KR20040063447A - Method for forming buffer layer used in manufacturing Nitride chemical substrate - Google Patents

Method for forming buffer layer used in manufacturing Nitride chemical substrate Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for forming a buffer layer used for fabricating a nitride substrate is provided to reduce warpage and a crystalline defect of a nitride layer as a preform of a nitride substrate formed on a buffer layer and to remarkably improve morphology by variably controlling the ratio of a V-group element to a III-group element at a temperature scope of 500-800 deg.C when the buffer layer is formed on a heterogeneous substrate like sapphire. CONSTITUTION: Heat is applied to a chamber(31) surrounded by an outer circumferential surface so that the temperature of the chamber and a susceptor(35) is controlled to be a temperature for growing a buffer layer and the controlled temperature is maintained. During or after the abovementioned process, the first generation gas and the second generation gas are injected into the chamber and a boat(33) that is installed in the chamber and contains powder of a III-group element wherein the ratio of the first generation gas to the second generation gas is varied. The reaction material generated by combination of the first generation gas and the powder of the III-group element and a nitride generated by combination of the second generation gas and the powder are deposited on a substrate supported by the susceptor.

Description

질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법{Method for forming buffer layer used in manufacturing Nitride chemical substrate}Method for forming buffer layer used in manufacturing Nitride chemical substrate}

본 발명은 사파이어와 같은 이종 기판 상부에 버퍼 층을 형성할 경우, 500℃ ~ 800℃정도의 저온에서, V족 원소와 Ⅲ족 원소의 비율을 가변적으로 조정하여 형성하여, 버퍼 층 상부에 형성되어 질화물 기판의 모재가 되는 질화물층의 휘어짐이나 결정성 결함을 줄일 수 있게 함과 아울러 모포로지를 크게 향상시킬 수 있도록 하는 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법에 관한 것이다.In the present invention, when the buffer layer is formed on a dissimilar substrate such as sapphire, at a low temperature of about 500 ° C to 800 ° C, the ratio of the group V element and the group III element is variably adjusted to be formed on the buffer layer. The present invention relates to a method for forming a buffer layer used in the manufacture of a nitride substrate, which can reduce the warpage and crystalline defects of the nitride layer serving as the base material of the nitride substrate and greatly improve the morphology.

일반적으로 질화갈륨, 질화알루미늄 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고, 큰 직접 천이형의 에너지 띠 구조를 갖고 있어 최근 청색 및 자외선 영역의 광전소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다.In general, nitrides of Group III elements, such as gallium nitride and aluminum nitride, have excellent thermal stability and have a large direct transition type energy band structure, which has recently attracted much attention as a material for photoelectric devices in the blue and ultraviolet regions.

특히, 질화갈륨(GaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명과 고밀도 광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.In particular, blue and green light emitting devices using gallium nitride (GaN) are used in various applications such as large-scale color flat panel display devices, traffic lights, indoor lighting and high density light sources, high resolution output systems, and optical communications.

이러한 질화갈륨은 동일한 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire)나 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등의 이종 기판에서 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ; MOCVD)이나 분자 빔 에피텍시(MolecularBeam Epitaxy ; MBE)공정을 통해 박막 성장이 가능하다.Such gallium nitride is a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or a molecular beam epitaxy (MolecularBeam Epitaxy); Thin film growth is possible through MBE) process.

한편, 현재까지 기판으로는 사파이어를 주로 사용하고 있지만, 질화갈륨과 의 격자 상수 및 열 팽창 계수에 있어 큰 차이를 가지고 있기 때문에 표면 가공 공정을 추가적으로 실시하여야 하는 부담이 있었다.On the other hand, sapphire is mainly used as a substrate until now, but it has a burden of additional surface processing process because it has a large difference in lattice constant and thermal expansion coefficient of gallium nitride.

이런 문제를 원천적으로 해결하기 위해서는 단결정 질화갈륨을 기판으로 사용하여 소자를 제조하여야 하는데, 통상적으로 하이드라이드 기상 박막 성장(Hydride Vapor Phase Epitaxy ; HVPE)방법이나, 질소(N2)를 액화시켜 질화갈륨을 성장시키는 방법 또는 승화법으로 제조한다.In order to solve this problem fundamentally, a device must be manufactured using single crystal gallium nitride as a substrate. Generally, a hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method or nitrogen (N 2) is liquefied to form a gallium nitride. It is produced by the method of growing or sublimation.

