 의해 부분적으로 유지될 수 있다. 분리되지 않는 부분이 전체 부분의 50% 이하이면, 주변 온도(예를 들어, 실온)로 냉각될 때 생긴 열 스트레스는 분리과정을 완성할 수 있다.
분리를 촉진시키는 약화된 계면은, 열 분해 온도(역치 온도)보다 약간 낮은 온도(예를 들면, 5℃이하)에서 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질에 국부적인 가열을 유도함으로써 만들어질 수도 있다.
택일적으로, 분리과정은, 희생 주형을 화학적 혹은 물리적으로 제거함으로써 성장 이후에 도움이 될 수 있다. (Al, Ga, In)N 물질과 희생주형 물질을 분리시키기 위해서, 화학적 식각과 조합된 레이저 분리, 또는 열적/화학적/물리적 단계의 다른 조합과 같은 다양한 접근법을 조합하는 것은 본 발명의 범위에 포함된다.
성장과정에 비례하여 분리과정의 타이밍(timing)은 품질을 최대로 하고, 물질에서 생긴 스트레스를 조정하고, (Al, Ga, In)N 프리스탠딩 단결정 생성물의 공정 생산력을 증진시킨다. 각각의 (Al, Ga, In)N 웨이퍼를 제조하기 위해, (Al, Ga, In)N의 성장이 완료되면(예를 들면, 희생주형상에 약 100㎛ ~ 약 1000㎛의 (Al, Ga, In)N이 성장한 후) 분리과정이 수행된다. 상기 분리는 성장이 완료된 이후, 또는 성장과정이 진행되는 동안 일어날 수 있다.
성장과정 동안 분리가 완료될 수 있다는 것이, 매우 얇은 두께를 가진 부위 에서 (Al, Ga, In)N 물질을 부분적으로 분리하고, 그 다음에 성장을 지속하는 것과 같은 공정 변화를 이루도록 한다. 성장과정에서 충분한 물질이 (Al, Ga, In)N 물질을 유지하도록 보유되고 있는 동안, 부분적인 분리는 스트레스의 배출을 촉진할 수 있다. 레이저 조사에 수반되는 열 분해는 계면에서 기체의 분해 산물을 배출하기 때문에, 낮은 레이저 전력 밀도에 의한 부분적인 분리는 가스의 생성을 감소시키고 균열을 감소시킨다. 부분적으로 분리된 (Al, Ga, In)N은, 한층 더한 레이저 분리, 냉각동안 분리되지 않은 물질의 일부분, 또는 다른 적합한 온도의, 기계적 및/또는 화학적 방법에 의해 성장이 완료됨에 따라 완벽하게 제거된다.
택일적으로, 작은 면적 위로 (Al, Ga, In)N의 두께가 20㎛이상일 때 완전한 분리가 이루어질 수 있다. 이어서 일어나는 가열(또는 레이저 작동)은 분리를 완료하기 위해, 혹은 주형 또는 반응기 구성성분에 (Al, Ga, In)N을 다시 붙여서 더욱 성장시키는 과정에서 다시 물질을 분리하기 위해 채용될 수 있다.
상기 분리과정은 성장과정동안 및/또는 그 이후에 한 번 또는 그 이상의 횟수로 반복될 수 있다. 상기 명시한 바와 같이, 염산 및 다른 적절한 반응물은, 주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면에 레이저가 전달되는 것을 방지할 수 있는 분해과정 이후에 생성되는 과량의 3족 원소(Al, Ga, In)를 제거하기 위해 이용될 수 있다.
성장과정동안의 분리외에도, 성장은 분리과정을 수행하기 위해 일시적으로 중단될 수 있다. 상기 순서는 성장-분리를 조절하는 단계의 모든 과정에서 한 번 또는 그 이상의 횟수로 반복될 수 있다.
성장 온도 근처에서의 분리로 인하여 헤테로에피택시(heteroepitaxy)와 관련 된 스트레스가 배출하기 때문에, 성장은 (Al, Ga, In)N 생성물의 두께가 약 1㎜ ~ 약 100㎜를 초과할 경우 더 쉽게 수행될 수 있다. 2000년 3월 13일에 출원된 선출원 US 9/524,062에서 자세히 명시한 방법에 따라, 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 생성물은 각각의 웨이퍼로 가공될 수 있다.
일반적으로, 분리과정은, 원하는 (Al, Ga, In)N 생성물에 따라 약 0.01㎜ ~ 약 100㎜의 성장이 완료됨에 따라 편리하게 수행된다.
주형/(Al, Ga, In)N 물질을 포함하고 있는 반응기를 주변 온도(예를 들면, 실온)로 냉각시키기 전에, 분리과정이 성장 온도 혹은 그 부근의 온도에서 우선적으로 수행된다하더도, 분리과정은 주형/(Al, Ga, In)N 물질을 주변 온도로 냉각시킨 후에 수행될 수도 있다.
전형적으로, 분리과정은 어떤 적절한 온도에서 이루어질 수 있으며, 본 명세서에서 명시한 것을 기초로 해당 분야의 기술 범위이내에서 손쉽게 결정할 수 있다.
분리는, 희생주형 상에서 (Al, Ga, In)N이 성장하는 본래 온도보다 높거나, 낮거나, 동일하거나, 혹은 그에 버금가는 상승시킨 온도에서 수행될 수 있다. 분리는, 선호도를 증가시키기 위해, 주형 상에서 (Al, Ga, In)N이 성장하는 온도의 400℃이내의, 300℃이내의, 250℃이내의, 200℃이내의, 150℃이내의, 100℃이내의, 75℃이내의, 및 50℃이내의 온도에서 적절하게 수행된다. 주형/(Al, Ga, In)N 복합체 물질의 상승시킨 온도 조건은 적어도 TCE-압력을 부분적으로 완화시키는데 유리하여, 상승시킨 온도 조건에서의 분리는 스트레스가 없는, 또는 대체적으로 스트레스 가 없는 (Al, Ga, In)N 프리스탠딩 물질을 생기게 한다. 열분해로부터 AlGaInN를 보호하는 것은 필요하며, 질소를 함유한 주변 환경을 이용함으로써 이뤄질 수 있다.
상기 명시한 바와 같이, 상기 증착물은 레이저 분리에 필요한 물질로 빛이 투과되는 것을 간섭하므로, 유독한 광선-흡수 또는 광선-감쇄 증착물은 주형/(Al, Ga, In)N 복합체 물질의 조사된 면, 또는 그것의 가장자리에 존재하지 않는 것이 바람직하다. 스퍼터링한 혹은 PECVD 처리를 한 SiO2, 또는 주형상에서 (Al, Ga, In)N가 성장하는 동안 다른 성장 저해제를 처리하여 후면의 증착물을 최소화하는 것이 바람직하다. 상기 저해제는 분리과정 전에 화학적으로 제거될 수 있다. 성장 저해제층의 제거는 그것과 함께 후면의 다른 증착물을 제거하는 부가적인 장점을 가지고 있다. SiO2의 두께는 50㎚보다 큰 것이 바람직하며, 300㎚보다 큰 두께인 것은 더욱 바람직하다.
