KR20020087414A - Ⅲ-ⅴ족 질화물 기판 부울과, 그 제조 방법 및 그것의 사용 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (113)
- 마이크로일렉트로닉 소자에 적합한 품질의 (Al,Ga,In)N 부울.
- 제1항에 있어서, 5제곱센티미터 이상의 횡면적을 갖는 것인 부울.
- 제2항에 있어서, 5mm 이상의 길이를 갖는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 본래의 시드 결정으로부터 성장된 것인 부울.
- 제1항에 있어서, VPE 에 의해 성장된 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 직경이 1센티미터 이상이고, 실질적으로 크랙에 구속을 받지 않고 107결함 cm-2미만의 상단면 결함 밀도를 갖도록 길이가 1밀리미터 이상인 본래의 시드 결정으로부터 성장되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 4밀리미터 이상의 길이를 갖는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 10밀리미터 이상의 길이를 갖는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 본래의 시드 결정으로부터 성장되며, 상기 부울은 시드 결정보다 더 큰 횡면적을 갖는 극단부를 구비하는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, c-축, a-축, m-축, r-축으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 정향을 갖는 시드 결정상에 성장되며, 주 결정축으로부터 10도 미만으로 오프컷되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, N-페이스 혹은 c-축 정향 시드 결정의 (Al,Ga,In)-페이스상에 성장되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, n형으로 되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 실리콘 및 게르마늄으로 이루어진 군에서 선택된 도펀트종으로 도핑되는 것인 부울.
- 제13항에 있어서, 실리콘 도펀트종은 시레인으로부터 유도되는 것인 부울.
- 제13항에 있어서, 게르마늄 도펀트종은 게르마늄으로부터 유도되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 실온에서 약 1E15 내지 약 5E19cm-3의 전자 농도를 산출하도록 도핑되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 실온에서 약 5E17 내지 약 1E19cm-3의 전자 농도를 산출하도록 도핑되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, p형으로 되는 것인 부울.
- 제18항에 있어서, 베릴륨, 마그네슘 및 아연으로 이루어진 군에서 선택된 도펀트종으로 도핑되는 것인 부울.
- 제19항에 있어서, 도펀트종의 유기금속 소스를 사용하여 도핑되는 것인 부울.
- 제18항에 있어서, 실온에서 약 1E15 내지 약 1E19cm-3의 홀(hole) 농도를 산출하도록 도핑되는 것인 부울.
- 제18항에 있어서, 실온에서 약 5E17 내지 약 1E19cm-3의 홀(hole) 농도를 산출하도록 도핑되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 바나듐, 크롬, 철, 비소, 마그네슘, 코발트, 니켈 및 구리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 도펀트종으로 도핑되는 것인 부울.
- 제23항에 있어서, 도펀트종의 증기 소스를 사용하여 도핑되는 것인 부울.
- 제23항에 있어서, 상기 도펀트종은 p형 및 딥 레벨 도펀트 고체 소스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고체 소스로부터 유도되는 것인 부울.
- 제23항에 있어서, 1E3(보다 양호하게는 1E6 이상)ohm-cm 이상의 저항을 갖는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 비본래의 시드 결정상에 성장되는 것인 부울.
- 시드 재료와 그 위에 성장된 부울 재료를 포함하는 (Al,Ga,In)N 부울로, 상기 시드 재료와 상기 부울 재료 사이의 중간층을 갖는 것인 부울.
- 제28항에 있어서, 상기 중간층 재료는 웨이퍼 소스 재료 내의 변형을 경감 혹은 적응시키는 특성, 웨이퍼 소스 재료의 전기 특성을 변경시키는 특성, 웨이퍼 소스 재료의 결함 밀도를 감소시키는 특성, 웨이퍼 소스 재료를 시드 재료로부터의 분리를 용이하게 하는 특성, 그리고 웨이퍼 소스 재료의 성장 핵생성을 용이하게 하는 특성들 중 하나 이상의 기능 특성을 갖는 것인 부울.
