KR101149305B1 - 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법 - Google Patents

질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101149305B1
KR101149305B1 KR1020070073942A KR20070073942A KR101149305B1 KR 101149305 B1 KR101149305 B1 KR 101149305B1 KR 1020070073942 A KR1020070073942 A KR 1020070073942A KR 20070073942 A KR20070073942 A KR 20070073942A KR 101149305 B1 KR101149305 B1 KR 101149305B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gallium nitride
bulk
thick film
bonded
wafer
Prior art date
Application number
KR1020070073942A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090010648A (ko
Inventor
공선환
정용식
Original Assignee
삼성코닝정밀소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성코닝정밀소재 주식회사 filed Critical 삼성코닝정밀소재 주식회사
Priority to KR1020070073942A priority Critical patent/KR101149305B1/ko
Publication of KR20090010648A publication Critical patent/KR20090010648A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101149305B1 publication Critical patent/KR101149305B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D57/00—Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00
    • B23D57/0007—Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00 using saw wires
    • 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
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

복수의 질화갈륨 후막을 정렬하고 접합시켜 질화갈륨 벌크를 형성하는 단계, 접합된 질화갈륨 벌크를 다중 절단 장치를 통해 복수의 질화갈륨 박막으로 절단하는 단계를 포함하는 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법을 제공한다. 복수의 질화갈륨 후막은 중간에 적어도 하나 이상의 더미 플레이트를 매개로 하여 접합시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 벌크 형태로 복수의 질화갈륨 후막을 접합하여 다중 절단함으로써 웨이퍼 가공 효율을 높일 수 있고, 개별 슬라이싱에 따른 소모품의 다량 소비 및 소모품 교체 작업의 반복을 줄임으로써 질화갈륨 웨이퍼 제조성을 향상시킨다.
질화갈륨, 벌크, 슬라이싱