후면의 증착 방지와 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질의 가장자리에서의 증착은 in situ 분리(예를 들어, 성장과정을 진행시키기 위해 사용된 반응기에서 실행된 분리)가 수행되도록 하는 상기 방법에 의해 이루어질 수 있다. ex situ 분리도 수행될 수 있으며, 그 곳에서 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질은 수반되는 분리를 수행하기 위해 반응기에서 제거된다. ex situ 분리에서는, in situ 분리에 수반되며 레이저 빔을 차단하지 않는 필수품들을 제거한다. 더욱이, ex situ 분리의 이용은, 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질의 가장 자리와 후면을 보호하기 위한 수단의 사용과 이용에 있어 부가적인 굴곡성을 수반한다.
복합체 물질의 가장자리에서 두꺼운 (Al, Ga, In)N 성장을 제거하기 위해, 성장 이후에 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질의 가장자리를 화학적 또는 물리적으로 제거하는 것은, 상기 결합 부위에서 (Al, Ga, In)N 생성물질에 균열이 생기는 것을 방지하는 공정 기술로서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상기 과성장물 제거를 위한 물리적 기술은 결정체의 면에 따른 그라인딩(grinding), 절단, 분열(cleaving)을 포함하며, 이에 국한되지 않는다. 상기 과성장물의 화학적 제거는 식각(H3PO4, 또는 염산 사용), 또는 특정 부분에 UV 광선이 집중되어 식각의 속도와 범위가 증가하는 UV 광선에 의한 증착물 식각에 의해 이루어 질 수 있다.
ex situ 분리에서, 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면에 레이저 에너지를 조사하기 위한 레이저 파라메터(parameter)는 in situ 분리에 사용된 것과 비슷하다.
복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질의 가장 자리에서의 스캐닝의 시작을 포함하는 스캐닝 패턴은 ex situ 분리에서 유출된 가스의 배출에 특히 중요하다. ex situ 분리에서, 더 많은 변형이 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질에 존재하므로, 결정체의 면을 따라 스캐닝하는 것은 in situ 분리를 초래하는 스캐닝보다 더 중요하다. 예를 들어, 스캐닝할 필요없이, 전체 부분을 분리하기 위해 충분한 광선 크기와 광선 전력 밀도를 가진 레이저가 사용 가능한 경우에 단일 빔 분리를 편리하게 채용할 수 있다.
너무 얇아서 자기-유지를 할 수 없는 (Al, Ga, In)N층은, 분리되기 전 적절하게 물리적으로 지탱해주는 구조물과의 결합 또는 중력에 의해 유지될 수 있다.
ex situ 분리는 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질의 전·후면에 신속하게 접근할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 직접적인 접근으로 인하여, ex situ 분리과정을 위한 주형 및 삽입층에 대한 선택의 폭이 넓어진다.
in situ 및 ex situ 분리과정에서, 변형 및 균열을 줄여주는 삽입층은 대단히 편리하다. 상기 삽입층은 성장 반응기에 주형을 삽입하기에 앞서 희생주형 상에 제공되거나, 또는 택일적으로, 상기 삽입층은 (Al, Ga, In)N 물질의 활발한 성장이 개시되기에 앞서 성장 챔버 내의 본래의 위치에서 이용될 수 있다.
얇은 층의 준역치/부분적 분리는, 이후 수반되는 성장의 근원이 되는 잔여 표면 인공물을 제공하기 위해 본 발명의 다양한 실행에서 채용될 수 있다. 두꺼운 층의 준역치/부분적 분리는 약해진 계면에 화학적 식각이 이뤄진 후, 공정수율을 개선시키기 위한 기술로도 이용될 수 있다.
분리동안 계면에서 배출된 가스는 공정수율을 감소시키는 필름 균열을 일으킬 수 있다. 낮은 전력 밀도의 사용은 생성된 가스의 양을 감소시키고, 분리과정동안 웨이퍼에 균열이 생길 확률도 감소시킨다.
분리 이후, (Al, Ga, In)N 물질은 면의 분해에 의해 생성된 잔여의 3족 금속을 제거하기 위해 오염되지 않아야 한다. 실온 또는 상승시킨 온도에서 채용된 염산 또는 하프늄(HF)과 같은 산이 상기 목적에 합당하다.
분리 또는 부분적 분리 이후 (Al, Ga, In)N 물질에 열 충격이 가해지는 것을 피하기 위해서는, 생산성을 향상시키기 위해 더 빠른 냉각 과정이 사용될 수 있다할지라도, 10℃/min 이하의 속도를 가진 느린 냉각 과정이 바람직하다. 원하는 성질의 기정된 최종산물 (Al, Ga, In)N 물질을 얻기에 적절한 냉각 속도는 과도한 실험을 하지 않더라도 시간-온도표(time-temperature schedule)와 형태적 특징의 경험상 변화 및 (Al, Ga, In)N 생성물의 최종 용도 테스트에 의해 결정될 수 있다.
본 발명은 분리를 유도하는 레이저의 사용에 관하여 주로 언급하였지만, 목적된 계면의 가열은 다른 방법을 사용할 수 있다(예를 들어, 열, 음파, e-beam(빔) 방사선, 러더퍼듐 결합, 또는 여러 단계의 광자 공정(예를 들면, 2개의 다른 파장을 가진 레이저 방사선, 또는 목표의 레이저를 사용한 조합에서 UV 플러딩(flooding)에 의해 수행됨)의 사용). 여러 단계의 광자 공정은 하기 참고 문헌들에서 더욱 자세히 설명되어 있다(Misawa, Hiroaki, et al., Formation of photonic crystals by femtosecond laser microfabrication, Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. (2000), 4088(Laser Precision Microfabrication), 29-32; Sun, Chi-Kuang, et al., Large near resonance third order nonlinearity in GaN, Opt. Auantum Electron. (2000), 32(4/5), 619-640; 및 Neogi, Arup, et al., Intersubband-transition-induced interband two-photon absorption by femtosecond optical excitation, Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. (2000), 3940(Ultrafast Phenomena in Semiconductors Ⅳ), 91-97).
