KR20070093824A - 질화갈륨계 기판, 질화갈륨계 기판의 평가 방법 및질화갈륨계 기판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잘 깨지지 않는 질화갈륨계 기판, 질화갈륨계 기판의 평가 방법 및 질화갈륨계 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
질화갈륨계 기판(10)은 경면 연마된 표면(12)과, 표면(12)과는 반대측인 이면(14)을 구비한다. 이면(14)에는 두께(d)가 30 ㎛ 이하의 데미지층(16)이 형성되어 있다. 표면(12)의 강도를 I1로 하고, 이면(14)의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값은 0.46 이상이다.
Description
도 1은 실시형태에 따른 질화갈륨계 기판을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 2는 질화갈륨계 기판 표면 및 이면 강도를 측정하는 강도 측정 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 도면.
도 3은 실시형태에 따른 질화갈륨계 기판의 제조 방법을 모식적으로 도시하는 공정 단면도.
도 4는 실시형태에 따른 질화갈륨계 기판의 평가 방법을 모식적으로 도시하는 흐름도.
본 발명은 질화갈륨계 기판, 질화갈륨계 기판의 평가 방법 및 질화갈륨계 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
질화갈륨계 기판은 통상 이하와 같이 제조된다. 우선, 질화갈륨으로 이루어지는 잉곳을 원주형으로 연삭 가공한다. 다음에, 결정 방위를 판별하기 위한 노치 또는 오리엔테이션 플랫을 원주형 잉곳의 측면에 형성한다. 노치는 V자 형상의 홈으로 이루어진다. 오리엔테이션 플랫은 소정의 결정면에 평행한 연삭면으로 이루어진다. 계속해서, 내주(內週) 날 슬라이서나 와이어 소 등의 절단 장치를 이용하여 잉곳을 절단하는 것에 의해 질화갈륨계 기판을 얻는다. 그 후, 질화갈륨계 기판의 에지에 모따기를 실시한다. 또한, 질화갈륨계 기판의 이면을 랩핑 처리(기계적 연마 처리)한다. 계속해서, 표면을 폴리싱 처리하는 것에 의해 경면을 얻는다(경면 연마 처리). 그 후, 질화갈륨계 기판을 세정한다. 이에 따라, 디바이스를 형성 가능한 경면을 갖는 질화갈륨계 기판를 얻을 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 제3581145호 공보
통상, 질화갈륨계 기판의 이면을 가공하면, 이면에 오물이 부착되는 동시에, 왜곡이나 크랙을 포함하는 데미지층이 이면에 형성된다. 그 결과, 질화갈륨계 기판이 깨지기 쉬어져 버리기 때문에 제조 수율을 향상시키는 것은 어렵다.
본 발명은 잘 깨지지 않는 질화갈륨계 기판, 질화갈륨계 기판의 평가 방법 및 질화갈륨계 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 질화갈륨계 기판은 경면 연마된 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면을 포함하고, 상기 제2 면에는 두께 30 ㎛ 이하의 데미지층이 형성되어 있으며, 상기 제1 면의 강도를 I1로 하고, 상기 제2 면의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값이 0.46 이상이다.
또한, 본 발명의 질화갈륨계 기판은 경면 연마된 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면을 포함하고, 상기 제2 면에는 두께 10 ㎛ 이하의 데미지층이 형성되어 있으며, 상기 제1 면의 강도를 I1로 하고, 상기 제2 면의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값이 0.69 이상이다.
본 발명에 의하면, 잘 깨지지 않는 질화갈륨계 기판를 얻을 수 있다. 데미지층의 두께가 30 ㎛를 넘으면, 질화갈륨계 기판이 깨지기 쉬워진다. 또한, I2/I1의 값이 0.46 미만이면 질화갈륨계 기판이 깨지기 쉬워진다.
또한, 데미지층의 두께가 10 ㎛를 넘으면, 질화갈륨계 기판의 휘어짐이 증대하는 경향이 있다. 또한, I2/I1의 값이 O.69 미만이면 질화갈륨계 기판의 휘어짐이 증대하는 경향이 있다.
본 발명의 질화갈륨계 기판의 평가 방법은 질화갈륨계 기판의 제1 면의 강도 및 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면의 강도를 측정하는 공정과, 상기 제2 면에 형성된 데미지층의 두께를 측정하는 공정과, 상기 데미지층의 두께가 30 ㎛ 이하이고, 상기 제1 면의 강도를 I1로 하며, 상기 제2 면의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값이 0.46 이상인 경우에 양품으로 판단하는 공정을 포함한다.