도 1a와 도 1b는 일반적인 질화갈륨 기판의 제조 공정을 도시한 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 질화갈륨 기판의 제조 공정은 먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(10)의 상부에 전술한 기상 성장법을 이용해 질화갈륨층(11)을 성장시킨다.1A and 1B illustrate a general manufacturing process of a gallium nitride substrate. As shown in FIG. 1, a manufacturing process of a gallium nitride substrate is first performed on an upper portion of the sapphire substrate 10, as shown in FIG. 1A. The gallium nitride layer 11 is grown using the above-described vapor phase growth method.

성장이 완료되면, 사파이어 기판(10)과 질화갈륨층의 경계면(11)에 사각형 또는 원형의 스폿 레이저(spot laser) 예를 들면 파장 355nm의 Q-switched Nd :YAG나 248nm의 파장을 가진 엑시머 레이저(Excimer laser)의 광을 포커싱하여 조사한다.When the growth is complete, a square or circular spot laser, for example, an excimer laser having a wavelength of 355 nm, Q-switched Nd: YAG or 248 nm, is formed at the interface 11 between the sapphire substrate 10 and the gallium nitride layer. Focus and irradiate the light of the (Excimer laser).

그러면, 질화갈륨층(11)과 사파이어 기판(10)의 경계면에 레이저 광에 의한 열 에너지가 집중이 되어 갈륨 메탈과 질소분자로 분리될 수 있을 만큼 높은 온도인 약 8000C가 됨으로써 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 질화갈륨과 사파이어 기판의 분리가 일어나, 프리 스탠딩(Free standing)된 질화갈륨 기판의 제조가 완료된다(도 1b).Then, the heat energy of the laser light is concentrated on the interface between the gallium nitride layer 11 and the sapphire substrate 10, so that the laser light is about 800 0 C, which is high enough to be separated into gallium metal and nitrogen molecules. Instantaneous separation of gallium nitride and sapphire substrate occurs in the passing portion, completing the production of a free standing gallium nitride substrate (FIG. 1B).

하지만, 이와 같이 사파이어 기판의 상부에 질화갈륨층을 형성하게 되면, 사파이어 기판과 질화물층과의 열팽창 계수나 격자 상수 차이로 인해 질화물 기판의 모재가 되는 질화물층에 휘어짐(bending)이나 처짐이 발생된다.However, when the gallium nitride layer is formed on the sapphire substrate in this manner, bending or deflection occurs in the nitride layer, which is the base material of the nitride substrate, due to a difference in lattice constant or thermal expansion coefficient between the sapphire substrate and the nitride layer. .

그래서, 이를 해결하고자, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 사파이어 기판(10) 상부에 버퍼 층(12)을 형성하고, 질화갈륨층(11)은 이렇게 형성한 버퍼 층(12) 상부에 형성되도록 하여, 열팽창 계수나 격자 상수의 차이로 인한 스트레스를 기판의 양면에서 상쇄시켜 휘어짐(bending)이나 처짐을 최소한으로 줄일 수 있도록 하고 있다.Thus, to solve this problem, as shown in FIG. 2, the buffer layer 12 is formed on the sapphire substrate 10, and the gallium nitride layer 11 is formed on the buffer layer 12 formed as described above. Therefore, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient or lattice constant is canceled on both sides of the substrate so that bending and deflection can be minimized.

이러한, 버퍼 층은 일반적으로 500℃ ~ 800℃정도의 온도에서, V족 원소와 Ⅲ족 원소의 비율을 일정하게 유지시키며 형성되는데, 이러한 버퍼 층 형성 방법은 기판의 휘어짐이나 처짐 또는 결정성 결함을 줄일 수 있으나, 측면 성장이 잘 이루어지지 않아 질화물 기판의 모재가 되는 질화물층의 모포로지가 나빠지는 원인이 된다.The buffer layer is generally formed at a temperature of about 500 ° C. to 800 ° C. while maintaining a constant ratio of group V elements to group III elements. Such a buffer layer forming method is capable of bending or sagging or crystalline defects in a substrate. Although it is possible to reduce the lateral growth, the morphology of the nitride layer, which is the base material of the nitride substrate, becomes worse.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 질화물 기판의 휘어짐이나 결정성 결함을 줄이면서, 아울러 측면 성장이 잘 이루어지도록 하여 질화물 기판의 모재가 되는 질화물층의 모포로지를 향상시키도록 하는 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was developed to solve the above problems, and to reduce the warpage or crystalline defects of the nitride substrate, and to improve the morphology of the nitride layer serving as the base material of the nitride substrate by improving the side growth. It is an object of the present invention to provide a method for forming a buffer layer used in the manufacture of a nitride substrate.