- 제28항에 있어서, 상기 중간층은 VPE, CVD, PVD, MBE, MOVPE, HVPE 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 증착 프로세스에 의해 증착되는 것인 부울.
- 제28항에 있어서, 상기 중간층은 시드 결정의 변경, 엣칭 혹은 패턴 처리에 의해 형성되는 것인 부울.
- 제28항에 있어서, 상기 중간층은 하나의 층 혹은 다층 혹은 재료상에 구성되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 106결함 cm-2미만의 표면 결함 밀도를 갖는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 104결함 cm-2미만의 표면 결함 밀도를 갖는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 1센티미터 이상의 직경과, 실질적으로 크랙에 구속을 받지 않는 1밀리미터 이상의 길이를 갖는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, c-축, a-축, m-축, r-축으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 정향을 갖는 시드 결정상에 성장되며, 주 결정축으로부터 1 내지 10도로 오프컷된 오프컷 정향, N-페이스 및 (In, Al, Ga)-페이스를 갖는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, (Al,Ga,In) 질화물은 (Al,Ga,In)N 을 포함하는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, (Al,Ga,In) 질화물은 GaN 을 포함하는 것인 부울.
- 핵 변환 도핑에 의해 도핑되는 것인 (Al,Ga,In) 질화물 부울 혹은 웨이퍼.
- 제39항에 있어서, 실온에서 1E15 내지 5E19cm-3의 전자 농도를 산출하도록 도핑되는 것인 부울.
- 제1항에 따른 부울 혹은 그 부울로부터 유도된 웨이퍼로, 600℃ 이상의 온도에서 확산에 의해 도핑되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 광학 발진 기법에 의해 생산된 시드 결정상에 성장되는 것인 부울.
- 제1항에 있어서, 희생 템플릿상에 (Al,Ga,In)N의 성장과, 물리적, 열적, 엣칭, H-분열 및 취약화 제거 기법로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제거 기법에 의해 상기 템플릿의 제거에 의해 생산된 시드 결정상에서 성장되는 것인 부울.
- 제1항에 따른 부울로부터 유도된 웨이퍼.
- 제44항에 있어서, c-축, a-축, m-축, r-축으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 정향을 갖는 것인 웨이퍼.
- 제44항에 있어서, 주 결정축으로부터 0.5 내지 1도 오프컷된 정향을 갖는 것인 웨이퍼.
- 제44항에 있어서, N-페이스와 에피택셜 성장을 위해 준비된 c-축 정향된 웨이퍼의 (Al,Ga,In)-페이스 중 하나 이상을 갖는 것인 웨이퍼.
- 제44항에 있어서, 상기 부울은 본래의 시드 결정으로부터 성장되는 것인 웨이퍼.
- 제48항에 있어서, 슬라이싱 혹은 컷팅 이외의 것에 의해 본래의 시드 결정으로부터 분할되는 것인 웨이퍼.
- 연속하는 웨이퍼 재료와 분할 재료층을 포함하는 부울로부터 분할된 웨이퍼로, 상기 분할 재료는 선택된 방사선의 흡수성이 웨이퍼 재료의 그것 보다 더 높고, 상기 웨이퍼는 상기 분할 재료 상의 상기 선택된 방사능의 함침에 의해 부울로부터 분할되는 것인 웨이퍼.
- 소자에 적합한 품질의 (Al,Ga,In)N 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 10 ×10 제곱마이크로미터 면적에 걸쳐 5옹스트롬 미만의 RMS 거칠기의 표면을 갖는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 1미터 이상의 곡률 반경을 갖는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, ±0.3 도보다 더 양호하게 배향된 평탄부를 갖는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 쪼개짐에 의해 생산된 평탄부를 갖는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 평균 웨이퍼 두께의 20% 미만의 TTV를 갖는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 평균 웨이퍼 두께의 5% 미만의 TTV를 갖는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 50마이크로미터 미만의 워프(warp)를 갖는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 10마이크로미터 미만의 워프를 갖는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 웨이퍼내에 혹은 웨이퍼상의 마이크로일렉트로닉 소자 구조를 더 포함하는 것인 웨이퍼.
- 제51항에 있어서, 상기 마이크로일렉트릭 소자는 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 자외선 광검출기, 고전자 이동도 트랜지스터, 쌍극성 트랜지스터, 이종접합 쌍극성 트랜지스터, 파장 분할 멀티플렉싱 컴포넌트, 고출력 정류기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 웨이퍼.
- (Al,Ga,In)N 부울의 제조 방법으로,상기 부울에 본래의 (Al,Ga,In)N 시드 결정을 제공하는 단계와,상기 부울을 산출하기 위해 (Al,Ga,In)N 재료를 증기상 에피택시에 의해 결정상에 성장시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 성장 단계는 시간당 20마이크로미터 이상의 성장 속도로 실행되는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 성장 단계는 시간당 50마이크로미터 이상의 성장 속도로 실행되는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료는 (Al,Ga,In)N을 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료는 GaN 을 포함하며, 상기 성장은 약 900 내지 1100℃ 의 온도 범위내에서 행해지는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료는 AlN 을 포함하며, 상기 성장은 약 950 내지 1200℃ 의 온도 범위내에서 행해지는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료는 InN 을 포함하며, 상기 성장은 약 700 내지 900℃ 의 온도 범위내에서 행해지는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 증기상 에피택시는 HVPE를 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료를 시드 결정상에 성장시키는 단계는 암모니아, 히드라진, 아민 및 폴리아민으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 질소 소스 반응물의 사용을 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료를 시드 결정상에 성장시키는 단계는 Ⅲ족 전구물질로 소정 비율의 질소 함유 전구물질의 유동을 포함하며, 질소 함유 전구물질의 유속은 실질적으로 Ⅲ족 전구물질의 유속을 능가하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료를 시드 결정상에 성장시키는 단계는 Ⅲ족 전구물질로 약 10 내지 1000 범위의 비율의 질소 함유 전구물질의 유동을 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료를 시드 결정상에 성장시키는 단계는 Ⅲ족 및 Ⅴ족 전구물질 모두를 함유하는 액체 용액을 성장 반응기로 운반하는 단계와, 상기 성장 반응기에서 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료의 성장을 행하는 단계를 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 성장중에 부울은 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료에 대한 대응하는 전구물질의 소스로부터 추출되는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 성장중에 부울은 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료에 대한 대응하는 전구물질의 소스로부터 추출되어 부울의 성장 표면과 상기 소스와의 예정된 거리를 유지하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울은 1밀리미터 이상의 길이로 성장하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울은 4밀리미터 이상의 길이로 성장하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울은 10밀리미터 이상의 길이로 성장하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울은 적어도 성장 표면 결함 밀도가 107결함 cm-2미만이 될 때까지 성장하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울은 1cm보다 큰 횡방향 치수를 갖도록 성장하는것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울은 적어도 5cm2의 횡단면적을 갖도록 성장하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울은 시드 결정보다 더 큰 측방향 극단부를 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 시드 결정은 정향을 c-축, a-축, m-축, r-축으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 정향을 가지며, 주 결정축으로부터 0.5도 미만으로 오프컷되어 있는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 시드 결정은 주 결정축으로부터 0.5 내지 10도 미만으로 오프컷된 정향을 갖는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울 성장은 N-페이스 혹은 c-축 정향 시드 결정의 (Al,Ga,In)-페이스상에서 행해지는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 부울은 GaN 부울로부터 유도된 시드 결정상에 성장되는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 시드 결정은 HVPE/광학 발진 기법에 의해 생성되는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 시드 결정상에 성장된 (Al,Ga,In)N 재료는 희생 템플릿상의 (Al,Ga,In)N의 성장에 의해 생성되고, 상기 템플릿의 제거는 물리적, 열적, 엣칭, H-분열 및 취약화 제거 기법로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제거 기법에 의해 행해지는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료는 시드 결정과 질화물 재료 사이의 적어도 하나의 중간층으로 성장되는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 하나 이상의 중간층은 VPE, CVD, PVD, MBE, MOVPE, HVPE 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 증착 프로세스에 의해 증착되거나 그렇지 않으면 시드 결정내에 혹은 그것과 함께 형성되는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 결정질의 품질 혹은 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료의 성장중에 그것의 폴리타입(polytype)을 조절하기 위해 불순물을 혼입시키는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 바나듐, 크롬, 철, 비소, 마그네슘, 코발트, 니켈 및 구리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 도펀트종으로 (Ga, Al, In)N 재료를 도핑하는 것을 더 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료의 성장은 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료용 소스 컴포넌트의 원위치 소스 보충, 성장중에 소스와 부울 거리를 유지, 시간당 20마이크로미터를 초과하는 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료의 성장 속도로 행해지는 것인 방법.
- 제93항에 있어서, 4밀리미터 이상의 두께로 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료를 성장시키기에 충분한 시간 동안 행해지는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 비본래의 시드로부터 부울의 원위치 분할을 포함하는 것인 방법.
- 제62항에 있어서, 웨이퍼를 부울로부터 유도시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 제96항에 있어서, 웨이퍼는 와이어 톱으로 부울을 슬라이싱 처리함으로써 유도되는 것인 방법.
- 제96항에 있어서, 코어 드릴링, 연마 입자 제트 노출, 와이어 톱질, 레이저 노출, 화학 기계적 폴리싱, 광전자화학 엣칭 및 반응 이온 엣칭으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 성형 조작을 상기 웨이퍼에 적용하는 것인 방법.
- 제98항에 있어서, 웨이퍼의 10 ×10 제곱마이크로미터 면적에 걸쳐 5옹스트롬 미만의 RMS 거칠기를 부여하도록 웨이퍼를 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 제98항에 있어서, 웨이퍼의 표면하의 손상을 제거하기 위해 웨이퍼를 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 제96항에 있어서, 웨이퍼상에 마이크로일렉트로닉 소자 구조를 조립하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 제101항에 있어서, 상기 소자 구조체는 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 자외선 광검출기, 쌍극성 트랜지스터, 이종접합 쌍극성 트랜지스터, 고출력 정류기, 파장 분할 멀티플렉싱 컴포넌트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 소자의 적어도 일부를 포함하는 것인 방법.
- 제13항에 있어서, 부울의 치수는 이것에서 웨이퍼를 유도시키기 전에 맞추어지는 것인 방법.
- 제96항에 있어서, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 재료는 GaN을 포함하는 것인 방법.
- 제96항에 있어서, 웨이퍼를 폴리싱하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 제96항에 있어서, 미세한 연마재 매체로 폴리싱에 후속하여 거칠고 중간 정도의 연마재 매체로 웨이퍼를 램핑 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 제106항에 있어서, 연마재 매체는 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화 실리콘 및 알루미나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료를 포함하는 것인 방법.
- 제96항에 있어서, 산성 CMP 슬러리 조성물과 염기성 CMP 슬러리 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 슬러리 조성물로 웨이퍼를 화학 기계적 폴리싱하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 제96항에 있어서, 에피택셜 성장에 적합한 표면을 산출하기 위해 웨이퍼의 적어도 하나의 페이스를 반응성 이온 엣칭 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 제1항에 따른 부울로부터 유도된 기판을 포함하는 마이크로일렉트로닉 소자 구조로, 상기 기판상에 및/또는 기판내에 제작된 소자를 구비하는 것인 마이크로일렉트로닉 소자 구조.
- 제110항에 있어서, 상기 소자는 발광 다이오드 및 레이저로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것인 마이크로일렉트로닉 소자 구조.
- 제110항에 있어서, 상기 기판은 쪼개져 있는 것인 마이크로일렉트로닉 소자 구조.
- 제112항에 있어서, 비정재(free-standing) 재료상에 있는 것인 마이크로일렉트로닉 소자 구조.
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