여기서, 제1 및 제2 면의 강도를 측정한 후에 데미지층의 두께를 측정하여도 좋고, 데미지층의 두께를 측정한 후에 제1 및 제2 면의 강도를 측정하여도 좋다.
본 발명의 평가 방법에 의해 양품으로 판단된 질화갈륨계 기판은 전술한 바와 같이 잘 깨지지 않는다.
본 발명의 질화갈륨계 기판의 제조 방법은 질화갈륨계 기판의 제1 면을 경면 연마하는 공정과, 상기 질화갈륨계 기판의 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면을 가공하는 것에 의해, 상기 제2 면의 데미지층을 형성하는 공정과, 상기 제1 면의 강도를 I1로 하고, 상기 제2 면의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값이 O.46 이상이 되며, 상기 데미지층의 두께가 30 ㎛ 이하가 되도록, 상기 데미지층을 에칭하는 공정을 포함한다.
여기서, 제1 면을 경면 연마하는 공정은 언제 실시되더라도 좋다. 예컨대, 제1 면을 경면 연마하는 공정은 데미지층을 형성하는 공정 전에 실시되어도 좋고, 데미지층을 형성하는 공정과 데미지층을 에칭하는 공정 사이에 실시되어도 좋으며, 데미지층을 에칭하는 공정 후에 실시되어도 좋다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 상술한 잘 깨지지 않는 질화갈륨계 기판을 얻을 수 있다.
[실시형태]
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서, 동일 또는 동등한 요소에는 동일 부호를 이용하고, 중복하는 설명을 생략한다.
도 1은 실시형태에 따른 질화갈륨계 기판을 모식적으로 도시하는 단면도이 다. 도 1에 도시되는 질화갈륨계 기판(10)은 예컨대 2 인치φ의 GaN 웨이퍼이다. 질화갈륨계 기판(10)은 육방정 또는 입방정의 GaN 단결정으로 이루어지는 것이 바람직하다. 육방정의 GaN 단결정으로서는, 우르차이트 구조를 갖는 것을 들 수 있다. 육방정의 GaN 단결정에서는 C면으로 불리는 (0 0 0 1)면, M면으로 불리는 (1 0 -1 0)면, A면으로 불리는 (1 1 -2 0)면, R면으로 불리는 (0 1 -1 2)면, S면으로 불리는 (1 0 -1 1)면이 존재한다. 질화갈륨계 기판(10)은 갈륨원자나 질소원자 이외의 원소를 포함하고 있어도 좋다. 질화갈륨계 기판(10)의 두께 방향은 [0001] 방향인 것이 바람직하지만, 오프각을 갖고 있어도 좋다.
질화갈륨계 기판(10)은 경면 연마된 표면(12)(제1 면)과, 표면(12)과는 반대측인 이면(14)(제2 면)을 구비한다. 예컨대, 표면(12)은 Ga면이고, 이면(14)은 N면이다. 또한, 표면(12)을 N면, 이면(14)을 Ga면으로 하여도 좋다. 표면(12)에는 디바이스가 형성되는 것이 바람직하다. 디바이스로서는, 예컨대 LED나 LD라고 하는 발광 소자, 전자 소자, 반도체 센서 등을 들 수 있다. 표면(12) 및 이면(14)의 에지에는 모따기가 실시되어 있는 것이 바람직하다.
이면(14)에는 왜곡이나 크랙을 포함하는 데미지층(16)이 형성되어 있다. 그 결과, 표면(12)에는 데미지을 받지 않는 부분(18)이 잔존한다. 데미지층(16)은 질화갈륨계 기판(10)을 제조할 때에 형성되고, 예컨대 질화갈륨계 기판을 가공하는 것, 예컨대 기계적으로 연마하는 것에 의해 형성된다. 표면(12)에는 데미지층이 형성되어 있지 않는 것이 바람직하다.
