KR102499221B1 - Iii-v 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

Iii-v 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102499221B1
KR102499221B1 KR1020180102168A KR20180102168A KR102499221B1 KR 102499221 B1 KR102499221 B1 KR 102499221B1 KR 1020180102168 A KR1020180102168 A KR 1020180102168A KR 20180102168 A KR20180102168 A KR 20180102168A KR 102499221 B1 KR102499221 B1 KR 102499221B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group iii
crystal
compound
substrate
seed crystal
Prior art date
Application number
KR1020180102168A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190033424A (ko
Inventor
유스케 모리
마사시 요시무라
마모루 이마데
마사유키 이마니시
히로시 모리카즈
신 다바타
다쿠미 쇼토쿠지
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
고꾸리쯔 다이가꾸 호우징 오사까 다이가꾸
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 가부시기가이샤 디스코, 고꾸리쯔 다이가꾸 호우징 오사까 다이가꾸 filed Critical 가부시기가이샤 디스코
Publication of KR20190033424A publication Critical patent/KR20190033424A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102499221B1 publication Critical patent/KR102499221B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • 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
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • 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
    • C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
    • C30B19/02—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
    • 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
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • 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
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C30B29/406—Gallium nitride
    • 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
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/06—Joining of crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H01L33/18—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/025—Physical imperfections, e.g. particular concentration or distribution of impurities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(과제) III-V 족 화합물 결정을 기판으로부터 분리하는 (박리시키는) 것이 용이한 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 기판 (11) 상에 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 이 형성된 종결정 형성 기판을 제공하는 종결정 형성 기판 제공 공정과, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 의, 기판 (11) 과 접촉하고 있는 부분의 일부를 기판 (11) 으로부터 분리시키는 종결정 일부 분리 공정과, 상기 종결정 일부 분리 공정 후에, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 핵으로 하여 III 족 원소와 V 족 원소를 반응시킴으로써, III-V 족 화합물 결정 (12) 을 생성시키고 성장시키는 결정 성장 공정을 포함하는 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법.

Description

III-V 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING III-V GROUP COMPOUND CRYSTAL AND METHOD OF PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
질화갈륨 (GaN) 등의 III-V 족 화합물 반도체 (III-V 족 반도체, 또는 GaN 계 반도체 등이라고도 한다) 는, 레이저 다이오드 (LD), 발광 다이오드 (LED) 등의 각종 반도체 소자의 재료로서 널리 사용되고 있다.
III-V 족 화합물 반도체를 간편하게 제조하는 방법으로는, 예를 들어, 기상 에피택셜 성장법 (간단히 「기상 성장법」 이라고 하는 경우도 있다) 이 이용된다 (특허문헌 1 및 2). 기상 에피택셜 성장법은, 성장하는 결정의 두께에 한계가 있었지만, 최근 개량에 의해, 두께가 큰 III-V 족 화합물 결정을 얻는 것이 가능해졌다. 기상 성장법에는, 하이드라이드 기상 성장법 (Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE), 유기 금속 기상 성장법 (MOCVD：Metalorganic Chemical Vapor Deposition, 또는 MOVPE：metal-organic vapor phase epitaxy 라고도 한다) 등이 있다. 특허문헌 1 및 2 에서는, 사파이어 기판 상에 버퍼층 (스트레스 완화층) 을 형성하고, 또한 그 위에 기상 성장법으로 질화갈륨층을 형성하고 있다.
또, III-V 족 화합물 결정의 제조 방법으로는, 액상 중에서 결정을 성장시키는 액상 성장법 (LPE：Liquid Phase Epitaxy) 도 이용된다. 이 액상 성장법은, 고온 고압을 필요로 한다고 하는 문제가 있었지만, 최근 개량에 의해, 비교적 저온 저압에서 실시할 수 있게 되어, 양산에도 적합한 방법으로 되어 있다 (특허문헌 3 등). 상기 액정 성장법 (LPE) 은, 예를 들어, 기판 상에, 종결정 (種結晶) 이 되는 III-V 족 화합물 결정층을 MOCVD 에 의해 성막한 후, 액상 성장법에 의해 상기 III-V 족 화합물 결정을 더욱 성장시키는 방법이어도 된다 (특허문헌 3 등).
일본 특허공보 평7-54806호 일본 공개특허공보 2014-009156호 일본 특허공보 제4920875호
제조한 III-V 족 화합물 결정을 기판으로부터 분리하기 (박리시키기) 위해서 는, 예를 들어, 이하와 같은 방법을 이용할 수 있다. 즉, 먼저, 기판측으로부터, 투과성의 레이저 광을 조사하여 버퍼층에서 집광시키고, 박리층을 형성시킨다. 그 후, 외력을 부여하여 상기 기판을 III-V 족 화합물 결정으로부터 박리시킨다.
그러나, 이 방법에서는, 이하와 같은 문제가 있다. 먼저, III-V 족 화합물 결정은, 예를 들어, 노 (爐) 내에서, 기판 상에, 800 ∼ 1200 ℃ 등의 고온에서 성장시킨다. 그 후, 상기 III-V 족 화합물 결정 및 상기 기판을 레이저 광 조사에 의해 가공하기 위해서는, 노 내로부터 취출할 필요가 있다. 이 때, 상기 III-V 족 화합물 결정 및 상기 기판은, 예를 들어, 실온으로 냉각된다. 그 냉각시에, 상기 III-V 족 화합물 결정과 상기 기판의 열팽창 계수의 차에 의해, 상기 III-V 족 화합물 결정 및 상기 기판이 변형되어 만곡하거나 할 우려가 있다. 예를 들어, 일반적으로 사용되는 사파이어와 질화갈륨은, 열팽창 계수의 차가 약 35 ％ 이다. 이 경우, 질화갈륨에 비해, 사파이어의 열팽창 계수가 작기 때문에, 냉각에 의해, 질화갈륨측이 볼록 형상이 되도록 사파이어 기판이 만곡하게 된다. 만곡한 기판의 버퍼층에 레이저 광을 조사시키고 가공층을 형성하려면, 레이저 광을 집광시키는 위치 (가공 위치) 를 만곡에 맞추어 조정할 필요가 있다. 이 조정은 곤란을 수반하기 때문에, 레이저 광 조사에 의한 박리층의 형성이 곤란하다. 또, 만곡되어 있는 기판은 내부 응력을 구비하고 있기 때문에, 박리층의 형성 중에 사파이어 기판과 질화갈륨 기판의 응력이 변화함으로써 기판의 만곡 형상이 변화한다. 이 때문에, 레이저 광을 집광시키는 가공 위치가 변화하므로, 상기 가공 위치의 조정이 더욱 곤란해진다.
따라서, 본 발명의 목적은, III-V 족 화합물 결정을 기판으로부터 분리하는 (박리시키는) 것이 용이한 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, III-V 족 화합물 결정의 제조 방법으로서, 기판 상에 III-V 족 화합물 종결정이 형성된 종결정 형성 기판을 제공하는 종결정 형성 기판 제공 공정과, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 상기 기판으로부터 분리시키는 종결정 일부 분리 공정과, 상기 종결정 일부 분리 공정 후에, 상기 III-V 족 화합물 종결정을 핵으로 하여 III 족 원소와 V 족 원소를 반응시킴으로써, III-V 족 화합물 결정을 생성시키고 성장시키는 결정 성장 공정을 포함하는 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 본 발명의 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법에 의해 상기 III-V 족 화합물 결정을 제조하는 공정을 포함하는, 상기 III-V 족 화합물 결정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, III-V 족 화합물 결정을 기판으로부터 분리하는 (박리시키는) 것이 용이한 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 공정도이다.
도 2 는, 본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법에 사용하는 기상 성장로의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법에 사용하는 레이저 가공 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 도 3 의 레이저 가공 장치에 있어서의 피가공물을 프레임에 고정한 상태의 사시도이다.
도 5 는, 도 4 의 피가공물을 레이저 광 조사 수단에 있어서의 집광기의 하방에 위치시킨 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6 은, 도 4 의 피가공물을 레이저 광 조사 수단에 있어서의 집광기의 하방에 위치시킨 상태를 나타내는 도면이다. 도 6(a) 는, 정면도이고, 도 6(b) 는, 단면도이다.
도 7 은, 실시예에서 사용한 LPE 장치의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8 은, 실시예에서 제조한 GaN 결정 및 상기 GaN 결정으로부터 박리한 사파이어 기판의 사진이다.
도 9 는, 실시예에서 사용한 종결정 형성 기판의 구조를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 도 9 의 종결정 형성 기판의 PL (포토루미네선스) 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 11 은, 실시예에서 제조한 다른 GaN 결정 및 상기 GaN 결정으로부터 박리한 사파이어 기판의 사진이다.
도 12 는, 도 11 과 동일한 GaN 결정의 사진을, 비교예의 GaN 결정의 사진과 아울러 나타내는 사진이다.
도 13 은, 도 12 에 나타낸 실시예 및 비교예의 GaN 결정의 XRC (X 선 로킹 커브 회절법) 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14 는, 실시예에서 제조한 또 다른 GaN 결정의 사진이다.
이하, 본 발명에 대해서 예를 들어 설명한다. 단, 본 발명은, 이하의 설명에 의해 한정되지 않는다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법 (이하, 「본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법」 이라고 하는 경우가 있다) 은, 예를 들어, 상기 종결정 일부 분리 공정에 있어서, 상기 종결정 형성 기판의 상기 기판측으로부터 상기 III-V 족 화합물 종결정에 레이저 광을 조사함으로써, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 분리해도 된다. 또한, 본 발명에 있어서, 「분리」 는, 예를 들어, 분해, 박리, 제거, 물리 변화, 화학 변화 등에 의해 분리하는 것도 포함한다. 예를 들어, 상기 종결정 일부 분리 공정에 있어서, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 상기 기판으로부터 분리시키기 위해서는, 예를 들어, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를, 분해, 박리, 제거, 물리 변화, 화학 변화 등에 의해 상기 기판으로부터 분리해도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 또한, 상기 종결정 일부 분리 공정 후에, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 반대측의 표면을 금속 융액에 접촉시키는 접촉 공정을 포함하고, 상기 결정 성장 공정에 있어서, 상기 III 족 원소와 상기 V 족 원소를 상기 금속 융액 중에서 반응시켜도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 상기 V 족 원소가, 질소이고, 상기 금속 융액이, 알칼리 금속 융액이고, 상기 III-V 족 화합물이, III 족 질화물이고, 상기 결정 성장 공정에 있어서, 질소를 포함하는 분위기하에 있어서, III 족 원소와 상기 질소를 상기 알칼리 금속 융액 중에서 반응시킴으로써, 상기 III-V 족 화합물 종결정을 핵으로 하여 III 족 질화물 결정을 생성시키고 성장시켜도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 상기 결정 성장 공정에 있어서, 상기 III 족 원소와 상기 V 족 원소를 기상 중에서 반응시켜도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 상기 종결정 일부 분리 공정에 있어서, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분을, 섬 형상으로 남겨도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 상기 III-V 족 화합물 종결정 및 상기 III-V 족 화합물 결정이, 질화갈륨 (GaN) 이어도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 상기 결정 성장 공정 후에, 상기 III-V 족 화합물 결정으로부터 상기 기판을 분리하는 기판 분리 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 상기 기판 분리 공정에 있어서, 온도 변화에 의한 상기 III-V 족 화합물 결정과 상기 기판의 팽창율 또는 수축률의 차에 의해, 상기 III-V 족 화합물 결정으로부터 상기 기판을 분리해도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 상기 기판 분리 공정에 있어서, 상기 III-V 족 화합물 결정 및 상기 기판을 냉각시켜도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법은, 예를 들어, 상기 기판이 사파이어 기판이어도 된다.
＜1. III-V 족 화합물 결정의 제조 방법＞
본 발명의 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법은, 예를 들어, 이하와 같이 하여 실시할 수 있다.
도 1(a) ∼ (g) 의 공정 단면도에, 본 발명의 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법의 일례를 모식적으로 나타낸다. 먼저, 도 1(a) 및 (b) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (11) 상에 III-V 족 화합물 종결정층 (III-V 족 화합물 종결정) (12a) 이 형성된 종결정 형성 기판을 제공한다 (종결정 형성 기판 제공 공정). 다음에, 도 1(c) 및 (d) 에 나타내는 바와 같이, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 의, 기판 (11) 과 접촉하고 있는 부분의 일부를 기판 (11) 으로부터 분리시킨다 (종결정 일부 분리 공정). 다음에, 도 1(e) 에 나타내는 바와 같이, 상기 종결정 일부 분리 공정 후에, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 핵으로 하여 III 족 원소와 V 족 원소를 반응시킴으로써, III-V 족 화합물 결정 (12) 을 생성시키고 성장시킨다 (결정 성장 공정). 또한, 도 1(f) 및 (g) 에 나타내는 바와 같이, 상기 결정 성장 공정 후에, III-V 족 화합물 결정 (12) 으로부터 기판 (11) 을 분리한다 (기판 분리 공정).
