KR101978536B1 - 특정한 결정학적 특징을 갖는 ⅲ-ⅴ족 기판 물질 및 제조 방법 - Google Patents

특정한 결정학적 특징을 갖는 ⅲ-ⅴ족 기판 물질 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판으로서, III-V족 물질을 포함하고 상부 표면을 갖는 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상부 표면과 결정학적 기준면 사이에서 한정된 오프컷 각도(α)를 포함하며, 상기 몸체는 약 0.6°이하의 오프컷 각 변형(2β)을 더 포함하는 기판에 관한 것이다.

Description

특정한 결정학적 특징을 갖는 Ⅲ-Ⅴ족 기판 물질 및 제조 방법{GROUP III-V SUBSTRATE MATERIAL WITH PARTICULAR CRYSTALLOGRAPHIC FEATURES AND METHODS OF MAKING}
본 발명은 반도체 기판을 형성하는 방법 그리고 특히 기판을 성형하는 방법 및 이러한 기판으로부터 형성된 장치를 개선하는 방법에 관한 것이다.
질화 갈륨(GaN)과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 물질을 포함하는 반도체 원료 화합물, 질화 인듐 갈륨(InGaN) 및 질화 갈륨 알루미늄(GaA1N)과 같은 3원 화합물 및 심지어 4원 화합물(AlGaInN)은 직접 밴드갭 반도체(direct band gap semiconductor)이다. 이러한 물질이 단파장 방출에 대한 상당한 가능성을 가지기 때문에, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드(LD), UV 감지기 및 고온 전자 기기를 제조하는데 사용하기 적절한 것으로 인식되어 왔다.
그러나, 이러한 물질의 처리, 특히, 광전자 기기에서의 단파장 방출의 제조에 요구되는 물질의 고품질 단결정형의 형성을 둘러싼 어려움으로 인하여 이러한 반도체 물질의 개발이 방해되어 왔다. GaN은 자연발생 화합물로서 발견된 것이 아니므로, 용융되고 실리콘, 갈륨 비소 또는 사파이어와 같은 부울(boule)로부터 인출될 수 없는데, 이는, 보통 압력에서 그 이론적 용융 온도가 그 해리 온도를 초과하기 때문이다. 대안으로, 해당 업계는 에피택셜(epitaxial) 성장 공정을 사용하여 대형 GaN 결정의 형성으로 전환했다. 그러나, 적절한 저 결함 밀도의 대형 GaN 물질의 형성 및 결정부(crystalline bow)를 포함하는 다른 결정 형태 차이의 존재를 포함하는 에피택셜 접근이 갖는 문제가 여전히 존재한다.
확장된 결함(스레딩 전위(threading dislocation), 적층 결함 및 역위상 경계)의 존재가 상당히 악화된 성능을 야기하고 장치의 단축된 동작 수명을 초래한다. 보다 구체적으로, 전위는 비방사성 중심으로서 행동(behave)하므로, 이러한 물질로부터 만들어진 발광 다이오드 및 레이저 다이오드의 발광 효율을 감소시킨다. 더욱이, 결정 배향과 같은 기타 요인은 GaN 물질 상에 형성된 장치의 성능에 부정적으로 영향을 줄 수 있다.
본 개시는 동반하는 도면을 참조하면 더욱 잘 이해될 수 있으며 본 발명의 다수의 특징 및 장점이 명백해진다.
도 1은 실시예에 따른 전자 기기를 형성하는데 사용되는 반도체 기판 물질을 형성하는 방법을 제공하는 흐름도를 포함한다.
도 2a는 일 실시예에 따라 반도체 기판의 형성 동안에 형성된 층의 단면도를 포함한다.
도 2b는 일 실시예에 따라 오목 곡률(concave curvature)을 갖는 몸체를 포함하는 반도체 기판으로부터 형성되는 자립 기판의 단면도를 포함한다.
도 2c는 일 실시예에 따라 볼록 곡률(convex curvature)을 갖는 몸체를 포함하는 반도체 기판으로부터 형성된 자립 기판의 단면도를 포함한다.
도 3a 내지 도 3c는 일 실시예에 따른 성형 공정의 단면도를 포함한다.
도 4a 내지 도 4c는 일 실시예에 따른 성형 공정의 단면도를 포함한다.
도 5a 및 도 5b는 본 명세서의 실시예에 따른 특정 결정 특성을 특징으로 하는 몸체를 갖는 자립 기판의 단면도를 포함한다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 특징 및 예시적인 특징을 갖는 기판 몸체의 단면도를 각각 포함한다.
상이한 도면에서의 동일한 참조 부호의 사용은 유사하거나 동일한 아이템을 표시한다.
하기의 내용은 일반적으로 기판 물질에 관한 것이며, 특히, 전자 기기의 제조에 사용될 수 있는 반도체 물질로 만들어진 기판에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서의 실시예의 기판은 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD)의 형성에서 사용될 수 있다. 실시예의 기판은 예컨대 질화 갈륨(GaN)을 포함하는 Ⅲ-Ⅴ족 물질을 포함할 수 있다. Ⅲ-Ⅴ족 물질에 대한 참조는 원소주기율표의 Ⅲ족으로부터의 적어도 하나의 원소 및 원소주기율표의 Ⅴ족으로부터 적어도 하나의 원소를 갖는 화합물을 포함하는 것이 이해될 것이다.
도 1은, 실시예에 따라 그 위에 전자 장치의 제조에 적합한 반도체 물질을 포함하는 반도체 기판을 형성하는 방법을 도시하는 흐름도를 포함한다. 도시된 바와 같이, 공정은 탬플릿 기판으로도 불리는 기판을 제공함으로써 단계(101)에서 시작될 수 있다. 탬플릿 기판은 그 위에 형성되는 복수의 층을 지지하기에 적합한 구조일 수 있으며 그 위의 복수의 층의 형성을 위한 헤테로에피택셜 지지 구조로서 기능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 탬플릿 기판은 무기 물질이 될 수 있다. 일부 적절한 무기 물질은 산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 산화탄화물, 산화붕화물, 산화질화물 및 그 조합물을 포함할 수 있다. 특정한 경우에, 탬플릿 기판은 알루미나를 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로, 단결정 알루미나(즉, 사파이어)를 포함할 수 있다. 일 실시예는 필수적으로 사파이어로 구성되는 기판을 활용한다.
이 공정은 기판 위에 놓인 버퍼층을 형성함으로써 단계(103)에서 계속될 수 있다. 도 2a를 간략히 참조하면, 반도체 기판(200)은 실시예에 따라 도시된다. 특히, 반도체 기판(200)은 기판(201)(즉, 탬플릿 기판) 및 기판(201) 위에 놓인 버퍼층(203)을 포함한다. 특히, 버퍼층(203)은 기판(201)의 상부 주표면 위에 놓일 수 있고, 보다 구체적으로, 버퍼층(203)은 기판(201)의 상부 주표면과 직접 접촉할 수 있다.
버퍼층(203)을 형성하는 단계는 퇴적 공정(deposition process)을 포함할 수 있다. 예컨대, 기판은 반응실내에 탑재될 수 있고, 반응실 내에서의 적절한 환경을 제공한 이후에, 버퍼층은 기판상에 퇴적될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 적절한 퇴적 기법은 화학 기상 퇴적(chemical vapor deposition)을 포함할 수 있다. 일 특정한 경우에, 퇴적 공정은 금속 유기 화학 기상 퇴적(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition)을 포함할 수 있다.
버퍼층(203)은 다수의 필름으로부터 형성될 수 있다. 예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이, 버퍼층(203)은 필름(204) 및 필름(206)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 필름들 중 적어도 하나는 결정 물질을 포함할 수 있다. 보다 특정한 경우에, 기판(201)의 표면과 직접 접촉할 수 있는 필름(204)은 실리콘을 포함할 수 있고 필수적으로 실리콘으로 구성될 수 있다. 필름(204)은 본 명세서에 기재된 바와 같이 기판(201)과 필름(204) 위에 놓인 반도체 층 사이의 분리를 촉진할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 필름(206)은 필름(204) 위에 놓일 수 있고, 보다 구체적으로, 필름(204)과 직접적으로 접촉할 수 있다. 필름(206)은 그 위에 형성된 후속하는 층의 에피택셜 형성에 적합한 결정학적(crystallographic) 특징을 가질 수 있다. 특히, 일 실시예에서, 필름(204)은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 적절한 반도체 물질은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 물질을 포함할 수 있다. 일 특정한 경우에, 필름(206)은 질화물 물질을 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 필름(206)은 갈륨, 알루미늄, 인듐 및 그 조합물을 포함할 수 있다. 또한, 하나의 특정 실시예에서, 필름(206)은 질화 알루미늄을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 필름(206)은 필수적으로 질화 알루미늄으로 구성될 수 있다.
예시적인 구조에서, 버퍼층(203)은, 필름(204)이 실리콘을 포함하고 기판(201)의 주표면에 바로 접촉하도록 형성될 수 있다. 또한, 필름(206)은 필름(204)의 표면에 바로 접촉할 수 있으며 Ⅲ-Ⅴ족 물질을 포함할 수 있다.
단계(103)에서 버퍼층을 형성한 뒤, 공정은 버퍼층(203) 위에 놓인 베이스층을 형성함으로써 단계(105)에서 계속될 수 있다. 도 2a를 간략하게 참조하면, 반도체 기판(200)은 버퍼층(203) 위에 놓인 베이스층(205)을 포함할 수 있다. 특히, 베이스층(205)은, 이것이 버퍼층(203)의 표면 위에 놓이도록 형성될 수 있고, 보다 구체적으로, 베이스층은 버퍼층(203)의 필름(206)과 바로 접촉할 수 있다.
