KR20040069170A - 질화갈륨 기판 제조 장치 - Google Patents

질화갈륨 기판 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질화갈륨 기판 제조 장치에 관한 것으로, 밀폐되고, 타 측면에 가스 배출관이 장착된 챔버와; 상기 챔버의 일 측면에 장착되며, NH3가스를 상기 챔버 내부로 주입하는 제 1 가스 공급관과; 상기 챔버의 일 측면에 상기 제 1 가스 공급관과 일정거리 이격되어 장착되고, GaCl 가스를 상기 챔버 내부로 주입하는 제 2 가스 공급관; 상기 챔버 내부의 제 1 가스 공급관과 제 2 가스 공급관 사이 하부에 위치되며, 상부에 복수개의 사파이어 기판이 올려져 있는 서셉터와; 상기 제 1과 2 가스 공급관의 면에 각각 형성되며, 밀폐 수단을 구비한 복수개의 구멍(Opening)들로 구성된다.
따라서, 본 발명은 대면적의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있고, 제조된 질화갈륨 기판의 특성을 향상시킬 수 있으며, 부산물이 가스 공급관에 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 동시에 다수의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있는 효과가 발생한다.

Description

질화갈륨 기판 제조 장치{Equipment for manufacturing GaN substrate}
본 발명은 질화갈륨 기판 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질화갈륨을 형성하기 위한 소스 가스를 챔버내로 공급하도록 챔버에 장착된 가스 공급관들에 밀폐의 제어가 가능한 복수개의 구멍(Opening)들을 형성하고, 상기 가스 공급관들의 사이 하부에 사파이어 기판을 위치시켜 질화갈륨 기판을 성장시킴으로써, 대면적의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있고, 제조된 질화갈륨 기판의 특성을 향상시킬 수 있으며, 부산물이 가스 공급관에 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 동시에 다수의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있는 질화갈륨 기판 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 광소자뿐 아니라 고전력, 고온 소자로서 그 가능성이 가장 부각되는 물질이 바로 질화갈륨(GaN)이다.
이런 질화갈륨은 금속 유기 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD), 분자 빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy, MBE)등의 공정법으로 박막성장이 가능하고, 이 공정법들로 소자들이 만들어지고 있다.
현재, 사파이어 기판이 주로 사용되고 있지만, 격자 불일치와 열팽창 계수의 차이 때문에, 상당히 높은 단층 밀도(Dislocation Density)와 표면 가공의 문제점 등 많은 결함을 가지고 있다.
수평 성장 촉진(Lateral Epitaxial Overgrowth, LEO)법 및 펜디오(PENDEO) 방법 등을 이용하여 소자들이 만들어지고 있다.
그러나, 이런 문제를 원천적으로 해결하기 위해서는, 단결정 질화갈륨을 기판으로 사용할 수 있을 정도의 두께로 키워서 동종 에피택시(Homo-epitaxy) 기판을 만들어 사용하는 것이다.
이런 기판제조를 목적으로 하이드라이드 기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE)법, 고온 고압에서 N2를 액화시켜 질화갈륨을 성장시키는 방법과 승화법 등이 시도되어 왔다.
도 1은 일반적인 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 단면도로서, 챔버(20)의 일 측면에 제 1 가스 공급관(21)과 제 2 가스 공급관(22)이 장착되고, 상기 챔버(20)의 타 측면에 가스 배출관(26)이 장착되어 있다.
상기 챔버(20)의 외부에서 NH3가스가 상기 제 1 가스 공급관(21)을 통하여 챔버(20) 내부로 공급된다.
그리고, HCl가스는 상기 제 2 가스 공급관(22)을 통하여 챔버(20) 내부로 공급되는데, 상기 제 2 가스 공급관(22)의 내부에는 갈륨(27)이 담겨져 있는 보트(23)가 설치되어 있다.
그러므로, HCl 가스가 상기 제 2 가스 공급관(22)을 흐를 때, 승화된 갈륨(27)과 반응하여 GaCl 가스를 생성하고, 결국, 상기 챔버(20) 내부로는 GaCl 가스가 토출된다.
한편, 상기 챔버(20)의 내부에는 사파이어 기판(25)이 올려져 있는 서셉터(24)가 설치되어 있다.
따라서, 상기 제 1 가스 공급관(21)에서 토출된 NH3가스와 상기 제 2 가스 공급관(22)에서 토출된 GaCl 가스가 반응하여 상기 사파이어 기판(25)의 상부에는 질화갈륨층이 성장되어, 질화갈륨 기판이 제조되는 것이다.
이러한 종래 기술에 질화갈륨 기판을 제조하는 장치는 NH3가스와 HCl 가스를 챔버(20)로 주입하는 제 1 가스 공급관(21)과 제 2 가스 공급관(22)이 챔버(20)의 일측면의 상, 하부에 장착되어 있어, NH3가스와 HCl 가스가 반응되어 상기 제 1 가스 공급관(21)과 제 2 가스 공급관(22)의 끝 단부에 반응 부산물이 쌓이게 된다.
따라서, 상기 제 1 가스 공급관(21)과 제 2 가스 공급관(22)의 끝 단부가 좁아지고, 가스 공급관들을 파손시키며, 질화갈륨 기판의 성장 조건을 변화시키게 되는 등의 문제점이 발생되었다.
또한, 한 장치에서 다수의 양질의 다수의 기판을 제조할 수 없었다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 질화갈륨을 형성하기 위한 소스 가스를 챔버내로 공급하도록 챔버에 장착된 가스 공급관들에 밀폐의 제어가 가능한 복수개의 구멍(Opening)들을 형성하고, 상기 가스 공급관들의 사이 하부에 사파이어 기판을 위치시켜 질화갈륨 기판을 성장시킴으로써, 대면적의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있고, 제조된 질화갈륨 기판의 특성을 향상시킬 수 있으며, 부산물이 가스 공급관에 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 동시에 다수의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있는 질화갈륨 기판의 제조 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 밀폐되고, 타 측면에 가스 배출관이 장착된 챔버와;