Description

질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법{WAFER PROCESSING FOR GALLIUM NITRIDE BULK}
도 1은 질화갈륨 후막을 보인 사시도.
도 2는 절단 장치의 일례를 보인 사시도.
도 3은 슬라이스된 질화갈륨 웨이퍼를 보인 사시도.
도 4는 질화갈륨 벌크를 보인 사시도.
도 5는 질화갈륨 벌크의 다른 예를 보인 사시도.
도 6은 질화갈륨 벌크를 형성하기 위해 정렬시키는 모습을 보인 모식도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100:질화갈륨 후막 100':질화 갈륨 웨이퍼
150:질화갈륨 벌크 160:질화갈륨 벌크
200:절단 장치 210:와이어 쏘
본 발명은 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법에 관한 것으로, 복수의 질화갈 륨 후막을 상호 접합하여 한번의 절단 과정으로 다량의 웨이퍼로 가공하는 방법을 제안한다.
질화갈륨은 에너지 밴드갭(Bandgap Energy)이 3.39eV고, 직접 천이형인 반도체 물질로 단파장 영역의 발광 소자 제작 등에 유용한 물질이다. 질화갈륨 단결정은 융점에서 높은 질소 증기압 때문에 액상 결정 성장은 1500℃ 이상의 고온과 20000 기압의 질소 분위기가 필요하므로 대량 생산이 어려울 뿐만 아니라 현재 사용 가능한 결정 크기도 약 100㎟ 정도의 박판형으로 이를 소자 제작에 사용하기 곤란하다.
지금까지 질화갈륨막은 이종 기판상에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)법 등의 기상 성장법으로 성장되고 있다. MOCVD법은 고품질의 막을 얻을 수 있음에도 불구하고 성장 속도가 너무 느리기 때문에 수십 또는 수백 ㎛의 GaN 기판을 얻는데 사용하기가 어려운 문제가 있다. 이러한 이유로 GaN 후막을 얻기 위해서는 HVPE를 이용한 성장 방법이 주로 사용된다.
질화갈륨막 제조용 이종 기판으로는 사파이어(Sapphire) 기판이 가장 많이 사용되고 있는데, 이는 사파이어가 질화갈륨과 같은 육방정계 구조이며, 값이 싸고, 고온에서 안정하기 때문이다. 그러나 사파이어는 질화갈륨과 격자 상수 차(약 16%) 및 열팽창 계수 차(약 35%)에 의해 계면에서 스트레인(Strain)이 유발되고, 이 스트레인이 결정 내에 격자 결함 및 크랙(Crack)을 발생시켜 고품질의 질화갈륨막 성장을 어렵게 하고, 질화갈륨막 상에 제조된 소자의 수명을 단축시킨다.
이러한 이유로, 반도체 기판으로 이용되는 단결정 실리콘과는 달리 질화갈륨 기판을 두껍게 성장시키기가 매우 어려우며, 후막 형태의 질화갈륨 기판을 얻은 후 이를 웨이퍼 형태로 가공하는 것이 일반적이다.
질화갈륨 웨이퍼를 얻기 위해서는 별도의 가공 공정을 거쳐야 하며, 후막 형태의 질화갈륨 기판의 효율적인 가공 및 생산성을 향상시키기 위해서 많은 기술적인 개선이 필요하다.
본 발명의 목적은 질화갈륨 후막의 웨이퍼 가공 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 보다 효율적이고 가공 정밀도가 높은 질화갈륨 웨이퍼 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 질화갈륨 후막을 정렬하고 접합시켜 질화갈륨 벌크를 형성하는 단계, 접합된 질화갈륨 벌크를 다중 절단 장치를 통해 복수의 질화갈륨 박막으로 절단하는 단계를 포함하는 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법을 제공한다.
상기 접합된 질화갈륨 벌크는 고속으로 회전하는 복수의 와이어 쏘(wire saw)에 의하여 절단할 수 있다. 상기 복수의 질화갈륨 후막은 중간에 적어도 하나 이상의 더미(dummy) 플레이트를 매개로 하여 접합시킬 수 있다. 복수의 질화갈륨 후막은 방위면 및 수직, 수평적 위치를 상호 일치시켜 정렬함으로써 웨이퍼 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 질화갈륨 후막을 개별적으로 슬라이싱하는 대신 벌크 형태로 복수의 질화갈륨 후막을 접합하여 다중 절단함으로써 웨이퍼 가공 효율을 높일 수 있다. 또한, 개별 슬라이싱에 따른 소모품의 다량 소비 및 소모품 교체 작업의 반복을 줄임으로써 질화갈륨 웨이퍼 제조성을 향상시킨다.
질화갈륨 막은 원하는 두께의 단위 막을 개별적으로 성장시키기 보다는 사파이어 등의 베이스 기판 위에 질화갈륨 후막을 성장시키고, 성장된 후막을 박막 형태로 얇게 절단하여 사용하는 것이 보다 경제성이 있다.
이를 위하여 질화갈륨 후막을 보다 얇은 박막 형태의 웨이퍼로 가공할 필요가 있는데, 질화갈륨 후막의 웨이퍼 가공을 위해서는 예를 들어 기계적인 방법에 의하여 질화갈륨 후막 표면에 평행한 방향으로 절단 수단을 가하여 복수의 웨이퍼로 가공시킬 수 있을 것이다.