본 명세서에서, 실시예에 따른 반도체 기판의 형성은, 그루빙 또는 러프닝 또는 에칭 기법을 통한 마스크를 생성하거나 기판의 표면을 필수적으로 변형하지 않고도 성취될 수 있음이 또한 이해될 것이다.
일 실시예에 따르면, 버퍼층(203)을 적절히 형성함에 따라, 기판(201)과 버퍼층(203)은 에피택셜 성장 공정을 수행하기 위하여 반응실 내에 위치될 수 있다. 베이스층(205)은 수소화물 기상 에피택시(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy)와 같은 에피택셜 성장 공정을 통해 형성될 수 있다. 일 특정한 경우에, 베이스층(205)은 Ⅲ-Ⅴ족 물질로 만들어질 수 있다. 일부 적절한 Ⅲ-Ⅴ족 물질은 질화물 물질을 포함할 수 있다. 또한, 베이스층(205)은 갈륨을 포함할 수 있다. 특정한 경우에, 베이스층(205)은 질화 갈륨(GaN)을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로, 필수적으로 질화 갈륨으로 구성될 수 있다.
베이스층(205)을 형성하는 특정 방법이 착수될 수 있다. 예컨대, 베이스층(205)의 에피택셜 성장이 다양한 성장 모드에서 수행될 수 있고, 여기서, 베이스층(205)의 하부 지역(208)이 제 1 모드에서 성장될 수 있고, 베이스층(205)의 상부 영역(210)은 제 1 모드와 상이한 제 2 모드에서 성장할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 베이스층(205)은 3차원 성장 모드에서 성장된 에피택셜 층으로서 먼저 형성될 수 있으므로, 베이스층(205)의 하부 지역(208)은 3D 성장 모드에서 형성될 수 있다. 3D 성장 모드는 다수의 결정학적 방향을 따르는 베이스층(205) 물질의 동시 성장을 포함할 수 있다. 3D 성장 공정은 버퍼층(203) 상에서의 아일랜드 특징의 자발적인 형성을 포함할 수 있다. 동시에 형성된 아일랜드 특징은, 버퍼층(203) 상에 무작위로 배치될 수 있어서, 그 사이에 다수의 패싯(facet)과 밸리(valley)를 갖는 다양한 메사를 한정한다.
대안으로, 또는 추가적으로, 베이스층(205)은 2차원(2D) 에피택셜 성장 모드를 사용하여 형성될 수 있다. 2D 성장 모드는 하나의 결정학적 평면에서의 물질의 우선 성장 및 다른 결정학적 방향을 따르는 결정 물질의 제한된 성장을 특징으로 한다. 예컨대, 일 실시예에서, 2D 성장 모드에서 GaN을 포함하는 베이스층(205)의 형성은 c-평면(0001)에서의 GaN 우선 성장을 포함한다.
상기 기재된 바와 같이, 베이스층(205)은 3D 및 2D 성장 모드의 결합을 사용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 베이스층(205)의 하부 구역(208)은 3D 성장 모드에서 먼저 형성될 수 있고, 여기서, 아일랜드 특징은, 물질의 비연속적 층으로서 버퍼층(203) 상에 자발적으로 형성되고 무작위로 배열된다. 그러나 3D 성장 모드를 추구한다면, 층은 연속적이게 되어 패싯 구성과 실질적으로 비-균일 두께를 보인다. 3D 성장 모드에 뒤이어, 성장 파라미터는 2D 성장 모드로 변하기 위해 바뀔 수 있고, 여기서, 측방향 성장이 선호되고 두께 균질도가 개선된다. 이런 식으로, 베이스층(205)의 상부 구역(210)은 2D 성장 모드를 통해 성장될 수 있다. 3D 및 2D 성장 모드를 결합시키는 것은 베이스층(205)의 전위 밀도의 감소 및 베이스층(205) 상의 내부 변형(internal strain)을 변화시키는(예컨대, 증가시키는) 것을 촉진할 수 있다.
베이스층(205)의 형성은 성장 모드에서의 다수의 변화를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 예컨대, 일 실시예에서, 베이스층은 초기 3D 성장 모드에 의해 형성될 수 있고, 그 뒤에 2D 성장 모드 및 3D 성장 모드에서의 추가 성장으로 형성될 수 있다.
성장 모드 간의 스위칭은 성장 온도, 성장 속도, 기상 반응물 및 비반응물의 압력, 반응 대기에서의 반응물 및 비반응물의 비율, 성장실 압력 및 그 결합을 포함하는 특정 성장 파라미터의 변경에 의해 완료될 수 있다. 본 명세서에서, 반응물에 대한 참조는 암모니아와 같은 질소 함유물질과 같은 반응물을 포함한다. 기타 반응물은 갈륨 클로라이드(gallium chloride)와 같은 예컨대, 금속 할로겐화물(metal halide) 구성요소를 포함하는, 할라이드상(halide phase) 구성요소를 포함할 수 있다. 비반응물은 예컨대 비활성 가스(noble gas), 불활성 가스 등을 포함하는 특정 종류의 가스를 포함할 수 있다. 특정한 경우에, 비반응물은 질소 및 또는 수소와 같은 가스를 포함할 수 있다.
특정 공정에 있어서, 성장 온도는 3D 성장 모드와 2D 성장 모드 사이의 변화를 촉진하기 위해 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 성장 온도의 변경은 3D 성장 모드에서 2D 성장 모드로의 변경을 위한 성장 온도의 증가를 포함할 수 있다. 예컨대, 3D 성장 모드에서 2D 성장 모드로의 변화에 있어서, 온도는 적어도 약 10℃, 적어도 약 15℃, 적어도 약 20℃, 적어도 약 30℃, 적어도 약 35℃ 또는 심지어 적어도 약 40℃와 같이 적어도 약 5℃ 만큼 변경될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 3D 성장 모드에서 2D 성장 모드로의 변화에 있어서, 성장 온도는 약 90℃ 이하로, 약 80℃ 이하로, 약 70℃ 이하로 또는 심지어 약 60℃ 이하와 같이 약 100℃ 이하로, 변경될 수 있다. 성장 온도의 변화는 상기 표시된 바와 같이 임의의 최소값과 최대값 사이의 범위 내의 값이 될 수 있음이 이해될 것이다.
실시예에 따라, 베이스층(205)을 형성하는 공정은 시간당 적어도 50 미크론(미크론/hr)의 성장속도로 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 베이스층(205)을 형성하는 속도는 적어도 약 75 미크론/hr, 적어도 약 100 미크론/hr, 적어도 약 150 미크론/hr, 적어도 약 200 미크론/hr 또는 심지어 적어도 약 250 미크론/hr와 같이, 더 높을 수 있다. 다른 실시예에서, 베이스층(205)을 형성하는 공정은, 750 미크론/hr 이하, 500 미크론/hr 이하, 또는 심지어 300 미크론/hr 이하와 같이, 1mm/hr 이하의 속도로 수행될 수 있다. 베이스층을 형성하는 공정은 상기 표시된 최대값의 임의의 최소값 범위 내의 속도로 구성될 수 있음이 이해될 것이다.
특정 공정에 있어서, 성장 속도는 3D 성장 모드와 2D 성장 모드 사이에서의 변화를 촉진하도록 변경될 수 있다. 예컨대, 성장 속도는 3D 성장 모드에서 2D 성장 모드로의 변화에서 감소될 수 있다. 특히, 3D 성장으로부터 2D 성장으로의 변화는 적어도 약 5 미크론/hr씩 성장 속도를 변경시키는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 3D 성장 모드로부터 2D 성장 모드까지의 변경에 있어서, 성장 속도는 약 200 미크론/hr 이하로 변경될 수 있다. 성장 속도의 변화는 상기 표시된 바와 같이 임의의 최대값과 최소값 사이의 범위 내에 있을 수 있음이 이해될 것이다. 성장 속도의 변화는 3D 성장 모드로부터 2D 성장 모드로 변화할 때 성장 속도의 감소가 될 수 있음이 이해될 것이다.
다른 실시예에 있어서, 3D 성장 모드에서 2D 성장 모드로의 변경 공정은 성장 속도가 적어도 2의 인수만큼 변화함으로써 유도될 수 있다. 예컨대, 성장 속도는 3D 성장 모드로부터 2D 성장 모드로의 변화에 있어서 적어도 2의 인수에 의해 감소될 수 있다. 다른 실시예에서, 성장 속도는 적어도 약 3의 인수, 적어도 약 4의 인수 또는 심지어 적어도 약 5의 인수로 감소될 수 있다. 특정 경우에서, 성장 속도의 감소는 약 8의 인수 이하, 약 7의 인수 이하 또는 약 6의 인수 이하가 된다.
성장 모드의 변화에 있어서, 하나 이상의 상기 식별된 인수가 변경될 수 있음이 이해될 것이다. 예컨대, 성장 온도가 변경될 수 있지만, 성장 속도는 일정하게 유지된다. 대안으로, 성장 속도가 변할 수 있지만, 성장 온도는 유지된다. 그리고, 또한, 다른 실시예에서, 성장 속도와 성장 온도는 성장 모드에서의 변화를 유도하기 위해 변경될 수 있다.
