KR102103569B1 - 측면성장법을 이용한 hvpe 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법 - Google Patents

측면성장법을 이용한 hvpe 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102103569B1
KR102103569B1 KR1020180097427A KR20180097427A KR102103569B1 KR 102103569 B1 KR102103569 B1 KR 102103569B1 KR 1020180097427 A KR1020180097427 A KR 1020180097427A KR 20180097427 A KR20180097427 A KR 20180097427A KR 102103569 B1 KR102103569 B1 KR 102103569B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
susceptor
manufacturing
substrates
nitride substrate
nitride
Prior art date
Application number
KR1020180097427A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200021719A (ko
Inventor
전대우
라용호
황종희
이영진
김진호
김선욱
이미재
임태영
Original Assignee
한국세라믹기술원
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 한국세라믹기술원 filed Critical 한국세라믹기술원
Priority to KR1020180097427A priority Critical patent/KR102103569B1/ko
Publication of KR20200021719A publication Critical patent/KR20200021719A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102103569B1 publication Critical patent/KR102103569B1/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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • 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
    • H01L21/02387—Group 13/15 materials
    • H01L21/02389—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
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile

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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

재사용 가능한 복수의 시드 기판을 이용하여 다량의 질화물 기판을 한번에 성장 가능하도록 설계되어 측면성장에 따른 낮은 생산성을 보완할 수 있는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터는 복수의 시드 기판을 각각 지지하기 위한 복수의 서셉터 몸체; 상기 복수의 서셉터 몸체 및 복수의 시드 기판을 각각 덮으며, 가스 유입 통로 및 가스 배출 통로를 구비하는 복수의 덮개; 및 상기 복수의 서셉터 몸체 상에 형성되어, 상기 복수의 서셉터 몸체와 복수의 시드 기판 사이에 각각 배치된 복수의 희생층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법{SUSCEPTOR FOR MANUFACTURING HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY MODE NITRIDE SUBSTRATE USING SIDE GROWTH METHOD AND METHOD OF MANUFACTURING NITRIDE SUBSTRATE THEREOF}
본 발명은 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재사용 가능한 복수의 시드 기판을 이용하여 다량의 질화물 기판을 한번에 성장 가능하도록 설계되어 측면성장에 따른 낮은 생산성을 보완할 수 있는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법에 관한 것이다.
질화갈륨은 에너지 밴드갭(Bandgap Energy)이 3.39eV고, 직접 천이형인 반도체 물질로 단파장 영역의 발광 소자를 제조하는데 유용한 물질이다. 질화갈륨 단결정은 융점에서 높은 질소 증기압 때문에 액상 결정 성장은 1500℃ 이상의 고온과 20000 기압의 질소 분위기가 필요하므로 대량 생산이 어렵다.
이러한 질화갈륨막은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)법 등의 기상 성장법으로 성장되고 있다.
MOCVD법에 비하여 HVPE법이 성장 속도가 빠르기는 하나, HVPE법을 이용하더라도 측면성장법으로 성장시킬 경우에는 생산성이 낮기 때문에 생산성을 보완할 수 있는 방법이 필요한 상황이다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0032944호(2011.03.30. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 III족 금속 질화물 반도체 결정 성장 장치 및 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 재사용 가능한 복수의 시드 기판을 이용하여 다량의 질화물 기판을 한번에 성장 가능하도록 설계되어 측면성장에 따른 낮은 생산성을 보완할 수 있는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터는 복수의 시드 기판을 각각 지지하기 위한 복수의 서셉터 몸체; 상기 복수의 서셉터 몸체 및 복수의 시드 기판을 각각 덮으며, 가스 유입 통로 및 가스 배출 통로를 구비하는 복수의 덮개; 및 상기 복수의 서셉터 몸체 상에 형성되어, 상기 복수의 서셉터 몸체와 복수의 시드 기판 사이에 각각 배치된 복수의 희생층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법은 복수의 희생층이 형성된 복수의 서셉터 몸체의 일측 가장자리에 복수의 시드 기판을 각각 안착시킨 후, 상기 복수의 시드 기판을 각각 적층시킨 복수의 서셉터 몸체를 반응 챔버 내에 장입하는 단계; 상기 복수의 시드 기판을 이용한 측면성장으로 질화갈륨을 성장시켜 복수의 질화물 기판을 형성하는 단계; 상기 복수의 서셉터 몸체 상의 복수의 희생층을 제거하여, 상기 복수의 서셉터 몸체로부터 상기 복수의 시드 기판 및 복수의 질화물 기판을 분리시키는 단계; 및 상기 복수의 시드 기판 및 복수의 질화물 기판을 1차 커팅한 후, 상기 복수의 질화물 기판을 2차 커팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법은 복수의 서셉터 몸체의 일측 가장자리에 장착된 재사용 가능한 복수의 시드 기판을 이용하여 측정 성장이 이루어진다.