III-V 족 화합물 종결정 (12a) 및 III-V 족 화합물 결정 (12) 을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 기상 성장법이어도 된다. 상기 기상 성장법에 사용하는 장치는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 일반적인 기상 성장법에 사용하는 기상 성장로 등과 동일해도 된다. 도 2 의 단면도에, 본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법에 사용하는 기상 성장로의 일례를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 이 기상 성장로 (1000) 는, 내부에 테이블 (1001) 과 원료 수용부 (1002) 를 갖는다. 테이블 (1001) 에는, 기판 (11) 을 재치 (載置) 할 수 있다. 원료 수용부 (1002) 에는, III-V 족 화합물 결정의 원료를 수용할 수 있다. 상기 원료는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, III-V 족 화합물 결정이 질화갈륨 (GaN) 인 경우에는, 금속 갈륨이어도 된다. 또, 기상 성장로 (1000) 는, 또한, 그 상부에, 암모니아 가스 (NH3) 도입관 (1003), 수소 가스 (H2) 도입관 (1004), 및 염화수소 가스 (HCl) 도입관 (1005) 을 갖고, 외측면에 히터 (1006) 를 가짐과 함께, 하부에 배기관 (1007) 을 갖는다.
이하, 도 1 및 2 에 의한 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법에 대해서, 더욱 구체적으로 설명한다.
＜1-1. 종결정 형성 기판 제공 공정＞
먼저, 도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (11) 을 준비한다. 기판 (11) 은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 사파이어 기판, 탄화규소 기판, 산화갈륨 (Ga2O3) 기판, 실리콘 (Si) 기판, 질화실리콘 (Si3N4, 질화규소라고도 한다) 기판, 갈륨비소 (GaAs) 기판, 리튬알루미네이트 (LiAlO2), ScAlMgO4 기판 등을 들 수 있다. 기판 (11) 의 형상 및 사이즈는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 제조하고자 하는 III-V 족 화합물 결정의 형상 및 사이즈 등에 따라 적절히 설정 가능하다. 기판의 형상은, 예를 들어, 직사각형이어도 되고, 원형, 다각형, 정방형, 육각형, 팔각형 등이어도 된다. 기판 (11) 의 사이즈는, 예를 들어, 장경이 5 ∼ 20 ㎝ 등이어도 된다. 기판 (11) 의 두께도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0.01 ∼ 2 ㎜, 0.05 ∼ 1.5 ㎜, 또는 0.1 ∼ 1 ㎜ 여도 된다.
다음에, 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (11) 상에, III-V 족 화합물 종결정층 (III-V 족 화합물 종결정) (12a) 을 형성한다. III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 기상 성장법이어도 된다. 상기 기상 성장법도, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 일반적인 기상 성장법과 동일해도 된다. 또, 예를 들어, 후술하는 III-V 족 화합물 결정 (12) 을 생성시키고 성장시키는 방법 (결정 성장 공정) 의 구체예와 동일해도 된다. 또한, 본 발명에서, III 족 (13 족) 원소로는, 예를 들어, 알루미늄 (Al), 갈륨 (Ga), 인듐 (In) 을 들 수 있고, V 족 (15 족) 원소로는, 예를 들어, 질소 (N), 인 (P), 비소 (As), 안티몬 (Sb) 을 들 수 있다. III-V 족 화합물 종결정 (12a) 은, 예를 들어, AlxGayIn1-x-yN 또는 AlxGayIn1-x-yP (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, x ＋ y ≤ 1) 로 나타내는 III-V 족 화합물이어도 되고, III 족 질화물인 것이 바람직하다. III-V 족 화합물 결정층 (12) 은, 보다 구체적으로는, 상기 조성으로 나타내는 AlGaN, InGaN, InAlGaN, AlN, GaP, GaN 등을 들 수 있고, GaN 이 특히 바람직하다. 또, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 의 조성 (화학식) 은, 예를 들어, III-V 족 화합물 결정 (12) 과 동일해도 되고 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다.
III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의 두께도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0.001 ∼ 1000 ㎛, 0.01 ∼ 100 ㎛, 또는 0.1 ∼ 50 ㎛ 여도 된다. 후술하는 종결정 일부 분리 공정에 있어서, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의 가공하기 쉽다 (III-V 족 화합물 종결정 (12a) 의, 기판 (11) 과 접촉하고 있는 부분의 일부를 기판 (11) 으로부터 분리시키기 쉽다) 라는 관점에서는, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의 두께가 지나치게 작지 않은 것이 바람직하다. 한편, 후술하는 기판 분리 공정 후에 있어서의, III-V 족 화합물 결정 (12) 및 기판 (11) 의 휨을 억제 또는 방지하는 관점에서는, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의 두께가 지나치게 크지 않은 것이 바람직하다.
이상과 같이 하여, 기판 (11) 상에 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 이 형성된 종결정 형성 기판을 제공할 수 있다. 또한, 도 1(a) 및 (b) 에서는, 기판 (11) 상에 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 을 형성하는 예를 나타냈지만, 이 대신에, 미리 준비된 종결정 형성 기판을 입수해도 된다.
＜1-2. 종결정 일부 분리 공정＞
다음에, 도 1(c) 및 (d) 에 나타내는 바와 같이, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 의, 기판 (11) 과 접촉하고 있는 부분의 일부를 기판 (11) 으로부터 분리시킨다 (종결정 일부 분리 공정).
전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 상기 기판으로부터 분리시키기 위해서는, 예를 들어, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를, 분해, 박리, 제거, 물리 변화, 화학 변화 등에 의해 상기 기판으로부터 분리해도 된다. 물리적인 가공에 의하면, 레지스트 (에칭 마스크) 및 에칭액 등을 사용하지 않고, 간편하게, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 상기 기판으로부터 분리시킬 수 있다. 상기 물리적인 가공으로는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 절삭 가공, 또는, 입자 혹은 파동을 상기 III-V 족 화합물 종결정에 충돌시키는 것에 의한 가공 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 입자 또는 파동을 상기 III-V 족 화합물 종결정에 충돌시키는 것에 의한 가공이 바람직하다. 입자 또는 파동을 상기 III-V 족 화합물 종결정에 충돌시키는 것에 의한 가공으로는, 예를 들어, 레이저 광 조사, 입자 (이온 또는 전자) 빔 조사, 밀링 가공, 쇼트 블라스트, 어브레시브 워터 제트, 초음파 가공 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 레이저 광 조사가 특히 바람직하다. 레이저 광 조사에 의하면, 정밀한 가공을, 보다 간편하게 실시할 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 예를 들어, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판으로부터 분리시키고자 하는 위치에 레이저 광 조사하면 된다.
도 1(c) 및 (d) 에서는, 기판 (11) 측으로부터 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 에 레이저 광을 조사하는 방법을 설명한다. 즉, 도 1(c) 에 나타내는 바와 같이, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의, 기판 (11) 으로부터 분리시키고자 하는 위치 (가공 위치) (14) 에, 레이저 광 (13) 을 집광시키고, 조사한다. 이에 따라, 도 1(d) 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광 (13) 을 조사한 가공 위치 (14) 에 있어서, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 이 기판 (11) 으로부터 분리되고, 가공흔 (15) 이 형성된다. 이 때에 일어나는 현상 (메커니즘) 은 불분명하지만, 예를 들어, 가공 위치 (14) 에 레이저 광 (13) 이 조사된 것에 의해, 그 위치에 있어서의 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 이 분해 (화학 변화) 됨으로써, 기판 (11) 으로부터 분리되는 것으로 추측된다. III-V 족 화합물 종결정 (12a) 이 GaN 인 경우에는, 예를 들어, 레이저 광 (13) 의 조사에 의해, 금속 갈륨으로 변화하는 것으로 추측된다. 금속 갈륨은, 융점이 약 30 ℃ 이기 때문에, 기판 (11) 으로부터 용이하게 분리된다. 단, 이들 추측은, 본 발명을 조금도 한정하지 않는다.
레이저 광 (13) 의 파장은, 특별히 한정되지 않지만, 기판 (11) 에 영향을 주지 않고, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 가공할 수 있는 파장인 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 상기 레이저 광의 파장은, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 에 의해 흡수되고, 또한, 기판 (11) 을 투과하는 파장인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 레이저 광의, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 에 대한 흡수율은, 예를 들어, 20 ％ 이상, 50 ％ 이상, 또는 80 ％ 이상이어도 되고, 이상적으로는 100 ％ 이다. 또, 레이저 광 (13) 의, 기판 (11) 에 대한 투과율은, 예를 들어 90 ％ 이상, 95 ％ 이상, 또는 98 ％ 이상이어도 되고, 이상적으로는 100 ％ 이다. 또한, 상기 레이저 광의, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 에 대한 흡수율 및 기판 (11) 에 대한 투과율의 측정 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 일반적인 분광 광도계를 사용하여 측정할 수 있다. 레이저 광 (13) 의 파장은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 150 ∼ 1300 ㎚, 193 ∼ 1100 ㎚, 193 ∼ 500 ㎚, 또는 193 ∼ 400 ㎚ 여도 된다. 레이저 광 (13) 의 파장은, 기판 (11) 및 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의 재질 등도 고려하여 적절히 설정할 수 있다. 레이저 광 (13) 의 파장은, 기판 (11) 이 사파이어 기판이고, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 이 GaN 인 경우, 예를 들어 193 ∼ 500 ㎚, 193 ∼ 355 ㎚, 200 ∼ 350 ㎚, 또는 230 ∼ 300 ㎚ 여도 된다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 266 ㎚ 또는 355 ㎚ 등의 파장의 레이저 광을 사용할 수 있다.
레이저 광 (13) 의 출력도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.01 ∼ 100 W, 0.05 ∼ 50 W, 또는 1 ∼ 20 W 여도 된다. 레이저 광 (13) 의 스폿 직경도, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1 ∼ 400 ㎛, 5 ∼ 150 ㎛, 또는 10 ∼ 80 ㎛ 여도 된다. 레이저 광 (13) 의 에너지 밀도도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0.001 ∼ 20 J/㎠, 0.002 ∼ 10 J/㎠, 또는 0.006 ∼ 5 J/㎠ 여도 된다. 또, 예를 들어, 레이저 광 (13) 의 스폿을 이동시키고, 가공 위치 (레이저 광 (13) 의 조사 위치) (14) 를 변화시키면서 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 에 레이저 광 (13) 을 조사하고, 가공해도 된다. 레이저 광 (13) 의 스폿의 이동 속도 (이송 속도) 도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1 ∼ 1000 ㎜/s, 10 ∼ 500 ㎜/s, 또는 50 ∼ 300 ㎜/s 여도 된다. 또, 레이저 광 (13) 을 조사하는 방향도 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 측으로부터 조사해도 되고, 기판 (11) 측으로부터 조사해도 되지만, 도 1(d) 와 같이 기판 (11) 측으로부터 조사하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의, 기판 (11) 에 접촉하고 있지 않은 측을 남겨, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 에 접촉한 측만을 선택적으로 가공할 수 있다.
또, 레이저 광 (13) 의 매체 및 레이저 발진기도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저, 디스크 레이저, DPSS 레이저, 엑시머 레이저, 파이버 레이저 등을 들 수 있다. 또, 상기 레이저 광은, 펄스 레이저 광선이어도 되고, CW (Continuous wave) 레이저 광선이어도 된다. 펄스 레이저 광선의 경우, 그 주파수는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10 Hz ∼ 100 ㎒, 1 ∼ 1000 ㎑ (1 ㎒), 또는 10 ∼ 200 ㎑ 여도 된다. 상기 펄스 레이저 광선의 펄스폭도 특별히 한정되지 않지만, 열 확산 억제의 관점에서, 예를 들어 0.2 ps (0.2 피코초, 또는 200 fs [펨토초]) ∼ 10 ㎱, 5 ∼ 500 ㎰ (피코초), 또는 5 ∼ 200 ㎰ 이다.
III-V 족 화합물 종결정 (III-V 족 화합물 종결정층) (12a) 이 기판 (11) 과 접촉하는 측에 있어서, 레이저 광 (13) 을 조사하지 않았던 부분, 즉 가공 위치 (14) 이외의 부분은, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 이 기판 (11) 에 접촉한 채로 남는다. 이 남긴 부분의 형상은 특별히 한정되지 않고, 스트라이프 형상, 섬 형상 (도트 형상) 등을 들 수 있지만, 도트 형상이 특히 바람직하다. 도트 형상인 경우에는, 그 형상은, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 원형이어도 되고, 타원형, 다각형, 정다각형, 삼각형, 정삼각형, 사각형, 정방형, 직사각형, 오각형, 정오각형, 육각형, 정육각형 등이어도 된다. III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 남기는 부분의 크기 및 그 간격도 특별히 한정되지 않는다. 상기 크기 및 간격은, 예를 들어, 기판 (11) 이, 후술하는 기판 분리 공정까지는 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 으로부터 박리 (분리) 되지 않고, 또한, 후술하는 기판 분리 공정에 있어서 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 으로부터 박리 (분리) 되기 쉽도록 적절히 설정하면 된다. III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 남기는 부분이 스트라이프 형상인 경우, 그 폭은, 예를 들어 100 ㎜ 이하, 10 ㎜ 이하, 1 ㎜ 이하, 또는 500 ㎛ 이하여도 되고, 예를 들어 0.001 ㎛ 이상, 0.1 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 또는 10 ㎛ 이상이어도 된다. III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 남기는 부분이 도트 형상인 경우, 상기 도트의 장경 (가장 긴 직경, 예를 들어, 직사각형의 경우에는 장변) 은, 예를 들어 100 ㎜ 이하, 10 ㎜ 이하, 1 ㎜ 이하, 또는 500 ㎛ 이하여도 되고, 예를 들어 0.001 ㎛ 이상, 0.1 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 또는 10 ㎛ 이상이어도 된다. 상기 도트의 단경 (가장 짧은 직경, 예를 들어, 직사각형의 경우에는 단변) 은, 예를 들어 100 ㎜ 이하, 10 ㎜ 이하, 1 ㎜ 이하, 또는 500 ㎛ 이하여도 되고, 예를 들어 0.001 ㎛ 이상, 0.1 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 또는 10 ㎛ 이상이어도 된다. 또, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 남기는 부분에 있어서, 서로 인접하는 부분간의 간격은, 예를 들어 100 ㎜ 이하, 10 ㎜ 이하, 1 ㎜ 이하, 또는 500 ㎛ 이하여도 되고, 예를 들어 0.001 ㎛ 이상, 0.1 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 또는 10 ㎛ 이상이어도 된다. III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 남기는 부분의 배치도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판 (11) 상에, 서로 합동인 복수의 직사각형 (장방형) 을 간극 없게 빈틈없이 깔았다고 가정하고, 상기 직사각형의 각 정점에 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 남기는 부분을 배치해도 된다. 또, 상기 직사각형 대신에, 예를 들어, 정방형, 마름모꼴, 사다리꼴 등이어도 되고, 예를 들어, 정삼각형이어도 되고, 정삼각형 이외의 삼각형이어도 된다. 서로 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 끼리의 배치 관계도 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 소용돌이상, 동심원상, 방사선상 등, 어떠한 배치이어도 된다.
또, 가공 위치 (14) (III-V 족 화합물 종결정 (12a) 의, 기판 (11) 으로부터 분리시킨 부분) 의 면적은, 특별히 한정되지 않지만, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 전체의 면적에 대하여, 예를 들어, 0.001 ％ 이상, 0.01 ％ 이상, 0.1 ％ 이상, 1 ％ 이상, 5 ％ 이상, 10 ％ 이상, 20 ％ 이상, 30 ％ 이상, 40 ％ 이상 또는 50 ％ 이상이어도 되고, 99.9 ％ 이하, 99 ％ 이하, 90 ％ 이하, 80 ％ 이하, 70 ％ 이하, 60 ％ 이하, 또는 50 ％ 이하여도 된다. 가공하기 쉬움, 및, 후술하는 III-V 족 화합물 결정 (12) 의 결함이 적다는 관점에서는, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 전체의 면적에 대한 가공 위치 (14) 의 면적비가 지나치게 크지 않은 것이 바람직하다. 한편, 후술하는 III-V 족 화합물 결정 (12) 과 기판 (11) 의 분리 (박리) 가 하기 쉽다는 관점에서는, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 전체의 면적에 대한 가공 위치 (14) 의 면적비가 지나치게 작지 않은 것이 바람직하다.
레이저 광 (13) 을 조사하여 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 가공시키는 레이저 가공 장치도 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 공지된 레이저 가공 장치를 사용해도 된다. 도 3 의 사시도에, 상기 레이저 가공 장치의 일례를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 이 레이저 가공 장치 (10) 는, 정지 기대 (基臺) (20) 와, 유지 테이블 기구 (30) 와, 레이저 광 조사 유닛 지지 기구 (40) 와, 레이저 광 조사 유닛 (50) 을 포함한다. 유지 테이블 기구 (30) 는, 정지 기대 (20) 상에 설치되고, 피가공물을 유지함과 함께, 화살표 X 로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동 가능하다. 레이저 광 조사 유닛 지지 기구 (40) 는, 정지 기대 (20) 상에 설치되고, 화살표 Y 로 나타내는 할출 (割出) 이송 방향으로 이동 가능하다. 화살표 Y 는, 도시하는 바와 같이, 화살표 X 로 나타내는 가공 이송 방향과 직교한다. 레이저 광 조사 유닛 (50) 은, 레이저 광 조사 유닛 지지 기구 (40) 에 장착되고, 화살표 Z 로 나타내는 집광점 위치 조정 방향으로 이동 가능하다. 화살표 Z 는, 도시하는 바와 같이, 화살표 X 및 Y 와 직교한다.
상기 유지 테이블 기구 (30) 는, 안내 레일 (310) 과, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 과, 제 2 슬라이딩 블록 (330) 과, 원통상의 지지 통체 (340) 와, 커버 테이블 (350) 과, 유지 테이블 (360) 을 포함한다. 안내 레일 (310) 은, 2 개 (1 쌍) 있고, 그것들은, 정지 기대 (20) 상에, 화살표 X 로 나타내는 가공 이송 방향을 따라 평행하게 배치되어 있다. 제 1 슬라이딩 블록 (320) 은, 1 쌍의 안내 레일 (310) 상에 배치되고, 화살표 X 로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동 가능하다. 제 2 슬라이딩 블록 (330) 은, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 상에 배치되고, 화살표 Y 로 나타내는 할출 이송 방향으로 이동 가능하다. 커버 테이블 (350) 과, 피가공물 유지 수단으로서의 유지 테이블 (360) 은, 제 2 슬라이딩 블록 (330) 상에, 원통상의 지지 통체 (340) 에 의해 지지되어 있다.
제 1 슬라이딩 블록 (320) 의 하면에는, 1 쌍의 안내 레일 (310) 과 끼워 맞춰지는 피안내 홈 (3210) 이 2 개 (1 쌍) 형성되어 있다. 또, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 의 상면에는, 화살표 Y 로 나타내는 할출 이송 방향을 따라 평행하게 형성된 안내 레일 (3220) 이 2 개 (1 쌍) 형성되어 있다. 이 제 1 슬라이딩 블록 (320) 은, 1 쌍의 피안내 홈 (3210) 이 1 쌍의 안내 레일 (310) 에 끼워 맞춰짐으로써, 1 쌍의 안내 레일 (310) 을 따라 화살표 X 로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동 가능하다. 또, 도시하는 유지 테이블 기구 (30) 는, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 을 1 쌍의 안내 레일 (310) 을 따라 화살표 X 로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단 (370) 을 갖는다. 가공 이송 수단 (370) 은, 수나사 로드 (3710) 를 포함한다. 수나사 로드 (3710) 는, 1 쌍의 안내 레일 (310 과 310) 의 사이에, 안내 레일 (310) 과 평행하게 설치되어 있다. 또, 가공 이송 수단 (370) 은, 또한, 수나사 로드 (3710) 를 회전 구동하기 위한, 펄스 모터 (3720) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드 (3710) 는, 그 일단이, 정지 기대 (20) 에 고정된 베어링 블록 (3730) 에, 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 또, 수나사 로드 (3710) 의 타단은, 상기 펄스 모터 (3720) 의 출력축과 전동 (傳動) 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드 (3710) 는, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 의 중앙부 하면에 돌출하는 암나사 블록 (도시하지 않음) 의 관통 암나사 구멍에 나사 결합 (끼워 맞춤) 되어 있다. 따라서, 펄스 모터 (3720) 에 의해 수나사 로드 (3710) 를 정전 (正轉) 또는 역전 (逆轉) 구동함으로써, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 은, 1 쌍의 안내 레일 (310) 을 따라, 화살표 X 로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동 가능하다.
제 2 슬라이딩 블록 (330) 의 하면에는, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 의 상면에 형성된 1 쌍의 안내 레일 (3220) 과 끼워 맞춰지는 1 쌍의 피안내 홈 (3310) 이 형성되어 있다. 이 1 쌍의 피안내 홈 (3310) 을 1 쌍의 안내 레일 (3220) 에 끼워 맞춤시킴으로써, 제 2 슬라이딩 블록 (330) 은, 화살표 Y 로 나타내는 할출 이송 방향으로 이동 가능하다. 또, 도시하는 유지 테이블 기구 (30) 는, 제 1 할출 이송 수단 (380) 을 포함한다. 제 1 할출 이송 수단 (380) 은, 제 2 슬라이딩 블록 (330) 을, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 에 형성된 1 쌍의 안내 레일 (3220) 을 따라 화살표 Y 로 나타내는 할출 이송 방향으로 이동시키기 위한 수단이다. 제 1 할출 이송 수단 (380) 은, 수나사 로드 (3810) 를 포함한다. 수나사 로드 (3810) 는, 1 쌍의 안내 레일 (3220 과 3220) 의 사이에, 안내 레일 (3220) 과 평행하게 배치되어 있다. 또, 제 1 할출 이송 수단 (380) 은, 또한, 수나사 로드 (3810) 를 회전 구동하기 위한 펄스 모터 (3820) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드 (3810) 의 일단은, 제 1 슬라이딩 블록 (320) 의 상면에 고정된 베어링 블록 (3830) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 수나사 로드 (3810) 의 타단은, 펄스 모터 (3820) 의 출력축과 전동 연결되어 있다. 또, 수나사 로드 (3810) 는, 제 2 슬라이딩 블록 (330) 의 중앙부 하면에 돌출한 암나사 블록 (도시하지 않음) 의 관통 암나사 구멍에 나사 결합 (끼워 맞춤) 되어 있다. 따라서, 펄스 모터 (3820) 에 의해 수나사 로드 (3810) 를 정전 또는 역전 구동함으로써, 제 2 슬라이딩 블록 (330) 은, 1 쌍의 안내 레일 (3220) 을 따라, 화살표 Y 로 나타내는 할출 이송 방향으로 이동 가능하다.
레이저 광 조사 유닛 지지 기구 (40) 는, 안내 레일 (410) 과, 가동 지지 기대 (420) 를 포함한다. 안내 레일 (410) 은, 2 개 (1 쌍) 이고, 정지 기대 (20) 상에 화살표 Y 로 나타내는 할출 이송 방향을 따라 평행하게 배치되어 있다. 가동 지지 기대 (420) 는, 1 쌍의 안내 레일 (410) 상에, 화살표 Y 로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 이 가동 지지 기대 (420) 는, 1 쌍의 안내 레일 (410) 상에 이동 가능하게 배치된 이동 지지부 (4210) 와, 이동 지지부 (4210) 에 장착된 장착부 (4220) 를 포함한다. 장착부 (4220) 에는, 1 측면에 화살표 Z 로 나타내는 집광점 위치 조정 방향으로 연장되는 1 쌍의 안내 레일 (4230) 이, 서로 평행하게 형성되어 있다. 도시하는 레이저 광 조사 유닛 지지 기구 (40) 는, 제 2 할출 이송 수단 (430) 을 포함한다. 제 2 할출 이송 수단 (430) 은, 가동 지지 기대 (420) 를 1 쌍의 안내 레일 (410) 을 따라 화살표 Y 로 나타내는 할출 이송 방향으로 이동시키기 위한 수단이다. 제 2 할출 이송 수단 (430) 은, 수나사 로드 (4310) 를 포함한다. 수나사 로드 (4310) 는, 1 쌍의 안내 레일 (410 과 410) 의 사이에, 안내 레일 (410) 과 평행하게 배치되어 있다. 또, 제 2 할출 이송 수단 (430) 은, 또한, 수나사 로드 (4310) 를 회전 구동하기 위한 펄스 모터 (4320) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드 (4310) 의 일단은, 정지 기대 (20) 에 고정된 베어링 블록 (도시하지 않음) 에, 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 수나사 로드 (4310) 의 타단은, 펄스 모터 (4320) 의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또, 수나사 로드 (4310) 는, 가동 지지 기대 (420) 를 구성하는 이동 지지부 (4210) 의 중앙부 하면에 돌출한 암나사 블록 (도시하지 않음) 의 암나사 구멍에 나사 결합 (끼워 맞춤) 되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터 (4320) 에 의해 수나사 로드 (4310) 를 정전 또는 역전 구동함으로써, 가동 지지 기대 (420) 는, 1 쌍의 안내 레일 (410) 을 따라, 화살표 Y 로 나타내는 할출 이송 방향으로 이동 가능하다.
도시하는 레이저 광 조사 유닛 (50) 은, 유닛 홀더 (510) 와, 유닛 홀더 (510) 에 장착된 레이저 광 조사 수단 (60) 을 포함한다. 유닛 홀더 (510) 에는, 장착부 (4220) 에 형성된 1 쌍의 안내 레일 (4230) 에 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰지는 1 쌍의 피안내 홈 (5110) 이 형성되어 있다. 이 1 쌍의 피안내 홈 (5110) 은, 1 쌍의 안내 레일 (4230) 에 끼워 맞춰짐으로써, 화살표 Z 로 나타내는 집광점 위치 조정 방향으로 이동 가능하게 지지된다.
도시하는 레이저 광 조사 유닛 (50) 은, 집광점 위치 조정 수단 (530) 을 포함한다. 집광점 위치 조정 수단 (530) 은, 유닛 홀더 (510) 를 1 쌍의 안내 레일 (4230) 을 따라 화살표 Z 로 나타내는 집광점 위치 조정 방향으로 이동시키기 위한 수단이다. 집광점 위치 조정 수단 (530) 은, 1 쌍의 안내 레일 (4230) 의 사이에 배치된 수나사 로드 (도시하지 않음) 와, 상기 수나사 로드를 회전 구동하기 위한 펄스 모터 (5320) 등의 구동원을 포함한다. 펄스 모터 (5320) 에 의해 상기 수나사 로드 (도시하지 않음) 를 정전 또는 역전 구동함으로써, 유닛 홀더 (510) 및 레이저 광 조사 수단 (60) 을, 1 쌍의 안내 레일 (4230) 을 따라 화살표 Z 로 나타내는 집광점 위치 조정 방향으로 이동 가능하다. 또한, 도시하는 실시형태에서는, 펄스 모터 (5320) 의 정전 구동에 의해 레이저 광 조사 수단 (60) 을 상방으로 이동 가능하고, 펄스 모터 (5320) 의 역전 구동에 의해 레이저 광 조사 수단 (60) 을 하방으로 이동 가능하다.
도시하는 레이저 광 조사 수단 (60) 은, 실질적으로 수평하게 배치된 원통 형상의 케이싱 (610) 을 포함한다. 케이싱 (610) 내에는, 레이저 발진기 (레이저 광 발진 수단, 도시하지 않음) 가 배치되어 있다. 이 레이저 발진기는, 레이저 광을 발할 수 있다. 상기 레이저 광은, 예를 들어, 펄스 레이저 광선 또는 CW 레이저 광선을 들 수 있으며, 바람직하게는 펄스 레이저 광선이다. 상기 레이저 발진기는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 전술한 바와 같다. 상기 레이저 발진기가 발하는 레이저 광의 파장, 출력, 스폿 직경, 에너지 밀도, 이동 속도 (이송 속도), 주파수, 펄스폭 등의 특성도, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 전술한 바와 같다. 상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 광은, 케이싱 (610) 의 선단에 위치하는 집광기 (640) 로부터, 유지 테이블 (360) 에 유지된 피가공물 (예를 들어, 기판 상에 III-V 족 화합물층이 적층된 적층 기판, 또는, 기판 상에 III-V 족 화합물 결정이 적층된 적층물) 에 조사된다. 또, 케이싱 (610) 의 선단에는, 촬상 수단 (90) 이 있다. 이 촬상 수단 (90) 은, 예를 들어, 가시광선에 의해 촬상하는 통상적인 촬상 소자 (CCD), 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단, 상기 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계, 및, 상기 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자 (적외선 CCD) 등을 포함한다. 촬상 수단 (90) 은, 촬상한 화상 신호를, 제어 수단 (도시하지 않음) 에 보낸다.
다음에, 도 3 의 레이저 가공 장치 (10) 에 의한 레이저 가공 방법의 예를 설명한다. 먼저, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 2 층으로 이루어지는 피가공물 (400) (상층부 (200), 하층부 (300)) 을, 고리형의 프레임 (F) 에 장착된 점착 테이프 (T) 에 첩부 (貼付) 한다 (피가공물 첩부 공정). 이 때, 피가공물 (400) 은, 표면 (200b) 을 위로 하여 이면 (30b) 측을 점착 테이프 (T) 에 첩부한다. 또한, 점착 테이프 (T) 는, 예를 들어, 폴리염화비닐 (PVC) 등의 수지 시트로 형성되어도 된다. 고리형의 프레임 (F) 은, 도 1 에 나타내는 유지 테이블 (360) 상에 설치된다. 피가공물 (400) 은, 예를 들어, 상층부 (200) 가, 도 1 의 기판 (11) 이고, 하층부 (300) 가, 도 1 의 III-V 족 화합물 결정층 (12) 또는 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 이어도 된다.
다음에, 도 3 에 나타내는 유지 테이블 (360) 을, 레이저 광 조사 수단 (60) 의 집광기 (640) 가 위치하는 레이저 광 조사 영역으로 이동시킨다. 이에 따라, 도 5 의 사시도 및 도 6(a) 의 정면도에 나타내는 바와 같이, 피가공물 (400) 이 집광기 (640) 의 하방에 배치되고, 피가공물 (400) 에 레이저 광 조사 가능하다. 예를 들어, 먼저, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 피가공물 (400) 의 말단 (230) (도 6(a) 에 있어서 좌단) 을, 집광기 (640) 의 바로 아래에 배치한다. 다음에, 집광기 (640) 로부터 조사되는 레이저 광의 집광점 (P) 을, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 피가공물 (400) 의 표면 (200b) (상면) 부근에 맞춘다. 또는, 도 6(b) 의 단면도에 나타내는 바와 같이, 상층부 (200) 와 하층부 (300) 로 이루어지는 2 층의 상기 피가공물 (400) 의 계면 (30a) 에, 상기 레이저 광의 초점을 맞춘다. 그리고, 레이저 광 조사 수단 (60) 의 집광기 (640) 로부터 레이저 광을 조사하고, 가공 이송 수단 (370) (도 3) 을 작동시키고, 유지 테이블 (360) (도 3) 을, 도 6(a) 에 있어서 화살표 X1 로 나타내는 방향으로 소정의 가공 이송 속도로 이동시킨다. 또한, 집광기 (640) 로부터 조사되는 레이저 광이 펄스 레이저 광인 경우, 그 펄스폭과, 가공 이송 수단 (370) 의 이동 속도가 동기하고 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 펄스 레이저 광의 ON 과 OFF 를 고속으로 전환하면서, 상기 펄스 레이저 광을 1 쇼트씩 고속으로 조사할 수 있다. 이와 같이 하여, 피가공물 (400) 의 필요한 지점에 레이저 광 조사함으로써, 예를 들어, 상기 종결정 일부 분리 공정에 있어서, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 분리할 수 있다.
＜1-3. 결정 성장 공정＞
다음에, 도 1(e) 에 나타내는 바와 같이, 상기 종결정 일부 분리 공정 후에, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 핵으로 하여 III 족 원소와 V 족 원소를 반응시킴으로써, III-V 족 화합물 결정 (12) 을 생성시키고 성장시킨다 (결정 성장 공정). 이 방법은, 특별히 한정되지 않고, 전술한 바와 같이, 액상 성장법이어도 되고 기상 성장법이어도 되지만, 도 1(e) 에서는, 기상 성장법의 예를 나타내고 있다. 이 방법은, 도 1(e) 에 나타내는 바와 같이, 기상 성장로 (1000) 내의 테이블 (1001) 에, 종결정 형성 기판 (III-V 족 화합물 종결정 (12a) 이 형성된 기판 (11)) 을 재치하여 실시할 수 있다. 기상 성장로 (1000) 는, 도 2 에서 설명한 것을 사용할 수 있다.
이하, 도 1(e) 에 나타내는 결정 성장 공정을 실시하는 방법의 예에 대해서, 구체적으로 설명한다. 이하에서는, 도 2 의 기상 성장로를 사용하여, MOCVD (MOVPE) 에 의해 상기 결정 성장 공정을 실시하는 방법에 대해서 설명한다.
먼저, 기판 (11) 상에 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 이 형성된 종결정 형성 기판을, 기상 성장로 (1000) 내의 테이블 (1001) 상에 설치한다.
한편, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 원료 수용부 (1002) 에, III-V 족 화합물 결정의 원료 (16) 를 수용 (설치) 한다. 원료 (16) 는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, III 족 원소 금속이다. 상기 III 족 원소 금속은, 예를 들어, 알루미늄 (Al), 갈륨 (Ga), 인듐 (In), 탈륨 (Tl) 등을 들 수 있고, 1 종류만 사용해도 되고 2 종류 이상 병용해도 된다. 예를 들어, 상기 III 족 원소 금속으로서, 알루미늄 (Al), 갈륨 (Ga), 및 인듐 (In) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용해도 된다. 이 경우, 제조되는 III 족 원소 질화물 결정의 조성은, AlsGatIn{1-(s＋t)}N (단, 0 ≤ s ≤ 1, 0 ≤ t ≤ 1, s ＋ t ≤ 1) 으로 나타낸다. 전술한 바와 같이, 예를 들어, III-V 족 화합물 결정이 질화갈륨 (GaN) 인 경우에는, 상기 III 족 원소 금속은, 금속 갈륨이다. 또, 원료 (16) 에는, 예를 들어, 도펀트재 등을 공존시켜 반응시켜도 된다. 상기 도펀트로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, Si, S, Te, Mg, Fe, Ge, Sn, Se, Zn, Ru, O, C 등을 들 수 있다. 원료 (16) 에 이들 도펀트를 공존시키는 경우에는, 예를 들어, 이들의 단체 원소, 산화물, 할로겐화물 등의 형태로 사용할 수 있다.
다음에, 기상 성장로 (1000) 를 히터 (1006) 로 가열한다. 이 때, 원료 (16) 의 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 700 ∼ 1500 ℃, 800 ∼ 1400 ℃, 또는 900 ∼ 1300 ℃ 로 한다. 기판 (11) 의 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 700 ∼ 1500 ℃, 800 ∼ 1400 ℃, 또는 900 ∼ 1300 ℃ 로 한다. 이 상태에서, 암모니아 가스 (NH3) 도입관 (1003) 으로부터 암모니아 가스를, 수소 가스 (H2) 도입관 (1004) 으로부터 수소 가스를, 염화수소 가스 (HCl) 도입관 (1005) 으로부터 염화수소 가스를, 각각 도입한다. 이 때, 기상 성장로 (1000) 내의 가스 전체에 대한 암모니아 가스 (NH3) 의 농도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 25 ∼ 80 ㏖％, 40 ∼ 70 ㏖％, 또는 50 ∼ 60 ㏖％ 로 한다. 또, 이 때, 기상 성장로 (1000) 내의 가스 전체에 대한 수소 가스 (H2) 의 농도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0 ∼ 75 ㏖％, 또는 20 ∼ 50 ㏖％ 로 한다. 염화수소 가스 (HCl) 의 유량은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 20 ∼ 100 sccm, 40 ∼ 60 sccm 으로 한다.
원료 (16) 가 금속 갈륨인 경우, 예를 들어, 하기 반응식 (I) 및 (II) 에 의해, 목적으로 하는 GaN (III-V 족 화합물) 의 결정이 생성되고, 성장하는 것으로 생각된다. 수소 가스 (H2) 도입관 (1004) 으로부터 도입하는 수소 가스는, 염화수소 가스 및 암모니아 가스의 분압을 제어하기 위한 분압 제어용 가스로서 작용한다. 또 반응 후의 여분의 가스는, 배기 가스로서, 배기관 (1007) 으로부터 배출할 수 있다.
Ga ＋ HCl → GaCl ＋ 1/2H2 (I)
GaCl ＋ 2NH3 → GaN ＋ H2 ＋ NH4Cl (II)
결정 성장로 (1000) 내에 있어서의 결정 성장 공정은, 예를 들어, 가압 조건 아래에서 실시해도 되지만, 예를 들어, 감압 조건 아래에서 실시해도 되고, 가압 및 감압을 하지 않는 조건 아래에서 실시해도 된다. 구체적으로는, 상기 결정 성장 공정에 있어서, 결정 성장로 (1000) 내에 있어서의 압력은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10 ㎩ ∼ 1 ㎫, 100 ㎩ ∼ 500 ㎪, 또는 1 ㎪ ∼ 100 ㎪ 로 해도 된다.
이와 같이 하여, III-V 족 화합물 결정 (12) 이 목적으로 하는 두께가 될 때까지 성장시킨다. III-V 족 화합물 결정 (12) 의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.001 ∼ 1000 ㎜, 0.01 ∼ 100 ㎜, 또는 0.1 ∼ 10 ㎜ 로 해도 된다.
또한, 상기 결정 성장 공정은, 기상 성장법 대신에, 액상 성장법을 이용하여 실시할 수도 있다. 그 경우는, 예를 들어, 이하와 같이 하여 실시할 수 있다.
먼저, 종결정 형성 기판의 III-V 족 화합물 종결정 (12a) 에 있어서의, 기판 (11) 과 반대측의 표면을 금속 융액에 접촉시킨다 (접촉 공정). 또한, 상기 III 족 원소와 상기 V 족 원소를 상기 금속 융액 중에서 반응시킴으로써, 상기 종결정을 핵으로 하여 III-V 족 화합물 결정을 생성시키고 성장시킨다 (결정 성장 공정).
상기 접촉 공정 및 상기 결정 성장 공정에 있어서의 반응 조건은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 일본 특허공보 제4920875호 (특허문헌 3), 일본 특허공보 제4422473호, 일본 특허공보 제4588340호 등에 기재된 반응 조건을 참고로 해도 된다. 또, 예를 들어, 상기 접촉 공정 및 상기 결정 성장 공정에 사용하는 장치는, 특별히 한정되지 않지만, 일반적인 액상 성장법에 사용하는 장치 (LPE 장치) 와 동일해도 되고, 일본 특허공보 제4920875호, 일본 특허공보 제4422473호, 일본 특허공보 제4588340호 등에 기재된 LPE 장치와 동일해도 된다.
III-V 족 화합물 종결정 (12a) 으로부터 생성시키고 성장시키는 III-V 족 화합물 결정 (12) 의 조성은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 상기 기상 성장법의 경우와 동일해도 된다. 상기 III-V 족 결정의 조성은, 상기 결정 성장 공정에 있어서의 상기 III 족 원소와 상기 V 족 원소의 종류 및 사용량비 등에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어, 상기 III-V 족 화합물 결정이 III 족 질화물 결정인 경우, 상기 결정 성장 공정에 있어서 반응시키는 상기 V 족 원소가, 질소인 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 상기 금속 융액이, 알칼리 금속 융액이고, 상기 결정 성장 공정에 있어서, 질소를 포함하는 분위기하에 있어서, III 족 원소와 상기 질소를 상기 알칼리 금속 융액 중에서 반응시킴으로써, III-V 족 화합물 종결정 (12a) 을 핵으로 하여 III-V 족 화합물 결정 (12) 을 생성시키고 성장시키는 것이 보다 바람직하다.
액상 성장법에 의한 상기 접촉 공정 및 상기 결정 성장 공정은, 예를 들어, 이하와 같이 하여 실시할 수 있다.
상기 접촉 공정 및 상기 결정 성장 공정에 있어서는, 예를 들어, LED 나 파워 디바이스의 반도체 기판에 사용되는 질화갈륨 (GaN) 의 제조 방법의 하나인, 나트륨 플럭스법 (Na 플럭스법) 을 이용해도 된다. 예를 들어, 먼저, 도가니 내에, 종결정 (예를 들어, 사파이어 기판 상에 형성된 GaN 박막) 을 세트한다. 또, 상기 도가니 내에, 상기 종결정과 함께, 나트륨 (Na) 과 갈륨 (Ga) 을 적절한 비율로 수납해 둔다. 다음에, 상기 도가니 내의 나트륨 및 갈륨을, 고온 (예를 들어, 800 ∼ 1000 ℃), 고압 (예를 들어, 수 십 기압) 의 환경하에서, 용융시키고, 그 융액 내에 질소 가스 (N2) 를 용해시킨다. 이에 따라, 상기 도가니 내의 GaN 종결정을 성장시키고, 목적으로 하는 GaN 결정을 제조할 수 있다. 본 발명의 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법에 있어서의 반응 조건은, 예를 들어, 상기 일반적인 나트륨 플럭스법과 동일한 방법으로, 또는 적절히 변경을 더하여 실시해도 된다. 예를 들어, Ga 는, 다른 임의의 III 족 원소로 해도 된다. 또, 질소 가스는, 하기하는 바와 같이, 다른 질소 함유 가스로 해도 된다.
상기 액상 성장법에 있어서, 상기 결정 성장 공정을, 질소를 포함하는 분위기하에서 실시하는 경우, 상기 「질소를 포함하는 분위기하」 에 있어서의 질소의 형태는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 가스, 질소 분자, 질소 화합물 등을 들 수 있다. 상기 「질소를 포함하는 분위기하」 는, 질소 함유 가스 분위기하인 것이 바람직하다. 상기 질소 함유 가스가, 상기 플럭스에 녹아 III-V 족 화합물 결정의 육성 원료가 되기 때문이다. 상기 질소 함유 가스는, 전술한 질소 가스 (N2) 에 더하여, 또는 이 대신에, 암모니아 가스 (NH3) 등의 다른 질소 함유 가스를 사용해도 된다. 질소 가스 및 암모니아 가스의 혼합 가스를 사용하는 경우, 혼합률은 임의이다. 특히, 암모니아 가스를 사용하면, 반응 압력을 저감할 수 있으므로, 바람직하다.
상기 알칼리 금속 융액 (플럭스) 은, 나트륨에 더하여, 또는 이 대신에, 리튬 등의 다른 알칼리 금속을 사용해도 된다. 보다 구체적으로는, 상기 알칼리 금속 융액은, 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 루비듐 (Rb), 세슘 (Cs) 및 프랑슘 (Fr) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개를 포함하고, 예를 들어, Na 와 Li 의 혼합 플럭스 등 이어도 된다. 상기 알칼리 금속 융액은, 나트륨 융액인 것이 특히 바람직하다. 또, 상기 알칼리 금속 융액은, 알칼리 금속 이외의 성분을 1 종류 또는 복수 종류 포함하고 있어도 되고, 포함하고 있지 않아도 된다. 상기 알칼리 금속 이외의 성분으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 알칼리 토금속을 들 수 있고, 상기 알칼리 토금속으로는, 예를 들어, 칼슘 (Ca), 마그네슘 (Mg), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Br) 및 라듐 (Ra) 이 있으며, 이 중에서, Ca 및 Mg 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 Ca 이다. 또, 상기 알칼리 금속 이외의 성분으로는, 예를 들어, 탄소 (탄소 단체 또는 탄소 화합물) 를 포함하고 있어도 되고, 포함하고 있지 않아도 된다. 바람직한 것은, 상기 융액에 있어서, 시안 (CN) 을 발생하는 탄소 단체 및 탄소 화합물이다. 또, 탄소는, 기체상의 유기물이어도 된다. 이와 같은 탄소 단체 및 탄소 화합물로는, 예를 들어, 시안화물, 그래파이트, 다이아몬드, 풀러렌, 카본 나노 튜브, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 벤젠 등을 들 수 있다. 상기 탄소의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 융액, 상기 III 족 원소 및 상기 탄소의 합계를 기준으로 하여, 예를 들어, 0.01 ∼ 20 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.05 ∼ 15 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.1 ∼ 10 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.1 ∼ 5 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.25 ∼ 7.5 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.25 ∼ 5 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.5 ∼ 5 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.5 ∼ 2.5 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.5 ∼ 2 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.5 ∼ 1 원자 (at.) ％ 의 범위, 1 ∼ 5 원자 (at.) ％ 의 범위, 또는 1 ∼ 2 원자 (at.) ％ 의 범위이다. 이 중에서도, 예를 들어, 0.5 ∼ 5 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.5 ∼ 2.5 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.5 ∼ 2 원자 (at.) ％ 의 범위, 0.5 ∼ 1 원자 (at.) ％ 의 범위, 1 ∼ 5 원자 (at.) ％ 의 범위, 또는 1 ∼ 2 원자 (at.) ％ 의 범위여도 된다.
III 족 원소에 대한 알칼리 금속의 첨가 비율은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0.1 ∼ 99.9 ㏖％, 1 ∼ 99 ㏖％, 또는 5 ∼ 98 ㏖％ 여도 된다. 또, 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 혼합 플럭스를 사용하는 경우의 몰비는, 예를 들어, 알칼리 금속：알칼리 토금속 = 99.99 ∼ 0.01：0.01 ∼ 99.99 여도 되고, 99.9 ∼ 0.05：0.1 ∼ 99.95 여도 되고, 99.5 ∼ 1：0.5 ∼ 99 여도 된다. 상기 융액의 순도는, 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, Na 의 순도는, 99.95 ％ 이상의 순도여도 된다. 고순도의 플럭스 성분 (예를 들어, Na) 은, 고순도의 시판품을 사용해도 되고, 시판품을 구입 후, 증류 등의 방법에 의해 순도를 올린 것을 사용해도 된다.
III 족 원소와 질소 함유 가스의 반응 온도 및 압력도, 상기 수치에 한정되지 않고, 적절히 설정해도 된다. 적절한 반응 온도 및 압력은, 융액 (플럭스) 의 성분, 분위기 가스 성분 및 그 압력에 따라 변화하지만, 예를 들어, 온도 100 ∼ 1500 ℃, 압력 100 ㎩ ∼ 20 ㎫ 여도 되고, 온도 300 ∼ 1200 ℃, 압력 0.01 ㎫ ∼ 20 ㎫ 여도 되고, 온도 500 ∼ 1100 ℃, 압력 0.1 ㎫ ∼ 10 ㎫ 여도 되고, 온도 700 ∼ 1100 ℃, 압력 0.1 ㎫ ∼ 10 ㎫ 여도 된다. 또, 반응 시간, 즉 결정의 성장 (육성) 시간은, 특별히 한정되지 않고, 결정이 적절한 크기로 성장하도록 적절히 설정하면 되는데, 예를 들어 1 ∼ 1000 hr, 5 ∼ 600 hr, 또는 10 ∼ 400 hr 이어도 된다.
상기 액상 성장법에 있어서, 경우에 따라서는, 상기 플럭스에 의해, 질소 농도가 상승할 때까지, 상기 종결정이 용해할 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해서, 적어도 반응 초기에 있어서, 질화물을 상기 플럭스 중에 존재시켜 둬도 된다. 상기 질화물로는, 예를 들어, Ca3N2, Li3N, NaN3, BN, Si3N4, InN 등이 있으며, 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상으로 병용해도 된다. 또, 상기 질화물의 상기 플럭스에 있어서의 비율은, 예를 들어, 0.0001 ㏖％ ∼ 99 ㏖％, 0.001 ㏖％ ∼ 50 ㏖％, 또는 0.005 ㏖％ ∼ 10 ㏖％ 여도 된다.
상기 액상 성장법에 있어서, 상기 혼합 플럭스 중에, 불순물을 존재시키는 것도 가능하다. 이와 같이 하면, 불순물 함유의 GaN 결정을 제조할 수 있다. 상기 불순물은, 예를 들어, 규소 (Si), 알루미나 (Al2O3), 인듐 (In), 알루미늄 (Al), 질화인듐 (InN), 산화규소 (SiO2), 산화인듐 (In2O3), 아연 (Zn), 마그네슘 (Mg), 산화아연 (ZnO), 산화마그네슘 (MgO), 게르마늄 (Ge) 등이 있다.
상기 액상 성장법에 있어서, 상기 융액을 교반하는 교반 공정을 추가로 포함해도 된다. 상기 교반 공정을 실시하는 단계는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 상기 결정 성장 공정의 전, 상기 결정 성장 공정과 동시, 및 상기 결정 성장 공정의 후에 있어서의 적어도 하나에 있어서 실시해도 된다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 상기 결정 성장 공정의 전에 실시해도 되고, 상기 결정 성장 공정과 동시에 실시해도 되며, 그 양방에서 실시해도 된다.