베이스층(205)을 적절하게 형성한 후에, 베이스층(205)의 평균 두께는 특정 후-형성 성형 공정 이후에 그 위에 전자 장치의 형성을 위해 스스로를 지탱하고 적절한 기판 표면을 제공할 만큼 충분히 두꺼울 수 있다. 예컨대, 베이스층(205)의 평균 두께는 약 4mm 이하, 약 3mm 이하, 약 2mm 이하 또는 심지어 약 1.5mm 이하와 같이 약 5mm 이하가 될 수 있다. 또한, 베이스층(205)은, 적어도 0.2mm, 적어도 0.5mm, 적어도 0.8mm 또는 적어도 1mm와 같이 적어도 약 0.1mm의 평균 두께를 갖도록 형성될 수 있음이 이해될 것이다. 베이스층(205)은 예컨대 0.1mm 내지 약 5mm의 범위 내에서를 포함하여 상기 기재된 최대값 중 임의의 최소값의 범위 내에서 평균 두께를 가질 수 있음이 이해될 것이다.
베이스층(205)은 특정 전위 밀도를 갖도록 형성될 수 있다. 베이스층(205)의 전위 밀도는 형성되면 베이스층의 상부 표면에서 측정될 수 있다. 전위 밀도를 측정하는 적절한 방법은 10 ke Ve-빔, 스폿(spot) 크기 70 하에서 모노크로미터를 갖지 않는 다색 광 감지 및 실온에서 동작하는 음극선 발광 현미경의 사용을 포함하고, 여기서, 상기 기계는 JEOL 코포레이션으로부터 상업적으로 이용가능한 SEM JSM-5510이다. 대략 108cm-2의 전위 밀도 측정에 있어서, 배율은 4000X이고 영역은 통상적으로 700㎛2이다. 대략 106cm-2의 전위 밀도 측정에 있어서, 배율은 통상적으로 500X 내지 1000X이고 그 영역은 통상적으로 0.1mm2이다.
일 실시예에 있어서, 베이스층(205)은 베이스층(205)의 상부 표면에서 측정된 바와 같이 약 1×108 전위/cm2 이하의 전위 밀도를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 베이스층(205)의 전위 밀도는, 약 1×107 전위/cm2 이하, 약 6×106 전위/cm2 이하 또는 심지어 약 1×106 전위/cm2 이하와 같이 더 낮아질 수 있다. 또한, 베이스층(205)은, 적어도 2×105 전위/cm2, 적어도 3×105 전위/cm2 또는 심지어 적어도 5×105 전위/cm2 와 같이 적어도 심지어 약 1×105 전위/cm2인 전위 밀도를 가질 수 있다. 베이스층이 상기 표시된 임의의 최소/최대값 내의 범위 내의 전위 밀도를 가질 수 있음이 이해될 것이다.
예컨대 베이스층(205)을 포함하는 반도체 층의 형성의 공정 동안, 기판(201)은 베이스층(205)으로부터 분리될 수 있다. 분리는 버퍼층(203)의 일부, 보다 구체적으로 버퍼층(203) 내의 필름의 분해에 의해 촉진될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 버퍼층(203)은 실리콘과 같은 필름을 포함할 수 있으며, 연속 성장 공정 동안 활용된 상승된 온도로, 필름이 열적으로 해리된다. 열적 해리는 기판(201)과 복수의 반도체 층 사이의 분리를 촉진한다. 따라서, 연속 성장 공정의 완료에 따라, 베이스층(205)은 기판(201)으로부터 완전히 제거될 수 있다.
베이스층(205)으로부터 기판(201)을 분리한 후에, 자립 기판은 베이스층(205)의 물질로 형성된다. 자립 기판은 몸체(240)를 갖고, 이는 곡률 또는 보우(bow)를 가질 수 있다. 특정 경우에서, 몸체(240)는 Ga-면을 나타내는 상부 표면(244) 및 N-면을 나타내는 후방 표면(rear surface)(246)를 가질 수 있고 몸체(240)는 도 2b에 도시된 몸체와 같이, 후방 표면(246)의 곡률을 기초로 하는 오목 곡률을 가질 수 있다. 다른 경우에, 몸체(240)는 Ga-면을 나타내는 상부 표면(244) 및 N-면을 나타내는 후방 표면(246)을 가질 수 있고 몸체(240)는 도 2c에 도시된 몸체와 같이, 후방 표면(246)의 곡률을 기초로 하는 볼록 곡률을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 성형 단계는 몸체의 물리적 보우와 몸체의 결정학적 보우를 변경하는 단계를 포함한다. 성형 단계는 몸체의 물리적 곡률을 변경하기 위한 공정을 포함할 수 있어서, 몸체의 상부 표면(244)과 결정학적 기준면(reference plane) 사이의 결정학적 배향(예컨대, 오프컷 각도 변화)의 특정 측면이 변형된다. 예컨대, 성형 단계는 몸체의 보우를 감소시키기 위한 방법으로 몸체상에 작용하는 힘의 적용을 포함할 수 있다. 이러한 힘은 몸체를 압축하거나 편향하기 위해 사용될 수 있다. 일 특정 측면에 있어서, 성형의 공정은 몸체에 대한 축력(axial force)의 적용을 포함할 수 있다. 축력은 몸체의 직경을 한정하는 축방향 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 몸체에 적용될 수 있다. 더욱이, 특정 경우에서, 축력은 상부 표면에 의해 한정되는 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 몸체에 적용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 몸체를 편향하고 평탄화 하는데 사용되는 축력은 몸체의 직경, 몸체의 두께, 몸체의 물리적 보우의 정도 및 그 결합에 의존할 수 있다. 일 실시예에서, 적용된 축력은 적어도 약 10 N, 적어도 약 15 N, 적어도 약 20 N 또는 심지어 적어도 약 25 N과 같이 적어도 약 5 N이 될 수 있다. 다른 경우에서, 축력은 약 900 N 이하, 약 850 N 이하 또는 심지어 약 800 N 이하와 같이 약 1000 N 이하가 될 수 있다. 성형 동안 사용된 축력이 상기 표시된 임의의 최소/최대값 범위 내에 있을 수 있음이 이해될 것이다.
특정 경우에서, 성형 동안 몸체에 적용된 힘은 몸체의 중심부 또는 주변부에 우선적으로 위치된 축력이 될 수 있다. 힘의 우선적인 적용은 몸체의 다른 영역 보다 몸체의 하나의 위치, 부분 또는 영역에서의 더 큰 힘의 적용을 포함한다. 보다 구체적으로, 몸체의 일부에 대한 힘의 우선적인 적용은 몸체의 곡률을 기초로 할 수 있다. 즉, 일 실시예에서 축력은 오목 곡률을 갖는 몸체의 중앙부에서 몸체에 우선적으로 적용될 수 있다. 대안으로, 축력은 몸체의 주변부에 적용될 수 있으며, 이 몸체는 볼록 곡률을 포함한다.
일 실시예에서, 축력은 몸체의 중심부에 우선적으로 적용될 수 있어서, 몸체에 적용된 대부분의 힘은 반경의 절반 이하로 한정되는 몸체의 표면상의 구역 내에 있다. 더욱 특정한 경우에서, 중심부에 적용되는 힘은 몸체에 적용된 총 힘의 적어도 약 60%, 총 힘의 적어도 약 70%, 총 힘의 적어도 약 80%, 총 힘의 적어도 약 90% 또는 몸체에 적용된 필수적으로 모든 힘이 될 수 있다.
다른 실시예에서, 성형 단계는 몸체의 주변부에서 몸체에 적용되는 힘의 우선적인 적용을 포함할 수 있으며, 이 주변부는, 반경의 절반의 둘레로부터 상부 표면과 측방 표면 사이의 몸체의 에지(즉, 몸체의 전체 반경의 둘레)까지 연장하는 고리의 형태인 표면상의 구역에 의해 한정된다. 주변부에 적용되는 힘은 대부분의 힘, 몸체에 적용된 총 힘의 적어도 약 60%, 총 힘의 적어도 약 70%, 총 힘의 적어도 약 80%, 총 힘의 적어도 약 90% 또는 몸체에 적용된 필수적으로 모든 힘이 될 수 있다.
또한, 성형 공정은 몸체를 평탄화된 위치에 바인딩하는 단계를 더 포함한다. 일 특정 실시예에서, 몸체를 평탄화된 위치에 바인딩하는 것은 힘의 적용과 관련하여 사용될 수 있어서, 몸체의 보우는 몸체가 평탄화된 위치에 있을 때까지 변화될 수 있으므로 바인딩을 통해 평탄화 위치에서 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 바인딩하는 단계는, 힘을 몸체에 적용하고 몸체의 물리적인 보우와 결정학적 보우를 변화시키는 동안 몸체를 성형 플래튼에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
더욱이, 평탄화된 위치에 몸체를 바인딩하는 단계는 바인딩 물질을 통합할 수 있다. 예컨대, 바인딩하는 단계는 바인딩 물질을 사용하여 몸체를 성형 플래튼에 접착시키는 단계를 포함할 수 있다. 바인딩 물질은 몸체를 평탄화된 위치에 일시적으로 유지시키기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 바인딩 물질은 힘을 몸체에 적용할 동안 몸체를 성형 플래튼에 제거가능하게 결합시키기 위해 사용될 수 있다.