본 발명에서 국부적 계면 가열이 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질 계면의 물리적 및 화학적 특성을 변화시키기 위한 수단으로 언급되었다 하더라도, 본 발명은 희생주형으로부터 (Al, Ga, In)N 물질의 분리를 촉진시킬 수 있는 계면에서, 물리적 또는 화학적 변화를 초래하기 위해 방법 또는 방법론을 명백하게 제시하고자 한다. 예를 들면, 약해진 부분에 균열을 일으키는 이온 주입(ion implantation)과 같은 주입 기술은 본 발명의 다양한 응용에서 고려되고 있다. 본 발명은, 가열 또는 여기(excitation)시키는 레이저 수준에 의해 약화된 중간 생성물층을 제외하고, 전체 샘플을 균일하게(계면에서 국북적이지 않게) 가열 또는 여기하는 것을 포함하고자 한다. 계면을 더욱 화학적으로 반응하게 만드는 공정 또는 삽입층의 사용은 본 발명의 다양한 응용에서 고려되고 있다. 상기 계면 부위는 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질이 실온으로 냉각되기 전의 식각 등에 의해 쉽게 식각되어 없어질 수 있다.
중간 생성물층을 가진 단일 (Al, Ga, In)N 층들과 (Al, Ga, In)N 층이 기술되었지만 본 발명은 이에 국한되지 않으며, (Al, Ga, In)N 생성물질이 복합체 주형/(Al, Ga, In)N 물질의 주형과 (Al, Ga, In)N 부분을 엽렬(delamination)시키는 계면 공정을 방해하지 않는다면, (Al, Ga, In)N 생성물은 에피택셜층(epitaxial layers), 장치 구조, 장치 프리커서(precursors), 다른 증착물, 혹은 상기 재료로 만든 장치를 포함하고, 또는 상기 언급한 것들과 결합되어 있다. 전술한 층, 구조, 프리커서, 및 재료들은 (Al, Ga, In)N 물질의 최종 용도에 필요 및/또는 적절한지에 따라, 분리가 완료되기 전 또는 후에 증착될 것이다. 본 발명의 다양한 응용에서 상기 구조들을 포함한 시스템을 고려할 수 있다.
더구나, 본 발명이 희생주형 상의 (Al, Ga, In)N 물질에 관하여 주로 언급하 였다 할지라도, 본 발명은 재료의 분리된 면들 또는 형태들간의 계면을 가진 불균일한(heterogeneous) 복합체 물질 구조를 개괄적으로 포함하고자 한다. 상기 계면은 에너지적 또는 다른 변형에 영향을 받기 쉬우므로, 물질은, 복합체 바디(composite body)가 구성성분으로 계면에서 엽렬되는 계면 변형을 위해 상승시킨 온도에서 진행되는 복합체 물질 구조를 포함하는, 또는 온도를 높이는 과정과 냉각이후 주변 온도에서 계면에서 엽렬되는 복합체 물질 구조에 해당하는 각각의 구성 성분으로 분리된다.
본 발명의 특징 및 장점은 하기 실시예에서 더욱 자세히 기술하였다.
실시예 1
400㎛ 두께의 프리스탠딩 GaN은, 성장 챔버 안에서 사파이어 상에서의 HVPE 성장 및 복합체 GaN/사파이어 물질의 레이저 분리를 통해 수득되었다.
상기 공정에서, 희생(0001) 사파이어 웨이퍼는 HVPE 반응기의 성장 챔버 안에 적재되었다. 상기 사파이어는 약 1000℃까지 가열되었고, 사파이어의 표면은 165분 동안 GaCl 가스 및 NH3 가스에 노출시켰다. 상기 GaCl은 용해시켜 주조한 Ga에 염산을 처리하여 형성하였다. NH3/염산 비율은 23이었다.
GaCl 유입이 끝나고, GaN/사파이어 복합체는 GaN 표면을 보호하도록 유지된 NH3 유입하에서 성장 온도 및 대기압에 가까운 환경에서 유지되었다.
GaN 및 사파이어층의 계면 엽렬(delamination)에 필요한 분리 방사선은 Nd:YAG 레이저에 의해 생성되었다. Nd:YAG 레이저의 제3차 고조파는 90mJ로 조정하였고, 레이저 전력 메타 및 웨이브플레이트(waveplate)-평광자 조합을 사용하였다. 상기 레이저 방사선은 UV에 투과성을 가진 석영 받침대와 사파이어 주형을 통과하여 GaN-사파이어 계면에 도달하였다.
조사하는 동안, GaN-사파이어 복합체가 회전되었고, 레이저 빔은 전체 웨이퍼 면적이 노출될 때까지 가장자리에서 중심까지 스캔하기 위해서 전기 광학적으로 변형되었다.
GaN 및 사파이어는 실온으로 냉각되었다.
프리스탠딩 GaN 및 희생 사파이어를 성장 챔버에서 옮겼다. 그 결과 생성된 프리스탠딩 GaN 재료는 두께가 약 400㎛였고, 뚜렷하게 투명하였고, 균열이 없었으며, 또한 107 ㎝-2 미만의 전위 밀도 및 200 arcsec 미만의 (0004) 이중 결정 엑스레이(x-ray) 곡선 반폭(curve halfwidth)을 가지고 있었다.
실시예 2
본 실시예에서, 지름 40mm의 프리스탠딩 GaN 웨이퍼는 사파이어 위에서 GaN을 HVPE 성장시키고, 상승시킨 온도에서 레이저에 의해 분리함으로써 수득되었다.
하기 공정 단계가 수행되었다:
(1) 사파이어 웨이퍼(0001)의 후면은 300nm의 SiO2로 스퍼터-코팅(sputter- coat)되었다. 웨이퍼의 가장자리는 여러 코팅을 동시에 잘 받아들이지만, 웨이퍼의 전면(성장면)에 SiO2를 증착하는 것은 억제되었다.
(2) 상기 스퍼터-코팅된 희생 사파이어 웨이퍼(0001)를 수평 HVPE 반응기의 성장 챔버로 옮겼다.
(3) 사파이어를 약 1000℃로 가열하였고, NH3/염산의 비율이 35인 환경에서 녹인 Ga 위로 염산을 흘려서 제조한 GaCl을 사용하여 사파이어 표면을 GaCl 가스와 NH3가스에 180분간 노출시켰다.
(4) GaCl 흐름을 종결시켰다.
(5) NH3 흐름을 종결시켰다.
(6) GaN/사파이어의 복합체를 성장 챔버에서 꺼냈다.
(7) 성장 챔버에서 꺼낸 GaN/사파이어 복합체를 실온에 며칠간 두었다.
(8) GaN-사파이어 복합체의 사파이어쪽 면 및 가장자리에 붙은 GaN 증착물을 수 시간동안 SiO2의 HF 식각 및 물리적 그라인딩의 조합에 의해 제거하였다.
(9) GaN-사파이어 복합체를 SiC 입자의 하단내에 위치한 GaN 면과 함께 진공 챔버로 적재하였다.