이를 위해 본 발명은, 질화물 기판 형성시 사용되는 버퍼 층을 500℃ ~ 800℃정도의 저온에서, V족 원소와 Ⅲ족 원소의 비율을 가변시키면서 형성하여, 질화물 기판의 휘어짐이나 결정성 결함을 줄일 수 있게 함과 아울러, 모포로지를 향상시킬 수 있도록 한다.To this end, the present invention, by forming a buffer layer used for forming a nitride substrate at a low temperature of 500 ℃ ~ 800 ℃, while varying the ratio of the Group V element and Group III element, to reduce the warpage and crystalline defects of the nitride substrate In addition to being able to improve the morphology.

도 1a 내지 도 1b는 일반적인 질화물 기판 제조 방법을 도시한 공정 순서도이고,1A to 1B are process flowcharts showing a general method of manufacturing a nitride substrate,

도 2는 일반적인 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법을 도시한 공정 순서도이고,2 is a process flowchart showing a method of forming a buffer layer used in manufacturing a general nitride substrate.

도 3은 본 발명의 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법이 적용되는 장치를 도시한 도면이고,3 is a view showing an apparatus to which a buffer layer forming method used in manufacturing a nitride substrate of the present invention is applied,

도 4는 일반적으로, V족 원소와 Ⅲ족 원소의 비율을 고정시켜 버퍼층을 형성하는 양태를 설명하기 위한 그래프이고,4 is a graph for explaining an embodiment of forming a buffer layer by fixing a ratio of group V elements and group III elements in general,

도 5는 본 발명에 따라, V족 원소와 Ⅲ족 원소의 비율을 가변시켜 버퍼층을 형성하는 양태를 설명하기 위한 그래프이고,5 is a graph for explaining an embodiment of forming a buffer layer by varying the ratio of group V elements and group III elements according to the present invention;

도 6a는 본 발명에 따라 제조되는 버퍼층의 결정 성장이 횡 방향으로 특히 잘 이루어지는 양태를 도시한 도면이고,FIG. 6A is a view showing an embodiment in which crystal growth of a buffer layer produced according to the present invention is particularly well performed in the transverse direction,

도 6b는 본 발명에 따라 제조된 버퍼층의 모포로지를 예로 들어 도시한 도면이다.6B is a diagram illustrating a morphology of a buffer layer manufactured according to the present invention as an example.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

30 : 전기로 31 : 챔버30: electric furnace 31: chamber

32 : 반응관 33 : 보트(boat)32: reaction tube 33: boat

34 : 주입관 35 : 서셉터34: injection tube 35: susceptor

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명이 사용되는 기판 제조 장치를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a substrate manufacturing apparatus in which the present invention is used.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명이 사용되는 기판 제조 장치는, 외주면에 전기로(30)가 장착되어 고온으로 가열되는 챔버(31)와, 상기 챔버(31)의 일측에 장착되며, 내부에 갈륨 보트(32)를 수용하여 외부로부터 주입된 제 1 생성 가스와 상기 갈륨 보트(32)에 수용된 갈륨 분자가 결합되어 생성된 반응물을 토출하는 반응관(33)과, 상기 챔버(31)의 일측에 상기 반응관(33)과 일정 거리 이격되어 장착되며, 외부로부터 주입된 제 2 생성 가스를 상기 챔버(31)로 주입하는 주입관(34)과, 상기 챔버(31)의 내측면에 안착되고 기판을 지지하여, 상기 주입관(34)을 통해 주입된 제 2 생성 가스와 상기 반응관(33)에서 토출된 반응물이 결합되어 형성된 질화물이, 상기 기판에 증착되어 버퍼층이 형성되도록 하는 서셉터(35)로 이루어진다.As shown in the drawing, the substrate manufacturing apparatus in which the present invention is used is provided with a chamber 31 on which an electric furnace 30 is mounted on an outer circumferential surface and heated at a high temperature, and mounted on one side of the chamber 31, and having gallium therein. A reaction tube 33 for accommodating the boat 32 and discharging a reactant generated by combining the first product gas injected from the outside and the gallium molecules contained in the gallium boat 32, and on one side of the chamber 31. An injection tube 34 spaced apart from the reaction tube 33 by a predetermined distance and injecting a second product gas injected from the outside into the chamber 31, and seated on an inner surface of the chamber 31 and having a substrate And a susceptor 35 in which a nitride formed by combining the second product gas injected through the injection tube 34 and the reactant discharged from the reaction tube 33 is deposited on the substrate to form a buffer layer. )

