KR102107522B1 - Susceptor - Google Patents
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Abstract
실시예는 적어도 하나의 포켓(pocket)이 배치된 서셉터 몸체; 및 상기 포켓의 가장 자리에 배치되고 실리콘 기판을 지지하는 지지 부재를 포함하고, 상기 실리콘 기판 상에 질화물 반도체를 포함하는 발광 구조물이 성장되고, 상기 실리콘 기판은 플랫 영역과 라운드 영역으로 이루어지고, 상기 기판의 플랫 영역과 대응하는 지지 부재의 단면적은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역과 대응하는 지지 부재의 단면적보다 좁은 서셉터를 제공한다.Embodiments include a susceptor body in which at least one pocket is disposed; And a support member disposed at the edge of the pocket and supporting a silicon substrate, wherein a light emitting structure including a nitride semiconductor is grown on the silicon substrate, and the silicon substrate is formed of a flat area and a round area, and The cross-sectional area of the support member corresponding to the flat area of the substrate provides a susceptor narrower than the cross-sectional area of the support member corresponding to the round area of the silicon substrate.
Description
실시예는 서셉터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기상 증착 장치 등에서 실리콘 기판 상에 GaN 등 반도체 구조물을 증착할 때 사용되는 서셉터에 관한 것이다.The embodiment relates to a susceptor, and more particularly, to a susceptor used when depositing a semiconductor structure such as GaN on a silicon substrate in a chemical vapor deposition apparatus or the like.
반도체 장치는 기판 위에 반도체 재료의 에피택셜 성장에 의해 형성된다. 기판은 통상적으로 디스크 형태의 결정 재료이며, 흔히 "웨이퍼"라고 한다. 3-5족 반도체와 같은 화합물 반도체로 형성된 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화학 기상 증착 장치 등을 사용하여 화합물 반도체의 층을 연속으로 성장시켜 형성된다.The semiconductor device is formed by epitaxial growth of a semiconductor material over a substrate. The substrate is usually a crystalline material in the form of a disk, often referred to as a "wafer". A light emitting diode (LED) formed of a compound semiconductor such as a group 3-5 semiconductor is formed by continuously growing a layer of a compound semiconductor using a chemical vapor deposition apparatus or the like.
발광다이오드나 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)와 같은 발광 소자는 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 포함하고, 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.Light emitting devices such as light emitting diodes or laser diodes (LDs) include semiconductor materials of Groups 3-5 or 2-6 of semiconductors, and red, green, blue and ultraviolet light due to thin film growth technology and development of device materials. Various colors can be realized, and white light with high efficiency can be realized by using fluorescent materials or combining colors. Compared to conventional light sources such as fluorescent and incandescent lamps, low power consumption, semi-permanent life, fast response speed, safety, It has the advantage of environmental friendliness. Therefore, a light emitting diode backlight that replaces a Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) constituting a backlight of a transmission module of an optical communication means, a backlight of a liquid crystal display (LCD) display device, a white light emission that can replace a fluorescent lamp or an incandescent light bulb Applications are expanding to diode lighting devices, automotive headlights and traffic lights.
이러한 3-5족 질화물 반도체를 이용한 발광소자를 구성하는 질화물 반도체 단결정은 실리콘 기판 또는 사파이어 기판 등의 위에 성장되며, 이러한 반도체 단결정을 성장시키기 위하여 일반적으로 가스 상태인 다수의 소스를 기판 상에 증착시키는 기상 증착 공정을 이용한다. 반도체 발광소자의 발광 성능이나 신뢰성은 이를 구성하는 반도체층의 품질(결정성 등)에 큰 영향을 받으며, 이 경우, 반도체층의 품질은 반도체 박막을 성장시키는 데에 사용되는 기상 증착 장치의 구조, 내부 환경, 사용 조건 등에 의하여 좌우될 수 있다.The nitride semiconductor single crystal constituting the light-emitting device using the group 3-5 nitride semiconductor is grown on a silicon substrate or a sapphire substrate, and a plurality of generally gaseous sources are deposited on the substrate to grow the semiconductor single crystal. A vapor deposition process is used. The luminescence performance or reliability of the semiconductor light emitting device is greatly influenced by the quality (crystallinity, etc.) of the semiconductor layer constituting it, and in this case, the quality of the semiconductor layer is a structure of a vapor deposition apparatus used to grow a semiconductor thin film, It may be influenced by the internal environment, conditions of use, etc.
도 1은 종래의 서셉터와 웨이퍼를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional susceptor and a wafer.