(10) 두께 1 cm의 석영 디스크를, 레이저 빔을 균질화시키기 위하여 GaN/사파이어의 근처에 위치한 표면이 거친 GaN/사파이어 복합체 상에 놓았다.
(11) 진공 챔버의 공기를 제거하고, N2가스로 채웠다.
(12) GaN/사파이어 복합체를 약 900℃로 가열하였다.
(13) 제3차 고조파 Nd:YAG 레이저의 방사는 레이저 파워메터 및 웨이브플레이트-편광자의 조합을 이용하여 100mJ로 조정하고, 레이저는 진공 챔버로 보내어 석영 창, 석영 디스크 및 사파이어를 통과하여 진공 챔버에 도달하도록 방사시켰다.
(14) 레이저 빔은 전기 광학적으로 조정되어, 전체 웨이퍼 면적이 노출될 때까지 한 쪽 가장자리에서 시작하여 GaN의 {112-0} 면까지 평행하게 스캐닝하도록 빔은 웨이퍼를 가로질러 점방식으로 이동하였다.
(15) GaN과 사파이어를 실온으로 냉각시켰다.
(16) GaN과 사파이어를 희석된 HF 용액에 30분간 두고, 프리스탠딩 GaN을 용액에서 꺼내어 이차 증류수로 수세하였다.
(17) GaN 재료는 연마제 입자를 사용하여 {112-0} 방향으로 평평한 면을 가지는 지름 40mm의 둥근 웨이퍼로 만들었다.
(18) 상기 웨이퍼를 균일한 두께로 겹치고, 9 ㎛와 3 ㎛의 다이아몬드 입자를 사용하여 기계적으로 연마하였다.
(19) 에피택셜하게 준비된 GaN 웨이퍼를 제조하기 위하여 상기 웨이퍼를 화학적-기계적으로 연마하였다.
완성된 지름 40mm의 프리스탠딩 GaN 웨이퍼는 약 200㎛ 두께를 가지고, 투명하고 균열이 없으며, 약 2×107cm-2 의 전위 밀도를 가지고, 1 nm 미만의 평균평방근 표면 거칠기(root mean square surface roughness)를 가진다.
이상 본 발명의 여러가지 실례적 양상, 특징, 구현예 등을 기술하였으며, 본 발명의 실시에 있어서는 많은 변이, 변형 및 다른 구현예가 가능하며, 본 발명의 범위는 상기의 변이, 변형 및 다른 구현예를 모두 포함한다고 해석할 수 있다.

Claims (188)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 삭제
  47. 삭제
  48. 삭제
  49. 삭제
  50. 삭제
  51. 삭제
  52. 삭제
  53. 삭제
  54. 삭제
  55. 삭제
  56. 삭제
  57. 삭제
  58. 삭제
  59. 삭제
  60. 삭제
  61. 삭제
  62. 삭제
  63. 삭제
  64. 삭제
  65. 삭제
  66. 삭제
  67. 삭제
  68. 삭제
  69. 삭제
  70. 삭제
  71. 삭제
  72. 삭제
  73. 삭제
  74. 삭제
  75. 삭제
  76. 삭제
  77. 삭제
  78. 삭제
  79. 삭제
  80. 삭제
  81. 삭제
  82. 삭제
  83. 삭제
  84. 삭제
  85. 삭제
  86. 삭제
  87. 삭제
  88. 삭제
  89. 삭제
  90. 삭제
  91. 삭제
  92. 삭제
  93. 삭제
  94. 삭제
  95. 삭제
  96. 삭제
  97. 삭제
  98. 삭제
  99. 삭제
  100. 삭제
  101. 삭제
  102. 삭제
  103. 삭제
  104. 삭제
  105. 삭제
  106. 삭제
  107. 삭제
  108. 삭제
  109. 삭제
  110. 삭제
  111. 삭제
  112. 삭제
  113. 삭제
  114. 삭제
  115. 삭제
  116. 삭제
  117. 삭제
  118. 삭제
  119. 삭제
  120. 삭제
  121. 삭제
  122. 삭제
  123. 삭제
  124. 삭제
  125. 삭제
  126. 삭제
  127. 삭제
  128. 삭제
  129. 삭제
  130. 삭제
  131. 삭제
  132. 삭제
  133. 삭제
  134. 삭제
  135. 삭제
  136. 삭제
  137. 삭제
  138. 삭제
  139. 삭제
  140. 삭제
  141. 삭제
  142. 삭제
  143. 삭제
  144. 삭제
  145. 삭제
  146. 삭제
  147. 삭제
  148. 삭제
  149. 다음의 단계를 포함하는 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질(article)의 제조방법:
    희생주형과 (Al, Ga, In)N 물질(material) 사이에 계면을 함유하는 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 형성하기 위하여, (Al, Ga, In)N물질에 에피택셜하게 사용가능한(compatible) 희생주형 상에 결정질 (Al, Ga, In)N 물질을 성장온도에서 증착하는 단계; 및
    상기 (Al, Ga, In)N 물질로부터 상기 희생주형을 분리하고 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질을 수득하기 위하여, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계;
    이 때, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는 이하의 공정 중 하나 이상을 포함한다:
    (a) 계면을 따라서 주형으로부터 결정질 (Al, Ga, In)N 물질를 부분적으로 분리하고, 상기 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 미분리된 계면의 물질이 부서질때까지(fracture) 성장온도 이하로 냉각시킨 후, 상기 (Al, Ga, In)N 물질로부터 상기 희생주형을 완전히 분리하는 공정,
    (b) 계면에 음향 에너지를 조사시키는 공정,
    (c) 광자, 이온, 및 미립자 빔으로 구성된 군에서 선택된 조사매체를 계면에 조사시키는 공정, 및
    (d) 전도성 계면과 러더퍼듐 결합(rf coupling)하는 공정.
  150. 제149항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는
    계면을 따라서 주형으로부터 결정질 (Al, Ga, In)N 물질를 부분적으로 분리하고, 상기 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 미분리된 계면의 물질이 부서질때까지(fracture) 성장온도 이하로 냉각시킨 후, 상기 (Al, Ga, In)N 물질로부터 상기 희생주형을 완전히 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  151. 제149항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는, 계면에 음향 에너지를 조사시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  152. 제149항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는, 광자, 이온, 및 미립자 빔으로 구성된 군에서 선택된 조사매체를 계면에 조사시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  153. 제149항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는, 전도성 계면과 러더퍼듐 결합(rf coupling)하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  154. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단결정(Al, Ga, In)N 재료를 주형상에 증착하는 단계는 하기와 같이 구성된 군에서 선택된 하나의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    HVPE(hybrid vapor phase epitaxy);
    MOVPE(metaloragnic vapor phase epitaxy);
    CVD(chemical vapor deposition); 및
    MBE(molecular beam epitaxy).