바인딩은 유기물을 포함할 수 있다. 예컨대, 적절한 유기물은 폴리머 또는 왁스 물질을 포함하는 자연 또는 합성 유기물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 성형하는 단계는 열의 적용을 포함할 수 있다. 예컨대, 성형하는 단계는 물리적인 보우 및 결정학적인 보우를 변경하는 것을 가능하게 하도록 몸체를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 성형하는 단계는 바인딩 물질의 사용을 촉진하기 위하여 몸체에 대한 열의 적용을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 바인딩 물질은, 예컨대 고체 상태로부터 액체 상태로의 변화를 포함하는 바인딩 물질의 상변화를 촉진하기 충분한 온도로 가열될 수 있다. 더욱이, 더 특정한 실시예에서, 성형하는 단계는 또한 몸체 및 바인딩 물질의 제 2 상 변화 - 예컨대 액체 상태로부터 고체 상태로의 바인딩 물질의 고상화(solidification) - 를 촉진하기 위한 몸체 및 바인딩 물질을 냉각하는 단계를 더 포함하고, 이는 평탄화된 위치에서 몸체를 특히 다시 성형 플래튼에 바인딩하고 유지하는 것을 촉진할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 성형하는 단계는 적어도 약 50℃, 적어도 약 60℃, 적어도 약 70℃, 적어도 약 80℃ 또는 심지어 적어도 약 90℃와 같이 적어도 약 40℃의 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 다른 경우에서, 성형하는 단계는 약 200℃ 이하이거나 약 100℃ 이하와 같이 약 300℃ 이하의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
대안으로, 성형 공정은 몸체를 압축하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 몸체는 몸체의 상부 표면에 결합된 상부 플래튼과 몸체의 후방 표면에 결합된 하부 플래튼 사이에서 압축될 수 있다. 몸체는 바인딩 물질을 통해 압축 동안 상부 플래튼 및/또는 하부 플래튼에 접착될 수 있다. 즉, 바인딩 물질은 상부 표면과 상부 플래튼 사이의 그리고 후방 표면과 하부 플래튼 사이의 인터페이스에 적용될 수 있다. 바인딩 물질은 플래튼과 몸체 사이의 제거가능한 결합을 가능하게 하는 물질이 될 수 있고, 여기서, 몸체의 특징 및 특성은 바인딩 물질의 사용에 의해 필수적으로 변경되지는 않음이 이해될 것이다.
특정한 경우에서, 성형 공정은, 몸체의 물리적 보우(h)를 적어도 10%씩 감소시킬 수 있고, 여기서, 보우는 차(difference):zC-0.25x(zS+zN+zE+zW)로서 측정되고, 여기서, zC는 자립 기판의 몸체의 중심에 위치된 지점의 높이이며, zS, zN, zE 및 zW 표시는 2인치(1인치;2.54cm) 기판의 중앙 지점으로부터의 24mm에 위치되고 중앙 지점 주변에서 90°만큼 규칙적으로 이격된 네개의 지점의 높이를 나타낸다. 이 높이는 그 중심에서의 몸체의 표면에 필수적으로 수직인 축(z)을 따라 측정된다. 보우 값(h)은 기판 직경(d)에 비해 상당히 작으며 수직 방향은 기판이 놓이는 측정 도구의 기준면에 법선이 될 수 있다. 다수의 직경의 기판에 있어서, 보우를 측정하기 위해 사용되는, 중심으로 부터 벗어난 네개의 지점은 몸체의 중심으로부터 적어도 약 90%의 거리에 그리고 바람직하게는 반경의 치수의 95%에 달하는 거리에 위치될 수 있다. 예컨대, 고리 상의 상기 네개의 지점은 4 인치의 직경을 갖는 기판 몸체 상에서 48mm에 위치될 것이다. 보우(h), 기판 몸체의 직경(d)과 곡률(ρ)의 물리적인 반경 사이의 관계는 ρ=d2/8h로 한정될 수 있다.
보우의 감소는 방정식
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Bow=[(h1-h2)/h1)]에 의해 측정될 수 있고, h1은 성형 전 몸체의 보우이고, h2는 성형 후 웨이퍼의 보우이다. 다른 실시예에서, 몸체의 초기의 보우에 따라, 보우의 감소는 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 적어도 약 90% 또는 심지어 적어도 약 95%와 같이 더 클 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 일 실시예에 따른 성형 공정의 단면도를 포함한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 명세서에 기재된 방법에 따라 형성된, 자립 기판의 형태인 몸체(340)는 상부 표면(344), 상부 표면(344)의 반대 방향인 후방 표면(346) 및 상부 표면(344)과 후방 표면(346)에 접하는 측방 표면(348)을 가질 수 있다. 몸체(340)는 후방 표면(346)에 의해 한정된 바와 같은 볼록 곡률을 가질 수 있다. 더욱이, 몸체는 도시된 바와 같은 물리적인 곡률 및 내부 결정 구조의 곡률을 가질 수 있다.
몸체(340)는 성형 플래튼(351) 상에 위치될 수 있고, 이는 왁스와 같은 바인딩 물질(353)의 층을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 바인딩 물질(353) 및 성형 플래튼(351)은, 바인딩 물질이 액체 상태에 존재할 수 있고 몸체(340)가 바인딩 물질이 액체일 동안 플래튼 상의 바인딩 물질에 위치되는 온도로 가열될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 축력은 어플리케이터(361)에 의해 몸체(340) 및 구체적으로 상부 표면(344)에 적용될 수 있다. 어플리케이터(361)는 몸체(340)의 주변 영역(370)에서, 도시된 바와 같은 방향(380)으로 힘, 특히 축력을 우선적으로 적용할 수 있다. 특정 경우에 있어서, 어플리케이터(361)는 환형 오브젝트가 될 수 있고, 이는, 몸체에 대한 적절한 배치 및 몸체의 원하는 영역 내의 축력(380)의 적용을 위해 조절가능하게 확장되고 축소될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이 축력은 몸체(340)를 편향시켜서 몸체의 물리적인 보우 및 몸체(340)의 결정 보우를 평탄화된 상태로 변경시키기 위하여 적용될 수 있다. 몸체(340)를 도 3c에 도시된 바와 같이 평탄화된 상태로 성형함에 따라, 성형 플래튼(351) 및 바인딩 물질(353)이 냉각될 수 있어서 바인딩 물질(353)은 액체에서 고체로 상태를 변경하고, 이것은 몸체(340)를 성형 플래튼(351)에 고정하고 몸체(340)의 평탄화된 상태를 유지하는 것을 촉진한다.
특히, 성형 공정은 후방 표면(346)이 Ⅲ족 질화물(예컨대 GaN)의 N-면이 되도록 수행될 수 있다. 성형 공정의 목적을 위하여, N-면은 성형 플래튼(351)에 결합되고 기준면으로서 활용되는 표면이 될 수 있고, 에피택셜 공정을 통해 먼저 몸체를 형성한 이후에, 후방 표면(346)에 의해 한정된 N-면은 원하는 결정 배향을 포함하고, 성형 공정이 몸체를 이 배향으로 회복시키도록 의도된다.
도 4a 내지 도 4c는 다른 실시예에 따른 성형 공정의 단면도를 포함한다. 특히, 도 4a에 도시된 바와 같이 몸체(440)는 본 명세서에 기재된 방법에 따라 형성되고 상부 표면(444), 상부 표면(444)의 반대 방향인 후방 표면(446) 및 상부 표면(444)과 후방 표면(446)에 접하는 측방 표면(448)을 갖는 자립 기판이 될 수 있다. 몸체(440)는 후방 표면(446)에 의해 한정된 바와 같은 오목 곡률을 가질 수 있다. 더욱이, 몸체(440)는 도시된 바와 같은 물리적인 곡률 및 내부 결정 구조의 곡률을 가질 수 있다.
몸체(440)는 성형 플래튼(451) 상에 위치될 수 있고, 이는 왁스와 같은 바인딩 물질(453)의 층을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 결합 물체(453) 및 성형 플래튼(451)은, 바인딩 물질(453)이 액체 상태에 존재할 수 있고 몸체(440)가 바인딩 물질(453)이 액체일 동안 플래튼(451) 상의 바인딩 물질(453)에 위치되는 온도로 가열될 수 있다. 몸체(440)를 성형하는 공정은, 축력(480)이 몸체(440)에 그리고 특히 어플리케이터(461)에 의해 상부 표면(444)에 적용될 수 있고, 이 어플리케이터(461)는 몸체(440)의 중앙 영역(470)에서 축력을 우선적으로 적용할 수 있는 것을 제외하고, 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 본 명세서에서 기재된 바와 필수적으로 동일할 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이 축력은 몸체(440)를 편향시키고 몸체(440)의 물리적인 보우 및 몸체(440)의 결정 보우를 평탄화된 상태로 변경시키기 위하여 적용될 수 있다. 몸체(440)를 평탄화된 상태로 성형함에 따라, 성형 플래튼(451) 및 바인딩 물질(453)이 냉각될 수 있어서, 바인딩 물질(453)은 액체에서 고체로 상태를 변경하고, 이것은 몸체(440)를 성형 플래튼(451)에 고정하고 몸체(440)의 평탄화된 상태를 유지하는 것을 촉진한다.
특히, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 성형 공정은 후방 표면(446)이 Ⅲ족 질화물(예컨대 GaN)의 N-면이 되도록 수행될 수 있다. 성형 공정의 목적을 위하여, N-면은 성형 플래튼(451)에 결합되고 기준면으로서 활용되는 표면이 될 수 있고, 에피택셜 공정을 통해 먼저 몸체를 형성한 이후에, 후방 표면(446)에 의해 한정된 N-면은 원하는 결정 배향을 포함하고, 성형 공정이 몸체를 이 배향으로 회복시키도록 의도된다.