데미지층(16)의 두께(d)는 0 ㎛ 초과 30 ㎛ 이하이고, 10 ㎛ 이하인 것이 바 람직하다. 여기서, 데미지층(16)의 두께(d)는, 예컨대 이하와 같이 산출된다. 우선, 질화갈륨계 기판(10)을 절단함으로써, 그 단면을 노출시킨다. 계속해서, 그 단면의 캐소드 루미네센스 측정을 행하고, 단면에 있어서의 캐소드 루미네센스 강도의 2차원 맵을 작성한다. 얻어진 2차원 맵에 있어서, 캐소드 루미네센스 강도가 소정의 임계치 이하의 영역(비발광 영역)을 데미지층(16)으로 한다. 질화갈륨계 기판(10)의 이면(14)에 있어서의 복수의 지점에서 데미지층(16)의 두께를 측정하고, 그 평균값을 데미지층(16)의 두께(d)로 하는 것이 바람직하다.
또한, 질화갈륨계 기판(10)의 단면을, 예컨대 로다민 B(C28H31O3N21Cl) 등의 형광 재료에 침지시키고, 색소가 침투한 영역을 데미지층(16)으로 하여도 좋다. 또한, 질화갈륨계 기판(10)의 단면에 X선을 조사하고, 질화갈륨계 기판(10)의 두께 방향으로 X선을 스캔시키는 것에 의해 얻어지는 X선 회절 스펙트럼을 이용하여 피크 위치의 어긋남으로부터 데미지층(16)의 두께(d)를 산출하여도 좋다.
또한, 표면(12)의 강도를 I1로 하고, 이면(14)의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값은 0.46 이상이며, 0.69 이상인 것이 바람직하다. 표면(12)의 강도(I1)에 대해서는 표면(12)에 하중을 가했을 때에 질화갈륨계 기판(10)이 깨지는 하중의 값을 이용한다. 또한 이면(14)의 강도(I2)에 대해서는, 이면(14)의 하중을 가했을 때에 질화갈륨계 기판(10)이 깨지는 하중의 값을 이용한다.
도 2는, 질화갈륨계 기판의 표면 및 이면의 강도를 측정하는 강도 측정 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 2에 도시되는 강도 측정 장치(20)는 스테이지(22)와, 스테이지(22)상에 적재되어 질화갈륨계 기판(10)을 유지하기 위한 기판 홀더(32)와, 질화갈륨계 기판(10) 위쪽에 위치하는 디지털 포스 게이지(36)를 구비한다. 강도 측정 장치(20)로는 직경 50 mm, 두께 350 ㎛의 질화갈륨계 기판(10)을 이용하는 것이 바람직하다. 기판 홀더(32)는, 질화갈륨계 기판(10)의 면방향이 스테이지(22)의 표면(22a)에 대략 평행하게 되도록 질화갈륨계 기판(10)을 유지하고 있다.
스테이지(22)에는 복수의 아암(24)의 하단(24a)이 고정되어 있고, 복수의 아암(24)에는 클램프(26)가 각각 부착되어 있다. 클램프(26)에는, 디지털 포스 게이지(36)를 지지하기 위한 지지봉(40)이 고정되어 있다. 디지털 포스 게이지(36)는 클램프(38)를 통해 지지봉(40)에 고정되어 있다. 디지털 포스 게이지(36)의 하단부(36a)에는 로드(34)가 부착되어 있다. 로드(34)는, 예컨대 직경 10 mm의 원주형이고, 반경(R) 5 mm의 반구형의 선단부(34a)를 갖는 것이 바람직하다. 로드(34)의 선단부(34a)는 평탄하여도 좋다. 로드(34)의 선단부(34a)의 위치는 복수의 아암(24)의 상단(24b)에 각각 부착된 높이 조정 나사(28)에 의해 조정된다. 로드(34)의 선단부(34a)가 질화갈륨계 기판(10)에 접촉한 장소를 0점으로 하는 것에 의해 0점 조정을 행한다. 디지털 포스 게이지(36)에는, 배선(44)을 통해 디지털 모니터(42)가 접속되어 있다. 디지털 모니터(42)는 로드(34)가 눌리는 양을 모니터한다.
질화갈륨계 기판(10)의 표면(12)의 강도를 측정하는 경우, 로드(34)의 선단부(34a)가 표면(12)에 접촉하도록 질화갈륨계 기판(10)을 기판 홀더(32)에 적재한 다. 로드(34)의 선단부(34a)가 표면(12)을 압박하고, 질화갈륨계 기판(10)이 깨졌을 때의 하중을 표면(12)의 강도로 한다. 마찬가지로, 로드(34)의 선단부(34a)가 질화갈륨계 기판(10)의 이면(14)에 접촉하도록 질화갈륨계 기판(10)을 기판 홀더(32)에 적재하여 이면(14)의 강도를 측정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 질화갈륨계 기판(10)에서는 데미지층(16)의 두께(d)가 30 ㎛ 이하이고, 또한 I2/I1의 값이 0.46 이상이다. 이 때문에 질화갈륨계 기판(10)은 잘 깨지지 않는다. 따라서 질화갈륨계 기판(10)의 표면(12)에 디바이스를 형성할 때에 질화갈륨계 기판(10)이 잘 깨지지 않게 되기 때문에 디바이스의 제조 수율이 향상한다. 데미지층(16)의 두께(d)가 30 ㎛를 넘으면 질화갈륨계 기판(10)이 깨지기 쉬워진다. 또한, I2/I1의 값이 0.46 미만이면 질화갈륨계 기판(10)이 깨지기 쉬워진다.
또한, 데미지층(16)의 두께(d)가 10 ㎛ 이하이고, 또한 I2/I1의 값이 0.69 이상이면, 질화갈륨계 기판(10)의 휘어짐이 특히 억제된다. 또한, 일반적으로 기판의 휘어짐이 10 ㎛ 이하이면 적합하게 디바이스를 형성할 수 있다. 데미지층(16)의 두께(d)가 10 ㎛를 넘으면 질화갈륨계 기판(10)의 휘어짐이 증대하는 경향이 있다. 또한, I2/I1의 값이 0.69 미만이면 질화갈륨계 기판(10)의 휘어짐이 증대하는 경향이 있다.
도 3은 실시형태에 따른 질화갈륨계 기판의 제조 방법을 모식적으로 도시하는 공정 단면도이다. 이하, 실시형태에 따른 질화갈륨계 기판의 제조 방법의 일례 로서, 질화갈륨계 기판(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(기판 준비 공정)
우선, 도 3의 A에 도시되는 바와 같이, 표면(12a) 및 이면(14b)을 구비하는 질화갈륨계 기판(10c)을 준비한다. 질화갈륨계 기판(10c)은 예컨대 이하와 같이 하여 얻어진다. 우선, 질화갈륨으로 이루어지는 잉곳의 단부를 절단 제거하고, 원하는 직경이 될 때까지 원주형으로 연삭 가공한다. 다음에, 필요에 따라 결정 방위를 판별하기 위한 오리엔테이션 플랫을 원주형의 잉곳 측면에 형성한다. 오리엔테이션 플랫은 소정의 결정면에 평행한 연삭면으로 이루어진다. 또한, 오리엔테이션 플랫을 대신하여 노치를 형성하여도 좋다. 계속해서, 예컨대 내주 날 슬라이서나 와이어소 등의 절단 장치를 이용하여 잉곳을 절단하는 것에 의해 기판을 얻는다. 그 후, 기판의 에지에 모따기를 실시하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 에지에 있어서의 크랙이나 균열의 발생을 억제할 수 있다.
(기계적 연마 공정)
다음에, 도 3의 B에 도시되는 바와 같이, 질화갈륨계 기판(10c)의 이면(14b)을 기계적으로 연마(랩핑 처리)한다. 이에 따라, 질화갈륨계 기판(10c)의 이면(14b)에는 왜곡이나 크랙을 포함하는 두께(d1)의 데미지층(16a)이 형성된다. 그 결과, 도 3의 B에 도시되는 바와 같이, 소정의 표면 조도를 갖는 이면(14a)을 구비한 질화갈륨계 기판(10b)을 얻을 수 있다. 질화갈륨계 기판(10b)의 표면(12a)에는 데미지을 받지 않는 부분(18a)이 잔존한다. 연마로는, 예컨대 다이아몬드 지립을 갖는 지석(50)을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 질화갈륨계 기판(10c)의 표면(12a)을 기계적으로 연마하여도 좋다. 이 경우, 표면(12a)에도 데미지층이 형성되지만, 후술의 경면 연마 공정에 의해 이 데미지층은 제거된다.
