KR20080063654A - Gallium nitride multi-stack and method of manufacturing gallium nitride substrate - Google Patents
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Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화갈륨 적층체를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a gallium nitride laminate according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화갈륨 적층체를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a gallium nitride laminate according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 질화갈륨 적층체에 포함된 분리층을 개략적으로 도시한 개념도이다.3 is a conceptual diagram schematically illustrating a separation layer included in the gallium nitride laminate of FIG. 2.
[도면의 주요 부호에 대한 설명][Description of Major Symbols in Drawing]
100, 200: 질화갈륨 적층체100, 200: gallium nitride laminate
110, 210: 베이스 기판110, 210: base substrate
121, 123, 125, 221, 223, 225: 분리층121, 123, 125, 221, 223, 225: separation layer
130, 230: 제1 질화갈륨 막130, 230: first gallium nitride film
140, 240: 제2 질화갈륨 막140 and 240: second gallium nitride film
150, 250: 제3 질화갈륨 막150, 250: third gallium nitride film
300: 분리층300: separation layer
310: 제1 서브 분리층310: first sub separation layer
320: 제2 서브 분리층320: second sub separation layer
본 발명은 질화갈륨 적층체 및 질화갈륨 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 질화갈륨 기판의 분리 및 연마 공정을 간소화시킬 수 있는 질화갈륨 기판의 제조 방법 및 상기 제조 방법에 의해 제조되는 질화갈륨 적층체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a gallium nitride laminate and a gallium nitride substrate, and more particularly, to a gallium nitride substrate manufacturing method capable of simplifying the separation and polishing process of the gallium nitride substrate and the nitride produced by the manufacturing method It relates to a gallium laminate.
일반적으로, 질화갈륨(gallium nitride, GaN)은 넓은 에너지 밴드갭과 원자간의 큰 상호 결합력 그리고 높은 열전도성으로 인해 광소자 및 고온, 고전력 소자로서 적합한 특성을 구비한다. 따라서, 질화갈륨 계열의 반도체 화합물은 광전자 소자를 제조하는 재료로 다양하게 이용되고 있으며, 구체적으로, 질화갈륨을 이용하여 제조된 청색 및 녹색 발광소자는 멀티미디어, 신호등, 실내 조명, 고밀도 광원, 고해상도 출력 시스템과 정보 통신분야 등 광범위한 분야에 응용되고 있다.In general, gallium nitride (GaN) has suitable properties as an optical device and a high temperature, high power device due to its wide energy bandgap, large mutual coupling force between atoms, and high thermal conductivity. Accordingly, gallium nitride-based semiconductor compounds have been used in various ways as materials for manufacturing optoelectronic devices. Specifically, blue and green light emitting devices manufactured using gallium nitride are used for multimedia, traffic lights, indoor lighting, high density light sources, and high resolution output. It is applied to a wide range of fields such as systems and telecommunications.
질화갈륨(GaN) 단결정 막은 통상적으로 사파이어(α-Al2O3)나 실리콘 카바이드(SiC) 등의 이종 기판상에 유기금속 화학증착법(MOCVD: metal organic chemical vapor deposition) 또는 분자선 성장법(MBE: molecular beam epitaxy) 또는 수소화물 기상성장법(HVPE: hydride vapor phase epitaxy) 등과 같은 기상 성장법에 의해 제조되고 있다. 이 중에서 수 내지 수백 ㎛에 이르는 후막(thick film)의 성장에는 HVPE 성장법이 유리하다. 또한, HVPE 성장법에 의하면 성장조건, 기판의 사용 조건 등에 따라 수 mm의 벌크(bulk) 성장도 가능하다. A gallium nitride (GaN) single crystal film is typically formed on a heterogeneous substrate such as sapphire (α-Al 2 O 3 ) or silicon carbide (SiC) by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam growth (MBE). It is manufactured by gas phase growth methods such as molecular beam epitaxy (HVPE) or hydride vapor phase epitaxy (HVPE). Among them, the HVPE growth method is advantageous for the growth of thick films ranging from several to several hundred micrometers. In addition, according to the HVPE growth method, bulk growth of several mm is possible depending on the growth conditions, the conditions of use of the substrate, and the like.
그러나, 질화갈륨을 두께 50mm 이상의 벌크로 성장한 후 200 내지 300㎛의 두께를 가진 질화갈륨 기판을 제작하기 위해 종래에는 소잉(sawing) 공법을 적용하여 분리를 하고 있다. 그러나, 상기 소잉 공법을 적용할 경우 질화갈륨 기판이 깨지거나 파손될 우려가 있으며, 소잉 공법을 적용한 후 표면의 거칠기(roughness)를 줄이기 위해 연마 공정을 적용해야 하므로 질화갈륨 기판의 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있다. However, in order to fabricate a gallium nitride substrate having a thickness of 200 to 300 μm after growing gallium nitride into a bulk of 50 mm or more in thickness, a sawing method is conventionally applied. However, when the sawing method is applied, the gallium nitride substrate may be broken or damaged, and after the sawing method is applied, a polishing process must be applied to reduce the roughness of the surface, thereby complicating the manufacturing process of the gallium nitride substrate. There is this.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 질화갈륨 기판을 베이스 기판과 자동 분리할 수 있고 동시에 여러 장의 질화갈륨 기판을 제조할 수 있는 질화갈륨 기판의 제조 방법을 제공한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a gallium nitride substrate manufacturing method capable of automatically separating a gallium nitride substrate from a base substrate and simultaneously producing a plurality of gallium nitride substrates.
본 발명은 또한 상기 질화갈륨 기판의 제조 방법에 의해 제조된 질화갈륨 적층체를 제공한다.The present invention also provides a gallium nitride laminate produced by the method for producing a gallium nitride substrate.
본 발명의 일 특징에 따른 질화갈륨 기판의 제조 방법은 질화갈륨 막을 베이스 기판 상에 성장시키기 전 또는 성장시키는 동안 격자 구조가 불안정한 복수의 분리층들을 형성시켜 상기 분리층으로 구분되는 복수의 질화갈륨막들을 성장시키는 질화갈륨 막의 성장단계 및 상기 성장된 질화갈륨 막을 냉각시켜 상기 베이스 기판 및 상기 질화갈륨 막들을 분리하는 분리단계를 포함한다. 베이스 기판과 질화갈륨 막 사이 또는 질화갈륨 막에 포함된 상기 분리층은 도핑물질을 소스물질에 포함시 켜 공급함으로써 형성될 수 있다. 상기 도핑물질은 실리콘, 망간, 산소, 크롬, 코발트, 구리, 아연, 탄소, 알루미늄, 인듐, 니켈, 철, 마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있으며, 상기 도핑물질의 농도는 1016/cm3 내지 1021/cm3이다.A method of manufacturing a gallium nitride substrate according to an aspect of the present invention includes a plurality of gallium nitride films divided into the separation layers by forming a plurality of separation layers having an unstable lattice structure before or during the growth of the gallium nitride film on the base substrate. And a separation step of separating the base substrate and the gallium nitride films by cooling the grown gallium nitride film. The separation layer included between the base substrate and the gallium nitride film or included in the gallium nitride film may be formed by supplying a doping material to the source material. The doping material may be at least one material selected from the group consisting of silicon, manganese, oxygen, chromium, cobalt, copper, zinc, carbon, aluminum, indium, nickel, iron, magnesium, and the concentration of the doping material is 10 16 / cm 3 to 10 21 / cm 3 .
상기 분리층을 제조하는 방법으로는 도핑하는 방법 이외에 상기 분리층이 복수의 서브 분리층들을 포함하도록 하고, 인접하는 상기 서브 분리층들의 격자상수가 서로 다르도록 상기 분리층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법이 있다. 상기 서브 분리층들의 각각의 두께는 5 내지 5000Å이며, 상기 서브 분리층들로 이루어진 상기 분리층의 두께는 1 내지 10㎛이다. 상기 분리층으로 구분되는 질화갈륨 막의 각각의 두께는 450 내지 1000㎛이다. In the method of manufacturing the separation layer, in addition to the doping method, the separation layer includes a plurality of sub separation layers, and the separation layer is formed such that the lattice constants of adjacent sub separation layers are different from each other. There is a way. The thickness of each of the sub separation layers is 5 to 5000 kPa, and the thickness of the separation layer composed of the sub separation layers is 1 to 10 m. The thickness of each of the gallium nitride films divided into the separation layers is 450 to 1000 mu m.
상기 분리층은 격자상수가 서로 다른 제1 서브 분리층 및 제2 서브 분리층이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 상기 제1 서브 분리층은 질화알루미늄갈륨(AlGaN)을 포함하고, 상기 제2 서브 분리층은 질화인듐갈륨(InGaN)을 포함할 수 있다.The separation layer may be formed by alternately stacking a first sub separation layer and a second sub separation layer having different lattice constants. The first sub separation layer may include aluminum gallium nitride (AlGaN), and the second sub separation layer may include indium gallium nitride (InGaN).
복수의 질화갈륨 막들과 분리층을 분리하는 방법으로는 성장된 질화갈륨 막을 냉각시킴으로써 자동으로 분리가 이루어지게 하며, 상기 냉각은 500℃ 이하의 온도 하에서 이루어진다.In the method of separating the plurality of gallium nitride films and the separation layer, the separation is automatically performed by cooling the grown gallium nitride film, and the cooling is performed at a temperature of 500 ° C. or less.
본 발명의 일 특징에 따른 질화갈륨 적층체는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 형성되고, 격자구조가 불안정한 복수의 분리층 및 상기 복수의 분리층에 의하여 구분되는 복수의 질화갈륨 막들을 포함한다.The gallium nitride laminate according to an aspect of the present invention includes a base substrate, a plurality of separation layers formed on the base substrate, and having a lattice structure unstable, and a plurality of gallium nitride films separated by the plurality of separation layers.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화갈륨 적층체를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a gallium nitride laminate according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 질화갈륨 적층체(100)는 베이스 기판(110), 질화갈륨 막(130, 140, 150) 및 분리층(121, 123, 125)을 포함한다. 상기 질화갈륨 적층체(100)는 상기 베이스 기판(110) 상에 형성된 분리층(121), 상기 분리층(121) 상에 형성된 제1 질화갈륨막(130), 상기 제1 질화갈륨 막(130) 위에 형성된 분리층(123), 상기 분리층(123) 위에 형성된 제2 질화갈륨 막(140), 상기 제2 질화갈륨 막(140) 위에 형성된 분리층(125), 상기 분리층(125) 위에 형성된 제3 질화갈륨 막(150)으로 이루어진다. 이는 본 발명의 일 실시예일뿐이며, 질화갈륨 적층체 내의 분리층의 개수와 질화갈륨 막의 개수는 이에 한정되지 않는다. Referring to FIG. 1, the
또한, 상기 베이스 기판(110)과 상기 제1 질화갈륨 막(130)을 구분하는 분리층(121)을 형성하지 않고 베이스 기판(110) 상에 바로 질화갈륨 막을 성장시킬 수도 있으며, 질화갈륨 막과 분리층의 적층 순서는 상기 실시예에 한정되지 않는다. In addition, the gallium nitride film may be grown directly on the
여기서 베이스 기판(110)으로 사파이어(α-Al2O3)나 실리콘 카바이드(SiC) 등의 이종 기판 또는 질화갈륨 기판을 사용할 수 있으나, 사파이어 기판이 질화갈륨과 같은 육방정계 구조이고 값이 싸며 고온에서 안정한 이유로 많이 사용된다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Here, the
본 발명의 일 실시예에 있어서 분리층(121, 123, 125)을 형성하는 방법으로는 도핑물질을 소스물질에 포함시켜 공급함으로써 성장시키는 방법이 있다. 상기 분리층(121, 123, 125)에 도핑물질을 과다 투입하는 경우 격자가 불안정하게 되어 냉각시 크랙(crack)을 유발하게 되므로 베이스 기판(110)과 질화갈륨 막들(130, 140, 150)을 분리할 수 있다. In one embodiment of the present invention, a method of forming the
상기 도핑물질은 실리콘, 망간, 산소, 크롬, 코발트, 구리, 아연, 탄소, 알루미늄, 인듐, 니켈, 철, 마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있으며, 상기 도핑물질의 농도는 1016/cm3 내지 1021/cm3이다. 특히 도핑물질로 실리콘, 망간 또는 산소를 과다 투입하는 경우 격자가 불안정해진다. 이로 인해 질화갈륨 기판을 냉각할 경우 크랙이 생겨 자동으로 베이스 기판(110)과 제1 질화갈륨 막(130), 제2 질화갈륨 막(140) 및 제3 질화갈륨 막(150)이 분리된다. 상기 분리층(121, 123, 125)으로 구분되는 질화갈륨 막(130, 140, 150)의 각각의 두께는 450 내지 1000㎛이나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 질화갈륨 막(130, 140, 150)의 두께는 필요에 따라 상기 범위보다 작거나 클 수도 있다. The doping material may be at least one material selected from the group consisting of silicon, manganese, oxygen, chromium, cobalt, copper, zinc, carbon, aluminum, indium, nickel, iron, magnesium, and the concentration of the doping material is 10 16 / cm 3 to 10 21 / cm 3 . In particular, when the silicon, manganese or oxygen is excessively added as a doping material, the lattice becomes unstable. As a result, when the gallium nitride substrate is cooled, cracks are generated to automatically separate the