본 명세서에 기재된 바와 같이 몸체의 성형 이후에, 몸체에 마감 공정이 수행될 수 있음을 이해해야 한다. 마감은, 적절한 기하학적 특성을 갖는 자립 기판 몸체를 형성하기 위하여 예컨대 그라인딩, 랩핑(lapping), 폴리싱 등을 포함하는 적절한 물질 제거 공정을 포함할 수 있다. 일 특정 실시예에 따르면, 마감 공정은 양면 공정(예컨대, 랩핑 헤드, 그라인딩 헤드, 폴리싱 헤드 등)을 포함하고, 여기서 몸체는 2개의 마감 표면 사이에 배치된다. 양면 마감 공정은 또한 축방향의 압축 하중(axially compressive load) 하의 마감 표면 사이의 몸체를 압축할 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따라 형성된 몸체의 단면도를 포함한다. 특히, 도 5a는 자립 기판이 될 수 있고, 상부 표면(544), 상부 표면(544)의 반대 방향인 후방 표면(546) 및 상부 표면(544)과 후방 표면(546)에 접하는 측방 표면(548)을 갖는 몸체(540)를 포함한다. 몸체(540)는 후방 표면(546)에 의해 한정된 바와 같이, 오목 곡률을 가질 수 있다. 더욱이, 도시된 바와 같이, 몸체(540)는 결정 보우를 가질 수 있고, 내부 결정 구조(585)는 몸체(540)의 곡률에 의해 보잉된다(bowed).
그러나, 본 명세서의 실시예에 따라 성형 공정을 수행한 이후, 몸체는 도 5b에 도시된 바와 같은 결정 구조를 가질 수 있다. 특히, 기판의 물리적인 보우는 감소되었고 또한 기판의 결정 보우가 감소되었다. 따라서, 몸체(540)의 표면(544 및 546)에 걸친 특히 결정 특성의 변형(예컨대 오프컷 각도 변화)이 수정된다. 특히, 자립 기판 몸체는 본 명세서에 기재된 바와 같은 특정 기하학적 그리고 결정학적 특징을 가질 수 있다.
예컨대, 일 실시예에서, 몸체는, 결정 물질 내의 상부 표면(544)과 결정학적 기준면(585) 사이의 각도로서 웨이퍼의 중심에서 측정되는 특정 오프컷 각도(α)를 가질 수 있다. 본 명세서에 기재된 특정 파라미터를 쉽게 참조하기 위하여, 도 6a는 종래의 수단을 통해 형성되는 종래의 기판 몸체의 단면도를 포함하고 도 6b는 본 명세서의 실시예에 따라 형성되는 기판 몸체의 단면도를 포함한다. 도시된 바와 같이 도 6a의 종래의 몸체는 상당한 결정 보우를 나타내며 물리적 보우가 거의 없는 상태 내지 없는 상태를 나타낸다. 결정 보우의 증거는 오프컷 각도 변화(2β)에 대하여 0.6°인 -0.3°내지 +0.3°로 변화하는 웨이퍼의 직경에 걸친 오프컷 각도 분산(β)에서 가장 명백하다. 대조적으로, 그리고 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 실시예에 따라 형성되는 기판 몸체는 물리적인 보우, 결정학적인 보우 또는 오프컷 각도 변화가 거의 없는 상태 내지 이들이 아예 없는 상태를 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 몸체는 약 1.5°이하, 약 1°이하, 약 0.8°이하 또는 심지어 약 0.6°이하와 같이 약 2°이하의 오프컷 각도(α)를 가질 수 있다. 또한, 오프컷 각도(α)는 적어도 약 0.05°, 적어도 약 0.1°, 적어도 약 0.2°, 적어도 약 0.3°또는 심지어 적어도 약 0.6°와 같이 적어도 약 0.01°가 될 수 있다. 오프컷 각도는 상기 표시된 임의의 최소/최대값 범위 내에 있을 수 있다.
오프컷 각도 방향은 또한 특정 요소(particularity)들에 의해 제어될 수 있음이 이해될 것이다. 예컨대, 오프컷 각도 방향은 m-평면[1-100], a-평면[11-20], 그 결합을 향해 또는 다른 방향을 목표로 각도가 의도적으로 맞춰질 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 몸체는 X'Pert Pro PANalytical 장치를 사용하는 것을 통하여 X-선 회절분석(X-ray diffractometry)을 통해 측정되는 특정 오프컷 각도 변화(2β)을 나타낼 수 있다. X'Pert Pro PANalytical 장치를 사용하여, 오프컷 각도(α)는, 90°만큼 분리되고 기판 몸체의 중심으로부터 22mm의 거리(반경의 치수의 95%)로 이격된 네개의 지점 및 중심 지점을 사용하여 X-선 회절에 의해 결정될 수 있다. 직경을 따른 오프컷 각도 변화(2β)는 소프트웨어(X'Pert Epitaxy v. 4.2)를 사용하여 X-선 분석을 기초로 계산된다. 일반적으로, 계산은 네개의 ω-스캔(종종 로킹 커브(rocking curve)로도 지칭됨)의 사용을 기초로
Figure 112014040981450-pct00002
=90°의 간격으로 취해진다. Y-축 상의 ω값 및 X-축 상의
Figure 112014040981450-pct00003
값을 갖는 그래프가 나타난다. ω。의 네개의 값(네개의 ω-스캔에 해당하는 4개의 최대 피크)은 자신의
Figure 112014040981450-pct00004
값(예컨대, 0°, 90°, 180°, 270°)에 해당하게 도시된다. 이로써, 적어도 이러한 4개의 지점을 포함하는 그래프는 사인 함수에 맞다. 이 함수는 방정식 ω =A + α *cos (Pi*(
Figure 112014040981450-pct00005
-C)/180)을 갖고, "A"는 상수(상이하게 측정된 ω。의 평균값)이고, "α"는 오프-컷 값(°)이고, "C"는 오프-컷 각도의 상대 방향을 프리사이징(precising)하는
Figure 112014040981450-pct00006
각도다. ω-스캔 분석 동안, 감지기는 고정되어 유지되고 샘플은 ω축에 대해 회전되는 것이 이해될 것이다.
오프컷 각도 변화(2β)는, 약 0.5°이하(+/-0.25°), 약 0.4°이하, 약 0.3°이하, 약 0.2°이하, 약 0.16°이하, 약 0.14°이하 또는 심지어 약 0.1°이하, 약 0.08°이하 또는 심지어 약 0.06°이하와 같이 약 0.6°이하(+/-0.3°의 β)가 될 수 있다. 또한, 웨이퍼에 걸친 오프컷 각도 변화는 적어도 약 0.005° 또는 적어도 약 0.008°이 될 수 있다. 오프컷 각도 변화는 상기 표시된 임의의 최소/최대값의 범위 내에 있을 수 있다.
몸체는 III-V족 물질을, 구체적으로 질소 함유 물질을 그리고 더욱 구체적으로 갈륨 함유 물질을 포함할 수 있다. 특정 경우에서, 몸체는 자립형 질화 갈륨 기판이 될 수 있고, 이는 불순물 물질을 포함하지 않은 질화 갈륨으로 필수적으로 구성될 수 있다.
몸체(540)는 적어도 약 10 미크론의, 상부 표면(544)과 후방 표면(546) 사이의 평균 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 다른 경우에서, 몸체(540)의 평균 두께는 적어도 약 20 미크론, 적어도 약 30 미크론, 적어도 약 40 미크론 또는 심지어 적어도 약 50 미크론과 같이 더 클 수 있다. 또한 몸체(540)의 평균 두께는 약 2mm 이하, 약 1mm 이하, 약 800미크론 이하 또는 심지어 약 500미크론 이하, 약 300미크론 이하, 약 200미크론 이하 또는 심지어 약 100 미크론 이하와 같이 약 3mm 이하가 될 수 있다. 몸체(540)가 상기 표시된 임의의 최소/최대값 범위의 평균 두께를 갖는 것이 이해될 것이다.
일 실시예에 따르면, 결정학적 기준면은 a-평면, m-평면 또는 c-평면이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 결정학적인 기준면은 a-평면 또는 m-평면을 향해 기울어진 c-평면이 될 수 있다. 결정학적 기준면이, 예컨대, c 극 평면(0002) 및 -c 극 평면(000-2), m-평면 일족{1-100}, a-평면 일족{11-20}과 같은 비극성 평면 또는 {11-22}, {10-12}, {30-31}, {20-21} 또는 {30-3-1}와 같은 반극성 평면을 포함하되 이에 한정되지 않는 다수의 특정 평면을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 특정 자립형 몸체는 특정 물리적인 보우를 가질 수 있다. 보우는, 최상의 최소자승근사(the best least squared fit)로서 한정되는 평면으로부터 기판의 표면으로의 표면의 최대 편차로서 측정된다. 즉, 예컨대, 몸체(540)의 곡률은 실질적으로 보우가 거의 없는 상태 내지 보우가 없는 상태를 나타내며, 특히 낮을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 몸체(540)는 적어도 약 1.5m의 곡률의 반경에 해당하는 보우를 가질 수 있다. 다른 경우에, 몸체(285)의 보우는 적어도 약 1.8m, 적어도 약 2m, 적어도 약 2.5m, 적어도 약 3m, 적어도 약 5m, 적어도 약 10m, 적어도 약 50m, 적어도 약 100m 또는 적어도 약 200m의 곡률의 반경에 해당할 수 있다.