(경면 연마 공정)
다음에, 도 3의 C에 도시되는 바와 같이, 질화갈륨계 기판(10b)의 표면(12a)을 경면 연마(폴리싱 처리)한다. 이에 따라, 경면 연마된 표면(12)을 갖는 질화갈륨계 기판(10a)을 얻을 수 있다. 경면 연마로는, 예컨대 부직포 패드(52)를 이용하는 것이 바람직하다.
(에칭 공정)
다음에, 도 3의 D에 도시되는 바와 같이, I2/I1의 값이 0.46 이상이고, 또한 두께(d)가 30 ㎛ 이하의 데미지층(16)을 얻기 위해 데미지층(16a)을 에칭한다. 에칭을 행한 후, 질화갈륨계 기판(10)을 세정하는 것이 바람직하다. 에칭으로서는, 드라이 에칭 및 웨트 에칭 중 어느 하나를 이용하여도 좋다. 예컨대 에칭 시간을 길게 함으로써, 데미지층(16)의 두께(d)를 작게 할 수 있다. 또한, 예컨대 데미지층(16)의 두께(d)를 작게 함으로써 I2/I1의 값을 크게 할 수 있다. 또한, 지석(50)의 지립의 평균 입자 지름을 바꾸는 것에 의해 I2/I1의 값을 조정할 수 있다.
드라이 에칭을 행하는 경우, 반응성 이온 에칭(RIE)이 바람직하다. 예컨대 Ar 가스를 이용하여 파워 200 W, 압력 10×10-3 Torr(1 Torr=133.322 Pa)의 조건하에서 활성종(54)을 생성하고, 활성종(54)에 의해 드라이 에칭을 행하는 것이 바람 직하다.
웨트 에칭을 행하는 경우, 에칭액으로서, 온도를 높힌 강알카리나 강산을 이용하는 것이 바람직하다. 강알카리로서는, 예컨대 NaOH, KOH 등을 들 수 있다. 강산으로서는, 예컨대 H3PO4 등을 들 수 있다. 웨트 에칭을 행하는 경우, 통상 Ga면은 거의 에칭되지 않고, N면이 선택적으로 에칭된다. 따라서 이면(14a)이 N면인 경우, 질화갈륨계 기판(10a)을 에칭액에 침지시키는 것에 의해, 이면(14a)에 형성된 데미지층(16a)를 선택적으로 에칭할 수 있다. 그 결과, I2/I1의 값을 크게 할 수 있다.
상기 각 공정을 경유하는 것에 의해 잘 깨지지 않는 질화갈륨계 기판(10)을 얻을 수 있다. 또한, 기계적 연마 공정 전 또는 에칭 공정 후에 경면 연마 공정을 행하여도 좋다.
도 4는, 실시형태에 따른 질화갈륨계 기판의 평가 방법을 모식적으로 도시하는 흐름도이다. 이하, 실시형태에 따른 질화갈륨계 기판의 평가 방법의 일례로서, 도 1을 함께 참조하면서 질화갈륨계 기판(10)의 평가 방법에 대해서 설명한다.
이 평가 방법에서는, 우선 질화갈륨계 기판(10)의 표면(12)의 강도(I1) 및 이면(14)의 강도(I2)를 측정한다(공정 S1). 다음에, 이면(14)에 형성된 데미지층(16)의 두께(d)를 측정한다(공정 S2). 다음에, 복수의 질화갈륨계 기판(10)에 대해서, 데미지층(16)의 두께(d)가 30 ㎛ 이하이고, 또한 I2/I1의 값이 0.46 이상인 경우에 양품으로 판단하고, 그 이외의 경우에는 불량품으로 판단한다(공정 S3).
상기 평가 방법에 의해 양품으로 판단된 질화갈륨계 기판(10)은 전술한 바와 같이 잘 깨지지 않는다. 또한, 공정 S1, S2의 순서는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 공정 S2를 행한 후에 공정 S1을 행하여도 좋다.
이상, 본 발명이 적합한 실시형태에 대해서 상세히 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다.