이 결과, 본 발명에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법은 다량의 질화물 기판을 한번에 측면 성장시키는 것이 가능하므로, 측면성장에 따른 낮은 생산성을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 시드 기판을 재활용할 수 있으므로 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터를 나타낸 모식도.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 결합 사시도.
도 4는 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 분해 사시도.
도 5는 도 3의 가스 유입 통로 부분을 확대하여 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터를 보다 구체적으로 나타낸 결합 사시도.
도 7은 도 6의 B 부분을 확대하여 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법을 나타낸 공정 모식도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터를 나타낸 모식도이다. 또한, 도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 결합 사시도이고, 도 4는 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 분해 사시도이며, 도 5는 도 3의 가스 유입 통로 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터(100)는 복수의 서셉터 몸체(120), 복수의 덮개(140) 및 복수의 희생층(160)을 포함한다.
복수의 서셉터(120)는 복수의 시드 기판(S)을 각각 지지하는 역할을 한다. 이를 위해, 복수의 서셉터(120)는 플레이트 형상을 가질 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 그 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
복수의 시드 기판(S) 각각은 복수의 서셉터 몸체(120)의 일측 가장자리에 각각 안착된다. 이러한 복수의 시드 기판(S)은 Ga 시드 기판일 수 있다. 복수의 시드 기판(S)은 복수의 서셉터 몸체(120)의 형성과 실질적으로 동일한 형태를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 복수의 시드 기판(S)은 복수의 서셉터 몸체(120)와 동일한 플레이트 형상을 가질 수 있다.
복수의 서셉터 몸체(120) 각각은 쿼츠 재질을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 쿼츠 재질로 서셉터 몸체(120)를 제작할 경우, 고온에서 낮은 반응성으로 안정적인 질화물 기판 성장이 가능하다는 장점이 있다.
특히, 서셉터 몸체(120)는 복수개가 분리되며, 분리된 복수의 서셉터 몸체(120)가 수직 및 수평 방향으로 각각 적층된다. 이때, 복수의 시드 기판(S) 각각은 분리된 복수의 서셉터 몸체(120) 상에 각각 장착된다.
본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터(100)는 질화물 기판(N)의 제조를 위해 반응 챔버(10)의 내부에 장입되게 된다. 이때, 반응 챔버(10)의 일측에는 반응 가스를 공급하기 위해 제1, 제2, 제3 반응 가스 주입구(20, 30, 40)가 장착되고, 반응 챔버(10)의 타측 하단에는 반응 가스를 배출시키기 위한 배기구(50)가 장착된다.
이때, 반응 챔버(10)의 내부로는 제1 반응 가스 주입구(20)를 통해서는 GaCl3 또는 AlCl3가 공급되고, 제2 반응 가스 주입구(30)를 통해서는 NH3가 공급되며, 제3 반응 가스 주입구(40)를 통해서는 H2 또는 N2가 공급된다.
일반적으로, HVPE 방식으로 측면 성장을 하게 되면, 생산성이 낮기 때문에 생산 수율이 좋지 않은 문제가 있었다.
이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 복수의 서셉터 몸체(120)를 수직 및 수평 방향으로 적층시키고, 복수의 서셉터 몸체(120)의 일측 가장자리에 재사용 가능한 복수의 시드 기판(S)을 각각 안착시킨 상태에서 측면 성장으로 질화물 기판(N)이 제조되므로, 한번에 다량의 질화물 기판(N)을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터(100)는 복수의 서셉터 몸체(120)의 일측 가장자리에 장착된 재사용 가능한 복수의 시드 기판(S)을 이용하여 측정 성장이 이루어진다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터(100)는 다량의 질화물 기판(N)을 한번에 측면 성장시키는 것이 가능하므로, 측면성장에 따른 낮은 생산성을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 시드 기판(S)을 재활용할 수 있으므로 생산 비용을 절감할 수 있는 구조적인 이점을 갖는다.