더욱이, 본 명세서의 실시예의 공정에 따라 형성된 몸체는 특정 총 두께 변화(TTV; Total Thickness Variation)를 가질 수 있다. 예컨대, TTV는 약 20㎛ 이하, 약 10㎛ 이하, 약 5㎛ 이하 또는 심지어 약 2㎛ 이하와 같이 약 50㎛ 이하가 될 수 있다. TTV는 시그마 테크로부터의 표준 계측 도구를 통해 측정될 수 있다. 또한, 특정한 경우에서, TTV는 적어도 약 10㎛ 또는 적어도 약 15㎛와 같이 적어도 약 5㎛가 될 수 있다. 몸체(540)가 상기 표시된 임의의 최소/최대값의 범위 내의 TTV를 가질 수 있음이 이해 될 것이다.
통상적으로, 몸체(540)는 특정 직경을 한정하는 디스크형 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 몸체의 직경은 적어도 약 2인치(5.1cm), 적어도 약 3인치(7.6cm), 적어도 약 10cm(대략 4인치), 적어도 약 15cm(대략 6인치), 적어도 약 20cm(대략 8인치) 또는 심지어 적어도 약 30cm(대략 12인치)가 될 수 있다.
본 실시예의 일 특정 측면에 있어서, 몸체(540)는 100×100㎛2에 대한 약 1 미크론 이하의, 약 0.1 미크론 이하의, 약 0.05 미크론 이하의, 약 0.01 미크론 이하의, 약 0.001 미크론(1nm) 이하의 또는 심지어 0.0001 미크론(0.1nm) 이하의 상부 표면(544) 및/또는 후방 표면(546)의 평균 표면 거칠기(Ra)를 가질 수 있다.
특히, 반도체 기판(280)의 몸체(285)는 특정한 결정 보우를 갖도록 형성될 수 있다. 특히, 물리적인 보우는 계측을 통해 바로 측정될 수 있되, 결정 보우는 X-선 회절에 의해 곡률의 결정 반경의 측정으로부터 유도될 수 있다. 물리적인 보우 및 결정 보우는 동일할 수 있고 종종 마감 공정에 따라 상당히 상이할 수 있다.
결정 보우는 완벽하게 평면인 결정 형태로부터의 편차로서 반도체 기판의 몸체 내의 결정 물질의 곡률로서 측정된다. 결정의 측정은 곡률의 반경 -
Figure 112014040981450-pct00007
- 을 얻기 위한 공식(4.12)을 기초로 한, Paul F.Fewster의 저서 "반도체의 X-선 산란"의 4.3.5 장에 개시된 방법에 따른 X선 회절에 의해 수행되고, 여기서 "
Figure 112014040981450-pct00008
"는 곡률의 반경이고, "x"는 샘플 상의 위치이며 "ω"는 이 위치에서의 ω-스캔에서의 회절 피크의 최대치의 각도 위치이다. 즉, 예컨대, 몸체(285)의 곡률은 실질적으로 보잉이 거의 없는 상태 내지 없는 상태를 나타내고, 특히 낮을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 몸체(285)는 약 200미크론 미만인 결정 보우를 가질 수 있다. 다른 경우에서, 보우는 약 100 미크론 이하, 약 75 미크론 이하, 약 50 미크론 이하, 약 25 미크론 이하, 약 10 미크론 이하 또는 심지어 약 2 미크론 이하와 같이 작을 수 있다. 곡률의 반경(
Figure 112014040981450-pct00009
)은 X'Pert PRO PANalytical 장치를 사용한 X-선 회절 분석을 통해 측정될 수 있다. 2인치 직경 웨이퍼에 있어서, 곡률의 반경(
Figure 112014040981450-pct00010
)은 직경을 따라 40mm의 범위에 대한 9 ω-스캔 피크 위치로부터 결정된다.
다른 실시예에 있어서, 자립 기판의 생산 로트(production lot)는 본 명세서의 실시예의 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 특히, 생산 로트는 서로에 대해 연속적으로 형성되는 적어도 20개의 기판을 포함하며, 이러한 기판은, 동일한 공정을 사용하여 형성되고 동일한 기하학적 그리고 결정 특성을 갖도록 의도된 기판의 더 큰 캐시로부터 무작위로 선택될 필요는 없다. 특정 실시예에 있어서, 적어도 20개의 기판의 생산 로트가 형성될 수 있고, 각각의 기판은 본 명세서에 기재된 상기 특성을 갖는다.
추가적으로, 전체로서 생산 로트는 특정 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 기판의 생산 로트는 약 1°이하의 오프컷 각도의 로트 기준 편차를 가질 수 있다. 오프컷 각도의 로트 기준 편차는 생산 로트의 기판의 각각에 대한 평균 오프컷 각도(α)를 기초로 하는 표준 편차가 될 수 있다. 즉, 모든 기판에 있어서, 평균 오프컷 각도(α)가 계산되고 표준 편차는 각각의 기판의 중심에서 20개의 기판의 각각에 대하여 계산된 평균 오프컷 각도로부터 계산된다. 다른 실시예에서, 생산 로트는 약 0.05°이하의, 약 0.03°이하의, 약 0.02°이하의, 약 0.01°이하의, 약 0.005°이하의 또는 약 0.001°이하의 오프컷 각도(STα)의 로트 표준 편차를 포함한다. 또한, 특정 경우에서, 오프컷 각도의 로트 표준 편차는 적어도 약 0.0001°또는 적어도 약 0.0005°가 될 수 있다. 오프컷 각도의 로트 표준 편차는 상기 표시된 임의의 최소/최대값의 범위 내에 있을 수 있다.
또한 기판의 생산 로트는 오프컷 각도 변화의 표준 편차(ST2β)를 가질 수 있다. 생산 로트에 대한 오프컷 각도 변화의 표준 편차(ST2β)는 생산 로트에서의 20개의 기판의 각각에 대한 평균 오프컷 각도 변화(2β)의 표준 편차이다. 즉, 모든 기판에 있어서, 오프컷 각도 변화(2β)가 계산될 수 있고, 20개의 기판 각각에 대한 평균 오프컷 각도 변화(2β)로부터, 평균 오프컷 각도 변화의 표준 편차(ST2β)는 전체 생산 로트에 대하여 계산될 수 있다. 일 실시예에서, 생산 로트는 약 0.1°이하의, 약 0.09°이하의, 약 0.05°이하의, 약 0.03°이하의, 약 0.01°이하의, 약 0.008°이하의, 약 0.005°이하의 또는 약 0.001°이하의 오프컷 각도 변화의 로트 표준 편차를 가질 수 있다. 또한, 특정 경우에서, 생산 로트에 대한 오프컷 각도 변화의 표준 편차는 적어도 약 0.0001°또는 적어도 약 0.0005°가 될 수 있다. 생산 로트의 오프컷 각도 변화가 상기 표시된 임의이 최소/최대값 범위 내에 있을 수 있음이 이해될 것이다.
반도체 물질(예컨대 GaN)의 인듐(In)과 같은 특정 종의 첨가가 오프컷 각도(α)에 의해 변화할 수 있음이 주목되어 왔다. 실제로, 오프컷 각도가 증가할수록 인듐 첨가 효율은 감소한다. InxGal - xN 합금의 인듐 조성물은 레이저 다이오드 구조(LED 및 LD)뿐만 아니라 발광에 있어서의 발광 파장을 결정한다. 업계 기준에 따르면, 파장 변형 범위는 웨이퍼에 걸쳐 2nm를 초과해서는 안되고 기준 편차는 1nm미만이 되어야 한다. 사파이어 기판에 대해 보고된 결과에 따르면, 오프컷 각도에서의 0.5°는 청색 LED 생산에 허용 불가능한 10nm의 LED 파장 변화를 유도한다. 그러므로, 전체 웨이퍼 상에서 LED 발광 파장 범위를 2nm 내로 제어하기 위하여, 웨이퍼에 걸친 오프컷 각도 변화가 기판 크기에 따라 0.6°(+/-0.3°) 미만이 되도록 제어된다.
본 명세서의 실시예는 종래 기술로부터의 이탈을 의미한다. 특정 대형 GaN 기판이 형성되는 동안, 통상적으로 이러한 공정은 자립형 GaN 기판의 형성과 이에 바로 뒤따르는 마감 공정을 포함한다. 더욱이, GaN 기판의 물리적인 보우가 인식되는 동안, 기판의 결정 보우 및 특히 기판의 직졍에 걸친 오프컷 각도 변화가 효율적으로 정리되지 않았다. 본 출원은, 특정 파라미터를 갖는 성형 공정을 포함하는, 특징의 특정 조합을 사용하여 반도체 기판을 형성하기 위한 특정 공정을 개시한다. 형성 공정은 오프컷 각도, 오프컷 각도 변화 보우, 결정 보우, TTV, 두께, 직경, 표면 거칠기, 결정 배향 등을 포함하되 이에 한정되지 않는 특징의 특정 조합을 갖는 몸체를 갖는 자립형 III-V족 기판의 생산을 촉진한다. 더욱이, 본 명세서의 실시예의 공정은 예컨대 오프컷 각도 편차 및 오프컷 각도 변화의 로트 표준 편차를 포함하는 개선된 치수 및 결정 특성을 갖는 기판의 생산 로트를 형성하는데 유용한 것으로 입증되었다.