예컨대, 질화갈륨계 기판(10)의 이면(14)을 경면 연마하여도 좋다. 이 경우, 표면(12)의 흠집이나 오염을 저감하기 위해 이면(14)을 경면 연마한 후에 표면(12)을 경면 연마하는 것이 바람직하다. 또한, 표면(12)과 이면(14)을 동시에 경면 연마하여도 좋다. 그러나 이면(14)을 경면 연마하는 경우, 제조 비용이 증대한다. 따라서 질화갈륨계 기판(10)의 이면(14)을 경면 연마하지 않는 것이 바람직하다. 이 경우, 가공 시간을 단축할 수 있다. 또한, 표면(12)과 이면(14)을 용이하게 식별할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1)
육방정의 GaN 단결정으로 이루어지는 잉곳을 슬라이스하여 2 인치φ의 GaN 단결정 기판을 얻었다. 또한, 후술하는 드라이 에칭을 행한 후에 GaN 단결정 기판의 두께가 350 ㎛가 되도록, 미리 설정된 간격으로 잉곳을 슬라이스하였다. 또한, [0001] 방향이 GaN 단결정 기판의 두께 방향이 되도록, 소정의 방향을 따라 잉곳을 슬라이스하였다.
그 후, GaN 단결정 기판의 이면을 #400(평균 입자 지름 45 ㎛)의 다이아몬드 지립에 의해 기계적으로 연마하였다. 또한, GaN 단결정 기판의 표면을 무사시노전자제 MA300D에 의해 경면 연마하였다.
계속해서, GaN 단결정 기판의 이면을 RIE에 의해 드라이 에칭하였다. 구체적으로는 Ar 가스를 이용하여 파워 200 W, 압력 10×10-3 Torr의 조건하에서 드라이 에칭을 행하였다. 이 때, 기계적인 연마 등의 가공에 의해 GaN 단결정 기판의 이면에 형성된 데미지층의 두께가 30 ㎛가 되도록 드라이 에칭을 행하였다. 이와 같이 하여, 직경 50 mm, 두께 350 ㎛의 실시예 1의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
또한, 데미지층의 두께에 대해서는, 실시예 1의 GaN 단결정 기판을 별도 제작하고, 그 GaN 단결정 기판 단면의 캐소드 루미네센스 측정을 행함으로써 산출하였다. 우선, 데미지이 있는 GaN 단결정 기판을, 단면의 평가가 가능하도록 분할하고, 옥스포드사의 캐소드 루미네센스 Mono CL3을 탑재한 주사형 전자현미경(SEM)에 세팅한다. 계속해서, 분할된 기판 단면에 전자선을 조사하고, 2차 전자상을 측정한다. 다음에, 전자선을 조사한 장소와 동일한 장소에서 캐소드 루미네센스을 측정한다. 데미지가 존재하면 캐소드 루미네센스가 잘 빛나지 않기 때문에 캐소드 루미네센스과 2차 전자상과의 비교로부터 데미지층의 두께를 측정한다.
(실시예 2)
데미지층의 두께가 20 ㎛가 되도록 드라이 에칭을 행한 것 이외는 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 실시예 2의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
(실시예 3)
데미지층의 두께가 10 ㎛가 되도록 드라이 에칭을 행한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 실시예 3의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
(비교예 1)
데미지층의 두께가 42 ㎛가 되도록 드라이 에칭을 행한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 비교예 1의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
(비교예 2)
데미지층의 두께가 38 ㎛가 되도록 드라이 에칭을 행한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 비교예 2의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
(비교예 3)
데미지층의 두께가 34 ㎛가 되도록 드라이 에칭을 행한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 비교예 2의 GaN 단결정 기판을 얻었다
(실험예)
육방정의 GaN 단결정으로 이루어지는 잉곳을 슬라이스하여 2 인치φ의 GaN 단결정 기판을 얻었다. 또한, 후술하는 드라이 에칭을 행한 후에 GaN 단결정 기판의 두께가 350 ㎛가 되도록, 미리 설정된 간격으로 잉곳을 슬라이스하였다. 또한, [OOO1] 방향이 GaN 단결정 기판의 두께 방향이 되도록 소정의 방향을 따라 잉곳을 슬라이스하였다.
그 후, GaN 단결정 기판의 표면 및 이면을 #400의 다이아몬드 지립에 의해 기계적으로 연마하였다.