복수의 덮개(140)는 복수의 서셉터 몸체(120) 및 복수의 시드 기판(S)을 각각 덮으며, 가스 유입 통로(143) 및 가스 배출 통로(145)를 구비한다. 이러한 복수의 덮개(140)는 복수의 서셉터 몸체(120) 및 복수의 시드 기판(S)을 각각 덮어 복수의 시드 기판(S)을 이용한 측면 성장으로 질화물 기판(N)을 제조할 시, 질화물 기판(N)을 제조하기 위한 성형 틀로서의 기능을 수행하게 된다.
이때, 가스 유입 통로(143)는 시드 기판(S)이 배치되는 일측과 반대되는 타측의 측면에 배치되어, 복수의 덮개(140)의 측면으로 들어오는 반응 가스의 유입을 원활하게 하는 입구의 역할을 한다.
이를 위해, 가스 유입 통로(143)는 시드 기판(S)의 측면 면적과 대응되는 면적으로 형성되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 가스 유입 통로(143)는 시드 기판(S)의 측면 면적과 동일한 면적으로 형성되는 것이 좋다.
가스 배출 통로(145)는 시드 기판(S)과 정확하게 반응하고 남은 가스를 배출시키는 출구의 역할을 한다. 이를 위해, 가스 배출 통로(145)는 덮개(140)의 상면에 길이 방향을 따라 복수개가 일정한 간격으로 이격 배치되도록 형성된다.
이와 같이, 복수의 덮개(140)는 가스 유입 통로(143)가 덮개(140)의 타측에 배치되어 덮개(140)의 측면으로만 가스가 유입되는 구조이므로, 측면성장되면서 시드 기판(S)과 가까운 위치의 가스 배출 통로(145)가 순차적으로 하나씩 막히며 수직 성장이 제한될 수 있게 된다.
복수의 희생층(160)은 복수의 서셉터 몸체(120) 상에 형성되어, 복수의 서셉터 몸체(120)와 복수의 시드 기판(S) 사이에 각각 배치된다.
이때, 희생층(160)은 선택적인 제거가 가능한 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 희생층(160)은 습식 식각이 가능하며, 질화물이 성장되지 않는 물질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 SiO2를 이용하는 것이 좋다. 이러한 희생층(160)은 가스 배출 통로(145)와 대응되는 부분을 제외한 서셉터 몸체(120)의 상면 전체에 형성될 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터를 보다 구체적으로 나타낸 결합 사시도로 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 것이고, 도 7은 도 6의 B 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터(100)는 고정 클램프(180)를 더 포함할 수 있다.
이러한 고정 클램프(180)는 서셉터 몸체(120) 및 덮개(140)의 가장자리에 장착되어, 서셉터 몸체(120) 및 덮개(180)를 클램핑한다. 이때, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고정 클램프(180)는 서셉터 몸체(120) 및 덮개(140)의 마주보는 양측의 장변의 가장자리에 각각 장착될 수 있다.
이러한 고정 클램프(180)는 서셉터 몸체(120) 및 덮개(140)의 양측 장변 가장자리에 적어도 하나 이상을 장착하는 것이 가능하고, 고정 클램프(180)의 크기는 경우에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 고정 클램프(180)는 가스 유입 통로(143)를 제외한 서셉터(100) 측면 또는 시드 기판(S)이 위치하는 일측 끝단에만 장착될 수도 있다.
이때, 고정 클램프(180)에 의해 서셉터 몸체(120) 및 덮개(140)가 일정한 압력으로 조이게 되므로, 서셉터 몸체(120)와 덮개(140) 사이의 시드 기판(S)을 안정적으로 고정시킬 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터는 복수의 서셉터 몸체의 일측 가장자리에 장착된 재사용 가능한 복수의 시드 기판을 이용하여 측정 성장이 이루어진다.
이 결과, 본 발명에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터는 다량의 질화물 기판을 한번에 측면 성장시키는 것이 가능하므로, 측면성장에 따른 낮은 생산성을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 시드 기판을 재활용할 수 있으므로 생산 비용을 절감할 수 있는 구조적인 이점을 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법을 나타낸 공정 모식도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법은 장입 단계(S110), 성장 단계(S120), 분리 단계(S130) 및 커팅 단계(S140)를 포함한다.