서셉터(10)에 형성된 포켓(pocket)에 반도체 구조물(20)을 성장시키는데, 반도체 구조물(20)은 기판 상에 GaN 등의 질화물 반도체가 증착된다. 이때, 기판으로 실리콘이나 사파이어 등이 사용되는데, 성장 온도가 높아질수록 이종 물질 사이의 열팽창 계수(thermal expansion coefficient) 및 격자 상수의 차이(lattice constant mismatch)로 인하여 기판을 포함한 반도체 구조물 전체의 휨이 발행할 수 있다.The
도시된 바와 같이 포켓 내의 바닥면(15)은 플랫(flat)하나 반도체 구조물(20)이 윗 방향으로 볼록(convex)한 형상으로 휘게 되면, 반도체 구조물(20)의 가장 자리가 포켓 내의 바닥면(15)과 접촉하게 된다.As shown, the
포켓 내에 반도체 구조물(20)을 배치하고 하부에서 열을 가하는데, 특히 실리콘 기판 위의 반도체 구조물(20)이 휘게 되면 반도체 구조물(20)의 각 영역에서 온도 분포가 달라질 수 있다. 이러한 열 분포의 차이는 반도체 구조물(20) 위에 증착되는 GaN을 포함하는 반도체 화합물의 온도 분포의 불균일을 초래할 수 있다.The
특히 반도체 화합물에 인듐(In)이 포함될 경우, 도 1에서 'A'로 표시된 영역은 서셉터(20)의 바닥면(15)과 반도체 구조물(20)이 접촉하여 반도체 화합물에 전달되는 열이 상대적으로 많으며, 상대적으로 고온인 영역에서 인듐의 양이 감소할 수 있다.In particular, when indium (In) is included in the semiconductor compound, the region indicated by 'A' in FIG. 1 is in contact with the
상술한 바와 같이 반도체 구조물(20)이 휘어 성장하면 질화물 반도체층 내에서 인듐 분포가 불균일 할 수 있고, 이러한 인듐 분포의 불균일은 활성층 내에서 방출되는 빛의 파장의 불균일을 초래할 수 있다.As described above, when the
실시예는 반도체 구조물의 휨을 방지하고, 전체 영역에서 방출되는 빛의 파장 편차를 개선하고자 한다.The embodiment is intended to prevent the warpage of the semiconductor structure and to improve the wavelength deviation of light emitted from the entire region.
실시예는 적어도 하나의 포켓(pocket)이 배치된 서셉터 몸체; 및 상기 포켓의 가장 자리에 배치되고 실리콘 기판을 지지하는 지지 부재를 포함하고, 상기 실리콘 기판 상에 질화물 반도체를 포함하는 발광 구조물이 성장되고, 상기 실리콘 기판은 플랫 영역과 라운드 영역으로 이루어지고, 상기 실리콘 기판의 플랫 영역과 대응하는 지지 부재의 단면적은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역과 대응하는 지지 부재의 단면적보다 좁은 서셉터를 제공한다.Embodiments include a susceptor body in which at least one pocket is disposed; And a support member disposed at the edge of the pocket and supporting a silicon substrate, wherein a light emitting structure including a nitride semiconductor is grown on the silicon substrate, and the silicon substrate is formed of a flat area and a round area, and The cross-sectional area of the support member corresponding to the flat area of the silicon substrate provides a susceptor narrower than the cross-sectional area of the support member corresponding to the round area of the silicon substrate.
포켓의 바닥면의 중심부는 상기 실리콘 기판 방향으로 볼록할 수 있다.The central portion of the bottom surface of the pocket may be convex toward the silicon substrate.
지지 부재의 높이와 상기 바닥면의 중심부의 높이는 서로 다를 수 있다.The height of the support member and the center of the bottom surface may be different.
지지 부재의 단면적은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역의 중심으로부터 상기 실리콘 기판의 플랫 영역의 중심 방향으로 점차 감소할 수 있다.The cross-sectional area of the support member may gradually decrease from the center of the round area of the silicon substrate to the center of the flat area of the silicon substrate.
지지 부재의 단면적은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역의 중심으로부터 상기 실리콘 기판의 플랫 영역의 중심 방향으로 계단식으로 감소할 수 있다.The cross-sectional area of the support member may be reduced stepwise from the center of the round region of the silicon substrate to the center of the flat region of the silicon substrate.
지지 부재는 복수 개의 지지 유닛으로 이루어질 수 있다.The support member may consist of a plurality of support units.
복수 개의 지지 유닛은 각각의 단면적이 동일하고, 상기 실리콘 기판의 플랫 영역과 대응하는 지지 유닛의 개수가 상기 실리콘 기판의 라운드 영역과 대응하는 지지 부재의 개수보다 적을 수 있다.Each of the plurality of support units may have the same cross-sectional area, and the number of support units corresponding to the flat area of the silicon substrate may be less than the number of support members corresponding to the round area of the silicon substrate.