  155. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는 상기 성장온도의 500℃ 이내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  156. 제150항에 있어서, 상기 부분적 분리 단계는 355nm전후의 파장에서 Nd:YAG 레이저로부터 상기 계면에 레이저 에너지를 조사하는 것을 포함하는 방법.
  157. 제150항에 있어서, 상기 부분적 분리 단계는 계면에 레이저 에너지를 조사하는 것을 포함하고, 상기 레이저 에너지는 상기 (Al, Ga, In)N 및 상기 희생주형 재료 중 하나의 밴드갭보다는 크고, 나머지 재료의 밴드갭보다는 작은 광자 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  158. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생주형은 그 뒷면에 무광택 마무리(matte finish)를 한 것을 특징으로 하는 방법.
  159. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질은 상기 단결정(Al, Ga, In)N 재료를 상기 주형상에 증착하는 단계 동안, 그 후면을 붕규산염 유리, SiO2 및 Si3N4로 구성된 군에서 선택된 하나의 물질로 밀봉하는 것을 특징으로 하는 방법.
  160. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (Al, Ga, In)N 재료로부터 희생주형을 분리하고 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질을 수득하기 위하여, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는 열분해된 질소 또는 HCl이 도입된 공정환경에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  161. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계의 초기에, 상기 희생주형 상의 상기 (Al, Ga, In)N 재료는 50㎛ ~ 1000㎛ 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  162. 제150항에 있어서, 상기 (Al, Ga, In)N 물질로부터 희생주형을 분리하고 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질을 수득하기 위하여, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면을 변형시키는 단계는 상기 (Al, Ga, In)N 물질로부터 상기 희생주형의 부분적 분리를 포함하되,
    이 때, 상기 부분적 분리된 부분은 계면에서 희생주형 총 면적의 50% 이상 100% 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  163. 삭제
  164. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 계면은, 상기 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질이 주변 온도로 냉각되기 전에, 상기 (Al, Ga, In)N 재료로부터 상기 희생주형을 분리하고 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질을 수득하기 위하여 변형되는 것을 특징으로 하는 방법.
  165. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상승시킨 온도에서 분리하는 동안, 암모니아 또는 다른 N-함유 종으로 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 전면부 재료를 보호하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  166. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질은 1 ~ 1000㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  167. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질을 두께 100 ~ 1000㎛의 웨이퍼로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  168. 제150항에 있어서, 상기 희생주형은 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 후면(backside)을 구성하고, 상기 부분적 분리 공정은 계면상에서 상기 후면 주형을 통해 레이저 에너지를 조사하는 것을 포함하는 방법.
  169. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 후면부 증착(backside deposition)은 다음과 같이 구성된 군에서 선택된 하나의 단계에 의해 적어도 부분적으로 억제되는 것을 특징으로 하는 방법:
    증착단계 동안 커버 플레이트의 사용; 녹힌(molten) 유리로 상기 희생주형을 밀폐하는 단계; 상기 증착단계 동안 진공을 사용하여 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질의 위치를 고정하여 (Al, Ga, In)N 재료가 노출되지 않도록 하는 단계; 상기 증착단계 동안 (Al, Ga, In)N 재료가 노출되지 않도록 물리적으로 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질을 고정하여 위치시키는 단계; 및 후면증착을 방지하는 코팅을 희생주형 상에 적용하는 단계.
  170. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합체 희생주형/(Al, Ga, In)N 물질은 상기 희생주형과 상기 (Al, Ga, In)N 재료 사이에 적어도 하나의 삽입층(inetrlayer)을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  171. 제170항에 있어서, 상기 삽입층은 도판트로 도핑된 것을 특징으로 하는 방법.
  172. 제149항 내지 제153항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 프리 스탠딩 (Al, Ga, In)N 물질 위에 부가적인 (Al, Ga, In)N 물질을 성장시키는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  173. 삭제
  174. 삭제
  175. 삭제
  176. 삭제
  177. 삭제
  178. 삭제
  179. 삭제
  180. 삭제
  181. 삭제
  182. 삭제
  183. 삭제
  184. 삭제
  185. 삭제
  186. 삭제
  187. 삭제
  188. 삭제
KR1020047003318A 2001-09-05 2002-08-12 프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를제조하기 위한 분리방법 KR100921409B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/947,253 2001-09-05
US09/947,253 US6958093B2 (en) 1994-01-27 2001-09-05 Free-standing (Al, Ga, In)N and parting method for forming same
PCT/US2002/025412 WO2003020497A1 (en) 2001-09-05 2002-08-12 Free-standing (al, ga, in)n and parting method for forming same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097013810A Division KR100979456B1 (ko) 2001-09-05 2002-08-12 프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를 제조하기 위한 분리방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040045431A KR20040045431A (ko) 2004-06-01
KR100921409B1 true KR100921409B1 (ko) 2009-10-14

Family

ID=25485829

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097013810A KR100979456B1 (ko) 2001-09-05 2002-08-12 프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를 제조하기 위한 분리방법
KR1020047003318A KR100921409B1 (ko) 2001-09-05 2002-08-12 프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를제조하기 위한 분리방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097013810A KR100979456B1 (ko) 2001-09-05 2002-08-12 프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를 제조하기 위한 분리방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6958093B2 (ko)
EP (3) EP1423259B1 (ko)
JP (3) JP4401168B2 (ko)
KR (2) KR100979456B1 (ko)
CN (3) CN100420569C (ko)
MY (1) MY130719A (ko)
TW (1) TW593797B (ko)
WO (1) WO2003020497A1 (ko)

Families Citing this family (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5679152A (en) * 1994-01-27 1997-10-21 Advanced Technology Materials, Inc. Method of making a single crystals Ga*N article
US6958093B2 (en) * 1994-01-27 2005-10-25 Cree, Inc. Free-standing (Al, Ga, In)N and parting method for forming same
US6596079B1 (en) * 2000-03-13 2003-07-22 Advanced Technology Materials, Inc. III-V nitride substrate boule and method of making and using the same
TWI226139B (en) 2002-01-31 2005-01-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method to manufacture a semiconductor-component
WO2003089696A1 (en) * 2002-04-15 2003-10-30 The Regents Of The University Of California Dislocation reduction in non-polar gallium nitride thin films
US8809867B2 (en) * 2002-04-15 2014-08-19 The Regents Of The University Of California Dislocation reduction in non-polar III-nitride thin films
KR20030090996A (ko) * 2002-05-24 2003-12-01 엘지전자 주식회사 성장 챔버내에서의 레이저 리프트 오프 방법
JP4363029B2 (ja) * 2002-11-06 2009-11-11 ソニー株式会社 分割波長板フィルターの製造方法
KR100504180B1 (ko) * 2003-01-29 2005-07-28 엘지전자 주식회사 질화물 화합물 반도체의 결정성장 방법
CN100524619C (zh) * 2003-01-31 2009-08-05 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 薄膜半导体元器件和其制造方法
KR101247727B1 (ko) * 2003-01-31 2013-03-26 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 반도체 소자 제조 방법
JP3534115B1 (ja) * 2003-04-02 2004-06-07 住友電気工業株式会社 エッジ研磨した窒化物半導体基板とエッジ研磨したＧａＮ自立基板及び窒化物半導体基板のエッジ加工方法
EP1484794A1 (en) * 2003-06-06 2004-12-08 S.O.I. Tec Silicon on Insulator Technologies S.A. A method for fabricating a carrier substrate
US7261777B2 (en) * 2003-06-06 2007-08-28 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Method for fabricating an epitaxial substrate
US7170095B2 (en) * 2003-07-11 2007-01-30 Cree Inc. Semi-insulating GaN and method of making the same
WO2005008740A2 (en) * 2003-07-14 2005-01-27 Allegis Technologies, Inc. Methods of processing of gallium nitride
KR100506739B1 (ko) * 2003-12-23 2005-08-08 삼성전기주식회사 알루미늄(Ａｌ)을 함유한 질화물 반도체 결정 성장방법
JP5194334B2 (ja) * 2004-05-18 2013-05-08 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造方法
ATE524839T1 (de) * 2004-06-30 2011-09-15 Cree Inc Verfahren zum kapseln eines lichtemittierenden bauelements und gekapselte lichtemittierende bauelemente im chip-massstab
TWI422044B (zh) * 2005-06-30 2014-01-01 Cree Inc 封裝發光裝置之晶片尺度方法及經晶片尺度封裝之發光裝置
US7273798B2 (en) * 2005-08-01 2007-09-25 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Gallium nitride device substrate containing a lattice parameter altering element
DE102005052358A1 (de) * 2005-09-01 2007-03-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum lateralen Zertrennen eines Halbleiterwafers und optoelektronisches Bauelement
DE102005052357A1 (de) * 2005-09-01 2007-03-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum lateralen Zertrennen eines Halbleiterwafers und optoelektronisches Bauelement
US7713232B2 (en) * 2005-11-04 2010-05-11 Medrad, Inc. System for washing and processing of cells for delivery thereof to tissue
US7777217B2 (en) 2005-12-12 2010-08-17 Kyma Technologies, Inc. Inclusion-free uniform semi-insulating group III nitride substrate and methods for making same
WO2007084640A2 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Shifting spectral content in solid state light emitters by spatially separating lumiphor films
US8441179B2 (en) 2006-01-20 2013-05-14 Cree, Inc. Lighting devices having remote lumiphors that are excited by lumiphor-converted semiconductor excitation sources
KR100718118B1 (ko) * 2006-06-01 2007-05-14 삼성코닝 주식회사 크랙이 없는 ＧａＮ 벌크 단결정의 성장 방법 및 장치
EP2039812A4 (en) * 2006-06-20 2010-08-11 Sumitomo Electric Industries METHOD OF PULLING AlxGa1-xN CRYSTAL AND AlxGa1-xN CRYSTAL SUBSTRATE
JP5045232B2 (ja) * 2006-06-20 2012-10-10 住友電気工業株式会社 ＡｌｘＧａ１−ｘＮ結晶の成長方法
US8698184B2 (en) 2011-01-21 2014-04-15 Cree, Inc. Light emitting diodes with low junction temperature and solid state backlight components including light emitting diodes with low junction temperature
KR20090048640A (ko) 2006-08-23 2009-05-14 크리 엘이디 라이팅 솔루션즈, 인크. 조명 장치 및 조명 방법
US9416464B1 (en) 2006-10-11 2016-08-16 Ostendo Technologies, Inc. Apparatus and methods for controlling gas flows in a HVPE reactor
CN101600819B (zh) * 2006-12-08 2012-08-15 卢米洛格股份有限公司 通过在防止基材边缘的生长的基材上的外延生长制造氮化物单晶的方法
JP4899911B2 (ja) * 2007-02-16 2012-03-21 日立電線株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板
US20080303033A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Cree, Inc. Formation of nitride-based optoelectronic and electronic device structures on lattice-matched substrates
US7863635B2 (en) * 2007-08-07 2011-01-04 Cree, Inc. Semiconductor light emitting devices with applied wavelength conversion materials
US20120125256A1 (en) * 2007-10-06 2012-05-24 Solexel, Inc. Apparatus and method for repeatedly fabricating thin film semiconductor substrates using a template
WO2009055079A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-30 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Illumination device having one or more lumiphors, and methods of fabricating same
JP5262203B2 (ja) * 2008-03-11 2013-08-14 住友電気工業株式会社 化合物半導体単結晶の製造装置および製造方法
DE102008001005B4 (de) 2008-04-04 2011-06-22 Karlsruher Institut für Technologie, 76131 Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundes mit epitaktisch gewachsenen Schichten aus einem magnetischen Formgedächtnis-Material und Schichtverbund mit epitaktischen Schichten aus einem magnetischen Formgedächtnis-Material sowie dessen Verwendung
WO2010036622A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 S.O.I. Tec Silicon On Insulator Technologies Methods of forming relaxed layers of semiconductor materials, semiconductor structures, devices and engineered substrates including same
KR101408475B1 (ko) 2008-10-30 2014-06-19 소이텍 감소된 격자 변형을 갖는 반도체 재료층들, 반도체 구조들, 디바이스들 및 이를 포함하는 가공된 기판을 형성하는 방법들
US8637383B2 (en) 2010-12-23 2014-01-28 Soitec Strain relaxation using metal materials and related structures
CN101740331B (zh) * 2008-11-07 2012-01-25 东莞市中镓半导体科技有限公司 利用固体激光器无损剥离GaN与蓝宝石衬底的方法
CN101555627B (zh) * 2009-04-30 2012-01-25 苏州纳晶光电有限公司 一种氮化镓基外延膜的激光剥离方法
CN101879657B (zh) * 2009-05-08 2016-06-29 东莞市中镓半导体科技有限公司 固体激光剥离设备和剥离方法
US8921876B2 (en) 2009-06-02 2014-12-30 Cree, Inc. Lighting devices with discrete lumiphor-bearing regions within or on a surface of remote elements