계속해서, GaN 단결정 기판의 표면 및 이면을 RIE에 의해 드라이 에칭하였다. 구체적으로는 Ar 가스를 이용하여 파워 200 W, 압력 10×10-3 Torr, 에칭 시간 20 분간의 조건하에서 드라이 에칭을 행하였다. 또한 40℃의 5% NH4OH 용액에 GaN 단결정 기판을 15분간 침지시켰다. 이와 같이 하여, 표면 및 이면에 데미지층이 형성되어 있지 않는 실험예의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
(평가)
도 2에 도시되는 바와 같은 강도 측정 장치(이마다제 디지털 포스 게이지 ZPS를 탑재한 강도 측정 장치)를 이용하여 실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 3 및 실험예의 GaN 단결정 기판의 표면 강도(I1) 및 이면 강도(I2)를 각각 측정하였다. 측정으로는, 반경(R) 5 mm의 반구형의 선단부를 가지며, 직경 10 mm의 로드를 이용하였다. 또한, 얻어진 표면 강도(I1) 및 이면 강도(I2)로부터 I2/I1의 값을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3 및 실험예의 GaN 단결정 기판을 각각 3개 준비하였다. 이들의 GaN 단결정 기판의 표면에 강도 측정 장치의 레퍼런스 웨이퍼가 깨질때의 하중을 가했다. 이에 따라, 3개중 깨진 기판의 개수를 카운트하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3 및 실험예의 GaN 단결정 기판 표면의 휘어짐을 평탄도 측정기를 이용하여 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
(실시예 4)
GaN 단결정 기판의 이면을 #300(평균 입자 지름 60 ㎛)의 다이아몬드 지립에 의해 연마한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 실시예 4의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
(실시예 5)
GaN 단결정 기판의 이면을 #300의 다이아몬드 지립에 의해 연마한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 하여, 실시예 5의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
(비교예 4)
GaN 단결정 기판의 이면을 #300의 다이아몬드 지립에 의해 연마한 것 이외는 비교예 2와 마찬가지로 하여 비교예 4의 GaN 단결정 기판을 얻었다.
(평가)
도 2에 도시되는 바와 같은 강도 측정 장치를 이용하여, 실시예 4 및 5, 및 비교예 4의 GaN 단결정 기판의 표면 강도(I1) 및 이면 강도(I2)를 각각 측정하였다. 또한, 얻어진 표면 강도(I1) 및 이면 강도(I2)로부터 I2/I1의 값을 산출하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
또한, 실시예 4 및 5, 및 비교예 4의 GaN 단결정 기판을 각각 3개 준비하였다. 이들 GaN 단결정 기판의 표면에, 강도 측정 장치의 레퍼런스 웨이퍼가 깨질 때의 하중을 가했다. 이에 따라 3개중 깨진 기판의 개수를 카운트하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
또한, 실시예 4 및 5, 및 비교예 4의 GaN 단결정 기판 표면의 휘어짐을 평탄도 측정기를 이용하여 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
본 발명에 의하면, 잘 깨지지 않는 질화갈륨계 기판, 질화갈륨계 기판의 평가 방법 및 질화갈륨계 기판의 제조 방법이 제공된다.
Claims (4)
- 경면 연마된 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면을 포함하고,상기 제2 면에는 두께 30 ㎛ 이하의 데미지층(damaged layer)이 형성되어 있으며,상기 제1 면의 강도를 I1로 하고 상기 제2 면의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값이 0.46 이상인 질화갈륨계 기판.
- 경면 연마된 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면을 포함하고,상기 제2 면에는 두께 10 ㎛ 이하의 데미지층이 형성되어 있으며,상기 제1 면의 강도를 I1로 하고 상기 제2 면의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값이 0.69 이상인 질화갈륨계 기판.
- 질화갈륨계 기판의 제1 면의 강도 및 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면의 강도를 측정하는 공정과,상기 제2 면에 형성된 데미지층의 두께를 측정하는 공정과,상기 데미지층의 두께가 30 ㎛ 이하이며 상기 제1 면의 강도를 I1로 하고 상기 제2 면의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값이 0.46 이상인 경우에 양품으로 판단하는 공정을 포함하는 질화갈륨계 기판의 평가 방법.
- 질화갈륨계 기판의 제1 면을 경면 연마하는 공정과,상기 질화갈륨계 기판의 상기 제1 면과는 반대측인 제2 면을 가공하는 것에 의해 상기 제2 면에 데미지층을 형성하는 공정과,상기 제1 면의 강도를 I1로 하고 상기 제2 면의 강도를 I2로 하였을 때에 I2/I1의 값이 0.46 이상이 되며 상기 데미지층의 두께가 30 ㎛ 이하가 되도록 상기 데미지층을 에칭하는 공정을 포함하는 질화갈륨계 기판의 제조 방법.
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