KR101172364B1 - 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법 - Google Patents

질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101172364B1
KR101172364B1 KR1020060107664A KR20060107664A KR101172364B1 KR 101172364 B1 KR101172364 B1 KR 101172364B1 KR 1020060107664 A KR1020060107664 A KR 1020060107664A KR 20060107664 A KR20060107664 A KR 20060107664A KR 101172364 B1 KR101172364 B1 KR 101172364B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gallium nitride
single crystal
crystal substrate
transmittance
disc
Prior art date
Application number
KR1020060107664A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080040115A (ko
Inventor
정진석
이기수
김경준
이주헌
진창욱
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 KR1020060107664A priority Critical patent/KR101172364B1/ko
Priority to JP2007280336A priority patent/JP2008115074A/ja
Priority to US11/978,547 priority patent/US8337614B2/en
Priority to CNA2007101659410A priority patent/CN101174597A/zh
Publication of KR20080040115A publication Critical patent/KR20080040115A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101172364B1 publication Critical patent/KR101172364B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/24—Optical enhancement of defects or not directly visible states, e.g. selective electrolytic deposition, bubbles in liquids, light emission, colour change
    • 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
    • C30B29/38—Nitrides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계, 상기 평탄화된 질화갈륨 원판에 370~800nm; 파장의 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 상기 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계를 구비한다. 상기 표면 가공방법으로 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 370 ~ 800nm의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정할 때, 65 ~ 90%의 높은 투과율을 갖는다. 또한, 상술한 질화갈륨 단결정 기판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재한다. 질화갈륨 단결정 기판은 높은 투과율과 낮은 데미지레이어의 두께 비율을 구비하여 상술한 표면 가공방법으로 제조한 기판 위에 별도의 소자를 적재할 때 보다 용이하며, 상기 기판을 사용하여 완성도 높은 전자소자를 생산할 수 있다. 또한, 질화갈륨 단결정 기판의 상면과 하면의 데미지레이어 비율이 작기 때문에 기판 자체의 휨이 발생하지 않아 기판 자체를 생산할 때에도 불량이 적으며, 그에 따른 제조 과정 및 제조 단가 면에서도 매우 유리하다.
질화갈륨 단결정 기판, 투과율, 데미지레이어

Description

질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법{GaN SINGLE-CRYSTAL SUBSTRATE AND METHOD FOR PROCESSING SURFACES OF GaN SINGLE-CRYSTAL SUBSTRATE}
도 1은 이종기판 및 이종기판 상에서 성장시킨 질화갈륨층의 단면도이다.
도 2는 이종기판으로부터 분리된 질화갈륨층의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 단면도다.
도 4 는 성장 기판 상에 질화갈륨 단결정 기판을 성장시킨 단면도이다.
도 5는 성장 기판으로부터 질화갈륨 단결정 기판을 분리한 질화갈륨 단결정 기판의 단면도이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법을 도시한 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 데미지레이어 두께를 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：성장기판 110：질화갈륨 단결정 기판
111：제1 면 112：제2 면
200：지지대
본 발명은 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 투과율이 높으며 상면과 저면의 데미지레이어 두께 차이가 적은 단결정 기판 및 질화갈륨 단결정 원판의 표면 가공방법에 에 관한 것이다.
일반적으로, 질화갈륨(GaN)은 넓은 에너지 밴드갭과 원자간의 큰 상호 결합력 그리고 높은 열전도성으로 인해 광소자 및 고온, 고전력 소자로서 적합한 특성을 구비한다. 따라서, 질화갈륨 계열의 반도체 화합물은 광전자 소자를 제조하는 재료로 다양하게 이용되고 있으며, 구체적으로, 질화갈륨을 이용하여 제조된 청색 및 녹색 발광소자는 멀티미디어, 신호등, 실내 조명, 고밀도 광원, 고해상도 출력 시스템과 정보 통신분야 등 광범위한 분야에 응용되고 있다.