이렇게 이루어지는 장치를 사용한 본 발명의 버퍼층 형성 방법에서, 먼저 상기 전기로(30)에서 가열된 열을 이용해 상기 챔버(31)와 기판을 지지하는서셉터(35)의 온도를 버퍼층 성장 온도, 예컨대 약 500℃ ~ 6000C 정도로 조절하고 유지한다.In the method for forming a buffer layer of the present invention using the apparatus thus formed, first, the temperature of the susceptor 35 supporting the chamber 31 and the substrate using the heat heated in the electric furnace 30 is determined by the buffer layer growth temperature, for example, about Adjust and maintain at 500 ℃ ~ 600 0 C.

이러한 상태에서, 상기 챔버(31)의 일측에 설치된 반응관(32)을 통해 제 1 생성 가스를 주입하고, 상기 반응관(32)과 일정 거리 이격되어 상기 챔버(31)의 일측에 연결된 주입관(34)을 통해 상기 챔버(31)로 제 2 생성 가스를 주입한다.In this state, the first product gas is injected through a reaction tube 32 installed at one side of the chamber 31, and an injection tube connected to one side of the chamber 31 is spaced apart from the reaction tube 32 by a predetermined distance. The second product gas is injected into the chamber 31 through 34.

이 때, 상기 반응관(32)과 챔버(31)로 주입되는 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스의 비율을 가변시키면서 주입하도록 한다.At this time, the ratio between the first product gas and the second product gas injected into the reaction tube 32 and the chamber 31 is varied.

상기 가변 방법은 다음과 같다.The variable method is as follows.

1) 상기 반응관(32)으로 주입되는 제 1 생성 가스의 양은 일정하게 고정시키고, 상기 주입관(34)을 통해 상기 챔버(31)로 주입되는 제 2 생성 가스의 양을 증가시켜 상기 비율을 가변시킨다.1) The amount of the first product gas injected into the reaction tube 32 is fixed constantly, and the ratio is increased by increasing the amount of the second product gas injected into the chamber 31 through the injection tube 34. Variable.

2) 또는, 상기 반응관(32)으로 주입되는 제 1 생성 가스의 양을 줄이고, 상기 주입관(34)을 통해 챔버(31)로 주입되는 제 2 생성 가스의 양을 일정하게 고정시켜 상기 비율을 가변시킨다.2) Alternatively, the amount of the first product gas injected into the reaction tube 32 is reduced, and the amount of the second product gas injected into the chamber 31 through the injection tube 34 is fixed at a constant rate. To vary.

3)혹은, 상기 반응관(32)으로 주입되는 제 1 생성 가스의 양을 줄이고, 상기 주입관(34)을 통해 챔버(31)로 주입되는 제 2 생성 가스의 양을 증가시켜 상기 비율을 가변시킨다.3) or, reducing the amount of the first product gas injected into the reaction tube 32 and increasing the amount of the second product gas injected into the chamber 31 through the injection tube 34 to vary the ratio. Let's do it.

그리고, 상기 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스의 가변 비율은 1 : 1 ~ 1 : 30의 범위를 가지도록 하고, 상기 제 1 생성 가스와 상기 제 2 생성 가스는 각기염화수소(HCL)와 암모니아(NH3)를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the variable ratio of the first product gas and the second product gas is in the range of 1: 1 to 1: 30, wherein the first product gas and the second product gas is hydrogen chloride (HCL) and ammonia ( Preference is given to using NH 3 ).

한편, 상기 반응관(32)을 통해 주입된 제 1 생성 가스가 상기 반응관(32)내의 보트(33)에 수용되어 있는 Ⅲ족원 분말이 결합되어 생성된 생성물은 상기 챔버(31)내로 토출되는데, 상기 Ⅲ족원 분말은 질화갈륨 분말이나 메탈 갈륨 또는 이들의 혼합된 분말 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the product generated by combining the first group gas injected through the reaction tube 32 is contained in the boat 33 in the boat 33 in the reaction tube 32 is discharged into the chamber 31 The Group III member powder is preferably any one selected from gallium nitride powder, metal gallium, or a mixed powder thereof.

그리고, 상기 반응관(32)을 통해 주입된 제 1 생성 가스와 상기 보트(33)에 수용되어 있는 갈륨 분말의 화학 반응에 따라 염화 갈륨이 생성되는 화학 반응식은 다음과 같다.In addition, the chemical reaction formula of producing gallium chloride according to the chemical reaction of the first product gas injected through the reaction tube 32 and the gallium powder contained in the boat 33 is as follows.

2Ga + 2HCL-> 2GaCl + H2 ↑ 2Ga + 2HCL-> 2GaCl + H 2 ↑

그 다음, 상기 보트(33)내에서 형성된 염화갈륨(GaCl)가스가 챔버(31)내부로 토출되면, 상기 주입관(34)을 통해 상기 챔버(31)로 주입된 제 2 생성 가스가 결합하여 질화갈륨이 형성된다.Then, when the gallium chloride (GaCl) gas formed in the boat 33 is discharged into the chamber 31, the second product gas injected into the chamber 31 through the injection tube 34 is combined Gallium nitride is formed.

이렇게 형성된 질화갈륨은 상기 서셉터(35)에 의해 지지되는 기판 상부의 전면에 증착되어 버퍼층을 형성하게 되는데, 상기 질화갈륨 형성에 대한 화학 반응식은 다음과 같다.The gallium nitride thus formed is deposited on the entire surface of the substrate supported by the susceptor 35 to form a buffer layer. The chemical reaction formula for the formation of gallium nitride is as follows.

GaCl + NH3-> GaN + HCL + H2 ↑ GaCl + NH 3- > GaN + HCL + H 2 ↑

그리고, 이렇게 버퍼층이 형성되면, 상기 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스의 비율을 더욱 올리고, 전기로(30)에서 전달된 열을 이용해 챔버(31)의 온도를 1000℃정도로 증가시켜 메인층인 질화물층을 성장하게 된다.When the buffer layer is formed in this way, the ratio of the first generated gas and the second generated gas is further increased, and the temperature of the chamber 31 is increased to about 1000 ° C. by using heat transferred from the electric furnace 30, which is a main layer. The nitride layer is grown.

한편, 도 4는 일반적으로, 시간에 따라 온도를 일정하게 유지한 채로, 제 1 질화물 생성가스와 제 2 생성 가스의 비율을 고정시켜 버퍼층을 형성하는 양태에 대해 설명하기 위한 그래프로서, 이에 도시된 바와 같이, 버퍼층이 형성되는 시간 구간(t1 ~ t2)동안, 약 500℃(T1)정도의 버퍼층 성장 온도로 일정하게 유지하며, 상기 제 1 생성가스와 제 2 생성 가스의 비율(R1)을 1 : 1 ~ 1 : 30 중에서 선택된 어느 하나로 고정시켜 버퍼층을 형성한다.On the other hand, Figure 4 is a graph for explaining an embodiment in which the buffer layer is formed by fixing the ratio of the first nitride product gas and the second product gas while keeping the temperature constant over time. As described above, during the time period t1 to t2 during which the buffer layer is formed, the temperature is constantly maintained at a buffer layer growth temperature of about 500 ° C. (T 1 ), and the ratio of the first product gas to the second product gas R 1 is maintained. Is fixed to any one selected from 1: 1 to 1: 30 to form a buffer layer.