장입
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 장입 단계(S110)에서는 복수의 희생층(도 4의 160)이 형성된 복수의 서셉터 몸체(120)의 일측 가장자리에 복수의 시드 기판(S)을 각각 안착시킨 후, 복수의 시드 기판(S)을 각각 적층시킨 복수의 서셉터 몸체(120)를 반응 챔버(10) 내에 장입한다.
본 단계시, 복수의 서셉터 몸체(120)의 일측 가장자리에 복수의 시드 기판(S)을 각각 안착시킨 후, 복수의 서셉터 몸체(120) 및 복수의 시드 기판(S)을 가스 유입 통로(도 4의 143) 및 가스 배출 통로(도 4의 145)를 구비하는 덮개(140)로 덮은 상태에서 장입하는 것이 바람직하다.
또한, 본 단계시, 복수의 서셉터 몸체(120), 복수의 시드 기판(S) 및 덮개(140)는 수직 및 수평 방향으로 각각 적층시킨 상태에서 장입하는 것이 바람직하다.
또한, 본 단계시, 서셉터 몸체(120) 및 덮개(140)의 가장자리를 고정 클램프(도 6의 180)로 고정시킨 상태에서 장입하는 것이 보다 바람직하다.
성장
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 성장 단계(S120)에서는 복수의 시드 기판(S)을 이용한 측면성장으로 질화갈륨을 성장시켜 복수의 질화물 기판(도 10의 N)을 형성한다.
이때, 질화물 기판은 HVPE 방식을 이용한 측면 성장으로 제조될 수 있다. 일 예로, 복수의 시드 기판(S)이 장착된 복수의 서셉터 몸체(120)가 반응 챔버(10) 내에 장입되면, 반응 챔버(10) 내의 온도를 700 ~ 1,100℃로 유지시킨 상태에서 제1 반응 가스 주입구(20)로는 GaCl3 또는 AlCl3를 공급되고, 제2 반응 가스 주입구(30)로는 NH3를 공급하며, 제3 반응 가스 주입구(40)로는 H2 또는 N2를 공급하여 복수의 시드 기판(S)의 측면 방향으로 질화갈륨을 측면 성장시켜 질화물 기판을 제조한다.
이러한 질화물 기판을 제조한 후에는 반응 챔버(10) 내의 온도를 300 ~ 600℃로 하강시켜 복수의 질화물 기판을 냉각시키고 내부 응력을 완화시키는 풀림 공정을 수행할 수 있다.
분리
도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 분리 단계(S130)에서는 복수의 서셉터 몸체(120) 상의 복수의 희생층(도 4의 160)을 제거하여, 복수의 서셉터 몸체(120)로부터 복수의 시드 기판(S) 및 복수의 질화물 기판(N)을 분리시킨다.
이러한 분리 단계(S130)는 반응 챔버(도 9의 10)로부터 복수의 질화물 기판(N)이 제조된 복수의 서셉터 몸체(120)를 꺼낸 후, 복수의 서셉터 몸체(120)를 덮는 덮개(도 9의 140)를 제거하여 복수의 희생층을 노출시킨 상태에서 플루오르화수소(HF) 용액 및 버퍼된 산화 식각(BOE) 용액 중 어느 하나를 1 ~ 30분 동안 분사 또는 침지시키는 에칭 공정으로 복수의 희생층을 제거하게 된다.
이에 따라, 복수의 서셉터 몸체(120) 상의 희생층이 제거되고, 복수의 희생층의 제거로 복수의 서셉터 몸체(120)로부터 복수의 시드 기판(S) 및 복수의 질화물 기판(N)을 손쉽게 떼어내어 분리시킬 수 있게 된다.
이후, 복수의 시드 기판(S) 및 복수의 질화물 기판(N)은 대략 5 ~ 10초 동안 DI(deionized)로 세척(Rinse)하게 된다.
커팅
도 8, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 커팅 단계(S140)에서는 복수의 시드 기판(S) 및 복수의 질화물 기판(N)을 1차 커팅한 후, 복수의 질화물 기판(N)을 2차 커팅한다.