상기 챔버의 일 측면에 장착되며, NH3가스를 상기 챔버 내부로 주입하는 제 1 가스 공급관과;
상기 챔버의 일 측면에 상기 제 1 가스 공급관과 일정거리 이격되어 장착되고, GaCl 가스를 상기 챔버 내부로 주입하는 제 2 가스 공급관;
상기 챔버 내부의 제 1 가스 공급관과 제 2 가스 공급관 사이 하부에 위치되며, 상부에 복수개의 사파이어 기판이 올려져 있는 서셉터와;
상기 제 1과 2 가스 공급관의 면에 각각 형성되며, 밀폐 수단을 구비한 복수개의 구멍(Opening)들로 구성된 질화갈륨 기판 제조장치가 제공된다.
도 1은 일반적인 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 평단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 장치에 의해서 제조된 다수의 질화갈륨 기판을 촬영한 사진도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20,120 : 챔버 21,22,121,122 : 가스 공급관
23 : 보트(Boat) 24,124 : 서셉터
25,125a,125b,125c,125d,125e : 사파이어 기판
26 : 가스 배출관 128,129 : 구멍(Opening)
211a,211b,211c,211d,211e : 질화갈륨 기판
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 평단면도로서, 챔버(120)의 일 측면에 제 1 가스 공급관(121)과 제 2 가스 공급관(122)이 평행하게 장착되고, 상기 챔버(120)의 타 측면에 가스 배출관(126)이 장착되어 있다.
상기 챔버(120) 내부의 제 1 가스 공급관(121)과 제 2 가스 공급관(122) 사이 하부에는 서셉터(124)가 위치되며, 상기 서셉터(124)의 상부에는 복수개의 사파이어 기판(125a,125b,125c,125d,125e)이 올려놓여져 있다.
상기 복수개의 사파이어 기판(125a,125b,125c,125d,125e)의 상부에서 마주보는 제 1과 2 가스 공급관(121,122)의 면에는 각각 밀폐가 가능한 복수개의구멍(Opening)들(128,129)이 형성되어 있다.
그러므로, 상기 제 1 가스 공급관(121)에 있는 복수개의 구멍들(129)을 통하여 NH3가스가 상기 사파이어 기판(125) 상부에 주입되고, 상기 제 2 가스 공급관(122)에 있는 복수개의 구멍들(128)을 통하여 GaCl 가스가 상기 사파이어 기판(125) 상부에 주입된다.
그리고, 상기 제 2 가스 공급관(122)의 내부에는 갈륨(27)이 담겨져 있는 보트(23)가 설치되어 있어, 외부에서 제 2 가스 공급관(122)으로 주입되는 HCl 가스와 승화된 갈륨(27)이 반응하여 생성된 GaCl 가스를 상기 복수개의 사파이어 기판(125a,125b,125c,125d,125e) 상부에 주입하여, 다수의 질화갈륨 기판을 제조 할 수 있게 된다.
전술된 상기 복수개의 구멍(Opening)들(128,129)의 주변에는 선택적으로 구멍들을 밀폐할 수 있도록, 뚜껑(도시되지 않음)과 같은 밀폐수단이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이러면, 작업자가 3장의 질화갈륨 기판을 제조하고 싶을 경우, 이에 해당되는 구멍을 밀폐시켜, 질화갈륨이 성장되지 않는 영역에 부산물이 쌓이는 것을 방지하고, 원하는 3장의 질화갈륨 기판만 제조할 수 있다.
또한, 상기 구멍들은 전자적인 제어로 열고 닫는 밸브 형태로 형성할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 측단면도로서, 질화갈륨 기판을 성장시키기 위한 챔버(120) 내부의 하부에는 서셉터(124)가 위치되어 있고, 상기 서셉터(124)의 상부에는 사파이어 기판(125)이 올려져 있다.
그리고, 제 1과 2 가스 공급관(121,122)은 상기 사파이어 기판(125)의 상부에서 상호 이격되어 평행하게 챔버(120)에 장착되어 있으며, 마주보는 상기 제 1과 2 가스 공급관(121,122)의 각각 면에는 구멍(128,129)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 제 1과 2 가스 공급관(121,122)에서는 구멍(128,129)을 통하여 사파이어 기판(125)의 상부에 NH3와 GaCl 가스를 주입하게 된다.
이렇게 구성된 본 발명의 장치에서는 1000℃ ~ 1100℃의 온도에서 갈륨(Ga)과 N 소스를 사파이어 기판 양측 상단부로 공급함으로써, 3인치 이상 대면적의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있는 것이다.
또한, 각 소스가 사파이어 기판 중앙의 상부에서 가장 많이 반응하게 되고, 반응되어 생성된 질화갈륨은 하부의 사파이어 기판으로 바로 하강하여 상기 사파이어 기판면에서는 성장속도가 높고, 양질의 질화갈륨층을 성장시킬 수 있다.
더불어, 가스 공급관이 평행하게 이격되어 있으므로, 부산물이 가스 공급관에는 쌓이지 않게 된다.
그러므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치에 의해서 다수의 질화갈륨 기판(211a,211b,211c,211d,211e)을 제조할 수 있다.
본 발명은 질화갈륨을 형성하기 위한 소스 가스를 챔버내로 공급하도록 챔버에 장착된 가스 공급관들에 밀폐의 제어가 가능한 복수개의 구멍(Opening)들을 형성하고, 상기 가스 공급관들의 사이 하부에 사파이어 기판을 위치시켜 질화갈륨 기판을 성장시킴으로써, 대면적의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있고, 제조된 질화갈륨 기판의 특성을 향상시킬 수 있으며, 부산물이 가스 공급관에 쌓이는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 한 대의 장비로 복수개의 질화갈륨 기판을 제조함으로써, 기존의 장비 10대, 20대의 장비와 동일한 생산성을 갖는 효과가 있다.
본 발명은 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.