다수의 상이한 측면 및 실시예가 가능하다. 이러한 측면 및 실시예의 일부가 본 명세서에 기재된다. 본 명세서를 읽은 후, 당업자는, 이러한 측면 및 실시예가 오직 설명적인 것이며 본 발명의 권리 범위를 한정하는 것이 아님을 이해할 것이다. 추가적으로, 당업자는 아날로그 회로를 포함하는 일부 실시예가 디지털 회로를 사용하여 유사하게 구현될 수 있고 그 반대도 가능함을 이해할 것이다. 실시예는 이하에 기재된 바와 같은 하나 이상의 항목에 따를 수 있다.
항목 1. III-V족 물질을 포함하고 상부 표면을 갖는 몸체를 포함하는 기판으로서, 상기 몸체는 상부 표면과 결정학적 기준면 사이에서 한정된 오프컷 각도(α)를 포함하고, 상기 몸체는 약 0.6°이하의 오프컷 각도 변화(2β)를 더 포함하는, 기판.
항목 2. 청구항 1에 있어서, 상기 오프컷 각도(α)는 약 2°이하, 약 1.5°이하, 약 1°이하, 약 0.8°이하, 약 0.6°이하, 약 0.4°이하 또는 약 0.2°이하인, 기판.
항목 3. 청구항 1에 있어서, 상기 오프컷 각도(α)는 적어도 약 0.1°, 적어도 약 0.2°, 적어도 약 0.3°또는 심지어 적어도 약 0.6°인, 기판.
항목 4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 오프컷 각도 변화(2β)가, 약 0.5°이하(+/-0.25°), 약 0.4°이하, 약 0.3°이하, 약 0.2°이하, 약 0.16°이하, 약 0.14°이하 또는 심지어 약 0.1°이하, 약 0.08°이하 또는 심지어 약 0.06°이하인, 기판.
항목 5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프컷 각도 변화(2β)는 적어도 약 0.005°또는 적어도 약 0.008°인, 기판.
항목 6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 질소를 포함하는, 기판.
항목 7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 갈륨을 포함하는, 기판.
항목 8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 질화 갈륨을 포함하는, 기판.
항목 9. 청구항 8에 있어서, 상기 몸체는 질화 갈륨으로 본질적으로 구성되는, 기판.
항목 10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 약 3mm 이하, 약 2mm 이하, 약 1mm 이하, 약 800미크론 이하 또는 심지어 약 500미크론 이하, 약 400미크론 이하, 약 300미크론 이하, 약 200미크론 이하 또는 심지어 약 100 미크론 이하의 평균 두께를 포함하는, 기판.
항목 11. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 표면은 GaN 결정의 Ga-면을 포함하는, 기판.
항목 12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결정학적 기준면은 a-평면, m-평면, r-평면, c-평면 및 반극 평면으로 구성되는 평면의 그룹으로부터 선택되는 평면을 포함하는, 기판.
항목 13. 청구항 12에 있어서, 상기 결정학적 기준면은 c-평면인, 기판.
항목 14. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 결정학적 기준면은 a-평면, r-평면, m-평면을 및 c-평면으로 구성된 평면의 그룹으로부터 선택된 결정학적 평면을 향해 기울여지는, 기판.
항목 15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 적어도 약 1.5m, 적어도 약 1.8m, 적어도 약 2m, 적어도 약 2.5m, 적어도 약 3m, 적어도 약 5m, 적어도 약 10m, 적어도 약 50m, 적어도 약 100m 또는 심지어 적어도 약 200m의 곡률의 반경을 한정하는 보우를 포함하는, 기판.
항목 16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 상기 상부 표면의 반대 방향인 후방 표면을 포함하는, 기판.
항목 17. 청구항 16에 있어서, 상기 후방 표면은 GaN 결정의 N-표면을 포함하는, 기판.
항목 18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 약 5㎛ 이하의 평행도(parallelism)를 포함하는, 기판.
항목 19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 적어도 약 5.1cm, 적어도 약 7.6cm 또는 적어도 약 10cm의 직경을 포함하는, 기판.
항목 20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체는 약 1 미크론 이하, 약 0.1 미크론 이하, 약 0.05 미크론 이하, 약 0.001 미크론 이하 또는 약 0.1nm 이하의 평균 표면 거칠기를 포함하는, 기판.
항목 21. 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 표면은 약 1×108cm- 2이하, 약 5×107cm- 2이하, 약 1×107cm- 2이하, 약 5×106cm- 2이하 또는 약 1×106cm- 2이하의 감지 밀도를 포함하는, 기판.
항목 22. 적어도 20개의 기판을 포함하는 기판의 생산 로트로서, 상기 로트의 상기 기판의 각각은 III-V족 물질을 포함하고 상부 표면을 갖는 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상부 표면과 결정학적 기준면 사이에서 한정된 오프컷 각도(α)를 포함하고, 상기 몸체는 약 0.6°이하의 오프컷 각도 변화(2β)를 더 포함하는, 기판의 생산 로트.
항목 23. 청구항 22에 있어서, 상기 생산 로트의 각각의 기판의 몸체는 질소를 포함하는, 기판의 생산 로트.
항목 24. 청구항 22 또는 청구항 23에 있어서, 상기 생산 로트의 각각의 기판의 몸체는 갈륨을 포함하는, 기판의 생산 로트.
항목 25. 청구항 22에 있어서, 상기 생산 로트의 각각의 기판의 몸체는 질화 갈륨을 포함하는, 기판의 생산 로트.
항목 26. 청구항 22에 있어서, 상기 생산 로트의 각각의 기판의 몸체의 상부 표면은 GaN 결정의 Ga-면을 포함하는, 기판의 생산 로트.
항목 27. 청구항 22 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결정학적 기준면은 c-평면인, 기판의 생산 로트.
항목 28. 청구항 22 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생산 로트의 각각의 기판의 몸체는 적어도 약 1.5m, 적어도 약 1.8m, 적어도 약 2m, 적어도 약 2.5m, 적어도 약 3m, 적어도 약 5m, 적어도 약 10m, 적어도 약 50m, 적어도 약 100m 또는 심지어 적어도 약 200m의 곡률의 반경을 한정하는 보우를 포함하는, 기판의 생산 로트.
항목 29. 청구항 22 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생산 로트의 각각의 기판의 몸체는 약 3㎛ 이하의 총 두께 변형(TTV)를 포함하는, 생산 로트.
항목 30. 청구항 22 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생산 로트의 각각의 기판의 몸체는 적어도 약 5.1cm 또는 적어도 약 7.6cm의 직경을 포함하는, 기판의 생산 로트.
항목 31. 청구항 22 내지 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프컷 각도 변화(2β)는 약 0.5°이하(+/-0.25°), 약 0.4°이하, 약 0.3°이하, 약 0.2°이하, 약 0.16°이하, 약 0.14°이하 또는 심지어 약 0.1°이하, 약 0.08°이하 또는 심지어 약 0.06°이하가 되는, 기판의 생산 로트.
항목 32. 청구항 22 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프컷 각도 변화(2β)는 적어도 약 0.005°또는 적어도 약 0.008°인, 기판의 생산 로트.
항목 33. 청구항 22 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프컷 각도(α)는 약 2°이하, 약 1.5°이하, 약 1°이하, 약 0.8°이하 또는 심지어 약 0.6°이하인, 기판의 생산 로트.
항목 34. 청구항 22 내지 청구항 33 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프컷 각도(α)는 적어도 약 0.1°, 적어도 약 0.2°, 적어도 약 0.3°또는 심지어 적어도 약 0.6°인, 기판의 생산 로트.
항목 35. 청구항 22 내지 청구항 34 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생산 로트는 약 0.05°이하, 약 0.03°이하, 약 0.02°이하, 약 0.01°이하, 약 0.005°이하 또는 약 0.001°이하, 그리고 적어도 약 0.0001°또는 적어도 약 0.0005°이하 오프컷 각도(STα)의 로트 표준 편차를 포함하는, 기판의 생산 로트.
항목 36. 청구항 22 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생산 로트는 약 0.1°이하의, 약 0.09°이하의, 약 0.05°이하의, 약 0.03°이하의, 약 0.01°이하의, 약 0.008°이하의, 약 0.005°이하의 또는 약 0.001°이하의 그리고 적어도 약 0.0001°또는 적어도 약 0.0005°의, 로트에서의 모든 기판 사이의 오프컷 각도 변화의 표준 편차(ST2β)가 되는, 기판의 생산 로트.
항목 37. 기판을 형성하는 방법으로서, III-V족 물질을 포함하는 몸체를 제공하는 단계 - 상기 몸체는 상부 표면과 상기 상부 표면의 반대 방향인 후방 표면을 가짐 - 및 상기 몸체의 물리적인 보우 및 상기 몸체의 결정학적인 보우를 변경하기 위해 상기 몸체를 성형하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 38. 청구항 37에 있어서, 성형하는 단계는 상기 몸체에 축력을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 39. 청구항 38에 있어서, 상기 축력은 상기 상부 표면에 의해 한정되는 평면에 수직인 방향으로 적용되는, 방법.
항목 40. 청구항 38 또는 청구항 39에 있어서, 상기 축력은 상기 웨이퍼를 평탄화 하는데 충분한, 방법.
항목 41. 청구항 38 내지 청구항 40 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축력은 약 1000N 이하인, 방법.
항목 42. 청구항 38 내지 청구항 41 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축력은 상기 몸체의 중심부 또는 주변부 중 하나에 우선적으로 적용되는, 방법.
항목 43. 청구항 38 내지 청구항 42 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축력은 상기 몸체의 곡률에 따라 상기 몸체의 중심부 또는 주변부 중 하나에 우선적으로 적용되는, 방법.
항목 44. 청구항 37 내지 청구항 43 중 어느 한 항에 있어서, 성형하는 단계는 상기 몸체를 평탄화된 위치에 바인딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항목 45. 청구항 44에 있어서, 바인딩하는 단계는, 힘을 몸체에 적용하여 물리적인 보우와 결정학적 보우가 변화시키는 동안 몸체를 성형 플래튼에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 46. 청구항 44 또는 청구항 45에 있어서, 바인딩하는 단계는 바인딩 물질을 사용하여 몸체를 성형 플래튼에 접착시키는 단계를 포함하는, 방법.
항목 47. 청구항 46에 있어서, 상기 바인딩 물질은 유기 물질을 포함하는, 방법.
항목 48. 청구항 47에 있어서, 상기 바인딩 물질은 왁스를 포함하는, 방법.
항목 49. 청구항 37 내지 청구항 48 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형하는 단계는 상기 바인딩 물질을 액체 상태로 변화시키기에 충분한 온도로 상기 몸체 및 바인딩 물질을 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 50. 청구항 49에 있어서, 성형하는 단계는 가열하는 단계 이후에 상기 몸체를 냉각하여, 상기 바인딩 물질을 고체 상태로 고형화하고 상기 몸체를 플래튼에 묶는, 방법.
항목 51. 청구항 37 내지 청구항 50 중 어느 한 항에 있어서, 성형하는 단계는 적어도 약 40℃, 적어도 약 50℃, 적어도 약 60℃, 적어도 약 70℃, 적어도 약 80℃ 또는 심지어 적어도 약 90℃의 온도로 몸체를 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 52. 청구항 37 내지 청구항 51 중 어느 한 항에 있어서, 성형하는 단계는 상기 몸체를 압축하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 53. 청구항 37 내지 청구항 52 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체를 압축하는 단계는 상부 표면에 결합된 상부 플래튼과 후방 표면에 결합된 하부 플래튼 사이에서 상기 몸체를 압축하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 54. 청구항 53에 있어서, 성형하는 단계는 상기 몸체를 압축하는 단계 동안 상기 몸체를 하부 플래튼에 접착하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 55. 청구항 54에 있어서, 상기 접착하는 단계는 상기 하부 플래튼에 상기 몸체를 제거가능하게 결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
항목 56. 청구항 54 또는 청구항 55에 있어서, 접착하는 단계는 상기 몸체의 후방 표면상에 접착 물질을 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
항목 57. 청구항 37 내지 청구항 56 중 어느 한 항에 있어서, 성형하는 단계는 방정식
Figure 112014040981450-pct00011
Bow=[(h1-h2)/h1)]를 기초로 적어도 약 10%씩 보우를 감소시키는 단계 - h1는 성형하는 단계 전 몸체의 보우이고, h2는 성형하는 단계 후 웨이퍼의 보우 - 를 포함하는, 방법.
항목 58. 청구항 37 내지 청구항 57 중 어느 한 항에 있어서, 성형하는 단계 후, 상기 몸체는 상기 상부 표면과 결정학적 기준면 사이에서 한정되는 오프컷 각도를 포함하는, 방법.
항목 59. 청구항 58에 있어서, 성형하는 단계 후, 상기 오프컷 각도(α)는 약 2°이하, 약 1.5°이하, 약 1°이하, 약 0.8°이하 또는 심지어 약 0.6°이하인, 방법.
항목 60. 청구항 58 또는 청구항 59에 있어서, 성형하는 단계 후, 상기 몸체는 오프컷 각도 변화(2β)를 포함하고, 오프컷 각도 변화(2β)는 약 0.5°이하(+/-0.25°), 약 0.4°이하, 약 0.3°이하, 약 0.2°이하, 약 0.16°이하, 약 0.14°이하 또는 심지어 약 0.1°이하, 약 0.08°이하 또는 심지어 약 0.06°이하가 되는, 방법.
항목 61. 청구항 37 내지 청구항 60 중 어느 한 항에 있어서, III-V족 물질의 에피택셜 성장을 통하여 상기 몸체를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항목 62. 청구항 61에 있어서, 상기 몸체를 형성하는 단계는 기판상의 III-V족 물질의 헤테로에피텍셜 성장을 포함하는, 방법.
또한, 별도의 실시예의 맥락에서 본 명세서에, 명료성을 위해, 기재된 특정한 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 제공될 수 있다. 역으로, 단일 실시예의 맥락에서, 간결성을 위해 기재된 다수의 특징은 또한 따로 또는 하위 결합되어서 제공될 수 있다. 또한, 표시된 범위의 값에 대한 참조는 그 범위 내의 각각의 모든 값을 포함한다.
이익, 기타 장점 및 현안에 대한 해결책은 특정 실시예와 관련하여 상기 기재되었다. 그러나, 이익, 장점 및 현안에 대한 해결책 및 임의의 이익, 장점 또는 해결책이 발생하거나 또는 더욱 확실해지도록 할 수 있는 임의의 특징은 임의의 또는 모든 청구항의 결정적인, 요구되는 또는 필수적인 특징으로 간주되지 않아야 한다.
선행하는 내용에서, 특정 실시예와 특정 구성요소의 연결에 대한 참조는 설명을 위한 것이다. 본 명세서에서 논의된 방법이 수행될 것이 이해되므로, 결합하거나 연결되는 구성요소에 대한 참조는 상기 구성요소 간의 직접 연결 또는 하나 이상의 중간 구성요소를 통한 간접 연결을 개시하도록 의도됨이 이해될 것이다. 이처럼, 상기 개시된 대상물은 설명을 위한 것이고 한정적인 것이 아님이 이해되어야 하고, 첨부된 청구항은 본 발명의 실제 청구범위에 해당하는 이러한 변형, 개선 및 기타 실시예를 모두 포함하는 것이 의도된다. 그러므로, 법에 의해 허용되는 최대 범위까지, 본 발명의 권리 범위는 이어지는 청구항 및 그 등가물의 최대 허용가능한 해석으로 결정되어야 하며 상기 상세한 설명에 의해 제한되거나 한정될 수 없다.
본 개시의 요약은 특허법을 준수하기 위해 제공되며, 청구항의 권리범위 또는 의미를 해석 또는 한정한 것이 아님을 이해하며 제출된다. 게다가, 상기 상세한 설명에서, 다양한 특징이 함께 그룹화되거나 개시의 간소화의 목적으로 단일 실시예에서 기재될 수 있다. 본 개시는, 청구된 실시예가 각각의 청구항에 명확하게 언급된 더 많은 특징을 요구하고자 하는 의도를 반영한 것으로 해석되어서는 안된다. 그보다는, 이하의 청구항이 반영하는 바와 같이, 발명의 대상물은 개시된 실시예 중 어느 하나의 모든 특징보다 적을 수 있다. 그러므로, 이하의 청구항은 상세한 설명으로 통합되고, 각각의 청구항은 별도로 청구된 대상물을 한정하는 것으로 독립한다.

Claims (15)

  1. 기판을 형성하는 방법으로서,
    III-V족 물질을 포함하는 몸체를 제공하는 단계 - 상기 몸체는 상부 표면과 상기 상부 표면의 반대 방향인 후방 표면을 가짐 - 및
    상기 몸체의 물리적인 보우 및 상기 몸체의 결정학적인 보우를 변경하기 위해 상기 몸체를 성형하는 단계를 포함하고,
    성형하는 단계는 상기 몸체에 축력을 적용하는 단계를 포함하고,
    상기 축력은 웨이퍼를 평탄화하기에 충분하고, 상기 몸체는 상기 상부 표면과 결정학적 기준면 사이에서 한정된 오프컷 각도(α)를 포함하며, 상기 몸체는 0.6°이하의 오프컷 각도 변화(2β)를 더 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 축력은 상기 상부 표면에 의해 한정되는 평면에 수직인 방향에 적용되는, 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 오프컷 각도 변화(2β)는 적어도 0.005°이고 0.5°이하(+/-0.25°)인, 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 몸체는 3mm 이하의 평균 두께를 포함하는, 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 몸체는 적어도 1.5m의 곡률의 반경을 한정하는 보우(bow)를 포함하는, 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 몸체는 적어도 5.1cm의 직경을 포함하는, 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 성형하는 단계 후에 상기 몸체는 방정식
    Figure 112018072022624-pct00026
    Bow = [(h1-h2)/h1]에 근거하여 적어도 10%의 물리적인 보우(bow)의 감소를 포함하고, h1은 성형하는 단계 전의 상기 몸체의 물리적인 보우이고 h2는 성형하는 단계 후의 물리적인 보우인, 방법.
  10. III-V족 물질을 포함하는 몸체를 포함하는 기판으로서, 상기 기판은 청구항 9의 방법에 의해 형성되고, 상기 기판의 상기 몸체는 성형하는 단계 전의 물리적인 보우에 상대적으로 적어도 10%의 물리적인 보우의 감소를 나타내는, 기판.
  11. III-V족 물질을 포함하는 몸체를 포함하는 기판으로서, 상기 기판은 청구항 1의 방법에 의해 형성되는, 기판.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 오프컷 각도 변화(2β)는 적어도 0.005°이고 0.5°이하(+/-0.25°)인, 기판.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 몸체는 3mm 이하의 평균 두께를 포함하는, 기판.
  14. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 몸체는 적어도 1.5m의 곡률의 반경을 한정하는 보우(bow)를 포함하는, 기판.
  15. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 몸체는 적어도 5.1cm의 직경을 포함하는, 기판.
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