또한 본 발명에 있어서, 각 분리층마다 도핑되는 물질이나 도핑 농도 및 두께는 다를 수 있다. 또한 단일 분리층 내에서도 도핑 농도의 구배를 형성하여 저농도에서 고농도로 또는 고농도에서 저농도로 변화시키면서 도핑물질을 공급하여 분리층을 형성할 수도 있다. In addition, in the present invention, the doped material, the doping concentration and the thickness may be different for each separation layer. In addition, in the single separation layer, a gradient of doping concentration may be formed, and the separation layer may be formed by supplying a doping material while changing from low concentration to high concentration or high concentration to low concentration.
이하에서는 분리층을 형성하는 다른 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, another method of forming the separation layer will be described.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화갈륨 적층체를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 질화갈륨 적층체에 포함된 분리층을 개략적으로 도시한 개념도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a gallium nitride laminate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram schematically illustrating a separation layer included in the gallium nitride laminate of FIG. 2.
우선 도 2를 참조하면, 질화갈륨 적층체(200)을 제조하는 방법은 도 1에서의 경우와 같다. 상기 질화갈륨 적층체(200)는 베이스 기판(210) 상에 분리층(221, 223, 225)과 질화갈륨 막(230, 240, 250)을 교대로 적층하여 형성하며, 상기 분리층과 질화갈륨 막의 개수, 적층 순서 등은 이에 한정되지 않는다. First, referring to FIG. 2, a method of manufacturing the
도 1과 도 2의 실시예에 있어서 차이점은 분리층을 형성하는 방법이다. 도 2에서는 분리층(221, 223, 225) 내에 복수 개의 서브 분리층들이 포함된 경우를 나타내고 있다. 상기 분리층(221, 223, 225)은 복수의 서브 분리층들을 포함하고 인접하는 상기 서브 분리층들의 격자상수가 서로 다르도록 형성되어 있다. The difference in the embodiment of FIGS. 1 and 2 is the method of forming the separation layer. 2 illustrates a case where a plurality of sub separation layers are included in the separation layers 221, 223, and 225. The separation layers 221, 223, and 225 include a plurality of sub separation layers and are formed to have different lattice constants of adjacent sub separation layers.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 서브 분리층들의 각각의 두께는 5 내지 5000Å이며, 상기 서브 분리층들로 이루어진 상기 분리층(221, 223, 225)의 두께는 1 내지 10㎛이다. 상기 분리층으로 구분되는 질화갈륨 막(230, 240, 250)의 각각의 두께는 450 내지 1000㎛이다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 서브 분리층, 분리층 또는 질화갈륨 막의 두께는 이와 다를 수 있으며, 제1 질화갈륨 막(230), 제2 질화갈륨 막(240) 및 제3 질화갈륨 막(250)의 각각의 두께는 모두 다를 수 있다. The thickness of each of the sub separation layers according to an embodiment of the present invention is 5 to 5000Å, and the thickness of the separation layers 221, 223, and 225 formed of the sub separation layers is 1 to 10 μm. The thickness of each of the
도 2 및 도 3을 참조하면, 분리층(221, 223, 225, 300)은 서브 분리층으로 이루어지며, 상기 분리층(300)은 격자상수가 서로 다른 제1 서브 분리층(310) 및 제2 서브 분리층(320)이 교대로 적층되어 형성된다. 상기 제1 서브 분리층(310)과 상기 제2 서브 분리층(320)이 교대로 적층될 경우 냉각시 격자상수 차이에 의한 응력에 의하여 크랙이 발생하게 된다. 이로 인해 상기 분리층(221)을 사이에 둔 제1 질화갈륨 막(230)과 베이스 기판(210), 그리고 상기 분리층(223, 225)을 사이에 둔 제1 질화갈륨 막(230), 제2 질화갈륨 막(240) 및 제3 질화갈륨 막(250)을 외력을 가하지 않고 냉각에 의해 자동분리되도록 유도할 수 있다.2 and 3, the separation layers 221, 223, 225, and 300 are formed of sub separation layers, and the separation layers 300 are formed of first sub separation layers 310 and first having different lattice constants. The two sub separation layers 320 are alternately stacked. When the first sub separation layer 310 and the second
본 발명의 일 실시예에 있어서 상기 제1 서브 분리층(310)은 격자상수가 질화갈륨보다 작은 질화알루미늄갈륨(AlGaN)을 포함하고, 상기 제2 서브 분리층(320)은 격자상수가 질화갈륨보다 큰 질화인듐갈륨(InGaN)을 포함할 수 있다. 이와 같이 격자상수가 다른 질화인듐갈륨과 질화알루미늄갈륨을 교대로 반복적인 공정을 통해 적층하여 분리층을 형성할 수 있다. 상기 제1 서브 분리층(310)은 질화알루미늄갈륨이고, 상기 제2 서브 분리층(320)은 질화갈륨인 경우 또는 이와 반대되는 경우, 그리고 상기 제1 서브 분리층(310)은 질화인듐갈륨이고 상기 제2 서브 분리층(320)은 질화갈륨인 경우 또는 이와 반대되는 경우 등 상기 제1 서브 분리층(310)과 상기 제2 서브 분리층(320)의 조성은 다양하게 조합될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first sub separation layer 310 includes aluminum gallium nitride (AlGaN) having a lattice constant smaller than gallium nitride, and the second
도 3에서 도시된 바에 의하면 분리층(300)에 있어서, 제1 서브 분리층(310)의 격자상수가 제2 서브 분리층(320)의 격자상수보다 작은 것으로 나타나 있는데, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 서브 분리층(310)과 제2 서브 분리층(320)의 격자상수가 다른 경우는 모두 포함한다. 3, in the
또한, 상기 제1 분리층(310) 및 상기 제2 분리층(320)은 질화인듐갈륨과 질화알루미늄갈륨 이외의 물질이라도 격자상수에 차이가 있는 두 가지 이상의 물질을 교대로 적층하여 응력을 유발할 수 있는 경우라면 본 발명의 기술적 사상에 포함된다. 또한, 본 발명은 격자상수가 다른 이종의 물질을 2가지 이상 사용할 수도 있다. 예를 들면, A, B, C는 서로 격자상수가 다른 물질이라 할 때, A층-B층-A층-B층의 순서로 교대로 적층하는 경우뿐만 아니라, A층-B층-C층-A층-B층-C층의 순으로 3가지 이상의 물질을 적층할 수도 있으며, 적층 순서는 상기 순서에 한정되지 않는다. In addition, the first separation layer 310 and the
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 분리층은 상기 도핑물질을 소스물질에 포함시켜 형성시키는 방법과 서로 격자상수가 다른 서브 분리층들을 적층시켜 형성하는 방법을 모두 사용하여 성장시킬 수도 있다. 예를 들어, 베이스 기판과 제1 질화갈륨 막 사이에 위치하는 분리층은 도핑물질을 과다하게 첨가하여 성장시키고, 제1 질화갈륨 막과 제2 질화갈륨 막 사이에 위치하는 분리층은 격자상수가 서로 다른 서브 분리층들을 교대로 적층하여 형성시킬 수 있다. 또한, 단일 분리층 내에서도 상기 두 방법을 모두 사용하여 분리층을 형성할 수도 있다. 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 질화갈륨 막을 성장시키는 과정에 격자구조가 불안정한 분리층을 형성시킬 수 있는 방법은 모두 포함한다.In addition, in another embodiment of the present invention, the separation layer may be grown using both a method of forming the doping material by including the source material and a method of laminating sub separation layers having different lattice constants. . For example, the separation layer located between the base substrate and the first gallium nitride film is grown by adding excessive doping material, and the separation layer located between the first gallium nitride film and the second gallium nitride film has a lattice constant. Different sub-separation layers may be formed by alternately stacking. In addition, even in a single separation layer, both methods may be used to form the separation layer. The technical spirit of the present invention is not limited thereto, and any method capable of forming a separation layer having an unstable lattice structure in the process of growing a gallium nitride film is included.