Claims (4)

  1. 밀폐되고, 타 측면에 가스 배출관이 장착된 챔버와;
    상기 챔버의 일 측면에 장착되며, NH3가스를 상기 챔버 내부로 주입하는 제 1 가스 공급관과;
    상기 챔버의 일 측면에 상기 제 1 가스 공급관과 일정거리 이격되어 장착되고, GaCl 가스를 상기 챔버 내부로 주입하는 제 2 가스 공급관;
    상기 챔버 내부의 제 1 가스 공급관과 제 2 가스 공급관 사이 하부에 위치되며, 상부에 복수개의 사파이어 기판이 올려져 있는 서셉터와;
    상기 제 1과 2 가스 공급관의 면에 각각 형성되며, 밀폐 수단을 구비한 복수개의 구멍(Opening)들로 구성된 질화갈륨 기판 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀폐 수단을 구비한 복수개의 구멍들은,
    전자적으로 밀폐를 제어할 수 있는 밸브들인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 공급관은 상기 제 1 가스 공급관과 평행하게 챔버에 장착된것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1과 2 가스 공급관의 면에 각각 형성된 복수개의 구멍(Opening)들은 사파이어 기판의 상부에서 마주보며 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0616491B2 (ja) 1986-04-07 1994-03-02 日本電気株式会社 気相エピタキシヤル成長装置
JPH01244612A (ja) * 1988-03-25 1989-09-29 Nec Corp 砒化ガリウムの気相成長方法及び気相成長装置
JPH1154442A (ja) * 1997-08-07 1999-02-26 Shin Etsu Handotai Co Ltd 化合物半導体エピタキシャルウェーハの製造方法およびこれに用いる気相成長装置
JP2002305155A (ja) * 2001-04-09 2002-10-18 Nikko Materials Co Ltd ＧａＮ系化合物半導体結晶の結晶成長装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101160935B1 (ko) * 2011-06-07 2012-06-29 주식회사 티지솔라 배치식 증착 장치의 가스 분사 장치

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