JP5349260B2 (ja) * 2009-11-19 2013-11-20 株式会社東芝 半導体発光装置及びその製造方法
TWI412487B (zh) * 2009-12-31 2013-10-21 Huang Chung Cheng 奈米線結構的製造方法
US9275979B2 (en) 2010-03-03 2016-03-01 Cree, Inc. Enhanced color rendering index emitter through phosphor separation
TWI442455B (zh) 2010-03-29 2014-06-21 Soitec Silicon On Insulator Iii-v族半導體結構及其形成方法
FR2961719B1 (fr) * 2010-06-24 2013-09-27 Soitec Silicon On Insulator Procede de traitement d'une piece en un materiau compose
WO2012046478A1 (ja) * 2010-10-06 2012-04-12 ウシオ電機株式会社 レーザリフトオフ方法及びレーザリフトオフ装置
JP2011159980A (ja) * 2011-02-10 2011-08-18 Furukawa Co Ltd レーザ剥離装置、レーザ剥離方法、ｉｉｉ族窒化物半導体自立基板の製造方法
JP2011151400A (ja) * 2011-02-10 2011-08-04 Furukawa Co Ltd レーザ剥離装置、レーザ剥離方法、ｉｉｉ族窒化物半導体自立基板の製造方法
US11251164B2 (en) 2011-02-16 2022-02-15 Creeled, Inc. Multi-layer conversion material for down conversion in solid state lighting
US8841207B2 (en) 2011-04-08 2014-09-23 Lux Material Co., Ltd. Reusable substrates for electronic device fabrication and methods thereof
US20140116327A1 (en) * 2011-05-31 2014-05-01 "Perfect Crystals" Limited Liability Company Method and apparatus for fabricating free-standing group iii nitride crystals
RU2013156438A (ru) * 2011-05-31 2015-07-10 ООО "Совершенные кристаллы" Способ и устройство для изготовления обособленных кристаллов нитридов элементов iii группы
US9136794B2 (en) 2011-06-22 2015-09-15 Research Triangle Institute, International Bipolar microelectronic device
EP2727134A4 (en) * 2011-06-28 2015-04-01 Saint Gobain Cristaux Et Detecteurs SEMICONDUCTOR SUBSTRATE AND METHOD OF FORMING THE SAME
JP2015501372A (ja) * 2011-09-29 2015-01-15 ナイトライド ソリューションズ インコーポレイテッド 無機材料、それを作製する方法及び装置、並びにその使用
KR20130081956A (ko) * 2012-01-10 2013-07-18 삼성전자주식회사 질화물 반도체층 성장 방법
WO2013139887A1 (de) 2012-03-21 2013-09-26 Freiberger Compound Materials Gmbh Verfahren zur herstellung von iii-n-einkristallen, und iii-n-einkristall
JP6024533B2 (ja) 2012-03-28 2016-11-16 日亜化学工業株式会社 サファイア基板及びその製造方法並びに窒化物半導体発光素子
JP6144525B2 (ja) * 2013-04-05 2017-06-07 古河機械金属株式会社 下地基板の製造方法およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
US9831363B2 (en) * 2014-06-19 2017-11-28 John Farah Laser epitaxial lift-off of high efficiency solar cell
FR3009644B1 (fr) 2013-08-08 2016-12-23 Soitec Silicon On Insulator Procede, empilement et ensemble de separation d'une structure d'un substrat par irradiations electromagnetiques
CN107305947B (zh) * 2016-04-25 2022-01-04 松下知识产权经营株式会社 电池和电池系统
KR102330907B1 (ko) * 2017-07-20 2021-11-25 스웨간 에이비 고 전자 이동도 트랜지스터를 위한 이종구조체 및 이를 제조하는 방법
CN109307613B (zh) * 2018-10-18 2021-07-02 中国石油天然气股份有限公司 一种制备人造岩心的方法及装置
KR102001791B1 (ko) * 2018-12-26 2019-07-18 한양대학교 산학협력단 이온 주입을 이용한 질화갈륨 기판 제조 방법
US10576585B1 (en) 2018-12-29 2020-03-03 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11024501B2 (en) 2018-12-29 2021-06-01 Cree, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region
US10611052B1 (en) 2019-05-17 2020-04-07 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
US11661670B2 (en) * 2020-01-16 2023-05-30 SLT Technologies, Inc High quality group-III metal nitride seed crystal and method of making
KR20220006880A (ko) * 2020-07-09 2022-01-18 주식회사루미지엔테크 단결정 기판의 제조 방법
CN112975117B (zh) * 2020-08-27 2022-09-13 重庆康佳光电技术研究院有限公司 一种激光剥离方法及装置
CN112382735B (zh) * 2020-11-17 2021-11-12 东莞赣锋电子有限公司 一种激光清洗制备锂离子电池极片的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06294939A (ja) * 1991-10-10 1994-10-21 Coherent Inc 横断面のエッジがシャープなデフォーカスレーザービームを送出する装置
JPH07267796A (ja) * 1994-03-31 1995-10-17 Mitsubishi Cable Ind Ltd ＧａＮ単結晶の製造方法
JP2002057119A (ja) * 2000-04-27 2002-02-22 Samsung Corning Co Ltd 窒化ガリウム単結晶基板の製造方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3326820A (en) * 1965-04-22 1967-06-20 Ibm Arc process for forming high melting point compounds
NL6615059A (ko) * 1966-10-25 1968-04-26
US3598526A (en) * 1967-04-27 1971-08-10 Dow Chemical Co Method for preparing monocrystalline aluminum nitride
US3829556A (en) * 1972-03-24 1974-08-13 Bell Telephone Labor Inc Growth of gallium nitride crystals
US3922703A (en) * 1974-04-03 1975-11-25 Rca Corp Electroluminescent semiconductor device
JPS5659700A (en) 1979-10-17 1981-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Forming method for gallium nitride single crystal thin film
WO1981002948A1 (en) * 1980-04-10 1981-10-15 Massachusetts Inst Technology Methods of producing sheets of crystalline material and devices made therefrom
US4622083A (en) * 1985-03-11 1986-11-11 Texas Instruments Incorporated Molecular beam epitaxial process
US5373171A (en) * 1987-03-12 1994-12-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Thin film single crystal substrate
US4931132A (en) * 1988-10-07 1990-06-05 Bell Communications Research, Inc. Optical control of deposition of crystal monolayers
US5006914A (en) * 1988-12-02 1991-04-09 Advanced Technology Materials, Inc. Single crystal semiconductor substrate articles and semiconductor devices comprising same
US4985742A (en) * 1989-07-07 1991-01-15 University Of Colorado Foundation, Inc. High temperature semiconductor devices having at least one gallium nitride layer
US5433169A (en) * 1990-10-25 1995-07-18 Nichia Chemical Industries, Ltd. Method of depositing a gallium nitride-based III-V group compound semiconductor crystal layer
US5334277A (en) * 1990-10-25 1994-08-02 Nichia Kagaky Kogyo K.K. Method of vapor-growing semiconductor crystal and apparatus for vapor-growing the same
US5146465A (en) * 1991-02-01 1992-09-08 Apa Optics, Inc. Aluminum gallium nitride laser
DE69229265T2 (de) * 1991-03-18 1999-09-23 Univ Boston Verfahren zur herstellung und dotierung hochisolierender dünner schichten aus monokristallinem galliumnitrid
JP3352712B2 (ja) * 1991-12-18 2002-12-03 浩 天野 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法
US5846844A (en) * 1993-11-29 1998-12-08 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method for producing group III nitride compound semiconductor substrates using ZnO release layers
JPH07202265A (ja) * 1993-12-27 1995-08-04 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法
US6440823B1 (en) * 1994-01-27 2002-08-27 Advanced Technology Materials, Inc. Low defect density (Ga, Al, In)N and HVPE process for making same
US6958093B2 (en) * 1994-01-27 2005-10-25 Cree, Inc. Free-standing (Al, Ga, In)N and parting method for forming same
US5679152A (en) * 1994-01-27 1997-10-21 Advanced Technology Materials, Inc. Method of making a single crystals Ga*N article
DE19640594B4 (de) * 1996-10-01 2016-08-04 Osram Gmbh Bauelement
US5954874A (en) * 1996-10-17 1999-09-21 Hunter; Charles Eric Growth of bulk single crystals of aluminum nitride from a melt
JP2002511831A (ja) * 1997-07-03 2002-04-16 シービーエル テクノロジーズ エピタキシャル蒸着により自立形基板を形成する熱的不整合の補償
US6071795A (en) * 1998-01-23 2000-06-06 The Regents Of The University Of California Separation of thin films from transparent substrates by selective optical processing
US6331208B1 (en) * 1998-05-15 2001-12-18 Canon Kabushiki Kaisha Process for producing solar cell, process for producing thin-film semiconductor, process for separating thin-film semiconductor, and process for forming semiconductor
TW417315B (en) * 1998-06-18 2001-01-01 Sumitomo Electric Industries GaN single crystal substrate and its manufacture method of the same
JP3525061B2 (ja) * 1998-09-25 2004-05-10 株式会社東芝 半導体発光素子の製造方法
US6280523B1 (en) * 1999-02-05 2001-08-28 Lumileds Lighting, U.S., Llc Thickness tailoring of wafer bonded AlxGayInzN structures by laser melting
JP2000228539A (ja) * 1999-02-08 2000-08-15 Sharp Corp 窒素化合物半導体の製造方法
US6176925B1 (en) * 1999-05-07 2001-01-23 Cbl Technologies, Inc. Detached and inverted epitaxial regrowth & methods
KR20010029199A (ko) * 1999-09-30 2001-04-06 홍세경 질화물 단결정 기판 제조 장치 및 방법
JP3518455B2 (ja) * 1999-12-15 2004-04-12 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体基板の作製方法
US6380108B1 (en) * 1999-12-21 2002-04-30 North Carolina State University Pendeoepitaxial methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers on weak posts, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby
JP3568112B2 (ja) * 1999-12-27 2004-09-22 豊田合成株式会社 半導体基板の製造方法
KR20010058673A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 이형도 하이드라이드 기상 에피택시 성장법에 의한 크랙없는갈륨나이트라이드 후막 제조 방법
US6596079B1 (en) * 2000-03-13 2003-07-22 Advanced Technology Materials, Inc. III-V nitride substrate boule and method of making and using the same
US6447604B1 (en) * 2000-03-13 2002-09-10 Advanced Technology Materials, Inc. Method for achieving improved epitaxy quality (surface texture and defect density) on free-standing (aluminum, indium, gallium) nitride ((al,in,ga)n) substrates for opto-electronic and electronic devices
JP3803606B2 (ja) * 2001-04-13 2006-08-02 松下電器産業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06294939A (ja) * 1991-10-10 1994-10-21 Coherent Inc 横断面のエッジがシャープなデフォーカスレーザービームを送出する装置
JPH07267796A (ja) * 1994-03-31 1995-10-17 Mitsubishi Cable Ind Ltd ＧａＮ単結晶の製造方法
JP2002057119A (ja) * 2000-04-27 2002-02-22 Samsung Corning Co Ltd 窒化ガリウム単結晶基板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101353813A (zh) 2009-01-28
CN1551824A (zh) 2004-12-01
EP2248931A3 (en) 2011-10-12
CN102383193B (zh) 2014-11-26
EP2248931A2 (en) 2010-11-10
EP2287368A3 (en) 2013-10-09
JP2008273825A (ja) 2008-11-13
TW593797B (en) 2004-06-21
KR20090082515A (ko) 2009-07-30
EP2287368B1 (en) 2018-04-18
JP5580803B2 (ja) 2014-08-27
EP2248931B1 (en) 2015-02-25
JP2005502193A (ja) 2005-01-20
KR20040045431A (ko) 2004-06-01
US20020068201A1 (en) 2002-06-06
EP1423259A4 (en) 2007-06-27
CN101353813B (zh) 2012-06-27
EP1423259B1 (en) 2010-08-04
JP4401168B2 (ja) 2010-01-20
WO2003020497A1 (en) 2003-03-13
US6958093B2 (en) 2005-10-25
KR100979456B1 (ko) 2010-09-02
JP2012051792A (ja) 2012-03-15
EP1423259A1 (en) 2004-06-02
MY130719A (en) 2007-07-31
CN100420569C (zh) 2008-09-24
JP4958833B2 (ja) 2012-06-20
CN102383193A (zh) 2012-03-21
EP2287368A2 (en) 2011-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100921409B1 (ko) 프리스탠딩 (알루미늄, 갈륨, 인듐)질화물 및 이를제조하기 위한 분리방법
US6617261B2 (en) Structure and method for fabricating GaN substrates from trench patterned GaN layers on sapphire substrates
US20130161794A1 (en) Internally reformed substrate for epitaxial growth, internally reformed substrate with multilayer film, semiconductor device, bulk semiconductor substrate, and manufacturing methods therefor
JP2001501778A (ja) ２つの材料層を相互に分離する方法及びこの方法により製造された電子部品
JP2003007616A (ja) 半導体膜の製造方法
JP6424345B2 (ja) ＧａＮ基板の製造方法
JP4565062B2 (ja) 薄膜単結晶の成長方法
US20200227259A1 (en) Base substrate, functional element, and method for manufacturing base substrate
KR100586940B1 (ko) 질화갈륨계 단결정 기판의 제조방법
KR100558436B1 (ko) 질화갈륨 단결정 기판의 제조방법
JP2023126228A (ja) Ｉｉｉ族窒化物単結晶の切断方法
US11245054B2 (en) Base substrate, functional element, and production method for base substrate
KR101137905B1 (ko) 질화갈륨 웨이퍼의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
A107 Divisional application of patent
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120924

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130926

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140923

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150918

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160921

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180918

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190925

Year of fee payment: 11