본 단계시, 1차 커팅에 의해 분리된 복수의 시드 기판(S)은 복수의 질화물 기판(N)으로부터 분리된다. 이때, 복수의 시드 기판(S)은 재활용하여 재 사용하는 것이 가능하기 때문에 제조 원가를 절감할 수 있게 된다. 이때, 2차 커팅에 의해 복수의 질화물 기판(N)은 반도체 소자에 사용될 수 있는 적당한 크기로 분리된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법은 복수의 서셉터 몸체의 일측 가장자리에 장착된 재사용 가능한 복수의 시드 기판을 이용하여 측정 성장이 이루어진다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법은 다량의 질화물 기판을 한번에 측면 성장시키는 것이 가능하므로, 측면성장에 따른 낮은 생산성을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 시드 기판을 재활용할 수 있으므로 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 질화물 기판 제조용 서셉터 120 : 서셉터 몸체
140 : 덮개 143 : 가스 유입 통로
145 : 가스 배출 통로 160 : 희생층
180 : 고정 클램프 S : 시드 기판
N : 질화물 기판
S110 : 장입 단계
S120 : 성장 단계
S130 : 분리 단계
S140 : 커팅 단계

Claims (16)

  1. 복수의 시드 기판을 각각 지지하기 위한 복수의 서셉터 몸체;
    상기 복수의 서셉터 몸체 및 복수의 시드 기판을 각각 덮으며, 가스 유입 통로 및 가스 배출 통로를 구비하는 복수의 덮개;
    상기 복수의 서셉터 몸체 상에 형성되어, 상기 복수의 서셉터 몸체와 복수의 시드 기판 사이에 각각 배치된 복수의 희생층; 및
    상기 서셉터 몸체 및 덮개를 각각 클램핑하기 위해, 상기 서셉터 몸체 및 덮개의 가장자리를 고정시키는 고정 클램프;
    을 포함하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 시드 기판 각각은
    상기 복수의 서셉터 몸체의 일측 가장자리에 각각 안착되는 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 몸체는 복수개가 분리되며, 분리된 상기 복수의 서셉터 몸체가 수직 및 수평 방향으로 각각 적층된 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서셉터 몸체 각각은
    쿼츠 재질인 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 유입 통로는 시드 기판이 배치되는 일측과 반대되는 타측의 측면에 배치되고,
    상기 가스 배출 통로는 상기 덮개의 상면에 길이 방향을 따라 복수개가 일정한 간격으로 이격 배치된 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스 유입 통로는
    상기 시드 기판의 측면 면적과 대응되는 면적으로 형성된 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 희생층은
    SiO2 재질인 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터.
  8. 삭제
  9. 복수의 희생층이 형성된 복수의 서셉터 몸체의 일측 가장자리에 복수의 시드 기판을 각각 안착시킨 후, 상기 복수의 시드 기판을 각각 적층시킨 복수의 서셉터 몸체를 반응 챔버 내에 장입하는 단계;
    상기 복수의 시드 기판을 이용한 측면성장으로 질화갈륨을 성장시켜 복수의 질화물 기판을 형성하는 단계;
    상기 복수의 서셉터 몸체 상의 복수의 희생층을 제거하여, 상기 복수의 서셉터 몸체로부터 상기 복수의 시드 기판 및 복수의 질화물 기판을 분리시키는 단계; 및
    상기 복수의 시드 기판 및 복수의 질화물 기판을 1차 커팅한 후, 상기 복수의 질화물 기판을 2차 커팅하는 단계;를 포함하며,
    상기 장입 단계시, 상기 복수의 서셉터 몸체의 일측 가장자리에 복수의 시드 기판을 각각 안착시킨 후, 상기 복수의 서셉터 몸체 및 복수의 시드 기판을 가스 유입 통로 및 가스 배출 통로를 구비하는 덮개로 덮은 상태에서 장입하며,
    상기 장입 단계시, 상기 서셉터 몸체 및 덮개의 가장자리를 고정 클램프로 고정시킨 상태에서 장입하는 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 장입 단계시,
    상기 복수의 서셉터 몸체, 복수의 시드 기판 및 덮개는 수직 및 수평 방향으로 각각 적층시킨 상태에서 장입하는 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 질화물 기판은
    상기 복수의 시드 기판에 질화수소 화합물을 공급하면서 700 ~ 1,100℃의 온도 범위 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 희생층은
    플루오르화수소(HF) 용액 및 버퍼된 산화 식각(BOE) 용액 중 어느 하나를 이용한 에칭 방식으로 제거하는 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 1차 커팅 후,
    상기 복수의 시드 기판은 상기 복수의 질화물 기판으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분리된 복수의 시드 기판은
    재활용하여 재 사용하는 것을 특징으로 하는 측면성장법을 이용한 HVPE 방식의 질화물 기판 제조 방법.