질화갈륨 후막(100)은 도 1에 모식적으로 도시한 바와 같이 베이스 기판으로부터 분리된 자립층(free standing layer)일 수 있으며, 베이스 기판을 포함하는 복합막일 수도 있다.
질화갈륨 후막의 웨이퍼 가공을 위해서 도 2에 도시한 바와 같이 복수의 와이어 쏘(wire saw)(210)가 고속 회전 수단(220)에 의하여 회전되는 절단 장치(200)를 이용할 수 있을 것이다. 와이어 쏘(210)는 개별 와이어가 매우 미세한 간격을 이루며 고속으로 회전하고 있고, 그 표면에는 예를 들어 다이아몬드 분말 등과 같이 경도가 매우 큰 물질을 포함할 수 있다.
고속 회전하는 와이어 쏘(210)에 질화갈륨 후막을 통과시켜 도 3과 같이 얇 은 두께의 질화갈륨 웨이퍼(100')로 슬라이싱(slicing)할 수 있다. 질화갈륨 후막으로부터 절단되어 분리되는 복수의 웨이퍼는 후속적으로 표면 연마 과정을 거칠 수도 있다.
질화갈륨 후막의 웨이퍼 가공은 기계적인 방법에 의하여 가능하지만, 통상적으로 기상법에 의하여 성장된 질화갈륨 후막의 두께가 1mm 이하로 낮은 편이며 개별 후막 별로 절단 작업을 통해 복수의 웨이퍼로 가공하기에는 생산성 측면에서 매우 불리할 수 있다. 즉, 절단 장치(200)의 와이어 쏘(210)의 전체 폭에 비하여 실제로 슬라이싱되는 질화갈륨 후막은 상대적으로 두께가 매우 작으로므로 전체 와이어 쏘를 충분히 이용하지 못하는 단점이 있으며, 절단 장치를 반복적으로 구동함에 따라 절단시 사용되는 슬러리의 양이 증가하게 되고, 와이어 쏘의 교체 주기도 빨라지게 되어 생산 효율을 떨어뜨리고 비용의 증가를 피하기 어렵다.
본 발명에서는 이와 같은 질화갈륨 후막의 가공 상의 불편을 해소하기 위해서 개별 질화갈륨 후막 단위로 절단하여 웨이퍼를 얻는 대신 질화갈륨 벌크를 준비하고 이 벌크를 한번의 절단 과정을 통해 복수의 웨이퍼로 가공하는 방법을 제안한다.
질화갈륨 벌크(150)는 도 4에 예시적으로 도시한 바와 같이 복수의 질화갈륨 후막이 연속적으로 부착시켜 형성할 수 있다. 질확갈륨 후막의 상호 부착에는 접합제로서 예를 들어 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 복수의 후막이 상호 결합된 질화갈륨 벌크는 두께가 예를 들어 5 ~ 10 mm 정도의 범위를 가질 수 있으며, 경우에 따라 그 이상의 두께로 질화갈륨 벌크를 형성할 수도 있을 것이다.
이러한 질화갈륨 벌크(150)는 절단 장치(200)에 인접시켜 한번의 절단 과정으로 다량의 웨이퍼로 가공될 수 있기 때문에 반복 작업이 줄어들어 전체적인 가공 공정을 단축시킬 뿐만 아니라, 각종 소모품의 사용도 크게 줄일 수 있다. 특히, 사로 두께가 다른 질화갈륨 후막을 연속적으로 부착하여 하나의 벌크를 형성함으로써 개별 후막을 절단하는 과정에서 발생될 수 있는 가공 오차도 최대한 줄일 수 있다.
한편, 질화갈륨 벌크는 질화갈륨 후막만으로 형성할 수도 있지만, 질화갈륨 후막 사이에 더미 플레이트를 삽입하여 형성할 수도 있다. 예를 들어 도 5의 질화갈륨 벌크(160)를 보면 질화갈륨 후막(162) 사이에 더미 플레이트(164)가 삽입되어 있는 것을 볼 수 있다.
이러한 더미 플레이트는 질화갈륨 벌크의 두께를 좀더 크게 하고자 하는 경우에, 또는 각각의 질화갈륨 후막의 두께가 일정하지 않거나 후막 표면이 상호 접합시키기에 균일성이 떨어지는 경우 더미 플레이트를 삽입함으로써 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 질화갈륨 후막의 양면을 더미 플레이트로 보호함과 동시에 압착시킴으로써 가공시 보다 얇은 박막 형태의 웨이퍼를 얻을 수 있다. 더미 플레이트의 재질로는 특별히 한정될 필요는 없으나 구조적으로 강성을 가질 수 있는 유리 계열 또는 세라믹 재질이 바람직하다. 또한, 더미 플레이트의 형태는 질화갈륨 후막과 유사하게 형성할 수 있으며, 더미 플레이트와 질화갈륨 후막의 접합은 질화갈륨 후막 사이의 접합과 동일한 방법을 이용할 수 있을 것이다.
본 발명에 있어서 다수의 질화갈륨 후막(또는 이와 더불어 더미 플레이트)을 상호 접합하여 질화갈륨 벌크를 형성하는 경우에 상호간에 정렬을 위하여 별도의 기구를 이용할 수 있다.
도 6을 참조하면, 질화갈륨 후막들을 접합시키기 위한 지그(170) 위에 복수의 질화갈륨 후막을 장입하고 질화갈륨 후막의 두께 방향에서 정렬을 인도하는 수직 패드(180a)와 질화갈륨 후막의 표면 방향에서 정렬을 인도하는 수평 패드(180b)를 통하여 질화갈륨 벌크(160)를 형성할 수 있다. 이 경우, 질화갈륨 후막의 방위면을 일치시켜 정렬하는 것이 후속적인 가공의 편의를 더욱 증진시킬 수 있을 것이다.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 질화갈륨 후막을 개별적으로 슬라이싱하는 대신 벌크 형태로 복수의 질화갈륨 후막을 접합하여 다중 절단함으로써 웨이퍼 가공 효율을 높일 수 있다.
또한, 개별 슬라이싱에 따른 소모품의 다량 소비 및 소모품 교체 작업의 반복을 줄임으로써 질화갈륨 웨이퍼 제조성을 향상시킨다.