그리고, 도시되어 있는 T2는 메인층인 질화물층의 성장 온도로서, 약 1000℃이고, R2)는 질화물층 성장시의 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스의 비율을 나타내며, 대략 1 : 30 ~ 1 : 300정도의 범위를 가진다.In addition, T 2 shown is the growth temperature of the nitride layer which is the main layer, and is about 1000 ° C., and R 2 ) represents the ratio of the first generated gas and the second generated gas at the time of growing the nitride layer, and is approximately 1:30. ~ 1 has a range of about 300 degrees.

한편 상기와 달리, 도 5는 시간에 따라 온도를 일정하게 유지한 채, 본 발명에 따라 상기 제 1 생성가스와 제 2 생성 가스의 비율을 가변시켜 버퍼층을 형성하는 양태를 보여주는 그래프로서, 이에 도시된 바와 같이, 버퍼층이 형성되는 시간 구간(t1 ~ t2)동안, 약 500℃(T1')정도의 버퍼층 성장 온도로 일정하게 유지한채, 본 발명에 따라 상기 제 1 생성가스와 제 2 생성 가스의 비율(R1')을 1 : 1 ~ 1 : 30 의 범위 내에서 계속적으로 가변시켜 버퍼층을 형성한다.On the other hand, unlike the above, Figure 5 is a graph showing an embodiment of forming a buffer layer by varying the ratio of the first product gas and the second product gas according to the present invention while maintaining a constant temperature with time, As described above, the first product gas and the second product gas according to the present invention are kept constant at a buffer layer growth temperature of about 500 ° C. (T 1 ′) during the time interval t1 to t2 during which the buffer layer is formed. The ratio R 1 ′ is continuously varied within the range of 1: 1 to 1: 30 to form a buffer layer.

그리고, 도시된 시간 구간(t3 ~ t4)동안에는, 온도를 1000℃정도로 하여 메인층인 질화물층을 상기 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스의 비율을 고정시켜 형성하는 것을 볼 수 있는데, 특히, 도 4b에서와 같이, 버퍼층의 성장이 완료될 때, 상기 두 가스의 비율이 질화물층 형성시에 사용되는 두 가스의 비율과 거의 동일하게 되는 것을 볼 수 있고, 이것은 메인층인 질화물층의 형성시 결정 성장이 잘 이루어지게 하여 모포로지가 좋아지게 된다.In addition, during the illustrated time periods t3 to t4, the temperature of the nitride layer as the main layer is formed by fixing the ratio of the first product gas and the second product gas at about 1000 ° C., in particular, FIG. As in 4b, when the growth of the buffer layer is completed, it can be seen that the ratio of the two gases becomes almost the same as the ratio of the two gases used in forming the nitride layer, which is determined in the formation of the nitride layer as the main layer. The growth is good and the morphology is improved.

한편, 도 6a는 본 발명에 따라 제조되는 버퍼층의 결정 성장이 횡 방향으로 특히 잘 이루어지는 양태를 도시한 도면이고, 도 6b는 본 발명에 따라 제조된 버퍼층의 모포로지를 예로 들어 도시한 도면이다.On the other hand, Figure 6a is a view showing an embodiment in which the crystal growth of the buffer layer prepared according to the invention is particularly well in the lateral direction, Figure 6b is a view showing the morphology of the buffer layer prepared according to the invention as an example.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라, 상기 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스의 비율을 가변시키면서 버퍼층을 형성하게 되면, 질화물 결정 성장시, 그레인(grain)들의 결합이 잘 이루어질 뿐만 아니라, 특히 횡방향으로 결정 성장이 잘 이루어져(도 6a) 모포로지가 향상되게 된다(도 6b).As shown therein, according to the present invention, if the buffer layer is formed while varying the ratio of the first product gas and the second product gas, grains are not only well formed during nitride crystal growth, but particularly, Crystal growth well in the transverse direction (Fig. 6a) is improved morphology (Fig. 6b).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법은, 사파이어와 같은 이종 기판 상부에 버퍼 층을 형성할 경우, 500℃ ~ 800℃정도의 온도에서, V족 원소와 Ⅲ족 원소의 비율을 가변적으로 조정하여 형성하여, 버퍼 층 상부에 형성되어 질화물 기판의 모재가 되는 질화물층의 휘어짐이나 결정성 결함을 줄일 수 있게 함과 아울러 모포로지를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above in detail, the method of forming a buffer layer used in the manufacture of the nitride substrate of the present invention, when forming a buffer layer on the hetero substrate such as sapphire, at a temperature of about 500 ℃ to 800 ℃, Group V elements and III Forming by adjusting the proportion of the group elements, it is possible to reduce the warpage and crystalline defects of the nitride layer formed on the buffer layer to be the base material of the nitride substrate, and can greatly improve the morphology. .

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to the specific examples described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (7)

외주면으로 둘러싸인 챔버에 열을 가하여 상기 챔버와 서셉터의 온도를 버퍼층 성장 온도(T℃)로 조절하고 유지하는 제 1 단계;Applying heat to a chamber surrounded by an outer circumferential surface to control and maintain the temperature of the chamber and the susceptor at a buffer layer growth temperature (T ° C.); 상기 제 1 단계와 동시에 또는 상기 제 1 단계 후에, 상기 챔버 내에 설치되어 Ⅲ족원 분말을 수용하고 있는 보트와, 상기 챔버의 내부로 각기 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스를 주입하되,At the same time as the first step or after the first step, a boat is installed in the chamber to accommodate the group III powder, and the first product gas and the second product gas are respectively injected into the chamber. 상기 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스의 비율을 가변시키면서 주입하는 제 2 단계;A second step of injecting while varying a ratio of the first product gas and the second product gas; 상기 제 2 단계에 따라 상기 제 1 생성 가스와 상기 Ⅲ족원 분말이 결합되어 생성된 반응물과, 상기 제 2 생성 가스가 결합되어 생성된 질화물을 상기 서셉터에 의해 지지되는 기판 상부에 증착시키는 제 3 단계로 이루어지는 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법.A third reactant formed by combining the first product gas and the group III member powder according to the second step, and a third nitride that deposits the nitride formed by combining the second product gas on the substrate supported by the susceptor; A buffer layer forming method used in the manufacture of a nitride substrate comprising a step. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는;The method of claim 1, wherein the second step; 상기 제 1 생성 가스의 양을 일정하게 고정시키고, 상기 제 2 생성 가스의 양을 증가시켜 상기 비율을 가변시키는 것을 특징으로 하는, 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법.A method of forming a nitride substrate, characterized in that the fixed amount of the first product gas is fixed, the amount of the second product gas is increased to vary the ratio. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는;The method of claim 1, wherein the second step; 상기 제 1 생성 가스의 양을 줄이고, 상기 제 2 생성 가스의 양을 일정하게 고정시켜 상기 비율을 가변시키는 것을 특징으로 하는, 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법.And reducing the amount of the first product gas and constantly fixing the amount of the second product gas to vary the ratio. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는;The method of claim 1, wherein the second step; 상기 제 1 생성 가스의 양을 줄이고, 상기 제 2 생성 가스의 양을 증가시켜 상기 비율을 가변시키는 것을 특징으로 하는, 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법.And reducing the amount of the first product gas and increasing the amount of the second product gas to vary the ratio. 제 1 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 제 1 생성 가스와 제 2 생성 가스의 비율은 1 : 1 내지 1 : 30인 것을 특징으로 하는, 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법.The ratio of the first product gas and the second product gas is 1: 1 to 1: 30, characterized in that the buffer layer forming method used in the manufacture of the nitride substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 Ⅲ족원 분말은 ;The method of claim 1, wherein the Group III member powder; 질화갈륨 분말이나 메탈 갈륨 또는 이들의 혼합된 분말 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법.The gallium nitride powder, metal gallium or any one selected from the powder mixed thereof, characterized in that the buffer layer forming method used in the manufacture of the nitride substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 생성 가스와 상기 제 2 생성 가tm는;The method of claim 1, wherein the first product gas and the second product gas tm; 각기 염화수소(HCL)와 암모니아(NH3)이고,Each is hydrogen chloride (HCL) and ammonia (NH 3 ), 상기 버퍼층 성장 온도(T℃)는;The buffer layer growth temperature (T ° C.); 500℃ 정도인 것을 특징으로 하는, 질화물 기판 제조시 사용되는 버퍼층 형성 방법.It is about 500 degreeC, The buffer layer formation method used at the time of nitride substrate manufacture.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101442809B1 (en) * 2012-11-20 2014-09-23 한국광기술원 Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing thereof

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