일반적으로, 질화갈륨(GaN)기판은 이종의 사파이어(Al2O3) 기판을 사용하여 제조한다. 그러나, 질화갈륨과 사파이어는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인하여, 사파이어 기판 상에 질화갈륨층을 형성하게 되면, 고 밀도의 결정성 결함이 발생할 수가 있다. 따라서, 질화갈륨층을 사파이어 기판으로부터 분리해내면 질화 갈륨층에 휨이 발생할 수 있으며, 심한 경우에는 질화갈륨층에 크랙이 발생할 수 있다.
도 1은 이종기판 및 이종기판 상에서 성장시킨 질화갈륨층의 단면도이며, 도 2는 이종기판으로부터 분리된 질화갈륨층의 단면도이다.
도 1및 도 2를 참조하면, 사파이어, 실리콘 카바이드와 실리콘 등의 이종기판(10)의 상부에 질화갈륨층을 성장시킬 수 있다. 그러나, 질화갈륨과 사파이어는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인하여, 도 1에 도시된 바와 같이 휨 현상이 발생할 수가 있다. 또한, 질화갈륨층을 이종기판으로부터 분리해내면 도 2에 도시된 바와 같이 질화갈륨층의 성장 분위기에서 결정학적인 기울어짐(crystallographic tilting)등과 같은 현상으로 박막 내부에 높은 밀도를 가지는 전파전위(treading dislocation)를 형성하며, 표면의 평탄화에 악영향을 미쳐서 휨 현상이 나타나게 된다.
종래에는 상술한 휨 현상을 최소화시키기 위하여 가공 시에 사용되는 연마제 입자 사이즈를 단계별로 낮추면서 표면의 손상층을 제거하거나, 이종기판을 사용하여 휨이 있는 질화갈륨 기판을 폴리싱 장비를 사용하여 한 면 또는 양면을 편평하게 가공하고 있다. 그러나, 상술한 방법을 사용하여 질화갈륨층의 표면을 연마하더라도 양면의 손상 정도가 서로 달라 양면에 스트레인(strain) 차이가 발생한다. 따라서, 손상부 측이 적은 부분으로 양면의 오목하게 외형적 휨이 발생하게 된다. 이러한, 질화갈륨층의 휨 또는 휨에 의한 질화갈륨층의 크랙 발생은 질화갈륨의 대량 생산 및 생산 비용면에서 불리하며, 생산 효율이 저하시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 목적은 제조가 용이하며 우수한 품질의 질화갈륨 단결정 기판을 제조할 수 있는 표면 가공방법 및 질화갈륨 단결정 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양면을 폴리싱을 통하여 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정하였을 때, 투과율이 65 ~ 90% 범위 내에 있는 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법 및 질화갈륨 단결정 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 양면 폴리싱을 통하여 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90%인 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법 및 질화갈륨 단결정 기판을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르면, 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 양면이 모두 연마되기 때문에 투과율을 측정할 수 있으며, 370 ~ 800 nm범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정할 때, 투과율이 65 ~ 90%이다. 이때, 단결정 기판으로 조사되는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성되는 빛을 이용한다..
또한, 상기 질화갈륨 단결정 기판을 제공하기 위한 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계, 평탄화된 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 투과율이 65 ~ 90%인지 확인하는 단계를 구비한다.
상기 질화갈륨 단결정 기판의 투과율을 65 ~ 90%로 맞추기 위하여 투과율이 65 ~ 90% 범위 외에 있을 때, 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화할 수 있다. 이때, 평탄화하는 단계는, 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계, 원판을 뒤집어 상기 평탄화된 일면을 지지대에 본딩하는 단계 및 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계를 구비할 수 있다.
또한, 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90% 이다. 이때, 측정되는 투과율은 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 측정할 수 있으며, 투과율 측정을 위해 단결정 기판으로 조사되는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성될 수 있다.
양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 370 ~ 800 nm 의 파장 범위를 갖는 빛을 사용하여 투과율이 65 ~ 90%이 되도록 양면 폴리싱을 하는 경우, 상면 및 저면이 모두 고르게 폴리싱 되어 모두 스크래치 없이 제조될 수 있으며, 저면에 전극을 형성할 때에도 우수한 전극 컨택 효과를 얻을 수가 있다.
또한, 상기 질화갈륨 단결정 기판을 제공하기 위한 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계, 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 측정하는 단계 및 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하는지 확인하는 단계를 포함하며, 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계를 구비한다.
질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께는 전자투과현미경 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 측정된 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 범위 외에 있을 때, 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화할 수 있다.
그리고, 상기 평탄화하는 단계는, 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계, 상기 원판을 뒤집어 평탄화된 일면을 상기 지지대에 본딩하는 단계 및 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다.
일반적으로 화합물 반도체 기판은 단결정 기판을 사용하여 제조하며, 성장 시키고자 하는 화합물 반도체 기판과 동일한 재료 즉, 동종의 단결정 기판을 사용하거나 이종의 단결정 기판을 사용할 수도 있다.
성장 기판으로 동종의 단결정 기판을 사용하는 경우에는 성장 기판 및 성장시키고자 하는 화합물 반도체 기판 즉, 성장층의 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이가 없어 성장과정 및 분리해 내는 과정에서 성장층에 발생하는 휨 또는 크랙을 줄일 수 있지만, 성장 기판이 되는 단결정 기판 및 성장 기판으로부터 성장된 화합 물 반도체가 동일한 재료로 형성되는 경우에는 상호 분리하기 어려울 뿐만 아니라, 서로 다른 파장대의 빛을 흡수시켜 계면부분을 분해하는 레이저 리프트 오프(Laser lift off)공정 방법은 사용할 수가 없다. 또한, 성장 기판 및 화합물 반도체의 원료가 고가일 경우에는 다량의 성장 기판을 구비하기도 어려운 문제점이 있다.
따라서, 고출력의 청색 발광 다이오드의 재료인 질화갈륨(GaN)을 제조하는 공정에서는 성장 기판으로 비교적 저가이며, 질화갈륨(GaN)과 빛의 흡수 파장영역이 다른 사파이어를 사용한다. 다만, 성장 기판으로 이종의 사파이어를 사용하기 때문에 질화갈륨과 사파이어는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인하여, 휨 현상이 발생할 수가 있으며, 심한 경우에는 성장된 질화갈륨층이 크랙에 의해서 파손될 수도 있다.
이러한, 질화갈륨층의 휨 또는 휨에 의한 질화갈륨층의 크랙 발생은 질화갈륨의 대량 생산 및 생산 비용면에서 불리하며, 생산 효율이 저하시킬 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법을 사용하여 투과율이 투과율이 65 ~ 90% 이거나, 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90% 인 질화갈륨 단결정 기판을 제조할 수 있다. 따라서, 질화갈륨층의 휨을 방지할 수 있기 때문에 질화갈륨의 대량 생산이 가능하며, 생산 비용면에서 크게 유리하다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예1
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 단면도다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판(110)은 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판(110)은 양면이 모두 연마되기 때문에 투과율을 측정할 수 있다.
질화갈륨 단결정 기판(110)의 투과율은 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 측정하며, 이때 질화갈륨 단결정 기판(110)의 투과율은 65 ~ 90% 이며, 상기 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성될 수 있다.
도 4 는 성장 기판 상에 질화갈륨 단결정 기판을 성장시킨 단면도이며, 도 5는 성장 기판으로부터 질화갈륨 단결정 기판을 분리한 질화갈륨 단결정 기판의 단면도이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 성장기판(100)의 상부에 질화갈륨 단결정 기판(110)을 형성한다. 이때, 성장기판(100)으로 사파이어(Sapphire), 실리콘 카바이드(Sic) 및 갈륨비소(GaAs)중 선택된 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있지만, 본 실시예에서는 서로 다른 파장대의 빛을 흡수시켜 계면부분을 일부 분해시키는 레이저 리프트 오프(Laser lift off)공정 방법을 사용할 수 있도록 성장기판(100)으로 사파이어를 사용할 수 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 성장기판(100)에 형성된 질화갈륨 단결정 기판(110)을 성장기판(100)으로부터 분리한다. 이때, 분리방법은 레이저 리프 트 오프 공정 방법을 적용할 수가 있다.
구체적으로, 성장기판(100)인 사파이어 기판 위에 질화갈륨층을 성장시킨 후에, 투명한 사파이어 기판에 레이저를 조사하여, 질화갈륨층과 사파이어 기판의 계면부근의 질화갈륨층의 일부를 분해시켜 사파이어 기판으로부터 성장된 질화갈륨층을 분리할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 성장기판(100)으로부터 이탈된 질화갈륨 단결정 기판(110)은, 성장기판(100)과의 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 하여 휨현상이 발생하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 평탄화를 위한 표면 가공방법을 설명한다.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법을 도시한 단면도들이고, 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6에서는 표면 가공을 위하여 지지대(200)의 상부에 질화갈륨 단결정 기판(110)을 위치시키며, 이때, 지지대(200)는 금속재 또는 알루미늄, 유리기판을 사용하여 형성될 수 있다. 질화갈륨 단결정 기판(110)은 상, 하면을 각각 제 1 면(N-face:111)과 제 2 면(Ga-face:112)으로 표시하여 먼저, 제 2 면(112)을 지지대(200)에 왁스 작업하여 본딩하게 된다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 단결정 기판(110)의 제 2 면(112)을 지지대(200)에 부착시킨 후, 제 1 면(111)을 평탄화시킨다. 평탄화는 다이아몬드 휠을 이용한 기계적 장치 및 다이아몬드 정반, 슬러리를 사용한 연마용 정반 등을 이용하여 평탄도를 만들게 되며, 질화갈륨 단결정 기판(110)의 휨이 있는 그대로의 형태가 유지되게 적은 하중의 무게를 주어 형태의 변화 없이 제 1 면(111)의 휨이 있는 부분까지 평탄화한다.
이 후, 제 1 면(111)의 표면에 레이저광을 조사하여 평탄도와 표면의 손상층이 표준 사양에 적합한지를 판단하고 나서 표면 조도가 사양에 적합하지 않을 때에는 다시 연마할 수 있다.
제 1 면(111)의 표면 조도가 표준 사양을 만족하면, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 지지대(200)에서 질화갈륨 단결정 기판(110)을 이탈시키고, 뒤집어서 평탄화된 제 1 면(111)이 지지대(200)에 왁스 작업으로 본딩되고 질화갈륨 단결정 기판(110)의 제 2 면(112)이 상방을 향하도록 한다.
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 단결정 기판(110)의 제 1 면(111)을 부착시킨 후, 제 2 면(112)을 평탄화시킨다. 제2 면(112)의 평탄화도 제 1 면(111)의 평탄화와 마찬가지로, 다이아몬드 휠을 이용한 기계적 장치 및 다이아몬드 정반, 슬러리를 사용한 연마용 정반 등을 이용하여 평탄도를 만들게 되며, 질화갈륨 단결정 기판(110)의 휨이 있는 그대로의 형태가 유지되게 적은 하중의 무게를 주어 형태의 변화 없이 제 2 면(112)의 휨이 있는 부분까지 평탄화한다.
그리고, 제 2 면(112)의 표면에 레이저광을 조사하여 평탄도와 표면의 손상층이 표준 사양에 적합한지를 판단하고, 표면 조도가 사양에 적합하지 않을 때에는 다시 연마공정을 거친다.
그리고, 제 2 면(112)의 평탄화가 완료된 질화갈륨 단결정 기판(110)을 지지대(200)로부터 이탈시킴으로써, 도 11에 도시된 바와 같은 질화갈륨 단결정 기판(110)을 완성한다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 질화갈륨 단결정 기판을 제공하기 위한 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계(S310), 평탄화된 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계(S320), 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계(S330) 및 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계(S340)를 구비한다.
질화갈륨 단결정 기판을 제공하기 위한 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계(S310)는 도 4 내지 도 11에서 설명한 도면 및 설명을 참조할 수 있다.
그리고, 질화갈륨 단결정 기판의 투과율을 65 ~ 90% 으로 맞추기 위하여 투과율이 65 ~ 90% 범위 외에 있을 때, 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화할 수 있다. 이때, 평탄화하는 단계(S310)는, 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계, 원판을 뒤집어 상기 평탄화된 일면을 지지대에 본딩하는 단계 및 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계를 구비할 수 있다.
양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 370 ~ 800 nm 의 파 장 범위를 갖는 빛을 사용하여 투과율이 65 ~ 90%이 되도록 양면 폴리싱을 하는 경우, 상면 및 저면이 모두 고르게 폴리싱 되어 모두 스크래치 없이 제조될 수 있으며, 저면에 전극을 형성할 때에도 우수한 전극 컨택 효과를 얻을 수가 있다.
실시예2
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법은 제1 실시예에서 설명한 질화갈륨 단결정 기판(110) 및 표면 가공방법과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제2 실시예에서 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법에 대한 설명은 제1 실시예의 질화갈륨 단결정 기판(110) 및 표면 가공방법에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
다만, 본 발명의 제2 실시예에서는 질화갈륨 단결정 기판의 투과율을 측정하는 대신에 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 측정하는 단계를 구비한다.
따라서, 제1 실시예에서는 질화갈륨 단결정 기판을 평탄화한 후에, 평탄화된 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계를 구비하지만, 본 발명의 제2 실시예에서는 질화갈륨 단결정 기판을 평탄화한 후에, 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 측정하는 단계 및 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하는지 확인하는 단계를 구비한다.
그리고, 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께는 전자투과현미경 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 범위 외에 있을 때, 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화할 수 있다.
그리고, 원하는 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 얻으면, 다시 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계를 더 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 데미지레이어 두께를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14를 참조하면, 질화갈륨 단결정 기판의 상면 즉, 제1 면(111)의 데미지레이어 두께는 DLa 이며, 하면 즉, 제2 면(112)의 데미지레이어 두께는 DLb 이다. 따라서, 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)은 질화갈륨 단결정 기판의 양면이 평탄화 과정에서 발생하는 손상층의 두께 비를 지칭할 수 있다.
본 발명에 따른 표면 가공방법으로 얻은 질화갈륨 단결정 기판은 370 ~ 800nm의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정하였을 때, 투과율이 65 ~ 90% 범위 내에 있다.
본 발명에 따른 표면 가공방법으로 얻은 질화갈륨 단결정 기판은 양면 데 미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90% 이다.
본 발명에 따른 표면 가공방법으로 얻은 질화갈륨 단결정 기판은 휨이 발생하지 않기 때문에 대량 생산 및 생산 비용면에서 유리하며, 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 표면 가공방법으로 얻은 투과율이 좋고, 데미지레이어의 두께 비율이 1에 인접하여 질화갈륨 단결정 기판 위에 다른 전자 소자를 올려 생산품을 얻을 때, 보다 좋은 수율 및 높은 성능을 얻을 수 있다. 또한, 상면 및 저면이 모두 고르게 폴리싱 되어 모두 스크래치 없이 제조될 수 있으며, 저면에 전극을 형성할 때에도 우수한 전극 컨택 효과를 얻을 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판에 있어서,
    370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정할 때, 상기 투과율이 65 ~ 90% 인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    투과율 측정을 위해 상기 단결정 기판으로 조사되는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성되는 빛인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  3. 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법에 있어서,
    지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계;
    상기 평탄화된 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계;
    상기 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계; 및
    상기 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계;
    를 구비하는 표면 가공방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 투과율이 65 ~ 90% 범위 외에 있을 때, 상기 질화갈륨 원판의 상면 또 는 저면을 추가적으로 평탄화하는 것을 특징으로 하는 표면 가공방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 평탄화하는 단계는,
    상기 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계,
    상기 원판을 뒤집어 상기 평탄화된 일면을 상기 지지대에 본딩하는 단계; 및
    상기 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 가공방법.
  6. 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판에 있어서,
    상기 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90% 인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투과율은 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 측정되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 투과율 측정을 위해 상기 단결정 기판으로 조사되는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성되는 빛인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  9. 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법에 있어서,
    지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계;
    상기 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 측정하는 단계;
    상기 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하는지 확인하는 단계;
    상기 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계;
    상기 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계; 및
    상기 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계;
    를 구비하는 표면 가공방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께는 전자투과현미경를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 표면 가공방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 범위 외에 있을 때, 상기 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화하는 것을 특징으로 하 는 표면 가공방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 평탄화하는 단계는,
    상기 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계,
    상기 원판을 뒤집어 상기 평탄화된 일면을 상기 지지대에 본딩하는 단계; 및
    상기 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 가공방법.
KR1020060107664A 2006-11-02 2006-11-02 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법 KR101172364B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060107664A KR101172364B1 (ko) 2006-11-02 2006-11-02 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법
JP2007280336A JP2008115074A (ja) 2006-11-02 2007-10-29 窒化ガリウム単結晶基板及び表面加工方法
US11/978,547 US8337614B2 (en) 2006-11-02 2007-10-29 GaN single crystal substrate and method for processing surface of GaN single crystal substrate
CNA2007101659410A CN101174597A (zh) 2006-11-02 2007-11-02 GaN单晶衬底和GaN单晶衬底的表面加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060107664A KR101172364B1 (ko) 2006-11-02 2006-11-02 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080040115A KR20080040115A (ko) 2008-05-08
KR101172364B1 true KR101172364B1 (ko) 2012-08-08

Family

ID=39422983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060107664A KR101172364B1 (ko) 2006-11-02 2006-11-02 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8337614B2 (ko)
JP (1) JP2008115074A (ko)
KR (1) KR101172364B1 (ko)
CN (1) CN101174597A (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106141900A (zh) * 2015-04-16 2016-11-23 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种高效率研磨抛光GaN晶片的方法
CN107346728A (zh) * 2016-05-05 2017-11-14 上海芯晨科技有限公司 一种大尺寸硅衬底iii族氮化物外延生长方法
CN108400099B (zh) * 2018-01-23 2020-01-14 电子科技大学 一种氮化物外延生长过程中薄膜纵向温度场的测量装置及方法
CN111598936B (zh) * 2020-04-23 2023-03-14 福建晶安光电有限公司 一种衬底弯曲形状的测量方法、装置、存储介质及终端
CN111598935B (zh) * 2020-04-23 2023-04-07 福建晶安光电有限公司 一种衬底弯曲形状的测量方法、装置、存储介质及终端
CN115477899B (zh) * 2022-07-29 2023-09-08 深圳市永霖科技有限公司 一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1475826A2 (en) 2003-05-06 2004-11-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor wafer and method of processing nitride semiconductor wafer

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09246341A (ja) * 1996-03-12 1997-09-19 Nippon Steel Corp 半導体ウェーハの損傷評価用試料およびこの試料を用いた損傷評価方法
JP3788037B2 (ja) * 1998-06-18 2006-06-21 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板
EP1422748A1 (en) * 2001-08-01 2004-05-26 Nagoya Industrial Science Research Institute Group iii nitride semiconductor film and its production method
KR101284932B1 (ko) * 2002-12-27 2013-07-10 제너럴 일렉트릭 캄파니 갈륨 나이트라이드 결정, 호모에피택셜 갈륨 나이트라이드계 디바이스 및 이들의 제조 방법
US7170095B2 (en) * 2003-07-11 2007-01-30 Cree Inc. Semi-insulating GaN and method of making the same
US7288152B2 (en) * 2003-08-29 2007-10-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing GaN crystals and GaN crystal substrate, GaN crystals and GaN crystal substrate obtained by the method, and semiconductor device including the same
JP4232605B2 (ja) * 2003-10-30 2009-03-04 住友電気工業株式会社 窒化物半導体基板の製造方法と窒化物半導体基板
WO2005119669A1 (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 光記録再生装置用光ヘッド
JP2006298744A (ja) * 2004-08-06 2006-11-02 Mitsubishi Chemicals Corp Ｇａ含有窒化物半導体単結晶、その製造方法、並びに該結晶を用いた基板およびデバイス
JP4182935B2 (ja) * 2004-08-25 2008-11-19 住友電気工業株式会社 窒化ガリウムの結晶成長方法および窒化ガリウム基板の製造方法
JP2006324324A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置、発光装置の製造方法および窒化物半導体基板
JP2006339605A (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体部材のダメージ評価方法、化合物半導体部材の製造方法、窒化ガリウム系化合物半導体部材及び窒化ガリウム系化合物半導体膜
JP4089730B2 (ja) * 2006-02-13 2008-05-28 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1475826A2 (en) 2003-05-06 2004-11-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor wafer and method of processing nitride semiconductor wafer
US20040221799A1 (en) 2003-05-06 2004-11-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Nitride semiconductor wafer and method of processing nitride semiconductor wafer

Also Published As

Publication number Publication date
US8337614B2 (en) 2012-12-25
US20080128708A1 (en) 2008-06-05
CN101174597A (zh) 2008-05-07
JP2008115074A (ja) 2008-05-22
KR20080040115A (ko) 2008-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10879065B2 (en) III-V compound semiconductors in isolation regions and method forming same
JP6100824B2 (ja) 高表面品質ＧａＮウェーハおよびその製造方法
CN1894093B (zh) 用于高质量同质外延的连位氮化镓衬底
KR101172364B1 (ko) 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법
JP5312797B2 (ja) オプトエレクトロニクス用基板の作製方法
US8455367B2 (en) Method of manufacturing nitride substrate for semiconductors
JP6626583B2 (ja) 半導体ウエハ及び半導体ウエハの研磨方法
JP6405309B2 (ja) 特定の結晶学的特徴を有するｉｉｉ−ｖ族基板材料および形成方法
WO2010082267A1 (ja) エピタキシャル成長用内部改質基板及びそれを用いて作製される結晶成膜体、デバイス、バルク基板及びそれらの製造方法
KR20120013270A (ko) 질화물 결정 기판, 에피택셜층 부착 질화물 결정 기판 및 반도체 장치
JP2006290676A (ja) Ｉｉｉ−ｖ族窒化物半導体基板およびその製造方法
KR101940200B1 (ko) 다결정성 cvd 다이아몬드를 포함하는 화합물 반도체 구조물
JP2007284283A (ja) ＧａＮ単結晶基板の加工方法及びＧａＮ単結晶基板
JP4583060B2 (ja) 単結晶サファイア基板の製造方法および窒化物半導体発光素子の製造方法
WO2022004046A1 (ja) エピタキシャル結晶成長用自立基板および機能素子
JP6856356B2 (ja) 窒化アルミニウム単結晶基板及び、該単結晶基板の製造方法
US20130248820A1 (en) Gallium nitride substrate and epitaxial wafer
US20100038656A1 (en) Nitride LEDs based on thick templates
KR100727820B1 (ko) 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법
KR20090096759A (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 박막 성장용 기판, 그의 제조방법 및 이를 이용한 광전자 소자 제조 방법
KR101408742B1 (ko) Ⅲ-ｎ 기판의 평활화방법

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