Claims (5)

  1. 복수의 질화갈륨 후막을 정렬하고 접합시켜 질화갈륨 벌크를 형성하는 단계,
    접합된 질화갈륨 벌크를 다중 절단 장치를 통해 복수의 질화갈륨 박막으로 절단하는 단계를 포함하는
    질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접합된 질화갈륨 벌크는 복수의 와이어 쏘(wire saw)에 의하여 절단되는 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 질화갈륨은 중간에 적어도 하나 이상의 더미(dummy) 플레이트를 매개로 하여 결합시키는 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법.
  4. 제1항에 있어서, 질화갈륨 벌크를 한 번의 절단 과정에 의해 복수의 박막으로 절단하는 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 질화갈륨 후막은 상호 방위면을 일치시켜 정렬하는 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법.
KR1020070073942A 2007-07-24 2007-07-24 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법 KR101149305B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070073942A KR101149305B1 (ko) 2007-07-24 2007-07-24 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070073942A KR101149305B1 (ko) 2007-07-24 2007-07-24 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090010648A KR20090010648A (ko) 2009-01-30
KR101149305B1 true KR101149305B1 (ko) 2012-05-25

Family

ID=40489794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070073942A KR101149305B1 (ko) 2007-07-24 2007-07-24 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101149305B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100558436B1 (ko) * 2003-06-10 2006-03-10 삼성전기주식회사 질화갈륨 단결정 기판의 제조방법
KR20090010349A (ko) * 2007-07-23 2009-01-30 삼성코닝정밀유리 주식회사 웨이퍼 가공 방법 및 웨이퍼 다중 접합용 지그

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100558436B1 (ko) * 2003-06-10 2006-03-10 삼성전기주식회사 질화갈륨 단결정 기판의 제조방법
KR20090010349A (ko) * 2007-07-23 2009-01-30 삼성코닝정밀유리 주식회사 웨이퍼 가공 방법 및 웨이퍼 다중 접합용 지그

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090010648A (ko) 2009-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9387532B2 (en) Composite substrate for LED light emitting element, method of production of same, and LED light emitting element
CN108281378B (zh) Iii族氮化物复合衬底、半导体器件及它们的制造方法
TWI402385B (zh) 鑽石底半導體裝置以及其相關方法
JP6333427B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物結晶を成長させる方法
EP2543752A1 (en) Internal reforming substrate for epitaxial growth, internal reforming substrate with multilayer film, semiconductor device, bulk semiconductor substrate, and production methods therefor
KR20180033153A (ko) 복합 기판 및 복합 기판의 제조 방법
JP2006290676A (ja) Ｉｉｉ−ｖ族窒化物半導体基板およびその製造方法
JP2008535761A (ja) 歪み、反り、及びｔｔｖが少ない７５ミリメートル炭化珪素ウェハ
US8921130B2 (en) Methods for producing and placing wavelength converting structures
JP2015529190A5 (ko)
KR20140072876A (ko) Led 발광 소자 보유 기판용 클래드재 및 그 제조 방법
JP6135441B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ｉｉｉ族窒化物複合基板、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法
WO2015053127A1 (ja) Ｉｉｉ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ｉｉｉ族窒化物複合基板、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法
KR101149305B1 (ko) 질화갈륨 벌크의 웨이퍼 가공 방법
US9673044B2 (en) Group III nitride substrates and their fabrication method
JP5569167B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物単結晶基板の製造方法
CN107002275B (zh) Iii族氮化物衬底和其制造方法
JP2014157982A (ja) Ｉｉｉ族窒化物複合基板およびその製造方法、積層ｉｉｉ族窒化物複合基板、ならびにｉｉｉ族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法
JP2011077508A (ja) 窒化物半導体基板の製造方法
JP2001253800A (ja) 薄型サファイヤ基板
KR101149040B1 (ko) 웨이퍼 가공 방법 및 웨이퍼 다중 접합용 지그
JP2010006700A (ja) 薄型サファイヤ基板
KR101137905B1 (ko) 질화갈륨 웨이퍼의 제조 방법
CN107075719A (zh) 用于生长第iii族氮化物晶体的衬底和其制造方法
KR20130049590A (ko) 박막 접합 기판 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee