KR20010026835A

KR20010026835A - ＧａＮ 후막 제조 방법

Info

Publication number: KR20010026835A
Application number: KR1019990038313A
Authority: KR
Inventors: 박성수
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-04-06
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: KR100331447B1

Abstract

본 발명은 레이저 다이오드 등의 광 소자에 널리 이용되는 화합물 반도체인 GaN 후막 제조 방법을 기재한다. 본 발명에 따른 GaN 후막 제조 방법은 버퍼층 형성 없이 직접 HVPE에 의해 SiO₂패턴을 제조하기 위한 15㎛ 이하의 중간(intermediate) GaN층을 성장한 후, SiO₂증착(deposition), 포토리소그래피(photolithograpy)에 의해 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 만들고 그 위에 HVPE에 의해 GaN 후막을 제조하는 방법과 사파이어 기판상에 SiO₂증착, 포토리소그래피에 의해 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 만들고 HVPE에 의해 직접 ELO GaN 후막을 제조하는 방법으로 나누어진다.

Description

ＧａＮ 후막 제조 방법{Method for fabricating a thick GaN film}

본 발명은 레이저 다이오드 등의 광 소자에 널리 이용되는 화합물 반도체인 GaN 후막 제조 방법에 관한 것이다.

GaN은 밴드갭(bandgap) 에너지가 3.39eV이고, 직접 천이형인 와이드 밴드갭(wide bandgap) 반도체 물질로 단파장 영역의 발광 소자 제작 등에 유용한 물질이다. GaN 단결정은 융점에서 높은 질소 증기압 때문에 액상 결정 성장은 1500℃ 이상의 고온과 20000 기압의 질소 분위기가 필요하므로 대량 생산이 어려울 뿐 만 아니라 현재 사용 가능한 결정 크기도 약 100㎟ 정도의 박판형이므로 이를 소자 제작에 사용하기는 곤란하다. 따라서 지금까지 GaN 박막은 이종 기판 상에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), HVPE(Hydride or Halide Vapor Phase Epitaxy) 등의 기상 성장법에 의해 성장되고 있다.

GaN 박막 제조용 이종 기판으로는 사파이어(sapphire) 기판이 가장 많이 사용되고 있는데 이는 GaN과 같은 육방정계 구조이며, 값이 싸고, 고온에서 안정하기 때문이다. 그러나, 실질적으로 사파이어 기판에 두께가 15㎛ 이상의 GaN 박막을 성장시킬 경우 열팽창 계수 및 격자 상수차에 의해, 도 1에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(1) 및 GaN 박막(2)에 균열(crack)(3)이 발생하게 된다. 즉, 사파이어(sapphire) 기판(1)은 GaN 박막(2)과 격자 상수 차(약16%) 및 열팽창 계수 차(약35%)에 의해 계면에서 스트레인(strain)이 유발되고, 이 스트레인(strain)이 결정 내 격자 결함을 발생시켜 고품질의 GaN 박막을 성장시키기가 어렵다. 또한, GaN 박막이 성장된다 하더라도 GaN 박막 상에 제조된 소자의 수명을 단축시킨다. 또한 사파이어를 이용하여 제조된 GaN 발광소자의 경우 공진기 제작, 소자 절단 등의 문제점도 가지고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 프리 스탠딩(free standing) GaN 기판이 필요하며, GaN 기판상에 호모에피택시(homoepitaxy)에 의해 소자를 제조해야 한다.

프리 스탠딩(free standing) GaN 기판을 제조하기 위해 사파이어에 고품질 GaN 후막을 성장시키는 방법으로는 에피택시 측방 과성장(Epitaxial Lateral Over Growth; ELOG)법이 사용되어 왔다. 즉, 상기와 같은 문제점을 보완하기 위해서는 MOCVD나 HVPE법으로 ELO GaN 후막을 성장시킨다. 이 방법은 사파이어와 GaN 박막 사이에 존재하는 격자상수 차이 및 열팽창계수 차이에 의한 스트레인(strain)의 발생을 스트라이프(stripe) 형태의 SiO₂패턴을 사용하여 감소시키는 방법이다.

도 2a와 도 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기존의 ELOG법에 의한 GaN 후막 성장시에는, 일반적으로 사파이어 기판(10)위에 MOCVD법 등을 사용하여 저온 GaN, AlN, ZnO 등과 같은 버퍼(buffer)층(20)을 성장시키고, 그 위에 약 1000℃ 이상의 고온에서 두께 약 2㎛의 GaN 박막 즉 중간(intermediate) GaN 박막(30)을 MOCVD법으로 성장시킨다. 이 후 스퍼터(sputter)나 전자빔(E-beam)에 의해 SiO₂를 증착(deposition)하고, 포토리소그래피(photolithograpy)에 의해 스트라이프(stripe) 형태로 패터닝(patterning)하여 SiO₂패턴(40)을 만든다. 다음에, MOCVD 또는 HVPE법에 의해 GaN 후막(50)을 성장시키고, 사파이어 기판(10)을 제거하여 프리 스탠딩(free standing) GaN 기판을 얻는다. 이와 같은 GaN 후막 성장 공정에는, 도 2a 및 도 3의 제조 공정도 Ⅰ과 같이, MOCVD에 의해 두께 약 20㎛의 ELO GaN층(50a)을 성장한 후 이어서 HVPE에 의해 두께 100㎛ 이상의 GaN 후막(thick layer)(50b)을 성장시키는 방법과, 도 2b 및 도 3의 제조 공정도 Ⅱ와 같이, HVPE법 만으로 ELO GaN 후막(50)을 성장시키는 방법이 있다.

그러나 MOCVD 법은 HVPE 법보다 성장 속도가 느리고 성장에 사용되는 원료 가격이 비싸 MOCVD 법에 의해 buffer 층, 중간(intermediate) GaN층 및 ELO GaN을 성장하는 경우 HVPE 법으로 성장시키는 것 보다 제조원가가 비싸며, 많은 제조 시간이 소요된다. 따라서, 전 공정을 HVPE법으로 성장시킬 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안한 것으로, ELOG법에 의한 GaN 후막 성장에 있어서 버퍼층 없이 직접 HVPE에 의해 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 만들고, 그 위에 HVPE에 의해 ELO GaN 후막의 제조하는 방법과 사파이어 기판 상에 스트라이즈 상의 SiO₂패턴을 제조한 후, HVPE에 의해 중간(intermediate) GaN 박막 없이 ELO GaN 후막을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 GaN 후막 제조 방법에 의해 제조된 GaN/Sapphire의 단면도,

도 2a는 종래의 GaN 후막 제조 방법에서 MOCVD법 등에 의해 성장된 버퍼층 및 중간(intermediate) GaN층 상에 성장된 ELO GaN 후막의 단면도,

도 2b는 종래의 또 다른 GaN 후막 제조 방법에서 MOCVD법 등에 의해 성장된 버퍼층 및 중간(intermediate) GaN층 상에 성장된 ELO GaN 후막의 단면도,

도 3은 각각 도 2a 및 도 2b의 GaN 후막 제조 방법에서 적용되는 공정들을 순서대로 보여주는 공정 순서도,

도 4a는 본 발명에 따른 GaN 후막 제조 방법에서 사파이어 기판 상에 중간 GaN층과 에피택시 측방 과성장을 위한 스트라이프 상의 SiO₂패턴이 형성된 모습을 보여주는 사시도,

도 4b는 도 4a 의 GaN 후막 제조 방법에서 중간 GaN층과 스트라이프 상의 SiO₂패턴이 형성된 사파이어 기판 상에 에피택시 측방 과성장된 ELOG GaN 후막의 단면도,

도 5는 도 4a 및 도 4b의 GaN 후막 제조 방법을 공정 단계별로 보여주는 순서도,

도 6은 본 발명에 따른 또 다른 GaN 후막 제조 방법에서 스트라이프 상의 SiO₂패턴이 형성된 사파이어 기판 상에 직접 GaN 후막이 형성된 모습을 보여주는 단면도,

그리고 도 7은 도 6의 GaN 후막 제조 방법을 공정 단계별로 보여주는 순서도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1. 사파이어 기판 2. GaN 박막

3. 균열(crack) 10. 사파이어 기판

20. 버퍼(buffer)층 30. 중간(intermediate) GaN 박막

40. SiO₂패턴 50a. 1차 GaN 층

50b. 2차 GaN 층 50. ELOG GaN 후막

100. 사파이어 기판 200. 중간(intermediate) GaN층

300. SiO₂패턴(pattern) 400. GaN 후막

500. 사파이어 기판 600. SiO₂패턴

700. ELO GaN 후막

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 GaN 후막 제조 방법은, (가) 사파이어 기판 상에 HVPE법으로 소정 두께의 중간 GaN 박막을 성장시키는 단계; (나) 상기 중간 GaN 박막 위에 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 형성하는 단계; 및

(다) 상기 SiO₂패턴이 형성된 상기 중간 GaN 박막 위에 HVPE법에 의한 에피택시 측방 과성장으로 GaN 후막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 중간 GaN 박막은 15㎛ 이하로 성장시키고, 상기 (나) 단계는, (나-1) 사파이어 기판을 제1차로 NH₃처리하는 탄소 오염물 제거 단계; (나-2) 탄소 오염물이 제거된 상기 사파이어 기판을 NH₃+HCl 혼합 가스로 전처리하는 AlN층 형성 단계; (나-3) 상기 사파이어 기판을 제2차로 NH₃분위기에서 상기 AlN층을 어닐링하는 서브 단계; (나-4) 상기 어닐링된 AlN층 상에 전자 빔 또는 스퍼터를 사용하여 두께 100 ~ 1000nm의 SiO₂막을 증착시키는 서브 단계; 및 (나-5) 포토리소그래피법으로 상기 SiO₂막을 식각하여 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 형성하는 서브 단계;를 포함하며, 상기 (나) 단계 혹은 (나-5) 서브 단계에서, 상기 SiO₂패턴의 스트라이프 방향은 상기 패턴의 일측 가장자리 선이 상기 GaN층의 ＜1-100＞ 또는 ＜11-20＞ 방향과 일치하도록 식각하며, 상기 SiO₂스트라이프 패턴은 스트라이프 폭이 4∼20㎛이고, 스트라이프 팬턴 간의 간격이 4㎛가 되도록 식각하며, 상기 (다) 단계는 반응로 내의 압력을 1기압으로 유지하고 온도가 1000~1100℃일 때 실시하며, HCl과 NH₃를 반응 가스로 사용하고, N₂또는 Ar를 운반 가스로 사용하며, HCl 가스의 흐름속도를 100∼1000sccm로 하며, NH₃가스의 흐름속도를 1000∼6000sccm으로 하며, 상기 HVPE법에 의한 상기 GaN 후막의 성장 속도는 50㎛/h 정도로 조절하며, 상기 GaN 후막은 100㎛ 이상의 두께로 성장시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 또 다른 GaN 후막 제조 방법은, (가) 사파이어 기판 상에 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 형성하는 단계; 및 (나) 상기 SiO₂패턴이 형성된 상기 사파이어 기판 상에 직접 HVPE법에 의한 에피택시 측방 과성장으로 GaN 후막을 성장시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계는, (가-1) 상기 사파이어 기판 상에 전자 빔 또는 스퍼터를 사용하여 두께 100 ~ 1000nm의 SiO₂막을 증착시키는 서브 단계; (가-2) 포토리소그래피법으로 상기 SiO₂막을 식각하여 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 형성하는 서브 단계; (가-3) 상기 스트라이프 상의 SiO₂패턴이 형성된 사파이어 기판을 제1차로 NH₃처리하는 탄소 오염물 제거 단계; (가-4) 탄소 오염물이 제거된 상기 사파이어 기판을 NH₃+HCl 혼합 가스로 전처리하는 AlN층 형성 단계; 및 (가-5) 상기 사파이어 기판을 제2차로 NH₃분위기에서 상기 AlN층을 어닐링하는 서브 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계 혹은 (가-2) 서브 단계에서, 상기 SiO₂패턴의 스트라이프 방향은 상기 패턴의 일측 가장자리 선이 상기 GaN층의 ＜1-100＞ 또는 ＜11-20＞ 방향과 일치하도록 식각하고, 상기 SiO₂스트라이프 패턴은 스트라이프 폭이 4∼20㎛이고, 스트라이프 팬턴 간의 간격이 4㎛가 되도록 식각하며, 상기 (나) 단계는 반응로 내의 압력을 1기압으로 유지하고 온도가 1000~1100℃일 때 실시하며, 상기 (나) 단계에서 HCl과 NH₃를 반응 가스로 사용하고, N₂또는 Ar를 운반 가스로 사용하며, HCl 가스의 흐름속도를 100∼1000sccm로 하며, NH₃가스의 흐름속도를 1000∼6000sccm으로 하며, 상기 HVPE법에 의한 상기 GaN 후막의 성장 속도는 50㎛/h 정도로 조절하며, 상기 GaN 후막은 100㎛ 이상의 두께로 성장시키는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 GaN 후막 제조 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명은 ELOG법에 의한 GaN 후막 성장에 있어서, 첫째로, 버퍼층 없이 직접 HVPE에 의해 SiO₂패턴을 제조하기 위한 15㎛ 이하의 중간(intermediate) GaN 박막을 성장시킨 후, GaN 박막 위에 스트라이프(stripe) 형태의 SiO₂증착(deposition), 포토리소그래피(photolithograpy)에 의해 스트라이프(stripe) 형태의 SiO₂패턴을 만들고, 그 위에 HVPE에 의해 ELO GaN 후막의 제조하는 방법을 제시하고, 둘째로, 사파이어 기판에 스트라이프 형태의 SiO₂패턴을 제조한 후, HVPE에 의해 중간(intermediate) GaN 박막 없이 ELO GaN 후막을 제조하는 방법을 제시한다. 이렇게 얻은 ELO GaN 후막에서 사파이어 기판이 제거되면 프리 스탠딩(free standing) GaN 기판이 얻어진다. 이와 같이 제조된 GaN 후막(기판)은 균열(crack)이 없는 고 품질의 것이다. 이를 제조하는 세부적인 GaN 후막 제조 방법의 실시예는 다음과 같다.

먼저, 첫 번째 방법으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(100) 상에 HVPE 법으로 버퍼(buffer)층 없이 두께 15㎛ 이하의 중간(intermediate) GaN층(200)을 성장시킨 다음, 전자 빔(E-beam) 또는 스퍼터(sputter) 등을 사용하여 두께 100 ~ 1000nm의 SiO₂막을 증착시키고, 포토리소그래피(photolithography)법으로 스트라이프 형(stripe type)의 SiO₂패턴(pattern)(300)을 형성시킨다. 이 때, 중간GaN층(200)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(100)을 1차 NH₃처리(단계 110)로 탄소 오염물을 제거하고, NH₃+HCl 혼합 가스의 전처리(단계 120)로 AlN층을 형성하며, 2차 NH₃처리(단계 130)로 AlN층을 어닐링한 다음에 HVPE법으로 중간 GaN층을 성장(단계 210)시킨다.

그리고 나서, 도 4b에 도시된 바와 같이, SiO₂패턴(pattern)(300)이 형성된 중간 GaN층(200) 위에 재차 HVPE법으로 에피택시 측방 과성장(ELOG)에 의한 GaN 후막(400)을 성장시킨다. 사파이어 기판(100) 상에 HVPE법에 의한 ELO GaN 후막 성장은 반응로(reactor)(미도시) 내의 온도가 1000~1100℃일 때 실시한다. 이 때, SiO₂패턴(pattern)(300)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 중간 GaN층(200) 상에 SiO₂를 증착(단계 310)한 다음 포토리소그래피 공정(단계 320)으로 식각하여 형성한다. 그리고, GaN층(400)은 스트라이프 상의 SiO₂패턴(300) 사이에서 선택적으로 성장되며, 이 후 HVPE 과성장(단계 410)에 의한 측면 성장을 일으켜 SiO₂패턴(300) 상에서 서로 붙게 되며, 그 이 후는 수직 성장만이 이루어져 두께 100㎛ 이상의 GaN 후막(400)이 형성된다. 이후 사파이어 기판(100)을 제거(단계 420)하여 GaN 후막(400) 만을 남겨 프리 스탠딩 기판으로 사용한다.

두 번째 방법으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(500) 상에 전자빔(E-beam) 또는 스퍼터(sputter) 등을 사용하여 두께 100 ~ 1000nm의 SiO₂막을 증착시키고, 포토리소그래피(photolithography)법으로 스트라이프 상의 SiO₂패턴(600)을 형성시킨 후, 그 위에 HVPE법으로 ELO GaN 후막(700)을 성장시킨다. 이 때, ELO GaN 후막(700)의 성장은 첫 번째 방법과 같은 방법으로 진행된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(500) 상에 GaN층(700)이 에피택시 측방 과성장되는 공정에서는 1차 NH₃처리(단계 710), NH₃+HCl 전처리(pretreatment)(단계 720), 2차 NH₃처리(treatment)(단계 740)를 실시한다. 이는 각각, 앞서 설명한 바와 같이, 사파이어 기판(500)에 존재하는 탄소(carbon) 오염 제거, 사파이어 기판(500) 상에 AlN층 형성 및 NH₃분위기에서 AlN층을 열처리(annealing)하기 위함이다.

이와 같이, 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 이용하여 에피택시 측방 과성장(ELOG)법에 의해 두께 100㎛ 이상의 GaN 후막을 제조할 경우, GaN층의 결함 밀도가 약 10⁷/㎠ 이하로 우수한 품질을 나타낸다. 또한, ELO GaN 후막 성장은 버퍼층 없이 직접 HVPE법에 의해 가능함을 보여주며, 이 후 물리/화학적 방법에 의해 사파이어 기판이 제거되면 균열(crack) 없는 프리 스탠딩(free standing) GaN 후막 기판이 얻어진다.

E-beam, 스퍼터(sputter) 등에 의해 두께 100 ~ 1000nm의 SiO₂막을 증착한 다음 사진식각법으로 도 4a에 도시된 바와 같이 스트라이프 상으로 형성되는 SiO₂패턴에 있어서, 스트라이프 패턴의 한쪽 방향은 GaN층의 ＜1-100＞ 또는 ＜11-20＞ 방향과 일치하도록 한다. SiO₂패턴은 스트라이프 폭 4∼20㎛, 스트라이프 사이의 간격 즉 GaN 윈도우(window) 폭이 4㎛가 되도록 한다.

또한, GaN 성장은 1000∼1100℃에서 실시하며, 반응기 압력은 1기압을 유지한다. HCl과 NH₃를 반응 가스로, N₂또는 Ar를 운반 가스(carrier gas)로 사용한다. 이 때, HCl 가스의 흐름속도(flow rate)를 100∼1000sccm, NH₃가스의 흐름속도(flow rate)를 1000∼6000sccm으로 한다. 반응기에서의 GaN 후막의 성장은 다음과 같은 화학식에 의해 이루어진다.

Ga(ℓ) + HCl → GaCl + 1/2H₂

GaCl + NH₃→ GaN + HCl + 2H₂

위 화학식에서의 GaN 증기(vapor)가 스트라이스 상의 SiO₂패턴 사이에서 선택적으로 성장되고, 연속적으로 측면 성장을 일으켜 SiO₂패턴 상에서 서로 붙게 된다. 이 후 수직 성장만 이루어져 두께가 100㎛ 이상의 GaN 후막이 성장된다. 저 결함의 GaN 후막을 얻기 위해 HVPE법에 의한 박막의 성장 속도는 50㎛/h 정도로 조절한다. 최종적으로 두께 10㎛에서 500㎛까지의 GaN 박막을 성장하여 보았다. 성장된 GaN층의 결함 밀도가 약 10⁷/㎠이하이고, Double x-ray Rocking Curve(ω-SCAN)에 의한 반치폭 측정 결과 약 200arcsec 이하의 값을 얻어, 성장된 결정의 품질이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.

본 발명에 의해 두께 100㎛ 이상의 GaN 후막을 제조할 경우, MOCVD 법에 의해 버퍼층(buffer layer), 중간(intermediate) GaN층 및 ELO GaN층을 제조한 후 ELOG법에 의해 GaN 후막을 제작하는 경우와 비교하여 GaN 후막의 특성에는 아무런 변화도 나타나지 않았다. 따라서 본 발명을 사용하여 GaN 후막을 제조할 경우 고품질의 박막을 얻을 수 있고 제조 원가를 줄일 수 있다. 한편 사파이어 기판이 부착된 GaN 후막을 물리/화학적 방법에 의해 사파이어 기판을 제거함으로써 free standing GaN 기판을 제조할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 GaN 후막 제조 방법에서는 ELOG법에 의한 GaN 후막 성장시 버퍼층 없이 직접 HVPE에 의해 SiO₂패턴을 제조하기 위한 15㎛ 이하의 중간(intermediate) GaN층을 성장한 후, SiO₂증착(deposition), 포토리소그래피(photolithograpy)에 의해 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 만들고 그 위에 HVPE에 의해 GaN 후막을 제조하는 방법과 sapphire 기판상에 SiO₂증착, 포토리소그래피에 의해 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 만들고 HVPE에 의해 직접 ELO GaN 후막을 제조하는 방법을 제시함으로써, 이 후 물리/화학적으로 사파이어 기판이 제거된 free standing GaN 후막 기판 제조시 원가 및 제조 시간을 줄일 수 있다. 이는 HVPE법 보다 성장 속도도 느리고 성장에 사용되는 원료의 값이 비싼 MOCVD에 의한 중간(intermediate) GaN층을 성장시키는 기존의 ELOG에 의한 GaN 후막 성장법은 HVPE법 만으로 중간층을 형성하거나 혹은 중간층 없이 GaN층을 성장시키는 것 보다 제조원가가 비싸고 제조 시간이 증가되기 때문이다.

Claims

(가) 사파이어 기판 상에 HVPE법으로 소정 두께의 중간 GaN 박막을 성장시키는 단계;

(나) 상기 중간 GaN 박막 위에 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 형성하는 단계; 및

(다) 상기 SiO₂패턴이 형성된 상기 중간 GaN 박막 위에 HVPE법에 의한 에피택시 측방 과성장으로 GaN 후막을 형성하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (가) 단계에서 상기 중간 GaN 박막은 15㎛ 이하로 성장시키는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (나) 단계는,

(나-1) 사파이어 기판을 제1차로 NH₃처리하는 탄소 오염물 제거 단계;

(나-2) 탄소 오염물이 제거된 상기 사파이어 기판을 NH₃+HCl 혼합 가스로 전처리하는 AlN층 형성 단계;

(나-3) 상기 사파이어 기판을 제2차로 NH₃분위기에서 상기 AlN층을 어닐링하는 서브 단계;

(나-4) 상기 어닐링된 AlN층 상에 전자 빔 또는 스퍼터를 사용하여 두께 100 ~ 1000nm의 SiO₂막을 증착시키는 서브 단계; 및

(나-5) 포토리소그래피법으로 상기 SiO₂막을 식각하여 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 형성하는 서브 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 (나) 단계 혹은 (나-5) 서브 단계에서,

상기 SiO₂패턴의 스트라이프 방향은 상기 패턴의 일측 가장자리 선이 상기 GaN층의 <1-100> 또는 <11-20> 방향과 일치하도록 식각하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 (나) 단계 혹은 (나-5) 서브 단계에서,

상기 SiO₂스트라이프 패턴은 스트라이프 폭이 4∼20㎛이고, 스트라이프 팬턴 간의 간격이 4㎛가 되도록 식각하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (다) 단계는 반응로 내의 압력을 1기압으로 유지하고 온도가 1000~1100℃일 때 실시하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (다) 단계에서 HCl과 NH₃를 반응 가스로 사용하고, N₂또는 Ar를 운반 가스로 사용하며, HCl 가스의 흐름속도를 100∼1000sccm로 하며, NH₃가스의 흐름속도를 1000∼6000sccm으로 하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (다) 단계에서 상기 HVPE법에 의한 상기 GaN 후막의 성장 속도는 50㎛/h 정도로 조절하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (다) 단계에서 상기 GaN 후막은 100㎛ 이상의 두께로 성장시키는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
(가) 사파이어 기판 상에 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 형성하는 단계; 및

(나) 상기 SiO₂패턴이 형성된 상기 사파이어 기판 상에 직접 HVPE법에 의한 에피택시 측방 과성장으로 GaN 후막을 성장시키는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (가) 단계는,

(가-1) 상기 사파이어 기판 상에 전자 빔 또는 스퍼터를 사용하여 두께 100 ~ 1000nm의 SiO₂막을 증착시키는 서브 단계;

(가-2) 포토리소그래피법으로 상기 SiO₂막을 식각하여 스트라이프 상의 SiO₂패턴을 형성하는 서브 단계;

(가-3) 상기 스트라이프 상의 SiO₂패턴이 형성된 사파이어 기판을 제1차로 NH₃처리하는 탄소 오염물 제거 단계;

(가-4) 탄소 오염물이 제거된 상기 사파이어 기판을 NH₃+HCl 혼합 가스로 전처리하는 AlN층 형성 단계; 및

(가-5) 상기 사파이어 기판을 제2차로 NH₃분위기에서 상기 AlN층을 어닐링하는 서브 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 (가) 단계 혹은 (가-2) 서브 단계에서,

상기 SiO₂패턴의 스트라이프 방향은 상기 패턴의 일측 가장자리 선이 상기 GaN층의 <1-100> 또는 <11-20> 방향과 일치하도록 식각하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 (가) 단계 혹은 (가-2) 서브 단계에서,

상기 SiO₂스트라이프 패턴은 스트라이프 폭이 4∼20㎛이고, 스트라이프 팬턴 간의 간격이 4㎛가 되도록 식각하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제10항에 있어서,

상기 (나) 단계는 반응로 내의 압력을 1기압으로 유지하고 온도가 1000~1100℃일 때 실시하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제10항에 있어서,

상기 (나) 단계에서 HCl과 NH₃를 반응 가스로 사용하고, N₂또는 Ar를 운반 가스로 사용하며, HCl 가스의 흐름속도를 100∼1000sccm로 하며, NH₃가스의 흐름속도를 1000∼6000sccm으로 하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제10항에 있어서,

상기 (나) 단계에서 상기 HVPE법에 의한 상기 GaN 후막의 성장 속도는 50㎛/h 정도로 조절하는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.
제10항에 있어서,

상기 (나) 단계에서 상기 GaN 후막은 100㎛ 이상의 두께로 성장시키는 것을 특징으로 하는 GaN 후막 제조 방법.