지지 유닛 중 적어도 하나는 다각형 또는 반원형의 단면을 가질 수 있다.At least one of the support units may have a polygonal or semicircular cross section.
실리콘 기판의 플랫 영역과 대응하는 각각의 지지 유닛 사이의 간격은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역과 대응하는 각각의 지지 유닛 사이의 간격보다 넓을 수 있다.The distance between the flat area of the silicon substrate and each support unit corresponding to it may be wider than the distance between the round area of the silicon substrate and each of the corresponding support units.
다른 실시예는 적어도 하나의 포켓(pocket)이 배치된 서셉터 몸체; 및 상기 포켓의 가장 자리에 배치되고 실리콘 기판을 지지하는 지지 부재를 포함하고, 상기 실리콘 기판 상에 질화물 반도체를 포함하는 발광 구조물이 성장되고, 상기 포켓의 바닥면의 중심부는 상기 실리콘 기판 방향으로 볼록하고, 상기 지지 부재는 단면적이 동일한 복수 개의 지지 유닛으로 이루어지며, 상기 실리콘 기판은 플랫 영역과 라운드 영역으로 이루어지고, 상기 실리콘 기판의 플랫 영역과 대응하는 지지 유닛의 개수가 상기 실리콘 기판의 라운드 영역과 대응하는 지지 부재의 개수보다 적은 서셉터를 제공한다.Another embodiment is a susceptor body is disposed at least one pocket (pocket); And a support member disposed at the edge of the pocket and supporting a silicon substrate, wherein a light emitting structure including a nitride semiconductor is grown on the silicon substrate, and a center portion of the bottom surface of the pocket is convex toward the silicon substrate. And, the support member is made of a plurality of support units having the same cross-sectional area, the silicon substrate is made of a flat area and a round area, the number of support units corresponding to the flat area of the silicon substrate is a round area of the silicon substrate And a susceptor less than the number of supporting members.
실시예에 따른 서셉터는 포켓의 바닥면의 중심부가 볼록하게 형성되어 바닥면의 중심부와 반도체 구조물과의 거리가 일정하여 반도체 구조물에 공급되는 열의 분포가 비교적 고르고 따라서 전영역에서 방출되는 빛의 편차가 줄고, 가장 자리에서 지지 부재을 배치하여, 가장 자리에서 부분적으로 나타나는 단파장 문제를 제거하고 있다.In the susceptor according to the embodiment, the center of the bottom surface of the pocket is formed convexly, so that the distance between the center of the bottom surface and the semiconductor structure is constant, so that the distribution of heat supplied to the semiconductor structure is relatively even, and thus the deviation of light emitted from all areas Is reduced, and the support member is disposed at the edge, thereby eliminating the short wavelength problem that partially appears at the edge.
도 1은 종래의 서셉터와 기판을 나타낸 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2의 화학 기상 증착 장치 내의 서셉터의 평면도이고,
도 4는 도 3의 서셉터의 포켓의 단면도이고,
도 5a 내지 도 5h는 도 4의 서셉터의 포켓을 상세히 나타낸 도면이고,
도 6a 내지 도 6c는 포켓의 바닥면의 중심부의 형상에 따른 반도체 구조물에서 방출되는 빛의 파장 분포를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional susceptor and a substrate,
2 is a view showing a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment,
3 is a plan view of the susceptor in the chemical vapor deposition apparatus of Figure 2,
Figure 4 is a cross-sectional view of the pocket of the susceptor of Figure 3,
5A to 5H are detailed views of the pocket of the susceptor of FIG. 4,
6A to 6C are views showing a wavelength distribution of light emitted from a semiconductor structure according to a shape of a central portion of a bottom surface of a pocket.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, when described as being formed on the "on (up) or down (down)" (on or under) of each element, the top (top) or bottom (bottom) (on or under) includes both two elements directly contacting each other or one or more other elements formed indirectly between the two elements. In addition, when expressed as “on (up) or down (on or under)”, it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.
이하 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention capable of realizing the above object will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment.
화학 기상 증착 장치(Chemical vapor deposition) 반응기(100)는 공정 챔버(110)와 가스 공급 라인(120)과 샤워 헤드(130)와 회전 축(140) 및 배기 라인(150)를 포함하고, 공정 챔버(110)의 내부에 반도체 구조물(20)이 안착된 서셉터(200)가 배치된다.The chemical vapor deposition apparatus (Chemical vapor deposition)
공정 챔버(110)는 적어도 하나의 가스 공급 라인(120)으로 통해 원료 물질 등 각종 가스를 공급받고, 질화물 반도체의 성장 후에 배기 라인(150)을 통하여 반응 부산물을 배출할 수 있다.The
샤워 헤드(130)는 상기 공정 챔버(110)의 상단에 형성되어, 공정 챔버(110)의 하단에 형성된 서셉터(200) 또는 반도체 구조물(20)의 표면에 가스를 분사시켜 준다. 이때의 온도 제어는 내부 히터에 의해 제어될 수 있다.The
서셉터(200)는 회전 축(140)에 결합되어 회전하게 되며, 내부의 히터로부터 발생된 일부 열을 반도체 구조물(20)로 전달할 수 있다.The
도 3은 도 2의 화학 기상 증착 장치 내의 서셉터의 평면도이다.3 is a plan view of the susceptor in the chemical vapor deposition apparatus of FIG. 2.
도 3에 도시된 서셉터는, 도 2에 도시된 화학 기상 증착 장치 외에 기판 상에 질화물 반도체 등을 증착시키는 다른 장치에서도 사용될 수 있으며, 특히 실리콘 기판 상에 발광소자의 에피층을 성장시키는데 사용될 수 있다.The susceptor illustrated in FIG. 3 may be used in other apparatuses for depositing nitride semiconductors, etc. on a substrate in addition to the chemical vapor deposition apparatus illustrated in FIG. 2, and in particular, may be used to grow an epitaxial layer of a light emitting device on a silicon substrate. have.
서셉터(200)는 금속 또는 SiC 등으로 이루어진 서셉터 몸체(210)에 적어도 하나의 포켓(220)이 배치될 수 있으며, 도 3에서는 5개의 포켓(pocket)이 배치되고 있다. 각각의 포켓(220)의 내부에는 기판이 삽입되어 화학 기상 증착 공정 등을 진행할 수 있다.In the
도 4는 도 3의 서셉터의 포켓의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the pocket of the susceptor of FIG. 3.
포켓(220)의 바닥면의 중심부(222)는 수평면(222a)으로부터 기설정된 간격만큼 돌출되어, 볼록한(convex) 바닥면의 중심부(222)를 이룰 수 있다. 여기서, 수평면(222a)이라 함은 바닥면의 중심부(222)가 플랫(flat)한 구조를 이룬다고 가정할 때의 가상의 면이다. 즉, 포켓의 바닥면의 중심부(222)는 반도체 구조물(20)과 이격되어 배치될 수 있고, 포켓의 바닥면의 주변부는 반도체 구조물(20)을 직접 지지하는데, 포켓의 바닥면의 주변부를 지지 부재(230)라고 할 수 있다.The
포켓(220)을 이루는 서셉터 몸체(210)는 금속이나 SiC 등으로 이루어질 수 있고, 하나의 서셉터에 복수 개의 포켓(220)이 형성될 경우 각각의 포켓의 형상은 서로 동일하거나 다를 수 있다.The
포켓(220) 내에서 반도체 구조물(20)을 지지하는 가장 자리에는 지지 부재(230)가 배치되어 반도체 구조물(20)을 지지할 수 있다. 반도체 구조물(20)은 실리콘 등의 기판 상에 버퍼층(buffer layer)과 질화물 반도체(GaN, AlGaN, InAlGaN 등)가 성장되어 이루어지고, 지지 부재(230)는 반도체 구조물(20)의 가장 자리를 지지할 수 있다.A
반도체 구조물(20)이 지지 부재(230)과 접촉하는 영역(B)의 면적이 증가하면 상술한 바와 같이 반도체 구조물(20)에 열이 불균일하게 전달될 수 있으므로, 상술한 접촉하는 영역(B)의 면적의 조절이 필요하며 도 5a 내지 도 5h에서 후술한다.When the area of the region B in which the
도 4에서 반도체 구조물(20)이 열에 의하여 휘어져서 바닥면의 중심부(222)와 일치하거나 유사한 형상을 이루면, 반도체 구조물(20)과 바닥면의 중심부(222)와의 거리가 일정하게 유지되어 반도체 구조물(20)의 전영역에 열이 고르게 전달될 수 있다. 반도체 구조물(20)에서 바닥면의 중심부(222) 방향(20a)에는 기판이 배치되고 반대 방향(20b)에는 질화물 반도체가 증착될 수 있다.In FIG. 4, when the
반도체 구조물(20)과 접촉하는 서셉터의 폭(w1)은 1.1 내지 1.3 밀리미터일 수 있는데, 상술한 폭(w1)이 너무 좁으면 반도체 구조물(20)을 안정적으로 지지하기 힘들고 너무 넓으면 반도체 구조물(20)과 서셉터와의 접촉 면적이 증가하여 반도체 구조물(20)의 기판이 손상될 수 있다.The width w 1 of the susceptor contacting the
반도체 구조물(20)의 가장 자리와 포켓(220)의 내측벽은 기설정된 폭(w2)만큼 이격되어 배치될 수 있는데, 반도체 구조물(20)의 측면이 포켓(220)의 내측벽과 직접 접촉하여 반도체 구조물(20)의 가장 자리에 열이 더 많이 전달되는 것을 방지할 수 있다.The edge of the
도 4에서 포켓(220)의 내부가 단차를 이루고 있는데, 바닥면의 중심부(222)의 가장 낮은 영역으로부터 지지 부재(230)까지의 높이(h2)는 반도체 구조물(20)에 전달되는 열의 양을 결정할 수 있고, 지지 부재(230)의 표면으로부터 포켓(220)의 최상부까지의 높이(h1)는 반도체 구조물(20)이 외부로 노출되지 않을 높이일 수 있다.In FIG. 4, the inside of the
상술한 수치들은 직경 6인치의 웨이퍼로 성장되는 반도체 구조물(20)을 기준으로 설정하였으며, 기판 크기의 변동에 따라 상이할 수 있다.The above-described values were set based on the
도 5a 내지 도 5h는 도 4의 서셉터의 포켓을 상세히 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 5a 내지 도 5h를 참조하여 서셉터의 포켓의 일실시예들을 설명한다.5A to 5H are detailed views of the pocket of the susceptor of FIG. 4. Hereinafter, embodiments of the pocket of the susceptor will be described with reference to FIGS. 5A to 5H.
포켓(220)의 바닥면의 중심부(222)는 도 4에 도시된 바와 같이 수평면(222a)으로부터 기설정된 간격만큼 돌출되어 볼록한(convex) 바닥면의 중심부(222)를 이루고 있으며, 포켓(220) 내에서 반도체 구조물(20)을 지지하는 가장 자리에는 지지 부재(230)가 배치되어 반도체 구조물(20)을 지지할 수 있다.The
이때, 반도체 구조물(20)의 기판의 플랫 영역과 대응하는 영역에서의 지지 부재(230)의 단면적은, 기판의 라운드 영역과 대응하는 지지 부재(230)의 단면적보다 좁다. 즉, 기판의 플랫 영역을 지지하는 지지 부재(230)의 개수가 더 적거나 면적이 더 작게 배치되는데, 기판의 플랫 영역은 노치가 형성된 영역일 수도 있다.At this time, the cross-sectional area of the
도 5a 내지 도 5h는 서셉터의 포켓을 나타낸 도면이며, 바닥면의 중심부는 상술한 바와 같이 볼록하게 형성되고 있다.5A to 5H are views showing the pockets of the susceptor, and the center portion of the bottom surface is formed convexly as described above.
도 5a에서 서셉터 몸체(210)로 둘러싸인 내부 영역에 지지 부재(230)가 배치되어 포켓(220) 내부에 삽입될 반도체 구조물(20)을 지지할 수 있다. 즉, 포켓(220)은 서셉터 몸체(210)의 일부가 함몰되어 캐비티 구조를 이룰 수 있고, 반도체 구조물(20)의 지지를 위하여 포켓(220)의 가장 자리에 지지 부재(230)가 배치된다.In FIG. 5A, a
지지 부재(230)가 복수 개로 이루어질 때, 각각의 지지 부재를 지지 유닛이라 할 수 있다.When a plurality of
이러한 구조는 반도체 구조물(20)의 기판 위에서 이종의 질화물 반도체를 성장시킬 때, 이종의 기판과 질화물 반도체와의 열팽창계수와 격자 상수의 차이로 인하여 기판이나 버퍼층 또는 질화물 반도체에 발생할 수 있는 보잉(bowing) 현상 및 질화물 반도체에서의 온도 불균일을 줄일 수 있다.When the hetero nitride semiconductor is grown on the substrate of the
질화물 반도체(20)의 평면을 플랫 영역과 반대 영역으로 2등분할 수 있는데, 플랫 영역이 포함된 영역을 제2 영역이라하고 반대 영역을 제1 영역이라 정하고, 상술한 플랫 영역은 제2 영역의 중간에 위치할 수 있으며, 플랫 영역 대신에 노치(notch)가 형성될 수도 있다.The plane of the
상술한 플랫 영역은 기판의 결정 방위확인 등을 위하여 의도적으로 디자인되는데, 기판의 구경이 커질수록 플랫 영역의 면적이 증가하여 기판의 표면에서 상대적인 온도 불균일과 이에 따른 수율 저하를 초래할 수 있다.The above-described flat region is intentionally designed to confirm the crystal orientation of the substrate, etc. As the diameter of the substrate increases, the area of the flat region increases, which may lead to a relative temperature non-uniformity on the surface of the substrate and thus a decrease in yield.
따라서, 본 실시예에서 질화물 반도체 박막의 성장 중에 서셉터와 직접 접촉하는 영역을 조절하여 반도체 구조물(20)이 받는 온도 불균일을 해결한다.Accordingly, in the present embodiment, the temperature non-uniformity received by the
상술한 제1 영역과 제2 영역에서의 지지 부재의 단면적의 차이는 5% 내지 15%일 수 있는데, 단면적의 차이가 너무 작으면 상술한 기판의 수율 향상과 온도 불균일 해소에 충분하지 못하고, 단면적의 차이가 너무 크면 상술한 기판의 안정적인 지지가 특히 제2 영역에서 어려울 수 있다.The difference between the cross-sectional areas of the supporting members in the first and second regions may be 5% to 15%. If the difference in cross-sectional area is too small, it is not sufficient to improve the yield of the above-described substrate and to solve the temperature non-uniformity, and the cross-sectional area If the difference is too large, stable support of the above-described substrate may be difficult, especially in the second region.
도 5a에 도시된 실시예에서, 반도체 구조물(20)의 제1 영역과 대응하는 지지 부재(230)의 개수가 반도체 구조물(20)의 제2 영역과 대응하는 지지 부재(230)의 개수보다 많으며, 각각의 지지 부재(230)의 형상이나 단면적은 동일하다. 여기서, 지지 부재(230)의 단면적은 지지 부재(230)가 반도체 구조물(20)과 접촉하는 면적이다.In the embodiment shown in FIG. 5A, the number of
도 5a에서 지지 부재(230)의 개수 조절은, 반도체 구조물(20)의 제1 영역과 대응하는 지지 부재(230) 사이의 거리(d1)를 반도체 구조물(20)의 제2 영역과 대응하는 지지 부재(230) 사이의 거리(d2)보다 작게 하여 이루어질 수 있다.In FIG. 5A, the number of
도 5b 이하에서는 기판의 제1 영역과 제2 영역(플랫 영역 또는 노치를 포함하는 영역)에 대응하는 포켓(220) 내부의 영역을 각각 제1 영역과 제2 영역으로 표시한다.In FIG. 5B and below, regions inside the
도 5b에서 제1 영역과 제2 영역에서의 지지 부재의 단면적의 차이는, 각 영역에서 지지 부재의 단면적을 달리하여 이루어진다. 즉, 제1 영역에 배치된 지지 부재(230a)의 단면적은 제2 영역에 배치된 지지 부재(230b)의 단면적보다 크다.In FIG. 5B, the difference between the cross-sectional areas of the support members in the first region and the second region is made by varying the cross-sectional areas of the support members in each region. That is, the cross-sectional area of the
도 5c에서 제1 영역과 제2 영역에서의 지지 부재의 단면적의 차이는, 각 영역에서 지지 부재의 단면적과 상호 간의 거리를 달리하여 이루어진다. 즉, 제1 영역에 배치된 지지 부재(230a)의 단면적은 제2 영역에 배치된 지지 부재(230b)의 단면적보다 크고, 제1 영역에 배치된 지지 부재(230a) 간의 거리는 제2 영역에 배치된 지지 부재(230b) 간의 거리보다 작을 수 있다.In FIG. 5C, the difference in cross-sectional area of the support member in the first area and the second area is made by varying the cross-sectional area of the support member in each area and the distance between them. That is, the cross-sectional area of the
도 5d에서 지지 부재의 단면적은, 기판의 라운드 영역의 중심으로부터 상기 기판의 플랫 영역의 중심 방향으로 점차 감소하고 있다. 즉, 제1 영역의 중심에 배치된 지지 부재(230a)의 단면적보다 제1 영역의 외곽에 배치된 지지 부재(230b)의 단면적이 더 작고, 상술한 지지 부재(230b)의 단면적보다 제2 영역의 외곽에 배치된 지지 부재(230c)의 단면적이 더 작으며, 제2 영역의 중심에 배치된 지지 부재(230d)의 단면적이 가장 작다.In Fig. 5D, the cross-sectional area of the support member is gradually decreasing from the center of the round area of the substrate to the center of the flat area of the substrate. That is, the cross-sectional area of the
여기서, 지지 부재의 단면적은 지지 부재의 높이 내지 길이와 비례할 수 있는데, 지지 부재(230a)의 높이(l1)가 지지 부재(230d)의 높이(l2)보다 더 클 수 있다.Here, the cross-sectional area of the support member may be proportional to the height or length of the support member, and the height l 1 of the
도 5e에서 지지 부재(230)는 상술한 실시예들과 달리 하나로 이루어져 있으나, 지지 부재(230)의 폭이 제2 영역에서 더 좁다. 본 실시예에서, 지지 부재(230)의 폭이 제1 영역의 중심에서 가장 넓고 점차 감소하여 제2 영역의 중심에서 지지 부재(230)의 폭이 가장 좁다.In FIG. 5E, the
도 5f에 도시된 실시예에서도, 지지 부재는 복수 개가 아니고 하나로 이루어져 있다. 본 실시예에서, 지지 부재의 폭은 제1 영역의 중심에서 가장 넓고 제2 영역의 중심에서 가장 좁다. 단, 도 5e에 도시된 실시예에서 지지 부재(230)의 폭이 점차 변화하나, 본 실시예에서는 지지 부재의 폭이 불연속적으로 내지 계단식으로 변화하여 제1 영역의 중심에 배치된 지지 부재(230a)의 폭보다 제1 영역의 가장 자리에 배치된 지지 부재(230b)의 폭이 좁고, 상술한 지지 부재(230b)의 폭보다 제2 영역의 가장 자리에 배치된 지지 부재(230c)의 폭이 더 좁고, 제2 영역의 중심에 배치된 지지 부재(230d)의 폭이 가장 좁다.Even in the embodiment shown in FIG. 5F, the support member is composed of one, not a plurality. In this embodiment, the width of the support member is widest at the center of the first region and narrowest at the center of the second region. However, in the embodiment shown in FIG. 5E, the width of the
상술한 실시예들에서 지지 부재는 반도체 구조물(20)과 접촉하는 면이 삼각형 형상인 복수 개의 지지 부재로 이루어지거나, 하나의 지지 부재의 폭이 연속적 또는 계단식으로 증가 내지 감소하고 있다.In the above-described embodiments, the support member is formed of a plurality of support members having a triangular shape in contact with the
도 5g 및 도 5h에 도시된 실시예에서 복수 개의 지지 부재(230)가 배치되고 있으며, 반도체 구조물 내지 기판과 접촉할 지지 부재의 단면이 반원형 또는 사각형을 이루고 있다. 본 실시예에서, 각각의 지지 부재(230)의 단면적은 동일하고, 각각의 지지 부재(230)의 배치는 도 5a에 도시된 실시예와 유사하다.In the embodiment shown in FIGS. 5G and 5H, a plurality of
즉, 포켓(220)의 제1 영역과 대응하는 지지 부재(230)의 개수가 포켓(220)의 제2 영역과 대응하는 지지 부재(230)의 개수보다 많으며, 각각의 지지 부재(230)의 형상이나 단면적은 동일하다.That is, the number of
도 6a 내지 도 6c는 포켓의 바닥면의 중심부의 형상에 따른 반도체 구조물에서 방출되는 빛의 파장 분포를 나타낸 도면이다.6A to 6C are views showing a wavelength distribution of light emitted from a semiconductor structure according to a shape of a central portion of a bottom surface of a pocket.
도 6a에서 포켓의 바닥면의 중심부가 플랫한 경우는 반도체 구조물에서 방출되는 빛의 파장 편차가 크게 나타나고 있다. 반도체 구조물이 GaN을 포함하는 발광 다이오드일 때 빛의 파장은 활성층에서 전자와 정공이 결합되며 방출되는 빛의 파장이고, 상술한 바와 같이 기판이나 GaN등이 휘고 GaN에 공급되는 열의 편차가 커서 가장 자리에 상대적으로 많은 열이 공급되어 인듐의 증발이 많으므로 가장 자리에서의 빛의 파장이 짧다.In FIG. 6A, when the center of the bottom surface of the pocket is flat, the wavelength deviation of light emitted from the semiconductor structure is large. When the semiconductor structure is a light emitting diode including GaN, the wavelength of light is the wavelength of light emitted by electrons and holes being combined in the active layer, and as described above, the substrate or GaN is bent, and the deviation of heat supplied to GaN is large, and thus Since a lot of heat is supplied to the evaporation of indium, the wavelength of light at the edge is short.
도 6b에 도시된 포켓은 바닥면의 중심부가 볼록한(concex) 형상일 경우, 바닥면의 중심부와 반도체 구조물과의 거리가 일정하여 반도체 구조물에 공급되는 열의 분포가 비교적 고르고 따라서 전영역에서 방출되는 빛의 편차가 도 6a보다 상대적으로 적으나, 가장 자리 영역에서 서셉터와 접촉하는 영역에서는 반도체 구조물에 공급되는 열이 증가하여 부분적으로 파장이 짧은 영역이 존재할 수 있다.In the pocket shown in FIG. 6B, when the center of the bottom surface is convex, the distance between the center of the bottom surface and the semiconductor structure is constant, so the distribution of heat supplied to the semiconductor structure is relatively even, and thus light emitted from all regions Although the deviation of is relatively less than that of FIG. 6A, in the region where the susceptor is contacted in the edge region, the heat supplied to the semiconductor structure increases, so that a region having a short wavelength may exist partially.
따라서, 도 6c에서는 상술한 실시예들에 기재된 바와 같이 포켓은 바닥면의 중심부를 볼록한(concex) 형상으로 배치하고 가장 자리에서 지지 부재(탭)을 배치하여, 가장 자리에서 부분적으로 나타나는 단파장 문제를 제거하고 있다.Accordingly, in FIG. 6C, as described in the above-described embodiments, the pocket is arranged in a convex shape in the center of the bottom surface, and a support member (tab) is disposed at the edge, thereby shortening the short wavelength problem partially appearing at the edge. Is being removed.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments have been mainly described above, but this is merely an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are not exemplified above in the range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be implemented by modification. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
10, 200: 서셉터 20: 반도체 구조물
100: CVD 반응기 110: 공정 챔버
120: 가스 공급 라인 130: 샤워 헤드
140: 회전 축 150: 배기 라인
210: 서셉터 몸체 220: 포켓
222: 바닥면의 중심부 222a: 수평면
230: 지지 부재10, 200: susceptor 20: semiconductor structure
100: CVD reactor 110: process chamber
120: gas supply line 130: shower head
140: rotating shaft 150: exhaust line
210: susceptor body 220: pocket
222: center of the
230: support member
Claims (15)
상기 포켓의 가장 자리에 배치되고 실리콘 기판을 지지하는 지지 부재를 포함하고, 상기 실리콘 기판 상에 질화물 반도체를 포함하는 반도체 구조물이 성장되고,
상기 실리콘 기판은 플랫 영역과 라운드 영역으로 이루어지고, 상기 실리콘 기판의 플랫 영역과 대응하는 지지 부재의 단면적은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역과 대응하는 지지 부재의 단면적보다 좁고,
상기 지지 부재의 단면적은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역의 중심으로부터 상기 실리콘 기판의 플랫 영역의 중심 방향으로 점차 감소하는 서셉터.A susceptor body in which at least one pocket is disposed; And
A semiconductor structure including a support member disposed at the edge of the pocket and supporting a silicon substrate, wherein a semiconductor structure including a nitride semiconductor is grown on the silicon substrate,
The silicon substrate is composed of a flat area and a round area, and the cross-sectional area of the support member corresponding to the flat area of the silicon substrate is smaller than the cross-sectional area of the support member corresponding to the round area of the silicon substrate,
The cross-sectional area of the support member gradually decreases from the center of the round region of the silicon substrate to the center of the flat region of the silicon substrate.
상기 포켓의 가장 자리에 배치되고 실리콘 기판을 지지하는 지지 부재를 포함하고, 상기 실리콘 기판 상에 질화물 반도체를 포함하는 반도체 구조물이 성장되고,
상기 실리콘 기판은 플랫 영역과 라운드 영역으로 이루어지고, 상기 실리콘 기판의 플랫 영역과 대응하는 지지 부재의 단면적은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역과 대응하는 지지 부재의 단면적보다 좁고,
상기 지지 부재의 단면적은, 상기 실리콘 기판의 라운드 영역의 중심으로부터 상기 실리콘 기판의 플랫 영역의 중심 방향으로 계단식으로 감소하는 서셉터.A susceptor body in which at least one pocket is disposed; And
A semiconductor structure including a support member disposed at the edge of the pocket and supporting a silicon substrate, wherein a semiconductor structure including a nitride semiconductor is grown on the silicon substrate,
The silicon substrate is composed of a flat area and a round area, and the cross-sectional area of the support member corresponding to the flat area of the silicon substrate is smaller than the cross-sectional area of the support member corresponding to the round area of the silicon substrate,
The susceptor of which the cross-sectional area of the support member decreases stepwise from the center of the round region of the silicon substrate to the center of the flat region of the silicon substrate.
상기 포켓의 바닥면의 중심부는 상기 실리콘 기판 방향으로 볼록한 서셉터.The method according to claim 1 or 2,
The center of the bottom surface of the pocket is a susceptor convex toward the silicon substrate.
상기 지지 부재의 높이와 상기 바닥면의 중심부의 높이는 서로 다른 서셉터.According to claim 3,
The height of the support member and the height of the center of the bottom surface are different susceptors.
상기 반도체 구조물과 접촉하는 상기 지지 부재의 폭은 1.1 밀리미터 내지 1.3 밀리미터인 서셉터.The method according to claim 1 or 2,
The susceptor having a width of the support member in contact with the semiconductor structure is 1.1 mm to 1.3 mm.
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