본 발명은 상기 질화갈륨 막을 분리함에 있어서 냉각은 500℃ 이하의 온도 하에서 이루어진다. 그러나, 상기 온도 범위는 분리층에 크랙을 유도하여 질화갈륨 기판을 분리하기 위한 온도이므로, 분리층 내의 도핑물질의 농도 또는 서로 다른 격자상수를 가진 서브 분리층이 적층된 경우 격자상수 차이에 의한 응력의 크기 등에 따라 구체적인 온도 범위는 달라질 수 있다. In the present invention, in the separation of the gallium nitride film, cooling is performed at a temperature of 500 ° C or lower. However, since the temperature range is a temperature for separating gallium nitride substrates by inducing cracks in the separation layer, the stress due to the lattice constant difference when the concentration of the doping material in the separation layer or the sub separation layers having different lattice constants are stacked. The specific temperature range may vary depending on the size and the like.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화갈륨 적층체에 대해 설명한다. Hereinafter, a gallium nitride laminate according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명에 따른 질화갈륨 적층체는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 형성되고, 격자구조가 불안정한 복수의 분리층 및 상기 복수의 분리층에 의하여 구분되는 복수의 질화갈륨 막들을 포함한다. 상기 분리층은 질화갈륨에 도핑물질이 과다 첨가된 것이거나 격자상수가 서로 다른 복수 개의 서브 분리층이 적층된 구조일 수 있다. 상기 질화갈륨 적층체의 두께는 수십 mm일 수 있으며, 분리층을 통해 분리할 경우 복수 개의 질화갈륨 기판을 동시에 제조할 수 있다. The gallium nitride laminate according to the present invention includes a base substrate, a plurality of separation layers formed on the base substrate, and having a lattice structure unstable, and a plurality of gallium nitride films separated by the plurality of separation layers. The separation layer may have a structure in which an excessive doping material is added to gallium nitride or a plurality of sub separation layers having different lattice constants are stacked. The gallium nitride laminate may have a thickness of several tens of mm, and when separated through a separation layer, a plurality of gallium nitride substrates may be simultaneously produced.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 벌크 질화갈륨 적층체를 성장시킨 후 이를 분리하여 질화갈륨 기판을 제작함에 있어서, 질화갈륨 막의 성장 과정에 복수 개의 분리층을 형성하여 냉각시 분리층에 크랙이 유발되게 하여 베이스 기판과 질화갈륨 기판을 자동으로 분리할 수 있으며, 동시에 복수 개의 질화갈륨 기판을 외력을 가함이 없어 단일 공정 내에서 제조할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, when the bulk gallium nitride laminate is grown and separated to manufacture a gallium nitride substrate, a plurality of separation layers are formed in the growth process of the gallium nitride film to cause cracks in the separation layer during cooling. The base substrate and the gallium nitride substrate can be automatically separated, and at the same time, the gallium nitride substrate can be manufactured in a single process without applying external force.
따라서, 기존의 기판 분리 방법인 소잉(sawing) 공법을 적용하면 기판 표면의 거칠기를 줄이기 위해 연마 공정을 거쳐야 하는데, 냉각에 의한 자동분리 방법을 사용함으로써 전체 질화갈륨 기판의 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 그리고, 소잉 공법 적용시 발생하는 두께의 손실도 줄일 수 있어 1개의 벌크 질화갈륨 적층체로부터 제조할 수 있는 질화갈륨 기판의 수가 많아질 수 있다. 또한, 소잉 공법을 적용하여 기판을 분리할 때 발생될 수 있는 질화갈륨 기판의 손상을 줄일 수 있어 기판 제조 효율을 높일 수 있다. Therefore, when the sawing method, which is a conventional substrate separation method, is applied, a polishing process is required to reduce the roughness of the substrate surface. By using an automatic separation method by cooling, the manufacturing process of the entire gallium nitride substrate can be simplified. . In addition, the loss of the thickness generated when the sawing method is applied can be reduced, so that the number of gallium nitride substrates that can be produced from one bulk gallium nitride laminate can be increased. In addition, it is possible to reduce the damage of the gallium nitride substrate which may occur when the substrate is separated by applying a sawing method to increase the substrate manufacturing efficiency.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
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