＜1-4. 기판 분리 공정＞
또한, 도 1(f) 및 (g) 에 나타내는 바와 같이, 상기 결정 성장 공정 후에, III-V 족 화합물 결정 (12) 으로부터 기판 (11) 을 분리한다 (기판 분리 공정).
먼저, 상기 결정 성장 공정 후에, III-V 족 화합물 결정 (12) 으로부터 기판 (11) 을 반응로 (1000) 내로부터 취출하기 위해서, 실온까지 냉각시킨다. 그러면, III-V 족 화합물 결정 (12) 과 기판 (11) 의 열팽창 계수의 차에 의해, III-V 족 화합물 결정 (12) 및 기판 (11) 이 변형되어 만곡한다. 예를 들어, III-V 족 화합물 결정 (12) 이 질화갈륨 (GaN) 이고 기판 (11) 이 사파이어인 경우, 전술한 바와 같이, 질화갈륨에 비해, 사파이어의 열팽창 계수가 작다. 따라서, 냉각에 의해, 도 1(f) 에 나타내는 바와 같이, 질화갈륨 (12) 측이 볼록 형상이 되도록 사파이어 기판 (11) 이 만곡하게 된다. 이에 따라, III-V 족 화합물 결정 (12) 및 기판 (11) 에 응력이 발생한다. 그리고, 상기 종결정 일부 분리 공정에 의해, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의 일부가 기판 (11) 과 분리되어 있으므로, 기판 (11) 이 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 및 III-V 족 화합물 결정 (12) 으로부터 박리 (분리) 되기 쉽게 되어 있다. 이 때문에, 도 1(g) 에 나타내는 바와 같이, 상기 응력에 의해, 기판 (11) 이 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 및 III-V 족 화합물 결정 (12) 으로부터 박리 (분리) 된다. 그리고, 그 후, 기판 (11) 으로부터 분리된 III-V 족 화합물 결정 (12) 을, 결정 성장로 (1000) 로부터 취출한다. 이상과 같이 하여, III-V 족 화합물 결정 (12) 을 제조할 수 있다.
본 실시예에 있어서는, 예를 들어, 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 을 형성한 직후에는, III-V 족 화합물 종결정층 (버퍼층) (12a) 의 두께가 얇다 (박막이다). 그 때문에, 이 상태에서는, 기판 (11) 및 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 에 휨 (만곡) 이 발생하고 있지 않다. 따라서, 레이저 광을 집광시키는 위치 (가공 위치) 를 조정하기 쉽고, 도 1(c) 및 (d) 에 나타낸 바와 같이 상기 종결정 일부 분리 공정을 실시하는 것이 용이하다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 종결정 일부 분리 공정에 의해, III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 의 일부가 기판 (11) 과 분리되어 있으므로, 기판 (11) 이 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 및 III-V 족 화합물 결정 (12) 으로부터 박리 (분리) 되기 쉬워져 있다. 이 때문에, 기판 (11) 을 박리시키기 위한 힘을 외부로부터 가하지 않아도, 전술한 바와 같이, 냉각시에 III-V 족 화합물 결정 (12) 및 기판 (11) 에 발생하는 응력만으로, 기판 (11) 을 III-V 족 화합물 종결정층 (12a) 및 III-V 족 화합물 결정 (12) 으로부터 박리 (분리) 시킬 수 있다.
일반적인 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법에서는, III-V 족 화합물 결정을 제조한 후에, 외부로부터 힘 (외력) 을 가하여 III-V 족 화합물 결정으로부터 기판을 분리할 필요가 있다. 이에 반해, 본 발명에 의하면, 예를 들어, 전술한 바와 같이, 외력을 가하지 않아도, 냉각시의 응력만으로 III-V 족 화합물 결정으로부터 기판을 분리하는 것도 가능하다. 즉, 본 발명에서는, 상기 기판 분리 공정을 별도로 (의도적으로) 실시하지 않아도, III-V 족 화합물 결정 제조 공정 후의 냉각 공정에 상기 기판 분리 공정을 겸하게 할 수 있다. 단, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 별도로, 외부로부터 힘 (외력) 을 가하여 III-V 족 화합물 결정으로부터 기판을 분리함으로써, 상기 기판 분리 공정을 실시해도 된다. 본 발명에서는, 상기 종결정 일부 분리 공정에 의해, III-V 족 화합물 종결정의 일부가 기판과 분리되어 있으므로, III-V 족 화합물 결정 성장 공정 후에 있어서, 작은 힘으로도 기판을 분리시키기 쉽다. 이 때문에, 제조한 III-V 족 화합물 결정의 파손 등이 잘 일어나지 않는다.
최근 기술 진보에 의해, 대사이즈의 반도체 결정이 제조 가능해지고, 이에 따라, 반도체 장치의 설계의 폭이 넓어지고 있다. 예를 들어, 실리콘 반도체 기판 등에 있어서는, 직경 6 인치 (약 15 ㎝), 8 인치 (약 20 ㎝), 12 인치 (약 30 ㎝), 18 인치 (약 45 ㎝) 등의 대사이즈의 결정에 대해서, 실용화되고, 또는 실용화가 검토되고 있다. 그러나, GaN 등의 III-V 족 화합물 결정에 있어서는, 그러한 대사이즈의 결정의 제조는 곤란하였다. 그 원인으로서, 전술한 바와 같이, 기판과의 열팽창률의 차에 의해 III-V 족 화합물 결정에 변형이 생기기 쉬운 것을 들 수 있다. 또, 특히 대사이즈의 결정의 경우, 기판과 분리시키기 위해서 힘을 가하면, 결정이 파손되기 쉽다. 그러나, 본 발명에 의하면, 예를 들어 전술한 바와 같이, 작은 힘으로도 기판을 분리시키기 쉽고, 제조한 III-V 족 화합물 결정의 파손 등이 잘 일어나지 않는다. 또, 예를 들어 전술한 바와 같이, 기판 분리 공정을 별도로 (의도적으로) 실시하지 않아도, III-V 족 화합물 결정 제조 공정 후의 냉각 공정에 상기 기판 분리 공정을 겸하게 하는 것도 가능하다.
＜2. III-V 족 화합물 결정, 반도체 장치, 반도체 장치의 제조 방법＞
상기 본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법에 의해 제조되는 III-V 족 화합물 결정은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 전술한 바와 같다. 상기 III-V 족 화합물 결정의 전위 밀도는, 특별히 한정되지 않지만, 낮은 것이 바람직하며, 예를 들어, 1 × 108 ㎝-2 이하, 1 × 107 ㎝-2 이하, 1 × 106 ㎝-2 이하, 또는 1 × 105 ㎝-2 이하이다. 상기 전위 밀도의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 이상적으로는, 0 또는 측정 기기에 의한 측정 한계값 이하의 값이다. 또한, 상기 전위 밀도의 값은, 예를 들어, 결정 전체의 평균값이어도 되지만, 결정 중의 최대값이 상기 값 이하이면, 보다 바람직하다. 또, 본 발명의 III 족 질화물 결정에 있어서, XRC (X 선 로킹 커브 회절법) 에 의한 반치폭의, 대조 반사 성분 (002) 및 비대칭 반사 성분 (102) 의 반치폭은, 특별히 한정되지 않지만, 각각, 예를 들어 100 초 이하, 바람직하게는 30 초 이하이다. 상기 XRC 반치폭의 측정값의 하한값은, 특별히 한정되지 않지만, 이상적으로는, 0 또는 측정 기기에 의한 측정 한계값 이하의 값이다.
또, 본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법에 의해 제조되는 III 족 질화물 결정의 용도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 반도체로서의 성질을 가짐으로써, 반도체 장치에 사용 가능하다. 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 전술한 바와 같이, 상기 본 발명의 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법에 의해 상기 III-V 족 화합물 결정을 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 이외는, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않고, 어떠한 공정을 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법에 의해 제조되는 III 족 질화물 결정은, 예를 들어, 대사이즈이고, 또한, 휨 (변형) 등의 결함이 적고 고품질임으로써, 매우 고성능인 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 예를 들어, 전술한 바와 같이, 종래 기술에서는 불가능했던 6 인치 직경 이상의 III-V 족 화합물 (예를 들어 GaN) 결정을 제공하는 것도 가능하다. 이에 따라, 예를 들어, Si (실리콘) 의 대구경화가 기준으로 되어 있는 파워 디바이스, LED 등의 반도체 장치에 있어서, Si 대신에 III-V 족 화합물을 사용함으로써, 추가적인 고성능화도 가능하다. 이에 따라 본 발명이 반도체 업계에 주는 임펙트는 매우 크다.
또, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 의해 제조되는 반도체 장치는, 특별히 한정되지 않고, 반도체를 사용하여 동작하는 물품이면, 무엇이든 된다. 반도체를 사용하여 동작하는 물품으로는, 예를 들어, 반도체 소자, 인버터, 및, 상기 반도체 소자, 그리고 상기 인버터 등을 사용한 전기 기기 등을 들 수 있다. 본 발명의 반도체 장치는, 예를 들어, 휴대 전화, 액정 텔레비전, 조명 기기, 파워 디바이스, 레이저 다이오드, 태양 전지, 고주파 디바이스, 디스플레이 등의 각종 전기 기기여도 되고, 또는, 그것들에 사용하는 반도체 소자, 인버터 등이어도 된다. 상기 반도체 소자는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 레이저 다이오드 (LD), 발광 다이오드 (LED) 등을 들 수 있다. 예를 들어, 청색 광을 발하는 레이저 다이오드 (LD) 는, 고밀도 광 디스크, 디스플레이 등에 응용되고, 청색 광을 발하는 발광 다이오드 (LED) 는, 디스플레이, 조명 등에 응용된다. 또, 자외선 LD 는, 바이오테크놀로지 등으로의 응용이 기대되며, 자외선 LED 는, 수은 램프의 대체 자외선원으로서 기대된다. 또, 본 발명의 III-V 족 화합물을 인버터용 파워 반도체로서 사용한 인버터는, 예를 들어, 태양 전지 등의 발전에 사용할 수도 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 III-V 족 화합물 결정 제조 방법에 의해 제조되는 III-V 족 화합물 결정은, 이들에 한정되지 않고, 다른 임의의 반도체 장치, 또는 그 밖의 광범위한 기술 분야에 적용 가능하다.
실시예
다음에, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은, 이하의 실시예에 의해 한정되지 않는다.
이하의 실시예 및 참고예에 있어서, 액상 성장법에 의한 결정의 제조 (육성) 에는, 모두, 도 7(a) 및 (b) 의 모식도에 나타내는 구조의 LPE 장치를 사용하였다. 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 이 LPE 장치는, 원료 가스 (본 실시예에서는 질소 가스) 를 공급하기 위한 원료 가스 탱크 (361) 와, 육성 분위기의 압력을 조정하기 위한 압력 조정기 (362) 와, 리크용 밸브 (363) 와, 결정 육성을 실시하기 위한 스테인리스 용기 (364) 와, 전기로 (365) 를 구비한다. 도 7(b) 는, 스테인리스 용기 (364) 를 확대한 것으로서, 스테인리스 용기 (364) 의 내부에는, 도가니 (366) 가 세트되어 있다. 본 실시예에서는, 도가니는, 모두, 산화알루미늄 (Al2O3) 제 도가니를 사용하였다. 또, 본 실시예에 있어서, Ga：Na 는, 사용한 갈륨과 나트륨의 물질량비 (몰비) 를 나타낸다. 또, 레이저 광 조사용 장치로는, 모두, 주식회사 디스코 제조의 DFL 7560 (상품명) 을 사용하였다.
(실시예 1)
먼저, 두께 약 1000 ㎛ 의 사파이어 기판 (φ150 ㎜) 상에 두께 약 5 ㎛ 의 GaN 층이 적층된 종결정 형성 기판 (POWDEC 사 제조, 상품명 GaN 에피웨이퍼 150-5-1000) 을 준비하였다 (종결정 형성 기판 제공 공정). 다음에, 이런 종결정 형성 기판의 상기 사파이어 기판측으로부터, 하기 표 1 에 기재된 조건에 의해 레이저 광 조사하고, 상기 GaN 층의, 상기 사파이어 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 상기 사파이어 기판으로부터 분리시켰다 (종결정 일부 분리 공정). 또한, 상기 GaN 층의, 상기 레이저 광 조사에 의해 가공하여 상기 사파이어 기판으로부터 분리시킨 부분과, 가공하지 않고 남긴 부분의, 크기 및 형상에 대해서는, 후술한다.
Figure 112018085920119-pat00001
다음에, 이런 종결정 형성 기판을 사용하여, 질소 가스 분위기하, 하기 표 2 의 조건으로 결정 성장 (육성) 을 실시하고, GaN 결정을 제조하였다. 또한, 하기 「C [㏖％] 0.5」 는, 탄소 분말을, 갈륨 (Ga) 및 나트륨 (Na) 및 상기 탄소 분말의 물질량의 합계에 대하여, 0.5 ㏖％ 첨가한 것을 나타낸다. 조작으로는, 먼저, 갈륨 (Ga), 나트륨 (Na), 탄소 분말 (C), 및 상기 종결정 형성 기판을 넣은 도가니 (366) 를 스테인리스 용기 (364) 중에 넣고, 스테인리스 용기 (364) 를, 전기로 (내열 내압 용기) (365) 중에 넣었다. 다음에, 원료 가스 탱크 (361) 로부터, 질소 가스를 스테인리스 용기 (364) 내에 도입함과 동시에, 히터 (도시하지 않음) 에 의해 전기로 (내열 내압 용기) (365) 내 가열하였다. 그리고, 하기 표 2 에 기재된 바와 같은 고온 고압 조건 아래에서, 72 시간 반응시켜 결정 성장 (육성) 을 실시하고, 목적으로 하는 GaN 결정을 제조하였다. 그리고, 제조한 GaN 결정을 전기로 (내열 내압 용기) (365) 중에서 취출하기 위해서, 실온으로 냉각 (방랭) 시키면, 상기 사파이어 기판이, 제조한 GaN 결정으로부터 박리되었다. 또한, 동일한 조건으로, 수 회 GaN 결정을 제조하였다.
Figure 112018085920119-pat00002
도 8 에, 본 실시예에서 제조한 GaN 결정과, 본 실시예에서 GaN 결정의 제조에 사용한 후의 사파이어 기판의 사진을 나타낸다. 도 8 좌측의 사진이 상기 GaN 결정이고, 우측 사진이 상기 사파이어 기판이다. 도시하는 바와 같이, 제조한 GaN 결정이 파손되거나 사파이어 기판 상에 남거나 하는 일 없이, 상기 사파이어 기판으로부터 분리되어 있었다.
본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 제조한 GaN 결정을 전기로 (내열 내압 용기) (365) 중에서 취출하기 위해서, 실온으로 냉각 (방랭) 시키면, 상기 사파이어 기판이, 제조한 GaN 결정으로부터 박리되었다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 사파이어 기판 및 제조한 GaN 결정에 외력을 가하지 않아도, GaN 결정 제조 공정 후의 냉각 공정에 기판 분리 공정을 겸하게 할 수 있었다. 또한, 도 8 의 사진에 나타낸 바와 같이, 제조한 GaN 결정이 파손되거나 사파이어 기판 상에 남거나 하는 일 없이, 상기 사파이어 기판으로부터 분리될 수 있었다.
도 9(a) ∼ (f) 에, 본 실시예에서 사용한 상기 종결정 형성 기판 (레이저 광에 의한 가공 후) 의 개요를 나타낸다.
도 9(a) 는, 상기 종결정 형성 기판의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도시하는 바와 같이, GaN 종결정층 (12a) 중, 사파이어 기판 (11) 에 접촉하고 있는 부분의, 레이저 광 가공한 부분에 있어서, 가공흔 (15) 이 형성되고, 사파이어 기판 (11) 으로부터 분리되어 있다. 또한, 가공흔 (15) 의 부분에서는, 레이저 광 조사에 의해, GaN 이 금속 갈륨으로 변화된 것으로 추측된다.
도 9(b) 는, 상기 종결정 형성 기판의 평면 사진이다. 도시하는 바와 같이, GaN 종결정층 (12a) 에 있어서, 레이저 광 가공한 가공흔 (15) 의 부분과, 가공하지 않고 남긴 부분이, 명확하게 분리되어 관찰되었다.
도 9(c) 는, 상기 종결정 형성 기판을 GaN 종결정층 (12a) 의 측 (사파이어 기판 (11) 과 반대측) 의 면으로부터 관찰한 SEM (Scanning Electron Microscope, 주사형 전자 현미경) 이미지이다. 도시하는 바와 같이, 사파이어 기판 (11) 과 반대측의 면에 있어서는, GaN 종결정층 (12a) 이 변화하지 않고 남아 있는 것이 확인되었다.
도 9(d) 는, 상기 종결정 형성 기판을 사파이어 기판 (11) 측의 면으로부터 관찰한 광학 현미경 이미지이다. 도시하는 바와 같이, GaN 종결정층 (12a) 에 있어서, 레이저 광 가공한 가공흔 (15) 의 부분과, 가공하지 않고 남긴 부분이, 명확하게 분리되어 관찰되었다.
도 9(e) 는, GaN 종결정층 (12a) 에 있어서, 레이저 광 가공한 가공흔 (15) 의 부분과, 가공하지 않고 남긴 부분의 크기 및 형상을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도시하는 바와 같이, 가공하지 않고 남긴 부분은, 가로 120 ㎛ × 세로 110 ㎛ 의 직사각형과, 가로 120 ㎛ × 세로 80 ㎛ 의 직사각형이 1 개씩, 세로로 30 ㎛ 의 간격으로 배치되어 유닛을 형성하고 있다. 그리고, 이 유닛이 다수, 세로로 40 ㎛ 및 가로로 150 ㎛ 의 간격으로 배치되어 있다.
도 9(f) 는, GaN 종결정층 (12a) 에 있어서, 레이저 광 가공하지 않고 남긴 부분의 전체에 대한 면적비를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도시하는 바와 같이, 레이저 광 가공한 가공흔 (15) 의 부분과, 가공하지 않고 남긴 부분의 가로세로 치수로부터, 상기 가공하지 않고 남긴 부분의 면적은, 전체의 약 32.5 ％ 로 산출된다.
도 10(a) ∼ (d) 에, 도 9 의 종결정 형성 기판의 PL (포토루미네선스) 측정 결과를 나타낸다.
도 10(a) 는, 상기 종결정 형성 기판을 GaN 종결정층 (12a) 의 측 (사파이어 기판 (11) 과 반대측) 의 면으로부터 관찰한 PL 이미지이다. 도 10(b) 는, 도 10(a) 의 PL 이미지의 해석 결과를 나타내는 그래프이다. 도 10(b) 에 있어서, 가로축은 파장 [㎚] 을 나타내고, 세로축은 상대 강도 [cnt] 를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 사파이어 기판 (11) 과 반대측의 면에 있어서는, GaN 종결정층 (12a) 이 변화하지 않고 남아 있는 것이 확인되었다.
또, 도 10(c) 는, 상기 종결정 형성 기판을 사파이어 기판 (11) 측의 면으로부터 관찰한 PL 이미지이다. 도 10(d) 는, 도 10(c) 의 PL 이미지의 해석 결과를 나타내는 그래프이다. 도 10(d) 에 있어서, 가로축은 파장 [㎚] 을 나타내고, 세로축은 상대 강도 [cnt] 를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, GaN 종결정층 (12a) 에 있어서, 레이저 광 가공한 가공흔 (15) 의 부분과, 가공하지 않고 남긴 부분이, 명확하게 분리되어 관찰되었다.
도 11 에, 본 실시예에서 제조한 도 8 과는 다른 GaN 결정과, 상기 GaN 결정의 제조에 사용한 후의 사파이어 기판의 사진을 나타낸다. 도 11(a) 는, 상기 GaN 결정의 표면 (사파이어 기판에 접해 있던 측과 반대측의 면) 의 사진이다. 도 11(b) 는, 상기 GaN 결정의 이면 (사파이어 기판에 접하고 있던 측의 면) 의 사진이다. 도 11(c) 는, 상기 사파이어 기판의 사진이다. 도시하는 바와 같이, 제조한 GaN 결정이 파손되거나 사파이어 기판 상에 남거나 하는 일 없이, 상기 사파이어 기판으로부터 분리되어 있었다. 또, 전술한 바와 같이, 사파이어 기판 및 제조한 GaN 결정에 외력을 가하지 않아도, GaN 결정 제조 공정 후의 냉각 공정에 기판 분리 공정을 겸하게 할 수 있었다.
(참고예)
상기 종결정 형성 기판에, 레이저 광 조사에 의한 가공 (종결정 일부 분리 공정) 을 실시하지 않고, 그대로 상기 결정 성장 공정에 제공한 것 이외에는 실시예와 동일하게 하여 GaN 결정을 제조하였다.
도 12 에, 참고예 (Ref.) 및 실시예 (LAS 패턴 가공) 의 GaN 결정의 사진을 나타낸다. 또한, 본 실시예에 있어서, 「LAS」 는, Laser Assist Separation 의 약칭이다. 또, 각각의 GaN 결정의 수율 (％) 및 막두께 (㎜) 도 아울러 나타낸다. 도 12 의 좌측이 참고예 (Ref.) 이고, 우측이 실시예 (LAS 패턴 가공) 이다. 각각, 상측의 사진이, 상기 GaN 결정의 표면 (사파이어 기판과 반대측의 면) 의 사진이고, 하측의 사진이, 상기 GaN 결정의 이면 (사파이어 기판측의 면) 의 사진이다. 또한, 수율 (％) 은, 사용한 금속 갈륨의 중량과, 제조된 GaN 결정의 중량에 기초하여 산출하였다. 또, 도 12 우측 사진의 GaN 결정은, 도 10 의 사진과 동일한 GaN 결정이다.
도 12 에 나타낸 바와 같이, 참고예의 GaN 결정은, 수율은 실시예보다 약간 상회하고 있기는 했지만, 실시예와 달리, GaN 결정 제조 공정 후에 냉각시켜도, 사파이어 기판이 GaN 결정으로부터 박리되지 않고 남아 있었다. 또, 참고예에서는, 사파이어 기판에 크랙이 발생되어 있었다.
도 13 의 그래프에, 도 12 에 나타낸 실시예 및 참고예의 GaN 결정의 XRC (X 선 로킹 커브 회절법) 의 ω 스캔 측정 결과를 나타낸다. 도 13(a) 는, 참고예 (Ref.) 의 GaN 결정의 XRC (X 선 로킹 커브 회절법) 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 13(b) 는, 실시예에 있어서의 도 10 및 12 와 동일한 GaN 결정의 XRC (X 선 로킹 커브 회절법) 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 13(a) 및 (b) 에 있어서, 각각, 가로축은, 측정 각도 ω (deg) 를 나타내고, 세로축은, 상대 강도를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 각각의 GaN 결정에 있어서, 각각, 2 ㎜ 간격으로 5 개 지점에 대해서 동일한 측정을 실시하였다. 그 결과, 도시하는 바와 같이, 참고예의 GaN 결정은, 각 측정 지점에 있어서의 측정 결과의 편차가 컸다. 이에 반해, 실시예의 GaN 결정은, 각 측정 지점에 있어서의 측정 결과의 편차가 매우 적었다. 또, 이들 측정 결과로부터, 각각의 GaN 결정의 곡률 반경을 계산하면, 참고예의 GaN 결정은, a 방향 0.98 m, m 방향 1.23 m 인데 반해, 실시예의 GaN 결정은, a 방향 16.4 m, m 방향 9.25 m 였다. 즉, 실시예의 GaN 결정은, 참고예의 GaN 결정과 비교하여 곡률 반경이 매우 크기 때문에, 휨 (변형) 이 대폭 감소되어 있는 것이 확인되었다.
또, 도 14 에, 실시예에서 제조한 또 다른 GaN 결정의 사진을 나타낸다. 도 14(a) 는, 외경이 4 인치인 GaN 결정의 사진이다. 도 14(b) 는, 도 14(a) 의 GaN 결정으로부터, 냉각 후에 박리된 사파이어 기판의 사진이다. 도 14(c) 는, 외경이 6 인치인 GaN 결정의 사진이다. 도 14(d) 는, 도 14(c) 의 GaN 결정의 연마 후의 사진이다. 도시하는 바와 같이, 제조한 GaN 결정이 파손되거나 사파이어 기판 상에 남거나 하는 일 없이, 상기 사파이어 기판으로부터 분리되어 있었다. 또, 전술한 바와 같이, 사파이어 기판 및 제조한 GaN 결정에 외력을 가하지 않아도, GaN 결정 제조 공정 후의 냉각 공정에 기판 분리 공정을 겸하게 할 수 있었다. 또한, 본 실시예에 의하면, 도 14 의 사진에 나타낸 바와 같이, 직경이 4 인치 또는 6 인치 등의 대사이즈이고, 게다가 고품질인 GaN 결정을 제조할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, III-V 족 화합물 결정을 기판으로부터 분리하는 (박리시키는) 것이 용이한 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 의해 제조되는 III-V 족 화합물 결정 및 반도체 장치는, 전술한 바와 같이, 각종 용도에 사용 가능하지만, 또한, 그것에 한정되지 않고, 임의의 반도체 장치, 또는 그 밖의 광범위한 기술 분야에 적용 가능하다.
11：기판
12：III-V 족 화합물 결정 (III-V 족 화합물 결정층)
12a：III-V 족 화합물 종결정 (III-V 족 화합물 종결정층)
13：레이저 광
14：레이저 광 (13) 의 조사 위치 (가공 위치)
15：가공흔
16：III-V 족 화합물 결정의 원료
1000：기상 성장로
1001：테이블
1002：원료 수용부
1003：암모니아 가스 (NH3) 도입관
1004：수소 가스 (H2) 도입관
1005：염화수소 가스 (HCl) 도입관
1006：히터
1007：배기관
361：원료 가스 탱크
362：압력 조정기
363：리크용 밸브
364：스테인리스 용기
365：전기로
366：도가니
10：레이저 가공 장치
20：정지 기대
30：유지 테이블 기구
320：제 1 슬라이딩 블록
330：제 2 슬라이딩 블록
370：가공 이송 수단
380：제 1 할출 이송 수단
360：유지 테이블
3610：유지 부재：물 공급 수단
40：레이저 광 조사 유닛 지지 기구
420：가동 지지 기대
430：제 2 할출 이송 수단
50：레이저 광 조사 유닛
510：유닛 홀더
60：레이저 광 조사 수단
640：집광기
90：촬상 수단
530：집광점 위치 조정 수단
400：피가공물
F：고리형의 프레임
T：점착 테이프

Claims (12)

  1. 기판 상에 III-V 족 화합물 종결정 (種結晶) 이 형성된 종결정 형성 기판을 제공하는 종결정 형성 기판 제공 공정과,
    상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 상기 기판으로부터 분리시키는 종결정 일부 분리 공정과,
    상기 종결정 일부 분리 공정 후에, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 반대측의 표면을 금속 융액에 접촉시키는 접촉 공정과,
    상기 종결정 일부 분리 공정 후에, 상기 III-V 족 화합물 종결정을 핵으로 하여 III 족 원소와 V 족 원소를 반응시킴으로써, III-V 족 화합물 결정을 생성시키고 성장시키는 결정 성장 공정을 포함하고,
    상기 결정 성장 공정에 있어서, 상기 III 족 원소와 상기 V 족 원소를 상기 금속 융액 중에서 반응시키는 공정을 포함하고,
    상기 결정 성장 공정 후에, 상기 III-V 족 화합물 결정으로부터 상기 기판을 분리하는 기판 분리 공정을 포함하고,
    상기 기판 분리 공정에 있어서, 냉각에 의한 상기 종결정 일부 분리 공정 후의 상기 III-V 족 화합물 결정과 상기 기판의 열팽창 계수의 차에 의해, 상기 III-V 족 화합물 결정측이 볼록 형상이 되도록 상기 기판이 만곡됨으로써 상기 III-V 족 화합물 결정으로부터 상기 기판을 분리하는 것을 특징으로 하는 III-V 족 화합물 결정의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 V 족 원소가, 질소이고,
    상기 금속 융액이, 알칼리 금속 융액이고,
    상기 III-V 족 화합물이, III 족 질화물이고,
    상기 결정 성장 공정에 있어서, 질소를 포함하는 분위기하에 있어서, III 족 원소와 상기 질소를 상기 알칼리 금속 융액 중에서 반응시킴으로써, 상기 III-V 족 화합물 종결정을 핵으로 하여 III 족 질화물 결정을 생성시키고 성장시키는, 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 종결정 일부 분리 공정에 있어서, 상기 종결정 형성 기판의 상기 기판측으로부터 상기 III-V 족 화합물 종결정에 레이저 광을 조사함으로써, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분의 일부를 분리하는, 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 종결정 일부 분리 공정에 있어서, 상기 III-V 족 화합물 종결정의, 상기 기판과 접촉하고 있는 부분을, 섬 형상으로 남기는, 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 III-V 족 화합물 종결정 및 상기 III-V 족 화합물 결정이, 질화갈륨 (GaN) 인, 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판이 사파이어 기판인, 제조 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 결정 성장 공정에 있어서, 상기 금속 융액 중에 불순물을 존재시키는, 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 제조 방법에 의해 상기 III-V 족 화합물 결정을 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 III-V 족 화합물 결정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
KR1020180102168A 2017-09-21 2018-08-29 Iii-v 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 KR102499221B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-181815 2017-09-21
JP2017181815A JP7117690B2 (ja) 2017-09-21 2017-09-21 Ｉｉｉ－ｖ族化合物結晶の製造方法および半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190033424A KR20190033424A (ko) 2019-03-29
KR102499221B1 true KR102499221B1 (ko) 2023-02-10

Family

ID=65526716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180102168A KR102499221B1 (ko) 2017-09-21 2018-08-29 Iii-v 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10910511B2 (ko)
JP (1) JP7117690B2 (ko)
KR (1) KR102499221B1 (ko)
CN (1) CN109537056A (ko)
DE (1) DE102018216146B4 (ko)
TW (1) TWI761596B (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11056338B2 (en) * 2018-10-10 2021-07-06 The Johns Hopkins University Method for printing wide bandgap semiconductor materials
US11823900B2 (en) 2018-10-10 2023-11-21 The Johns Hopkins University Method for printing wide bandgap semiconductor materials
JP7262027B2 (ja) 2019-05-17 2023-04-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法
JP7523932B2 (ja) * 2020-03-30 2024-07-29 株式会社ディスコ レーザー加工装置
KR20220006880A (ko) * 2020-07-09 2022-01-18 주식회사루미지엔테크 단결정 기판의 제조 방법
KR102546042B1 (ko) * 2021-12-22 2023-06-22 주식회사루미지엔테크 HVPE법에 따른 Ga2O3 결정막 증착방법, 증착장치 및 이를 사용한 Ga2O3 결정막 증착 기판

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160153115A1 (en) * 2006-04-07 2016-06-02 Sixpoint Materials, Inc. Group iii nitride crystals, their fabrication method, and method of fabricating bulk group iii nitride crystals in supercritical ammonia

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4920875B1 (ko) 1970-03-09 1974-05-28
JPS4920875A (ko) 1972-06-20 1974-02-23
JPH0754806B2 (ja) 1987-01-20 1995-06-07 日本電信電話株式会社 化合物半導体単結晶膜の成長方法
JP3493691B2 (ja) 1993-08-19 2004-02-03 コベルコ建機株式会社 油圧作業機械のアクチュエータ制御装置
JP2003007616A (ja) * 2001-03-23 2003-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体膜の製造方法
US6498113B1 (en) * 2001-06-04 2002-12-24 Cbl Technologies, Inc. Free standing substrates by laser-induced decoherency and regrowth
JP4422473B2 (ja) 2003-01-20 2010-02-24 パナソニック株式会社 Ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法
US7524691B2 (en) * 2003-01-20 2009-04-28 Panasonic Corporation Method of manufacturing group III nitride substrate
JP4588340B2 (ja) 2003-03-20 2010-12-01 パナソニック株式会社 Ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法
JP4920875B2 (ja) 2003-05-29 2012-04-18 パナソニック株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法、およびｉｉｉ族窒化物基板の製造方法
KR100616656B1 (ko) * 2005-01-03 2006-08-28 삼성전기주식회사 질화갈륨계 단결정 기판의 제조방법 및 제조장치
CN100505166C (zh) * 2006-12-19 2009-06-24 东莞市中镓半导体科技有限公司 在异质基底上制备高质量GaN单晶厚膜的方法
JP5256198B2 (ja) * 2007-07-13 2013-08-07 日本碍子株式会社 Ｉｉｉ族窒化物単結晶の製造方法
JP5493861B2 (ja) * 2007-10-09 2014-05-14 株式会社リコー Ｉｉｉ族窒化物結晶基板の製造方法
US20130015560A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 The Regents Of The University Of California Growth of bulk group-iii nitride crystals after coating them with a group-iii metal and an alkali metal
JP6143148B2 (ja) * 2012-02-26 2017-06-07 国立大学法人大阪大学 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法および半導体装置の製造方法
JP2014009156A (ja) 2012-06-29 2014-01-20 Samsung Corning Precision Materials Co Ltd 窒化ガリウム基板の製造方法および該方法により製造された窒化ガリウム基板
KR101582021B1 (ko) * 2012-08-30 2015-12-31 엔지케이 인슐레이터 엘티디 복합 기판, 그 제조 방법, 13족 원소 질화물로 이루어진 기능층의 제조 방법 및 기능 소자
JP6384851B2 (ja) * 2014-03-03 2018-09-05 国立大学法人大阪大学 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法、ｉｉｉ族窒化物結晶、半導体装置およびｉｉｉ族窒化物結晶製造装置
CN107002278B (zh) * 2014-12-02 2019-07-09 希波特公司 第iii族氮化物晶体、其制造方法和在超临界氨气中制造块状第iii族氮化物晶体的方法
CN107002284B (zh) * 2014-12-03 2019-07-09 日本碍子株式会社 13族元素氮化物层的分离方法及复合基板
US10364510B2 (en) * 2015-11-25 2019-07-30 Sciocs Company Limited Substrate for crystal growth having a plurality of group III nitride seed crystals arranged in a disc shape

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160153115A1 (en) * 2006-04-07 2016-06-02 Sixpoint Materials, Inc. Group iii nitride crystals, their fabrication method, and method of fabricating bulk group iii nitride crystals in supercritical ammonia

Also Published As

Publication number Publication date
US20190088816A1 (en) 2019-03-21
TW201915232A (zh) 2019-04-16
DE102018216146B4 (de) 2021-03-25
TWI761596B (zh) 2022-04-21
CN109537056A (zh) 2019-03-29
JP2019055901A (ja) 2019-04-11
JP7117690B2 (ja) 2022-08-15
KR20190033424A (ko) 2019-03-29
DE102018216146A1 (de) 2019-03-21
US10910511B2 (en) 2021-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102499221B1 (ko) Iii-v 족 화합물 결정의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
JP6614529B2 (ja) Ｉｉｉ族元素窒化物結晶の製造方法、ｉｉｉ族元素窒化物結晶、半導体装置、およびｉｉｉ族元素窒化物結晶製造装置
JP5638772B2 (ja) 酸化亜鉛系半導体の成長方法及び半導体発光素子の製造方法
JP6019542B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法およびｉｉｉ族窒化物結晶製造装置
JP4981602B2 (ja) 窒化ガリウム基板の製造方法
JP2010089971A (ja) 窒化アルミニウム単結晶基板、積層体、およびこれらの製造方法
US9287453B2 (en) Composite substrates and functional device
US20180094361A1 (en) Method for producing group iii nitride crystal, semiconductor apparatus, and apparatus for producing group iii nitride crystal
JP2014055091A (ja) Ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶製造方法、種結晶形成基板製造方法、ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶、半導体装置、ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶製造装置、種結晶形成基板製造装置
JP6714320B2 (ja) １３族窒化物結晶の製造方法及び１３族窒化物結晶を有する積層体
JP2008285401A (ja) Ｉｉｉ族窒化物単結晶基板の製造方法、および該基板を積層した積層基板
CN111094638B (zh) 基底基板、功能元件及基底基板的制造方法
JP2016216342A (ja) Ｉｉｉ族窒化物単結晶の製造方法
US10011921B2 (en) Method for producing group III element nitride crystal, group III element nitride crystal, semiconductor device, method for producing semiconductor device, and group III element nitride crystal production device
CN111094637B (zh) 基底基板、功能元件及基底基板的制造方法
JP5721016B2 (ja) 酸化亜鉛系半導体発光素子及びＺｎＯ系単結晶層成長方法
JP2023044693A (ja) 金属酸化物結晶の製造方法、金属酸化物エピタキシャル結晶積層基板の製造方法、半導体装置の製造方法、金属酸化物結晶、金属酸化物エピタキシャル結晶積層基板、半導体装置、及び金属酸化物結晶製造装置
JP5672261B2 (ja) 窒化ガリウム結晶
JP2015117151A (ja) 窒化アルミニウム結晶の製造方法

Legal Events

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