KR1020180097427A 2018-08-21 2018-08-21 측면성장법을 이용한 hvpe 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법 KR102103569B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180097427A KR102103569B1 (ko) 2018-08-21 2018-08-21 측면성장법을 이용한 hvpe 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180097427A KR102103569B1 (ko) 2018-08-21 2018-08-21 측면성장법을 이용한 hvpe 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200021719A KR20200021719A (ko) 2020-03-02
KR102103569B1 true KR102103569B1 (ko) 2020-04-22

Family

ID=69805602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180097427A KR102103569B1 (ko) 2018-08-21 2018-08-21 측면성장법을 이용한 hvpe 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102103569B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013158210A2 (en) 2012-02-17 2013-10-24 Yale University Heterogeneous material integration through guided lateral growth
KR101614300B1 (ko) * 2015-06-09 2016-04-21 한국세라믹기술원 측면 성장을 이용한 고품질 질화물 기판의 제조방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090077471A (ko) * 2008-01-11 2009-07-15 삼성코닝정밀유리 주식회사 질화갈륨 성장용 서셉터 및 질화갈륨 성장 방법
US20120192789A1 (en) * 2010-04-14 2012-08-02 Solexel, Inc. Deposition systems and processes
KR101378801B1 (ko) * 2012-06-15 2014-03-27 주식회사 티지오테크 복수개의 기판이 안착되는 기판 서포트의 중앙을 관통하는 공정 가스 공급부를 갖는 배치식 에피택셜층 형성장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013158210A2 (en) 2012-02-17 2013-10-24 Yale University Heterogeneous material integration through guided lateral growth
KR101614300B1 (ko) * 2015-06-09 2016-04-21 한국세라믹기술원 측면 성장을 이용한 고품질 질화물 기판의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200021719A (ko) 2020-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100523492B1 (ko) 질화물ⅲ-ⅴ족화합물반도체층의성장방법및질화물ⅲ-ⅴ족화합물반도체기판의제조방법
EP1997125B1 (en) Growth method using nanocolumn compliant layers and hvpe for producing high quality compound semiconductor materials
US6403451B1 (en) Methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers on substrates including non-gallium nitride posts
KR100695118B1 (ko) 다중-프리스탠딩 ＧａＮ 웨이퍼의 제조방법
JP4991116B2 (ja) クラックフリーｉｉｉ族窒化物半導体材料の製造方法
US8274087B2 (en) Nitride semiconductor substrate and manufacturing method of the same
US6270587B1 (en) Epitaxial wafer having a gallium nitride epitaxial layer deposited on semiconductor substrate and method for preparing the same
EP1801269B1 (en) Process for producing a free-standing III-N layer, and free-standing III-N substrate
US20100322841A1 (en) III-Nitride Single-Crystal Ingot, III-Nitride Single-Crystal Substrate, Method of Manufacturing III-Nitride Single-Crystal Ingot, and Method of Manufacturing III-Nitride Single-Crystal Substrate
KR20010062188A (ko) 질화물계 ⅲ-ⅴ족 화합물층의 제조방법 및 그것을 사용한기판의 제조방법
WO1999066565A1 (en) Method and apparatus for producing group-iii nitrides
KR102103569B1 (ko) 측면성장법을 이용한 hvpe 방식의 질화물 기판 제조용 서셉터 및 이를 이용한 질화물 기판 제조 방법
US20170278702A1 (en) Method for treating surface of semiconductor layer, semiconductor substrate, method for making epitaxial substrate
KR19990016925A (ko) ＧａＮ 단결정 제조 방법
US20140209974A1 (en) Double Stepped Semiconductor Substrate
KR101335937B1 (ko) Ｌｌｏ 방식을 이용한 질화갈륨 웨이퍼 제조 방법
KR102608902B1 (ko) 질화물 반도체 기판 제조방법
JP2001274093A (ja) 半導体基材及びその製造方法
KR101379290B1 (ko) 질화알루미늄 핵생성층을 사용한 질화갈륨 웨이퍼 제조 방법
KR101545394B1 (ko) 기판의 제조 방법 및 장치
WO2022185067A1 (en) Method of controlling bow in a semiconductor structure, semiconductor structure, and semiconductor device
JP2811902B2 (ja) 液相エピタキシャル成長装置
JP5631952B2 (ja) 基板の製造方法
JP2001313254A (ja) 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法
Ann et al. Study of epitaxial eateral overgrowth of GaN for application in the fabrication of optoelectronic devices

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant