KR20090008321A - 질화갈륨 결정을 제작하는 방법 및 질화갈륨 웨이퍼 - Google Patents

질화갈륨 결정을 제작하는 방법 및 질화갈륨 웨이퍼 Download PDF

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다카시 사쿠라다
신스케 후지와라
다쿠지 오카히사
고지 우에마츠
히데아키 나카하타
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 전위 집합 영역이나 반전 영역을 포함하는 질화갈륨 기판을 종결정 기판으로서 이용하여, 질화갈륨 결정을 성장시킬 때, 저전위 밀도이고 양호한 결정성을 가지며, 추가로 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 제공한다. 전위 집합 영역이나 반전 영역(17a)을 매립하여 질화갈륨 결정(79)을 성장시킬 때에, 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 범위의 성장 온도에서 질화갈륨 결정(79)을 성장시킴으로써, 전위 집합 영역이나 반전 영역(17a)에서 이어받는 전위를 저감할 수 있고, 전위 집합 영역이나 반전 영역(17a) 상에서의 새로운 전위의 발생을 억제한다. 또한, 질화갈륨 결정(79)의 결정성이 양호하게 되는 것 외에, 질화갈륨 결정(79)을 슬라이스한 후 연마하는 경우, 균열도 발생하기 어렵게 된다.

Description

질화갈륨 결정을 제작하는 방법 및 질화갈륨 웨이퍼{METHOD FOR MANUFACTURING GALLIUM NITRIDE CRYSTAL AND GALLIUM NITRIDE WAFER}
본 발명은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법 및 질화갈륨 웨이퍼에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 에피택셜 성장 속도가 균일하고, 깨끗한 벽개성을 가진 저전위의 단결정 질화갈륨 결정을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 이종 결정 기판 상에 다수의 고립된 차폐부를 형성하고 질화갈륨을 기상 성장시켜 차폐부에 계속되는 폐쇄 결함 집합 영역(H)을 갖는 충분히 두꺼운 질화갈륨 결정을 제조한다. 이 후에, 이면의 기판을 제외하고 연마하여 혹은 질화갈륨 결정을 면과 평행하게 잘라내어, 두께 100∼500 ㎛의 자립 질화갈륨 골격 기판을 얻는다. 이 질화갈륨 골격 기판으로부터, 염화수소 가스에 의한 드라이 에칭을 하여 폐쇄 결함 집합 영역을 제외하고, 단결정 저전위 수반 영역과 단결정 저전위 여(余)영역만을 포함하는 질화갈륨 골격 기판을 얻는다. 이 질화갈륨 골격 기판 상에 질화갈륨을 기상 성장시켜 폐쇄 결함 집합 영역을 포함하지 않는 질화갈륨 탈결함 집합 결정을 제조한다.
특허 문헌 2에는, 단결정 기판을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에 서는, 극성 A, B를 갖는 부분이 혼재하는 결정에 있어서, 극성 B의 부분을 에칭하여 전부 혹은 일부를 제거한 후에, 그 위에 다시 결정을 성장시켜 극성 A의 결정에 의해 표면을 덮거나 전체를 극성 A의 단결정으로 한다. 혹은, 극성 B의 일부를 제거하여 혹은 제거하지 않고 극성 B의 위를 이종 물질로 피복한 후에, 또한 동일한 결정을 성장시켜 극성 A의 결정으로 표면을 덮는다. 이 방법에 따른 단결정 기판은, 그 표면이 극성 A의 단결정이며, 그 위에 전자 디바이스를 제조하는 것에 적합하다.
특허 문헌 3에는, 단결정 질화갈륨의 결정 성장 방법 및 단결정 질화갈륨 기판의 제조 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 기초 기판 상에는, 규칙적으로 스트라이프 마스크 패턴이 마련된다. 이 위에 패싯(facet)으로 이루어지는 직선형의 V홈(곡)을 형성한다. V홈을 유지하면서 질화갈륨을 패싯 성장시켜 패싯면으로 이루어지는 V홈(계곡) 바닥부에 결함 집합 영역(H)을 형성한다. 이에 따라, 전위(轉位)가 결함 집합 영역(H)에 집중하고, 이 결과, 그 주위의 저결함 단결정 영역(Z)과 C면 성장 영역(Y)의 전위는 낮게 된다. 결함 집합 영역(H)은 폐쇄되어 있기 때문에, 전위를 가두어 다시 해방시키는 경우는 없다. 패싯을 형성하고 유지하면서 질화갈륨을 성장시키는 패싯 성장법에서는, 패싯면으로 이루어지는 피트 중앙부로부터 전위가 확대되고, 면형 결함이 방사상으로 생성된다고 하는 결점이 있었다. 또한, 어디에 피트가 생기는지 제어 불가능하기 때문에 그 위에 디바이스를 설치할 수 없다. 이들은 특허 문헌 3에 기재된 방법에 의해 개선된다.
특허 문헌 4에는, 단결정 질화갈륨의 성장 방법 및 단결정 질화갈륨의 제조 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 기초 기판 상에 규칙적으로 종패턴이 마련된다. 이 위에 패싯으로 이루어지는 피트를 형성하여 유지하면서 질화갈륨을 패싯 성장시켜, 패싯면으로 이루어지는 피트 바닥부에 폐쇄 결함 집합 영역(H)을 형성한다. 이 결과, 폐쇄 결함 집합 영역(H)에 전위가 집중한다. 한편, 그 주위의 단결정 저전위 수반 영역(Z)과 단결정 저전위 여영역(Y)의 전위 밀도는 낮게 된다. 폐쇄 결함 집합 영역(H)은 폐쇄되어 때문에, 전위를 가두어 다시 해방시키는 경우는 없다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-59363호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-221480호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2003-183100호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2003-165799호 공보
질화갈륨 결정은, 3.4 eV(5.4×10-19J)의 밴드갭 에너지를 가질 뿐만 아니라, 높은 열전도율을 나타내기 때문에, 단파장 반도체광 디바이스나 파워전자 디바이스라고 하는 반도체 디바이스를 위한 재료로서 주목받고 있다. 반도체 디바이스를 위한 재료로서 중요한 품질의 하나는 결정 전위가 적기 때문이다. 이 때문에, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이나 그 기판 등의 개발이 진행되고 있다.
예컨대 특허 문헌 3 및 4에는, 결정의 일부분에 전위를 집중하도록 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, 부분적으로 저전위의 질화갈륨 결정이 제작되었다.
특허 문헌 3 및 4에 기재된 방법에 의한 기판은, 전위 집중 영역이나 반전 영역을 포함하고 있다. 한편, 특허 문헌 1 및 2에는, 특허 문헌 3 및 4에 기재된 질화갈륨 결정의 웨이퍼를 종결정 기판으로 하여, 전위 집합 영역이나 반전 영역을 매립해서 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, 이들 영역의 영향이 성장하는 질화갈륨 결정에 전해지지 않도록 하였다. 이 방법에 의해 제작되는 질화갈륨 결정은, 1×106 cm-2 정도의 전위 밀도를 갖는다.
그러나, 특허 문헌 1 및 2에 기재된 전위 집합 영역이나 반전 영역을 포함하는 결정으로 이루어지는 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장하면, 전위 집합 영역이나 반전 영역을 매립하는 것에 의해, 매립한 장소를 기점으로 하여, 전위가 새롭게 발생해 버리는 경우가 있었다. 또한, 종결정 기판의 비전위 집합 영역이나 비반전 영역의 결정성의 변동에 기인하여, 성장된 질화갈륨 결정의 결정성에도 변동이 생겨, 이 변동을 무시할 수 없는 경우도 있다. 또한, 성장시킨 질화갈륨 결정을 슬라이스하고, 연마하여 질화갈륨 기판을 제작할 때, 연마 시에 질화갈륨 결정의 균열이 발생하여, 안정된 질화갈륨 기판의 제작이 곤란하게 되는 경우가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 전위 집합 영역이나 반전 영역을 포함하는 종결정 기판을 이용하여 질화갈륨 결정을 성장할 때, 저전위 밀도이고 양호한 결정성을 가지며, 추가로 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고, 또한 질화갈륨 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면은, 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 상기 오목부에 대응하는 공극(void)이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시켜, 오목부에 대응하는 공극이 형성되고, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 되기 때문에, 질화갈륨 결정은 종결정 기판의 제1 에어리어가 아니라 제2 에어리어 상에 성장한다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다.
본 발명의 일측면은, 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 상기 오목부에 대응하는 공극이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법으로 성장시켜, 오목부에 대응하는 공극이 형성되고, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 되기 때문에, 질화갈륨 결정은 종결정 기판의 제1 에어리어가 아니라 제2 에어리어 상에 성장한다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다.
본 발명의 일측면은, 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시켜, 오목부에 대응하는 공극이 형성되고, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 되기 때문에, 질화갈륨 결정은 종결정 기판의 제1 에어리어가 아니라 제2 에어리어 상에 성장한다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다. 또한, 섭씨 1100도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 오목부 상에서 일체가 될 때에 새롭게 발생하는 전위를 감소시킬 수 있고, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 작게 할 수 있으며, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 또한, 섭씨 1300도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해가 현저하게 되어, 종결정 기판이 손상을 받는 외에, 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상의 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 따라서, 성장 온도가 지나치게 높은 것도 좋지 않고, 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 성장시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 성장 온도가 섭씨 1150도보다 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 성장 온도는 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 섭씨 1150도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 보다 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 보다 억제되어, 연마 시의 수율이 보다 향상되는 효과도 나타난다. 또한, 섭씨 1300도 이하로 하여도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 억제되어, 안정된 질화갈륨 결정의 성장이 가능해진다. 이유는 명확하지 않지만, 종결정 기판의 표면의 요철에 기인하는 국소적인 응력의 발생을 막고 있는 것으로 추정된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 보다 억제되어, 보다 안정된 질화갈륨 결정 성장이 가능해진다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지고, 상기 제2 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지며, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축은 상기 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향이다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에는, 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축에 대응한 질화갈륨 결정이 성장한다
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 HCl, Cl2, BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나를 이용하여 행해질 수 있다.
이 방법에 따르면, 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축이 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향이기 때문에, 제1 에어리어에서의 질화갈륨 단결정을 선택적으로 드라이 에칭하여 종결정 기판을 제작할 수 있다. 이에 따라, 드라이 에칭에 의해 질화갈륨 기판의 주요면에 오목부가 형성된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해진다.
이 방법에 따르면, 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축이 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향이기 때문에, 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용해서 제1 에어리어에서의 질화갈륨 단결정을 선택적으로 웨트 에칭하여, 종결정 기판을 제작할 수 있다. 이에 따라, 웨트 에칭에 의해 질화갈륨 기판의 주요면에 오목부가 형성된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 수산화칼륨을 포함하는 용액을 이용하여 행해진다.
이 방법에 따르면, 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축이 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향이기 때문에, 수산화칼륨을 포함하는 용액을 이용해서 제1 에어리어에서의 질화갈륨 단결정을 선택적으로 웨트 에칭하여, 종결정 기판을 제작할 수 있다. 이에 따라, 웨트 에칭에 의해 질화갈륨 기판의 주요면에 오목부가 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 에칭을 수산화나트륨을 포함하는 용액을 이용하여 행할 수 있다. 혹은, 상기 에칭을 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행할 수 있다. 이들 에칭제에 따르면, 제1 에어리어에서의 질화갈륨 단결정을 선택적으로 웨트 에칭하여, 종결정 기판을 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 에칭을 수산화칼륨을 포함하는 융액을 이용하여 행할 수 있다. 또는, 상기 에칭을 수산화나트륨을 포함하는 융액을 이용하여 행할 수 있다. 혹은, 상기 에칭을 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행할 수 있다. 이들 융액을 이용함으로써, 그 용액보다 단시간으로 원하는 에칭을 행할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 측면은, 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 상기 마스크를 매립하도록, 상기 종결정 기판의 질화갈륨 상에 질화갈륨을 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판의 제2 영역 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 선택 성장시켜 마스크를 매립하기 때문에, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 된다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다.
본 발명에 따른 다른 측면은, 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 상기 마스크를 매립하도록, 상기 종결정 기판의 질화갈륨 상에 질화갈륨을 액상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판의 제2 영역 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법으로 선택 성장시켜 마스크를 매립하기 때문에, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 된다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다.
본 발명에 따른 다른 측면은, 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시켜 상기 마스크의 두께보다 두껍게 질화갈륨 결정을 제작하는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판의 제2 에어리어 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 선택 성장시켜 마스크를 매립하기 때문에, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 된다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다. 또한, 섭씨 1100도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, 제2 에어리어 상에 성장한 질화갈륨 결정이 마스크 상에서 일체가 될 때에 새롭게 발생하는 전위를 감소시킬 수 있고, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 또한, 섭씨 1300도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해가 현저하게 되어, 종결정 기판이 손상을 받게 되는 외에, 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상의 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 따라서, 성장 온도를 지나치게 높게 하는 것도 좋지 않고, 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 성장시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 섭씨 1150도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 보다 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 보다 억제되어, 연마 시의 수율이 보다 향상되는 효과도 나타난다. 또한, 섭씨 1300도 이하에서도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 발생하지 않게 된다. 이유는 명확하지 않지만, 종결정 기판의 표면의 요철에 기인하는 국소적인 응력의 발생을 막고 있는 것으로 추정된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 보다 억제되어, 보다 안정된 질화갈륨 결정 성장이 가능해진다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 마스크의 재료는, 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
이들 재료로 이루어지는 마스크 상에는 질화갈륨이 성장하지 않고, 제2 영역 상에 성장한 양질의 질화갈륨이 가로 방향으로 연장되어, 최종적으로 일체의 질화갈륨이 된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 영역의 각각은 스트라이프 형상을 이루고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 의해 분리되어 있다. 혹은, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 영역은 어레이형으로 배열되어 있고, 상기 제1 영역의 각각은 상기 제2 영역에 의해 다른 제1 영역으로부터 분리되어 있다.
본 발명에 따른 또 다른 측면은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 상기 오목부에 대응하는 공극이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판의 제1 에어리어에서 오목부에 마스크를 형성하고, 공극을 형성하도록 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시키기 때문에, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 된다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다.
본 발명에 따른 또 다른 측면은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판의 제1 에어리어에서 오목부에 마스크를 형성하고, 공극을 형성하도록 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시키기 때문에, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 된다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다. 또한, 섭씨 1100도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 마스크 상에서 일체가 될 때에 새롭게 발생하는 전위를 감소시킬 수 있고, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 또한, 섭씨 1300도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해가 현저해지고, 종결정 기판이 손상을 받게 되는 외에, 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상의 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 따라서, 성장 온도를 지나치게 높게 하는 것도 좋지 않고, 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 성장시키는 것이 바람직하다.
제1 에어리어에 오목부 및 마스크의 양쪽을 형성하여 제작된 종결정 기판에서는, 200 ㎛/h 이상의 성장 속도의 성장 조건에서도 제1 에어리어를 이어받는 질화갈륨 결정 성장이 없다. 한편, 제1 에어리어에 오목부를 형성하여 제작된 종결정 기판, 제1 에어리어에 마스크를 형성하여 제작된 종결정 기판, 및 제1 에어리어에 오목부 및 마스크의 어느 것도 형성하지 않고서 제작된 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 200 ㎛/h 이상의 성장 속도의 성장 조건에서 성장시킬 때, 제1 에어리어로부터의 영향이 결정 성장에 생길 수 있다. 이 때문에, 이들 종결정 기판에의 질화갈륨 결정 성장과 비교하여, 오목부 및 마스크의 양쪽을 갖는 종결정 기판을 이용하는 성장은 비용적으로 유리하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 섭씨 1150도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 보다 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 보다 억제되어, 연마 시의 수율이 보다 향상되는 효과도 나타난다. 또한, 섭씨 1300도 이하에서도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 발생하지 않게 된다. 이유는 명확하지 않지만, 종결정 기판의 표면의 요철에 기인하는 국소적인 응력의 발생을 막고 있는 것으로 추정된다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 보다 억제되어, 보다 안정된 질화갈륨 결정 성장이 가능해진다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지고, 상기 제2 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지며, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축은 상기 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향인 것이 가능하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하며, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 HCl, Cl2, BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나를 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하며, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 추가로, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며고, 상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행해진다. 이들 용액 및 융액에 의하면 N면을 선택적으로 에칭할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 마스크의 재료는, 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이들 재료로 이루어지는 마스크 상에는 질화갈륨이 성장하지 않고, 제2 영역 상에 성장한 양질의 질화갈륨이 가로 방향으로 연장되어, 최종적으로 일체의 질화갈륨이 된다.
본 발명에 따른 다른 측면은, 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 질화갈륨 기판을 종결정 기판으로 하여, 상기 제1 에어리어에 오목부 또는 마스크를 형성하지 않고 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 섭씨 1100도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, 가로 방향의 성장이 촉진되어, 제1 영역으로부터 전위를 이어받는 비율을 작게 할 수 있고, 가로 방향 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 될 때의 새로운 전위의 발생도 억제할 수 있다. 또한, 종결정 기판에 오목부 또는 마스크의 형성을 실시할 필요가 없기 때문에, 이들 표면 가공 공정을 생략할 수 있는 것 외에, 이들 종결정 기판의 표면 요철에 기인하는 새로운 전위의 발생을 막을 수 있다. 따라서, 성장하는 질화갈륨 결정의 전위 밀도를 보다 저감할 수 있다. 또한, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 섭씨 1300도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해가 현저해지고, 종결정 기판이 손상을 받게 되는 외에, 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상의 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 따라서, 성장 온도를 지나치게 높게 하는 것도 좋지 않고, 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 성장시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 성장 온도는 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 섭씨 1150도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 보다 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 보다 억제되어, 연마 시의 수율이 보다 향상되는 효과도 나타난다. 또한, 섭씨 1300도 이하에서도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 발생하지 않게 된다. 이유는 명확하지 않지만, 종결정 기판의 표면의 요철에 기인하는 국소적인 응력의 발생을 막고 있는 것으로 추정된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 보다 억제되어, 보다 안정된 질화갈륨 결정 성장이 가능하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지고, 상기 제2 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지며, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축은 상기 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 같은 방향이다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에는, 제1 영역 및 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축에 대응한 질화갈륨 결정이 성장한다.
본 발명에 따른 방법에서는, 결정 성장 시에, 성장 표면이 평면 상태가 아니라, 삼차원적인 패싯면으로 이루어지는 성장 피트 및 그 복합체를 갖도록 하여, 성장 피트 및 그 복합체를 매립하지 않고 패싯 성장시킴으로써, 성장 피트 및 그 복합체에 전위를 집중시켜, 상기 제1 영역을 형성한 질화갈륨 기판이 상기 종결정 기판이다.
본 발명에 따른 방법에서는, 결정 성장 시에, 규칙적으로 스트라이프 마스크 패턴이 마련된 기초 기판 상에, 패싯면으로 이루어지는 직선형의 V홈을 형성하여 유지하면서 패싯 성장시킴으로써, 패싯면으로 이루어지는 V홈의 바닥부에 전위를 집합시켜, 상기 제1 영역을 형성한 질화갈륨 기판이 상기 결정 기판이다.
본 발명에 따른 방법에서는, 결정 성장 시에, 규칙적으로 종패턴이 마련된 기초 기판 상에, 패싯면으로 이루어지는 피트를 형성하여 유지하면서 패싯 성장시킴으로써, 패싯면으로 이루어지는 피트의 바닥부에 전위를 집합시켜, 상기 제1 영역을 형성한 질화갈륨 기판이 상기 결정 기판이다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 두께가 10O ㎛ 이상인 자립 질화갈륨 기판이다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 표면이 (0001)면으로 되어 는 질화갈륨 기판이다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판 상에 성장한 상기 질화갈륨 결정의 두께는 200 ㎛ 이상이다. 이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에 성장한 질화갈륨 결정은 자립 가능한 질화갈륨 기판을 제작하기 위해 이용된다.
본 발명에 따른 방법은 (d) 상기 질화갈륨 결정 및 상기 종결정 기판의 일체물로부터, 분리된 질화갈륨 결정을 형성하는 공정과, (e) 상기 분리된 질화갈륨 결정으로부터 질화갈륨 웨이퍼를 제작하는 공정을 더 포함할 수 있다.
이 방법에 따르면, 분리된 질화갈륨 결정으로부터, 자립 가능한 질화갈륨 기판을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 영역은 10 ㎛ 각(角)의 에어리어에서 전위의 개수가 1000개 이상인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는 상기 제1 전위 밀도는 1×108 cm-2 이상이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기한 방법에 의해 제작된 단결정 질화갈륨 웨이퍼로서, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 주요면에서 전위 밀도값은 1×106 cm- 2이하이다. 또한, 상기한 방법에 의해 제작된 단결정 질화갈륨 웨이퍼에서는, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 주요면에서의 어느 쪽의 영역에서도, 10 ㎛ 각의 에어리어에서의 전위의 개수가 상기 제1 영역보다 적다. 또한, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 사이즈는 1 ㎠ 이상이다. 또한, 상기한 방법에 따라 제작된 단결정 질화갈륨 웨이퍼로서, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 주요면에서의 전위 밀도의 최대값은 상기 제1 전위 밀도보다 작다.
본 발명은 상기한 측면에 한정되지 않고, 이하와 같은 여러 가지 측면을 갖는다. 이들 측면에 있어서의 기술적인 기여는 상기한 기술(記述)로부터 이해된다. 본 발명의 또 다른 측면은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 상기 오목부에 대응하는 공극이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판의 제1 에어리어에 오목부를 형성하여, 공극을 형성하도록 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시키기 때문에, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 된다. 이 때문에, 반대 방향의 결정축을 갖는 제1 영역을 이어받지 않는 질화갈륨 결정이 형성되지 않는다.
본 발명의 또 다른 측면은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시켜, 오목부에 대응하는 공극이 형성되고, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 되기 때문에, 질화갈륨 결정은 종결정 기판의 제1 에어리어가 아니라 제2 에어리어 상에 성장한다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 반대 방향의 결정축을 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않는다. 또한, 섭씨 1100도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 오목부 상에서 일체가 될 때에 새롭게 발생하는 전위를 감소시킬 수 있고, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 또한, 섭씨 1300도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해가 현저해지고, 종결정 기판이 손상을 받게 되는 외에, 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상의 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 따라서, 성장 온도를 지나치게 높게 하는 것도 좋지 않고, 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 성장시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 섭씨 1150도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 보다 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 보다 억제되어, 연마 시의 수율이 보다 향상되는 효과도 나타난다. 또한, 섭씨 1300도 이하로 하여도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 발생하지 않게 된다. 이유는 명확하지 않지만, 종결정 기판의 표면의 요철에 기인하는 국소적인 응력의 발생을 막고 있는 것으로 추정된다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 보다 억제되어, 보다 안정된 질화갈륨 결정 성장이 가능하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 HCl, Cl2, BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나를 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 이들 용액 및 융액에 의하면 N면을 선택적으로 에칭할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 상기 마스크를 매립하도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 마스크를 매립하도록 질화갈륨 결정을 종결정 기판 상에 성장시킨다. 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 되기 때문에, 질화갈륨 결정은 종결정 기판의 제1 에어리어가 아니라 제2 에어리어 상에 성장한다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 반대 방향의 결정축을 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않는다.
본 발명에 따른 방법은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시켜 상기 마스크의 두께보다 두껍게 질화갈륨 결정을 제작하는 공정을 포함한다.
본 발명에 따른 방법에서는 상기 성장 온도가 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 섭씨 1150도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 보다 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 보다 억제되어, 연마 시의 수율이 보다 향상되는 효과도 나타난다. 또한, 섭씨 1300도 이하로 하여도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 발생하지 않게 된다. 이유는 명확하지 않지만, 종결정 기판의 표면의 요철에 기인하는 국소적인 응력의 발생을 막고 있는 것으로 추정된다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 보다 억제되어, 보다 안정된 질화갈륨 결정 성장이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 마스크의 재료는, 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이들 재료로 이루어지는 마스크 상에는 질화갈륨이 성장하지 않고, 제2 영역 상에 성장한 양질의 질화갈륨이 가로 방향으로 연장되어, 최종적으로 일체의 질화갈륨이 된다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 영역의 각각은 스트라이프 형상을 이루고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 의해 분리되어 있는 것이 바람직하다. 추가로, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 영역은 어레이형으로 배열되어 있고, 상기 제1 영역의 각각은 상기 제2 영역에 의해 다른 제1 영역으로부터 분리되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (b) 상기 오목부에 대응하는 공극이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시켜, 오목부에 대응하는 공극이 형성되고, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 되기 때문에, 질화갈륨 결정은 종결정 기판의 제1 에어리어가 아니라 제2 에어리어 상에 성장한다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 반대 방향의 결정축을 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다.
본 발명에 따른 방법은 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이다. 이 방법은 (a) 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과, (b) 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과, (c) 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정을 포함한다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시켜, 오목부에 대응하는 공극이 형성되고, 제2 영역 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 되기 때문에, 질화갈륨 결정은 종결정 기판의 제1 에어리어가 아니라 제2 에어리어 상에 성장한다. 이 때문에, 제1 영역으로부터의 반대 방향의 결정축을 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않으므로, 질화갈륨 결정의 전위 밀도가 저감된다. 또한, 섭씨 1100도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, 제2 에어리어 상에 성장한 질화갈륨 결정이 오목부 상에서 일체가 될 때에 새롭게 발생하는 전위를 감소시킬 수 있고, XRD(004) 로킹커브의 반치폭을 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 또한, 섭씨 1300도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해가 현저해지고, 종결정 기판이 손상을 받게 되는 외에, 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상의 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 따라서, 성장 온도를 지나치게 높게 하는 것도 좋지 않고, 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 성장시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 섭씨 1150도보다 높은 성장 온도에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킴으로써, XRD(004) 로킹커브의 반값 폭을 보다 작게 할 수 있는 것 외에, 성장한 질화갈륨 결정을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 보다 억제되어, 연마 시의 수율이 보다 향상되는 효과도 나타난다. 또한, 섭씨 1300도 이하로 하여도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 발생하지 않게 된다. 이유는 명확하지 않지만, 종결정 기판의 표면의 요철에 기인하는 국소적인 응력의 발생을 막고 있는 것으로 추정된다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 성장중인 질화갈륨 결정의 균열이 보다 억제되어, 보다 안정된 질화갈륨 결정 성장이 가능하다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 HCl, Cl2, BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나를 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고, 상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며, 상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 이들 용액 및 융액에 의하면 N면을 선택적으로 에칭할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 마스크의 재료는, 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이들 재료로 이루어지는 마스크 상에는 질화갈륨이 성장하지 않고, 제2 영역 상에 성장한 양질의 질화갈륨이 가로 방향으로 연장되어, 최종적으로 일체의 질화갈륨이 된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 두께가 100 ㎛ 이상인 자립 질화갈륨 기판인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판의 표면이 (0001)면인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 상기 종결정 기판 상에 성장한 상기 질화갈륨 결정의 두께는 200 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 상기 질화갈륨 결정 및 상기 종결정 기판의 일체물로부터 상기 질화갈륨 결정을 분리하는 공정과, 상기 분리된 질화갈륨 결정으로부터, 질화갈륨 단결정 웨이퍼를 형성하는 공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 질화갈륨 웨이퍼는, 상기한 방법에 의해 제작된 단결정 질화갈륨 웨이퍼로서, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 어느 쪽 영역에서도, 질화갈륨 단결정의 결정축이 동일한 방향으로 되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 질화갈륨 웨이퍼는 상기 질화갈륨 웨이퍼의 사이즈는 1 ㎠ 이상이다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조하여 진행되는 본 발명의 적합한 실시형태의 이하의 상세한 기술로부터, 보다 용이하게 밝혀진다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전위 집합 영역이나 반전 영역을 포함하는 종결정 기판을 이용하여 질화갈륨 결정을 성장시킬 때, 저전위 밀도이고 양호한 결정성을 가지며, 추가로 슬라이스 후의 연마에 의해 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 제작하는 방법이 제공되고, 또한 질화갈륨 웨이퍼가 제공된다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 나타내는 공정 흐름도 및 질화갈륨 웨이퍼를 도시하는 도면이다.
도 2는 질화갈륨 기판 및 BOX에 의해 지정된 질화갈륨 기판의 구조의 일례 및 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 I-I선을 따라 취한 단면 및 제1 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 5는 실시예에서 이용하는 성장로의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 2에 나타낸 I-I선을 따라 취한 단면 및 제2 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 9는 제3 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 제3 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로 이용하는 질화갈륨 종결정 기판의 도면이다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 12는 추가 실시형태에 따른 종결정 기판의 제작의 주요한 공정을 도시하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100a, 100b, 100c: 공정 흐름 11: 질화갈륨 기판
13: 질화갈륨 기판 주요면 15: 질화갈륨 기판 이면
11a: 질화갈륨 기판 17a: 제1 영역
19a: 제2 영역 15a: 질화갈륨 기판 이면
13a: 질화갈륨 기판 주요면 21a: 제1 에어리어
23a: 제2 에어리어 11b: 질화갈륨 기판
13b: 질화갈륨 기판 주요면 15b: 질화갈륨 기판 이면
17b: 제1 영역 19b: 제2 영역
21b: 제1 에어리어 23b: 제2 에어리어
25: 오목부 27: 종결정 기판
25a: 오목부 저면 25b, 25c: 오목부 측면
W1: 오목부 개구폭 D1: 오목부 깊이
D1/W1: 오목부 종횡비 29: 질화갈륨 결정
31: 공극 H1: 질화갈륨 결정 두께
TG: 성장 온도 S101∼S108: 공정
Wafer: 질화갈륨 웨이퍼 41: 성장로
43: 성장실 45: 반응관
47: 지지대 49a: 제1 라인
49b: 제2 라인 53: 가스 유닛
51: 보우트 55: 가열 장치
57: 종결정 기판 58: 마스크
W2: 제1 영역폭 W3: 마스크 폭
D2: 마스크 두께 H2: 질화갈륨 결정 두께
59: 질화갈륨 결정 63: 분리된 질화갈륨 결정
77: 종결정 기판 79: 질화갈륨 결정
83: 분리된 질화갈륨 결정
본 발명의 지견은, 예시로서 나타낸 첨부 도면을 참조하고 이하의 상세한 기술을 고려함으로써 용이하게 이해할 수 있다. 이어서, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 질화갈륨 결정을 제작하는 방법 및 질화갈륨 웨이퍼에 따른 실시형태를 설 명한다. 가능한 경우에는, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙인다.
(제1 실시형태)
도 1을 참조하면서, 본 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 설명한다. 도 1에는, 공정 흐름(100a)이 도시되어 있다. 도 2의 (A)부는 질화갈륨 기판을 도시한 도면이다. 공정 S101에서는, 질화갈륨 기판(11)을 준비한다. 도 2의 (A)부에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 기판(11)은 주요면(13) 및 이면(15)을 갖는다. 도 2의 (B)부는 도 2의 (A)부에 도시된 BOX에 의해 지정된 질화갈륨 기판의 구조의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 2의 (C)부는 도 2의 (A)부에 도시된 BOX에 의해 지정된 질화갈륨 기판 구조의 다른 예를 도시하는 단면도이다. 도 2의 (B)부 및 도 2의 (C)부에는 직교 좌표계(S)가 표시되어 있다.
도 2의 (B)부를 참조하면, 질화갈륨 기판(11a)이 도시되어 있다. 질화갈륨 기판(11a)은 소정의 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역(17a)과, 상기 소정의 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역(19a)을 포함한다. 이 소정의 전위 밀도는 예컨대 8×107 cm-2이다. 제1 영역(17a)은 전위 집중 영역이라고도 불린다. 제1 영역(17a)의 각각은, 질화갈륨 기판(11a)의 이면(15a)으로부터 주요면(13a)의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 방향으로 연장되어 있고, 예컨대 XY면을 따라 연장되어 있다. 제1 영역(17a)의 각각은, Y방향으로 스트라이프형으로 연장되어 있다. 제2 영역(19a)의 각각은, 제1 영역(17a)에 의해 이격되어 있다. 제1 영역(17a) 및 제2 영역(19a)은 Z축의 방향으로 교대로 배열되어 있다. 또한, 질화갈 륨 기판(11a)의 주요면(13a)은 제1 영역(17a)이 나타난 제1 에어리어(21a) 및 제2 영역(19a)이 나타난 제2 에어리어(23a)를 갖는다. 제1 에어리어(21a) 및 제2 에어리어(23a)는 Z축의 방향으로 교대로 배열되어 있다. 바람직하게는, 제1 에어리어(21a) 및 제2 에어리어(23a)는 주기적으로 배치되어 있다.
도 2의 (C)부를 참조하면, 질화갈륨 기판(11b)이 도시되어 있다. 질화갈륨 기판(11b)은 소정의 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역(17b)과, 상기 소정의 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역(19b)을 포함한다. 이 소정의 전위 밀도는 예컨대 8×107 cm-2이다. 제1 영역(17b)의 각각은, 질화갈륨 기판(11b)의 이면(15b)으로부터 주요면(13b)의 한쪽에서 다른쪽을 향하는 방향으로 연장되어 있고, 예컨대 X축의 방향으로 연장되어 있다. 제1 영역(17b)은 Y축의 방향으로, 예컨대 주기적으로 배열되어 있다. 또한, 제1 영역(17b)은 Z축의 방향으로, 예컨대 주기적으로 배열되어 있다. 제1 영역(17b)은 단일의 제2 영역(19b)에 의해 둘러싸여 있다. 또한, 질화갈륨 기판(11b)의 주요면(13b)은 제1 영역(17b)이 나타난 제1 에어리어(21b) 및 제2 영역(19b)이 나타난 제2 에어리어(23b)를 갖는다. 제1 에어리어(21b)는 Z축의 방향으로 교대로 배열되어 있다.
도 2의 (B)부 및 (C)부는 질화갈륨 기판의 구조를 예시적으로 도시한 것으로, 본 실시형태에 적용되는 질화갈륨 기판의 구조는 이들 도면에 도시한 특정한 구성에 한정되지 않는다.
또한, 일례의 질화갈륨 기판에서는, 제1 영역[17a(17b)]은 질화갈륨 단결정 으로 이루어지고, 제2 영역[19a(19b)]은 질화갈륨 단결정으로 이루어질 수 있다. 제1 영역[17a(17b)]의 질화갈륨 단결정의 결정축은 제2 영역[19a(19b)]의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향이다.
도 3의 (A)부는 도 2의 (B)부에 나타낸 I-I선을 따라 취한 단면을 도시한 도면이다. 도 2의 (C)부에 나타낸 II-II선을 따라 취한 단면은, 도 2의 (B)부에 나타낸 I-I선을 따라 취한 단면에 대응한다. 이어지는 설명에서는, 도 2의 (B)부에 도시된 질화갈륨 기판을 이용하여 진행된다. 도 1에 나타내는 공정 S102에서는, 도 3의 (B)부에 도시된 바와 같이, 제1 에어리어(21a)의 각각에 오목부(25)를 형성하여 종결정 기판(27)을 제작한다. 도 3의 (B)부에서는, 오목부(25)가 Y축의 방향으로 연장되어 있고, 또한 저면(25a) 및 측면(25b, 25c)을 갖는다. 저면(25a)은 제1 영역(17a)이 노출되어 있다. 측면(25b, 25c)은 제2 영역(19a)이 노출되어 있다. 또한, 도 2의 (C)부에 도시되는 질화갈륨 기판(11b)을 이용하는 경우에는, 오목부(25)는 질화갈륨 기판(11b)의 주요면(13b)에 어레이형으로 배열된 움푹 패인 부분이다. 이들 움푹 패인 부분은 제1 영역(17b)이 노출된 저면과, 제2 영역(19b)이 노출된 측면을 갖는다.
계속해서, 오목부(25)를 형성하기 위한 예를 설명한다. 적합한 예에서는, 질화갈륨 기판(11a)의 제1 에어리어(21a)에는 질화갈륨 단결정의 질소면(N면)이 나타나고 있고, 또한 제2 에어리어(23a)에는 질화갈륨 단결정의 갈륨면(Ga면)이 나타나고 있다. 제1 영역은 반전 영역이라고도 불린다.
제1 형성 방법에서는, 오목부(25)는 질화갈륨 기판(11a)의 주요면(13a)을 드 라이 에칭함으로써 형성된다. 에칭은 HCl, Cl2, BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나의 가스를 이용하여 행해진다. 질화갈륨 기판(11a)의 주요면(13a)을 에칭 가스에 노출하면, 에칭 가스에 대한 에칭 속도가 제1 에어리어(21a)와 제2 에어리어(23a) 사이에서 상이하고, 이 결과, 오목부가 형성된다. 이 방법에 따르면, 제1 영역(17a)의 질화갈륨 단결정의 결정축이 제2 영역(19a)의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향이기 때문에, 제1 에어리어(21a)에서의 질화갈륨 단결정을 선택적으로 드라이 에칭할 수 있다. 이 드라이 에칭에 의해 질화갈륨 기판(11a)의 주요면(13a)에 오목부(25)가 형성되어, 종결정 기판(27)이 제공된다. 또한, 드라이 에칭에서의 기판 온도는 섭씨 20도 이상인 것이 바람직한데, 그 이유는 오목부를 형성하기 위해 필요한 제1 에어리어(21a)에서의 에칭 속도를 확보할 수 있기 때문이다. 또한, 이 기판 온도는 섭씨 900도 이하인 것이 바람직한데, 그 이유로는 섭씨 900도를 넘으면 에칭에 의한 표면에 대한 손상이 현저하게 되어버려 성장시키는 결정의 품질에 악영향을 미치기 때문이다.
제2 형성 방법에서는, 오목부(25)는 질화갈륨 기판(11a)의 주요면(13a)을 산을 이용하여 웨트 에칭함으로써 형성된다. 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해진다. 이 방법에 따르면, 제1 영역(17a)의 질화갈륨 단결정의 결정축이 제2 영역(19a)의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향이기 때문에, 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용해서 제1 에어리어(21a)에서의 질화갈륨 단결정을 선택적으로 웨트 에칭 하여, 종결정 기판(27)을 제작할 수 있다. 이 웨트 에칭에 의해 질화갈륨 기판(11a)의 주요면(13a)에 오목부(25)가 형성된다.
제3 형성 방법에서는, 오목부(25)는 질화갈륨 기판(11a)의 주요면(13a)을 알칼리를 이용하여 웨트 에칭함으로써 형성된다. 에칭은 수산화칼륨을 포함하는 용액을 이용하여 행해진다. 이 방법에 따르면, 제1 영역(17a)의 질화갈륨 단결정의 결정축이 제2 영역(19a)의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향이기 때문에, 수산화칼륨을 포함하는 용액을 이용해서 제1 에어리어(21a)에서의 질화갈륨 단결정을 선택적으로 웨트 에칭하여, 종결정 기판(27)을 제작할 수 있다. 이 웨트 에칭에 의해 질화갈륨 기판(11a)의 주요면(13a)에 오목부(25)가 형성된다.
또한, 에칭을 수산화나트륨을 포함하는 용액을 이용하여 행할 수 있다. 혹은, 에칭을 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행할 수 있다. 이들 에칭제에 의하면, 제1 에어리어(21a)에서의 질화갈륨 단결정을 선택적으로 웨트 에칭하여 종결정 기판(27)을 제작할 수 있다.
이들 에칭제를 이용한 웨트 에칭에 의해서도, 질화갈륨 기판(11a)의 주요면(13a)에 오목부(25)가 형성된다.
또한, 에칭을 수산화칼륨을 포함하는 융액을 이용하여 행할 수 있다. 또는, 에칭을 수산화나트륨을 포함하는 융액을 이용하여 행할 수 있다. 혹은, 에칭을 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행할 수 있다. 이들 융액을 이용함으로써, 그 용액보다 단시간으로 원하는 에칭을 행할 수 있다.
적합한 실시예에서는, 오목부(25)의 개구폭(W1)은 예컨대 5 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하이다. 또한, 오목부(25)의 깊이(D1)는 예컨대 10 ㎛ 이상이다. 또한, 오목부(25)의 종횡비(D1/W1)는 2 이상이다.
도 1에 나타낸 공정 S103에서는, 질화갈륨 기판(11a)에 오목부(25)를 형성한 후에, 도 4의 (A)부에 도시된 바와 같이 종결정 기판(27) 상에 질화갈륨 결정(29)을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시킨다. 이 성장은, 오목부(25)에 대응하는 공극(31)이 형성되도록 질화갈륨 결정(29)을 종결정 기판(27) 상에 성장시킨다. 질화갈륨 결정(29)은 후막(厚膜)이고, 질화갈륨 결정(29)의 두께(H1)는 예컨대 200 ㎛ 이상이다. 이 방법에 따르면, 종결정 기판(27) 상에 성장한 질화갈륨 결정(29)은 자립 가능한 질화갈륨 기판을 제작하기 위해 이용된다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판(27) 상에 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 질화갈륨 결정(29)을 성장시키면, 오목부(25)에 대응하는 공극(31)이 형성되고, 제2 영역(19a) 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 된 질화갈륨 결정(29)이 형성된다. 질화갈륨 결정(29)은 종결정 기판(27)의 제1 에어리어(21a)가 아니라 제2 에어리어(23a) 상에 성장한다. 이 때문에, 질화갈륨 결정(29)은 제1 영역(17a)으로부터의 전위를 이어받지 않기 때문에, 질화갈륨 결정(29)의 전위 밀도가 저감된다.
또한, 도 3의 (B)부의 오목부(25)를 형성하고 있는 종결정 기판(27) 상에 기상 성장법으로 질화갈륨 결정(29)을 성장시키는 경우에는, 성장 온도(TG)가 섭씨 1100도보다 높은 것이 바람직하다. 제2 영역(19a) 상에 성장한 질화갈륨 결정이 오 목부(25) 상에서 일체가 될 때에 새롭게 발생하는 전위를 감소시킬 수 있는 것 외에, 제2 영역(19a)의 결정 품질의 변동의 영향도 작아지고, 섭씨 1100도 이하에서는 거의 100초 정도인 X선 로킹커브 XRD(004)의 반치폭이 100초 미만이 된다. 또한, 성장한 질화갈륨 결정(29)을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 섭씨 1100도 이하에서는 80％ 정도인 연마 시의 수율이 90％ 이상이 된다.
또한, 도 3의 (B)부의 오목부(25)를 형성하고 있는 종결정 기판(27) 상에 기상 성장법으로 질화갈륨 결정(29)을 성장시킨 경우에는, 성장 온도(TG)가 섭씨 1300도 이하인 것이 바람직하다. 기판 온도(TG)를 높게 하면, 종결정 기판(27)의 분해가 현저해지고, 종결정 기판(27)이 손상을 받는 것 외에, 성장하는 질화갈륨 결정(29)의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상의 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 섭씨 1300도보다 높을 경우, 성장 속도는 10 ㎛/h 이하가 된다. 따라서, 성장 온도(TG)가 섭씨 1300도 이하이면 종결정 기판(27)의 손상을 억제하면서, 실용적인 시간으로 후막의 질화갈륨 결정(29)을 얻을 수 있다.
또한, 다른 예에서는, 성장 온도(TG)는 섭씨 1150도보다 높은 것이 바람직하다. X선 로킹커브 XRD(004)의 반치폭이 50초 정도까지 작게 할 수 있는 것 외에, 연마 시의 수율이 95％ 이상까지 향상한다. 성장 온도(TG)는 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 섭씨 1300도 이하로 하여도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 바람직하다. 섭씨 1250도 이하이면 장시간 성장이 가능하고, 성장 속도를 30 ㎛/h 이상으로 할 수 있기 때문에, 보다 실용적인 시간으로 보다 후막인 질화갈륨 결정(29)을 얻을 수 있다.
본 실시형태로서는, 고온 성장에 의해 새로운 전위의 발생을 억제하여, 결정성도 양호해지기 때문에, 얻어지는 질화갈륨 결정의 결정 품질이 향상된다. 또한, 동시에 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 얻을 수 있다.
또한, 제2 에어리어[23a(23b)]의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라 종결정 기판(27)의 표면 거칠기가 원인으로 추정되는 질화갈륨 결정(29)의 균열을 억제하여, 안정된 질화갈륨 결정(29)의 성장이 가능하다.
또한, 제2 에어리어[23a(23b)]의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라 종결정 기판(27)의 표면 거칠기가 원인으로 추정되는 질화갈륨 결정(29)의 균열을 보다 억제하여, 보다 안정된 질화갈륨 결정(29)의 성장이 가능하다.
결정 성장을 위해, 예컨대 하이드라이드 기상 에피택셜 성장법을 적용할 수 있는 성장로(爐)를 이용한다. 도 5는 이하에 설명하는 실시예에서 이용되는 성장로를 도시한 도면이다. 성장로(41)는 성장실(43)에 가스를 제공하는 반응관(45)을 포함한다. 반응관(45) 내에는, 종결정 기판을 얹어 놓는 지지대(47)가 설치된다. 지지대(47)에는, 기판을 가열하기 위한 히터가 설치된다. 기판의 가열 방법으로서는, 이 지지대(47)에 히터를 설치하는 방법 외에, 반응관(45)의 외부에 고주파 코일을 설치하여, 이 고주파 코일로부터 고주파 유도 가열에 의해 지지대(47)의 온도를 상승시켜 기판을 가열하는 방법도 있으나, 어느 것이라도 괜찮다. 반응관(45) 내에는, 제1 라인(49a) 및 제2 라인(49b)이 가스 유닛(53)으로부터 인입되고 있다. 제1 라인(49a)은 염화수소원 및 수소 가스원에 접속되어 있다. 제1 라인(49a)은 갈륨 원료를 위한 보우트(51)에 접속되어 있다. 보우트(51)에는 금속갈륨이 적재되어 있다. 제2 라인(49b)은 염화수소원, 암모니아원 및 수소 가스원에 접속되어 있다. 반응관(45)의 주위에는 가열 장치(55)가 설치되어 있다.
질화갈륨 결정을 성장시킬 때, 제1 라인(49a)에서는 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스가 공급된다. 염화수소는 갈륨과 반응하여 염화갈륨이 생성된다. 반응관(45)에는 염화갈륨 및 수소의 혼합 가스(G1)가 공급된다. 제2 라인(49b)에서는 암모니아 및 수소 가스의 혼합 가스(G2)가 공급된다. 반응관(45) 내에서 이들 혼합 가스로부터 질화갈륨 결정이 기판 상에 성장한다.
적합한 예에서는, 이 성장로를 이용하여, 오목부를 형성하기 위한 에칭을 행할 수 있다. 이 때, 제1 라인(49a)에서는 수소 가스가 공급된다. 제2 라인(49b)에서는 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스가 공급된다. 반응관(45) 내에서, 이들 혼합 가스에 의해 질화갈륨 기판의 제1 영역이 선택적으로 에칭된다. 이 에칭에 이어 질화갈륨 결정을 성장시킨다.
계속해서, 도 1에 나타내는 공정 S104에서는, 질화갈륨 결정(29) 및 종결정 기판(27)의 일체물로부터, 분리된 질화갈륨 결정(33)을 형성한다. 분리를 위해서는, 슬라이스(절단)나 연삭을 이용할 수 있다. 이 후에, 도 1에 나타내는 공정 S105에서는, 분리된 질화갈륨 결정(33)으로부터 질화갈륨 웨이퍼를 제작한다. 분리된 질화갈륨 결정(33)을 소정의 두께로 슬라이스한 후에, 그 표면을 경면 연마한다. 그리고, 연마에 의한 손상층을 제거하기 위해 처리되어, 질화갈륨 웨이퍼가 완성된다. 이 방법에 따르면, 분리된 질화갈륨 결정으로부터, 자립 가능한 질화갈륨 웨이퍼를 얻을 수 있다. 도 1의 (B)부는 완성된 질화갈륨 웨이퍼를 도시한 도면이다. 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)는 단결정 질화갈륨 웨이퍼로서, 전위 집중 영역이나 반전 영역을 포함하지 않는다. 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)의 주요면에서의 전위 밀도의 최대값은 제1 전위 밀도보다 작다. 또한, 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)의 주요면에서 전위 밀도는, 1×106 cm-2 이하이다. 또한, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 면적은 1 ㎠ 이 상이다. X선 로킹커브(XRD)의 반치폭은 100초 미만이다.
또한, 제1 영역(17a)의 전위 밀도와 제2 영역(19a)의 전위 밀도의 차가 없는 혹은 작은 질화갈륨 기판, 예컨대 전위 집중은 하지 않지만 반전하고 있는 영역을 갖는 질화갈륨 기판에서도, 상기한 실시형태의 설명에서의 질화갈륨 기판(11a)과 동일한 방법을 이용할 수 있다. 이에 따라, 반전 영역을 이어받지 않고, 반전 영역 상에서의 전위의 발생을 억제하여 저전위 밀도의 질화갈륨 결정 및 질화갈륨 기판을 제작할 수 있고, 추가로 슬라이스 수율도 좋은 결정을 제작할 수 있다.
이러한 질화갈륨 웨이퍼를 이용하여 에피택셜 기판이 제작된다. 에피택셜 기판은 질화갈륨 웨이퍼 상에 마련된 하나 또는 복수의 질화갈륨계 반도체막을 포함한다. 또한, 이러한 질화갈륨 웨이퍼는, 광 디바이스(발광 다이오드, 레이저 다이오드 등), 전자 디바이스(정류기, 바이폴라 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, HEMT 등), 반도체 센서(온도 센서, 압력 센서, 방사선 센서, 가시-자외광 검출기 등)와 같은 반도체 디바이스, SAW 디바이스, 진동자, 공진자, 발진기, MEMS 부품, 압전 액츄에이터 등의 기판으로서 이용될 수 있다.
(실시예 1)
도 5에 도시하는 바와 같이, 질화갈륨 기판을 국소적으로 가열시킬 수 있는 성장로를 이용하여, HVPE법으로 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 질화갈륨 기판은 결정 성장 시에, 패싯면으로 이루어지는 직선형의 V홈을 형성하여 유지하면서 패싯 성장시킴으로써, 패싯면으로 이루어지는 V홈의 바닥부에 전위를 집합시켜 형성한, 주기적으로 배열되어 있는 스트라이프형의 전위 집중 영역과, 전위 집중 영역에 의 해 구획된 비전위 집중 영역을 포함하는, 도 2의 (B)부에 나타낸 구조를 갖고 있다. 전위 집중 영역은 반전 영역으로, 비전위 집중 영역은 비반전 영역으로 되어 있다. 질화갈륨 기판의 사이즈는 2 인치, 두께는 400 ㎛, 주요면은 (0001)면이다. 반응관 내의 지지대 상에 질화갈륨 기판을 얹어 놓는다. 기판 온도를 섭씨 800도로 한 후에, HCl 가스를 도입하면, 질화갈륨 기판의 반전 영역이 선택적으로 에칭된다. 이 에칭의 결과, 종결정 기판이 제작된다. 종결정 기판은 반전 영역의 배치에 대응한 홈을 갖는다. 그 후에, 기판 온도를 섭씨 1200도로 설정한다. 기판 온도의 설정에 있어서, 표면에 열전대를 접착한 두께 1 ㎜, 사이즈 2 인치의 알루미나 기판을 지지대 상에 설치하여, 사전에 온도를 측정한 결과를 기초로 결정되는 것이며, 알루미나 기판의 열전대 지시값이 섭씨 1200도로 되었을 때의 기판 히터의 온도 조건으로 조정함으로써, 기판 온도를 섭씨 1200도로 설정한다. 갈륨이 충전되어 있는 Ga 보우트를 섭씨 800도로 가열하고, HCl 가스 및 H2 가스를 공급하여 염화갈륨을 생성한다. 염화갈륨 가스 및 암모니아 가스를 공급하여 종결정 기판 상에 400 ㎛ 두께의 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 다결정이 발생하지 않고 또한 성장 속도가 매시 50 ㎛ 이상이 되도록, HCl의 분압 및 NH3의 분압을 조정한다. 이와 같이 제작된 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭이 50초이고, 이 반치폭은 양호한 값이다. 또한, 제작된 질화갈륨 결정의 표면을, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여 전위 밀 도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 5×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장해 있다. 질화갈륨 결정을 수산화칼륨을 포함하는 융액에 침지하여도, 반전 영역에 대응하는 오목부가 형성되지 않고, 반전상이 없는 결정이 성장해 있다.
(실시예 2)
성장 두께를 10 ㎜으로 한 외에는, 실시예 1과 동일한 조건으로 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 얻어진 질화갈륨 결정을, 종결정 기판의 표면에 대해 평행한 방향으로 슬라이스하고, 경면 연마함으로써, 400 ㎛ 두께의 10장의 질화갈륨 결정 기판을 제작한 바, 이 연마 시에 10장 어느 것에도 균열이 발생하지 않고, 연마 수율은 100％였다. 이 중 1장을 뽑아내어, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는, 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여, 전위 밀도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 5×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장해 있다. 또한, 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭이 50초이고, 이 반치폭은 양호한 값이다. 질화갈륨 결정을 수산화칼륨을 포함하는 융액에 침지하여도, 반전 영역에 대응하는 오목부가 형성되지 않고, 반전상이 없는 결정이 성장해 있다.
(실시예 3)
실시예 1의 동종의 질화갈륨 기판을 준비한다. 반응성 이온 에칭(RIE) 장치에 BCl3 가스를 공급하면, 플라즈마에 의해 질화갈륨 기판의 반전 영역이 선택적으 로 에칭된다. 이 에칭의 결과, 종결정 기판이 제작된다. 종결정 기판은 반전 영역의 배치에 대응한 홈을 갖는다. 그 후에, 실시예 1과 동일한 조건으로, 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 얻어진 질화갈륨 결정의 표면을, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는, 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여, 전위 밀도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 5×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장해 있다. 또한, 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭이 50초이고, 이 반치폭은 양호한 값이다. 질화갈륨 결정을 수산화칼륨을 포함하는 융액에 침지하여도, 반전 영역에 대응하는 오목부가 형성되지 않고, 반전상이 없는 결정이 성장해 있다.
(실시예 4)
실시예 1의 동종의 질화갈륨 기판을 준비한다. 인산 및 황산의 혼합산(인산: 황산 = 1:1)으로 에칭하면, 질화갈륨 기판의 반전 영역이 선택적으로 에칭된다. 이 에칭의 결과, 종결정 기판이 제작된다. 종결정 기판은 반전 영역의 배치에 대응한 홈을 갖는다. 그 후에, 실시예 1과 동일한 조건으로 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 얻어진 질화갈륨 결정의 표면을, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는, 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여, 전위 밀도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 5×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장해 있다. 또한, 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법) 로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭이 50초이고, 이 반치폭은 양호한 값이다. 질화갈륨 결정을 수산화칼륨을 포함하는 융액에 침지하여도, 반전 영역에 대응하는 오목부가 형성되지 않고, 반전상이 없는 결정이 성장해 있다.
(비교예)
실시예 1의 동종의 질화갈륨 기판을 준비하고, 종결정 기판을 제작한다. 그 후에, 섭씨 1000도의 기판 온도(온도 이외의 성장 조건은 실시예 1과 동일한 조건)에서 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 얻어진 질화갈륨 결정의 표면을, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는, 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여, 전위 밀도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 1×106 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장하였다. 또한, 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭은 120초이다.
따라서, 본 실시형태에서는 질화갈륨 결정이 성장하는 온도가 높기 때문에, 전위 밀도가 낮고, 결정성이 양호하며, 추가로 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 얻을 수 있다.
(제2 실시형태)
도 6을 참조하면서, 본 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 설명한다. 도 6에는, 공정 흐름(100b)이 도시되어 있다. 도 2의 (A)부는 질화갈륨 기판을 도시한 도면이다. 공정 S101에서는, 질화갈륨 기판(11)을 준비한다. 제1 실 시형태와 동일하게, 질화갈륨 기판(11)으로서, 도 2의 (B)부 및 (C)부에 도시되는 형태를 이용할 수 있다. 본 실시형태에서도, 도 2의 (B)부 및 (C)부는 질화갈륨 기판의 구조를 예시적으로 도시하는 것으로, 본 실시형태에 적용되는 질화갈륨 기판의 구조는 이들 도면에 도시된 특정한 구성에 한정되지 않는다.
도 7의 (A)부는 도 2의 (B)부에 나타낸 I-I선을 따라 취한 단면을 도시한 도면이다. 도 2의 (C)부에 나타낸 II-II선을 따라 취한 단면은, 도 2의 (B)부에 나타낸 I-I선을 따라 취한 단면에 대응한다. 이어지는 설명에서는, 도 2의 (B)부에 도시된 질화갈륨 기판을 이용하여 진행된다. 도 6에 나타내는 공정 S106에서는, 도 7의 (B)부에 나타낸 바와 같이, 종결정 기판(57)을 제작하기 위해, 제1 에어리어(21a)의 각각을 덮도록 마스크(58)를 형성한다. 마스크(58)의 구체적 형태는 제1 에어리어의 형상에 따라 결정된다. 도 7의 (B)부에서는, 마스크(58)는 Y축의 방향으로 연장되어 있고, 또한 제1 에어리어(21a)와 상기 제1 에어리어(21a)에 따라 연장되는 제2 에어리어(23a)의 부분을 덮는다. 이 마스크(58)에 의해, 제1 영역(17a)이 노출하지 않게 된다. 종결정 기판(57)의 주요면은, 질화갈륨으로 이루어지는 제2 에어리어(23a) 및 질화갈륨과 다른 재료로 이루어지는 마스크(58)가 교대로 나타난다. 마스크(58)의 재료는 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이들 재료로 이루어지는 마스크(58) 상에는 질화갈륨 결정이 성장하지 않고, 제2 영역(19a) 상에 성장한 양질의 질화갈륨 결정이 가로 방향으로 성장하여 최종적으로 일체의 질화갈륨 결정이 된다.
적합한 실시예에서는, 제1 에어리어(21a)의 폭(W2)은 예컨대 5 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하이다. 또한, 마스크(58)의 폭(W3)은 예컨대 10 ㎛ 이상 250 ㎛ 이하이다. 또한, 마스크(58)의 두께(D2)는 예컨대 5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이다.
도 6에 나타낸 공정 S107에서는, 도 8의 (A)부에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 기판(11a)에 마스크(58)를 형성한 후에, 종결정 기판(57) 상에 질화갈륨 결정(59)을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시킨다. 이 성장은, 마스크(58)를 덮도록 질화갈륨 결정(59)을 종결정 기판(57) 상에 성장시킨다. 질화갈륨 결정(59)은 후막이고, 질화갈륨 결정(59)의 두께(H2)는 예컨대 질화갈륨 결정(29)의 두께(H1)와 동일한 정도이다. 이 방법에 따르면, 종결정 기판(57) 상에 성장한 질화갈륨 결정(59)은 자립 가능한 질화갈륨 기판을 제작하기 위해 이용된다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판(57)의 제2 에어리어(23a) 상에 질화갈륨 결정(59)을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 선택 성장시킴으로써 마스크(58)를 매립하기 때문에, 제2 영역(19a) 상에 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 된다. 이 때문에, 제1 영역(17a)으로부터의 전위를 이어받는 질화갈륨 결정이 형성되지 않기 때문에, 질화갈륨 결정(59)의 전위 밀도가 저감된다.
또한, 도 7의 (B)부의 마스크를 형성하고 있는 종결정 기판(57) 상에 기상 성장법으로 질화갈륨 결정(59)을 성장시킨 경우에는, 성장 온도(TG)가 섭씨 1100도보다 높은 것이 바람직하다. 제2 영역(19a) 상에 성장한 질화갈륨 결정이 마스크(58) 상에서 일체가 될 때에 새롭게 발생하는 전위를 감소시킬 수 있는 것 외에, 제2 영역(19a)의 결정 품질 변동의 영향도 작아지고, 섭씨 1100도 이하에서는 거의 100초 정도인 X선 로킹커브 XRD(004)의 반치폭이 100초 미만이 된다. 또한, 성장한 질화갈륨 결정(59)을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 섭씨 1100도 이하에서는 80％ 정도인 연마 시의 수율이 90％ 이상이 된다.
또한, 도 7의 (B)부의 마스크를 형성하고 있는 종결정 기판(57) 상에 기상 성장법으로 질화갈륨 결정(59)을 성장하는 경우에는, 기판 온도를 높게 하면, 종결정 기판(57)의 질화갈륨 결정의 분해가 현저하게 되고, 종결정 기판(57)이 손상을 받는 것 외에, 성장하는 질화갈륨 결정(59)의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상의 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 섭씨 1300도보다 높은 경우, 성장 속도가 10 ㎛/h 이하가 된다. 따라서, 성장 온도(TG)가 섭씨 1300도 이하이면 종결정 기판(57)의 손상을 억제하면서, 실용적인 시간으로 후막의 질화갈륨 결정(59)을 얻을 수 있다.
또한, 다른 예에서는, 성장 온도(TG)는 섭씨 1150도보다 높은 것이 바람직하다. X선 로킹커브 XRD(004)의 반치폭이 50초 정도까지 작아질 수 있는 것 외에, 연 마 시의 수율이 95％ 이상까지 향상한다. 성장 온도(TG)는 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 섭씨 1300도 이하로 하여도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 바람직하다. 섭씨 1250도 이하이면 장시간 성장이 가능하고, 성장 속도를 30 ㎛/h 이상으로 할 수 있기 때문에, 보다 실용적인 시간으로 보다 후막의 질화갈륨 결정(59)을 얻을 수 있다. 한편, 본원에 따르는 성장 온도보다 낮은 온도로 질화갈륨 결정(59)을 성장하면, 결정 성장에 대한 마스크 영향이 커지고, 마스크는 이종 재료로 이루어지기 때문에, 그 위에 성장하는 질화갈륨 결정의 결정성이 열화된다.
본 실시형태에서는, 고온 성장에 의해 새로운 전위의 발생을 억제하여, 결정성도 양호해지기 때문에, 얻어지는 질화갈륨 결정의 결정 품질이 향상된다. 또한, 동시에 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 얻을 수 있다.
또한, 제2 에어리어(23a)의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라 종결정 기판(57)의 표면 거칠기가 원인으로 추정되는 질화갈륨 결정(59)의 균열을 억제하여, 안정된 질화갈륨 결정(59)의 성장이 가능해진다.
또한, 제2 에어리어(23a)의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라 종결정 기판(57)의 표면 거칠기가 원인으로 추정되는 질화갈륨 결정(59)의 균열을 보다 억제하여, 보다 안정된 질화갈륨 결정(59)의 성장이 가능해진다.
결정 성장을 위해, 제1 실시형태와 마찬가지로 예컨대 도 5에 도시하고 있는 하이드라이드 기상 에피택셜 성장법을 적용할 수 있는 성장로를 이용한다.
계속해서, 도 6에 나타내는 공정 S104에서는, 도 8의 (B)부에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 결정(59) 및 종결정 기판(57)의 일체물로부터, 분리된 질화갈륨 결정(63)을 형성한다. 분리를 위해서는, 제1 실시형태와 동일한 수법을 이용할 수 있다. 이 후에, 도 6에 나타내는 공정 S105에서는, 분리된 질화갈륨 결정(63)으로부터 질화갈륨 웨이퍼를 제작한다. 분리된 질화갈륨 결정(63)을 소정의 두께로 슬라이스한 후에, 그 표면을 경면 연마한다. 그리고, 연마에 의한 손상층을 제거하기 위해 처리되어, 질화갈륨 웨이퍼가 완성된다.
이 방법에 따르면, 분리된 질화갈륨 결정으로부터, 자립 가능한 질화갈륨 웨이퍼를 얻을 수 있다. 이와 같이 하여, 도 1의 (B)부에 도시되는 것과 같은 질화갈륨 웨이퍼가 완성된다. 본 실시형태에 따른 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)는 단결정 질화갈륨 웨이퍼로서, 전위 집중 영역이나 반전 영역을 포함하지 않는다. 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)의 주요면에서의 전위 밀도의 최대값은 제1 전위 밀도보다 작다. 또한, 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)의 주요면에서 전위 밀도는 1×106 cm-2 이하이다. 또한, 상 기 질화갈륨 웨이퍼의 면적은 1 ㎠ 이상이다. X선 로킹커브(XRD)의 반치폭은 100초 미만이다.
또한, 제1 영역(17a)의 전위 밀도와 제2 영역(19a)의 전위 밀도차가 없거나 혹은 작은 질화갈륨 기판, 예컨대 전위 집중은 하지 않지만 반전하고 있는 영역을 갖는 질화갈륨 기판에서도, 상기한 실시형태의 설명에서의 질화갈륨 기판(11a)과 동일한 방법을 이용할 수 있다. 이에 따라, 반전 영역을 이어받지 않고, 반전 영역 상에서의 전위의 발생을 억제하여 저전위 밀도의 질화갈륨 결정 및 질화갈륨 기판을 제작할 수 있고, 추가로 슬라이스 수율도 좋은 결정이 제작 가능하다.
이러한 질화갈륨 웨이퍼를 이용하여 에피택셜 기판이 제작된다. 에피택셜 기판은 질화갈륨 웨이퍼 상에 마련된 하나 또는 복수의 질화갈륨계 반도체막을 포함한다. 또한, 이러한 질화갈륨 웨이퍼는, 광 디바이스(발광 다이오드, 레이저 다이오드 등), 전자 디바이스(정류기, 바이폴라 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, HEMT 등), 반도체 센서(온도 센서, 압력 센서, 방사선 센서, 가시-자외광 검출기 등)와 같은 반도체 디바이스, SAW 디바이스, 진동자, 공진자, 발진기, MEMS 부품, 압전 액츄에이터 등의 기판으로서 이용할 수 있다.
(실시예 5)
실시예 1과 동일한 질화갈륨 기판을 준비한다. 포토리소그래피 및 에칭을 이용하여 질화규소로 이루어지는 마스크를 형성한다. 이 마스크는 질화갈륨 기판의 전위 집중 영역을 덮고 있다. 그 후에, 실시예 1과 동일한 조건으로, 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 얻어진 질화갈륨 결정의 표면을 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융 액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는, 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여 전위 밀도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 5×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장하였다. 또한, 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭이 50초이고, 이 반치폭은 양호한 값이다. 질화갈륨 결정을 수산화칼륨을 포함하는 융액에 침지하여도, 반전 영역에 대응하는 오목부가 형성되지 않고, 반전상이 없는 결정이 성장하였다.
(실시예 6)
성장 두께를 10 ㎜로 한 외에는, 실시예 5와 동일한 조건에서 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 얻어진 질화갈륨 결정을, 종결정 기판의 표면에 대해 평행한 방향으로 슬라이스하여, 경면 연마함으로써, 400 ㎛ 두께의 10장의 질화갈륨 결정 기판을 제작한 바, 이 연마 시에 10장 어느 것에도 균열이 발생하지 않고, 연마 수율은 100％였다. 이 중 1장을 뽑아내어, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여, 전위 밀도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 5×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장해 있다. 또한, 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭이 50초이고, 이 반치폭은 양호한 값이다. 질화갈륨 결정을 수산화칼륨을 포함하는 융액에 침지하여도, 반전 영역에 대응하는 오목부가 형성되지 않고, 반전상이 없는 결정이 성장해 있다.
따라서, 본 실시형태에서는 질화갈륨 결정이 성장하는 온도가 높기 때문에, 전위 밀도가 낮고, 결정성이 양호하며, 추가로 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 얻을 수 있다.
(제3 실시형태)
도 9를 참조하면서, 본 실시형태에 따른 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 설명한다. 도 9에는, 공정 흐름(100c)이 나타나 있다. 도 2의 (A)부는 질화갈륨 기판을 도시한 도면이다. 공정 S101에서는, 질화갈륨 기판(11)을 준비한다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 질화갈륨 기판(11)으로서, 도 2의 (B)부 및 (C)부에 도시되는 형태를 이용할 수 있다. 본 실시형태에서도, 도 2의 (B)부 및 (C)부는 질화갈륨 기판의 구조를 예시적으로 도시하는 것으로, 본 실시형태에 적용되는 질화갈륨 기판의 구조는 이들 도면에 도시된 특정한 구성에 한정되지 않는다.
도 10은 도 2의 (B)부에 도시된 I-I선을 따라 취한 단면을 도시한 도면이다. 도 2의 (C)부에 도시된 II-II선을 따라 취한 단면은, 도 2의 (B)부에 도시된 I-I선을 따라 취한 단면에 대응하고 있다. 이어지는 설명에서는, 도 2의 (B)부에 도시된 질화갈륨 기판을 이용하여 진행시켜진다.
도 9에 나타낸 공정 S108에서는, 도 11의 (A)부에 나타낸 바와 같이, 질화갈륨 기판(11a)에 오목부나 마스크를 형성하지 않고, 종결정 기판(77) 상에 질화갈륨 결정(79)을 기상 성장법으로 성장시킨다. 질화갈륨 결정(79)은 후막이고, 질화갈륨 결정(79)의 두께(H3)는 예컨대 질화갈륨 결정(29)의 두께(H1)와 동일한 정도이다. 이 방법에 따르면, 종결정 기판(77) 상에 성장한 질화갈륨 결정(79)은 자립 가능한 질화갈륨 기판을 제작하기 위해 이용된다.
도 10의 오목부나 마스크가 형성되어 있지 않은 종결정 기판(77) 상에 기상 성장법으로 질화갈륨 결정(79)을 성장시키는 경우, 성장 온도(TG)를 섭씨 1100도보다 높게 한다. 섭씨 1100도보다 높은 온도에서는 종결정 기판(77)의 제2 영역 상에서의 질화갈륨 결정의 가로 방향 성장이 촉진되기 때문에, 종결정 기판(77)의 제1 영역의 영향이 작아지고, 제1 영역의 전위를 이어받는 비율이 감소하여, 전위 밀도가 저감된다. 또한, 가로 방향 성장한 질화갈륨 결정이 일체가 될 때에 새롭게 발생하는 전위를 감소시킬 수 있는 것 외에, 제2 영역의 결정 품질의 변동의 영향도 작아지며, 섭씨 1100도 이하에서는 거의 100초 정도인 X선 로킹커브 XRD(004)의 반치폭이 100초 미만이 된다. 또한, 성장한 질화갈륨 결정(79)을 슬라이스한 후, 연마 시의 균열 발생이 억제되어, 연마 시의 수율이 향상되는 효과도 나타난다. 연마 시의 균열 발생이 억제되는 이유는 명확하지 않지만, 섭씨 1100도보다 높은 온도에서의 성장에 의해, 질화갈륨 결정 내의 응력 집중 개소가 감소하는 것으로 추정된다. 섭씨 1100도 이하에서는 80％ 정도인 연마 시의 수율이 90％ 이상이 된다.
도 10의 오목부나 마스크가 형성되어 있지 않은 종결정 기판(77) 상에 기상 성장법으로 질화갈륨 결정(79)을 성장시키는 경우, 성장 온도(TG)가 섭씨 1300도 이하인 것이 바람직하다. 기판 온도를 높게 하면, 종결정 기판(77)의 분해가 현저하게 되어 손상되는 것 외에, 성장하는 질화갈륨 결정(79)의 성장 속도도 현저하게 저하되는 현상이 나타난다. 성장 온도를 높게 함으로써, 질화갈륨 결정의 생성 속 도가 향상하여, 성장 속도가 향상한다고 통상 생각되지만, 성장 온도를 지나치게 높게 하면, 질화갈륨 결정의 생성 속도의 향상 정도 이상으로, 생성된 질화갈륨 결정이 분해되는 속도가 향상되어, 그 결과, 생성 속도와 분해 속도의 차로서 나타나는 성장 속도가 저하되는 것으로 추정된다. 섭씨 1300도보다 높을 경우, 성장 속도가 10 ㎛/h 이하가 된다. 따라서, 성장 온도(TG)가 섭씨 1300도 이하이면 종결정 기판(77)의 손상을 억제하면서, 실용적인 시간으로 후막의 질화갈륨 결정(79)을 얻을 수 있다.
일례에서는, 성장 온도(TG)는 섭씨 1150도보다 높은 것이 바람직하다. X선 로킹커브 XRD(004)의 반치폭이 50초 정도까지 작아질 수 있는 것 외에, 연마 시의 수율이 95％ 이상까지 향상한다. 성장 온도(TG)는 섭씨 1250도 이하인 것이 바람직하다. 섭씨 1300도 이하로 하여도 섭씨 1250도보다 높은 성장 온도가 되면, 종결정 기판의 분해는 현저하지는 않지만 어느 정도 진행되어 버리므로, 장시간의 길이 성장은 할 수 없고, 추가로 성장하는 질화갈륨 결정의 성장 속도도 어느 일정 이상은 높게 할 수 없기 때문에, 비용적으로 불리하게 된다. 따라서, 섭씨 1250도 이하에서 성장시키는 것이 바람직하다. 섭씨 1250도 이하이면 장시간 성장이 가능하고, 성장 속도를 30 ㎛/h 이상으로 할 수 있게 되기 때문에, 보다 실용적인 시간으로 보다 후막의 질화갈륨 결정(79)을 얻을 수 있다.
이 방법에 따르면, 종결정 기판에 오목부 형성 또는 마스크 형성을 실시할 필요가 없기 때문에, 이들 표면 가공 공정을 생략할 수 있는 것 외에, 이들 종결정 기판의 표면 요철에 기인하는 새로운 전위의 발생을 막을 수 있어, 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 방법과 비교하여, 보다 바람직하다. 또한, 동시에 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 얻을 수 있다.
또한, 종결정 기판(77)의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라 종결정 기판(77)의 표면 거칠기가 원인으로 추정되는 질화갈륨 결정(79)의 균열을 억제하여, 안정된 질화갈륨 결정(79)의 성장이 가능하다.
또한, 종결정 기판(77)의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라 종결정 기판(77)의 표면 거칠기가 원인으로 추정되는 질화갈륨 결정(79)의 균열을 보다 억제하여, 보다 안정된 질화갈륨 결정(79)의 성장이 가능하다.
결정 성장을 위해, 제1 실시형태와 마찬가지로 예컨대 도 5에 도시하고 있는 하이드라이드 기상 에피택셜 성장법을 적용할 수 있는 성장로를 이용한다.
계속해서, 도 9에 나타내는 공정 S104에서는, 도 11의 (B)에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 결정(79) 및 종결정 기판(77)의 일체물로부터, 분리된 질화갈륨 결정(83)을 형성한다. 분리를 위해서는, 제1 실시형태와 동일한 수법을 이용할 수 있다. 이 후에, 도 9에 나타내는 공정 S105에서는, 분리된 질화갈륨 결정(83)으로부터 질화갈륨 웨이퍼를 제작한다. 분리된 질화갈륨 결정(83)을 소정의 두께로 슬라이스한 후에, 그 표면을 경면 연마한다. 그리고, 연마에 의한 손상층을 제거하기 위해 처리되어, 질화갈륨 웨이퍼가 완성된다.
이 방법에 따르면, 분리된 질화갈륨 결정으로부터, 자립 가능한 질화갈륨 웨이퍼를 얻을 수 있다. 이와 같이 하여, 도 1의 (B)부에 도시되는 것과 같은 질화갈륨 웨이퍼가 완성된다. 본 실시형태에 따른 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)는 단결정 질화갈륨 웨이퍼로서, 전위 집중 영역이나 반전 영역을 포함하지 않는다. 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)의 주요면에서의 전위 밀도의 최대값은 제1 전위 밀도보다 작다. 또한, 질화갈륨 웨이퍼(Wafer)의 주요면에서 전위 밀도는 1×106 cm-2 이하이다. 또한, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 면적은 1 ㎠ 이상이다. X선 로킹커브(XRD)의 반치폭은 100초 미만이다.
이러한 질화갈륨 웨이퍼를 이용하여 에피택셜 기판이 제작된다. 에피택셜 기판은 질화갈륨 웨이퍼 상에 마련된 하나 또는 복수의 질화갈륨계 반도체막을 포함한다. 또한, 이러한 질화갈륨 웨이퍼는, 광 디바이스(발광 다이오드, 레이저 다이오드 등), 전자 디바이스(정류기, 바이폴라 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, HEMT 등), 반도체 센서(온도 센서, 압력 센서, 방사선 센서, 가시-자외광 검출기 등)와 같은 반도체 디바이스, SAW 디바이스, 진동자, 공진자, 발진기, MEMS 부품, 압전 액츄에이터 등의 기판으로서 이용할 수 있다.
(실시예 7)
도 5에 도시되는 바와 같은, 질화갈륨 기판을 국소적으로 가열할 수 있는 성장로를 이용하여, HVPE 법으로 질화갈륨을 성장시킨다. 질화갈륨 기판은, 결정 성장 시에, 성장 표면이 평면 상태가 아니라, 삼차원적인 패싯면으로 이루어지는 성 장 피트 및 그 복합체를 갖도록 하여, 성장 피트 및 그 복합체를 매립하지 않거 나 패싯 성장시킴으로써, 성장 피트 및 그 복합체에 전위를 집중시키고, 전위 집중 영역을 형성시킨 질화갈륨 기판이다. 질화갈륨 기판의 사이즈는 2 인치, 두께는 400 ㎛, 주요면은 (0001)면이다. 반응관 내의 지지대 상의 스테이지 상에 질화갈륨 기판을 얹어 놓고, 이것을 종결정 기판으로 한다. 기판 온도를 섭씨 1200도로 설정한다. 갈륨이 충전되어 있는 Ga 보우트를 섭씨 800도로 가열하고, HCl 가스 및 H2 가스를 공급하여 염화갈륨을 생성한다. 염화갈륨 가스 및 암모니아 가스를 공급하여 종결정 기판 상에 400 ㎛ 두께의 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 다결정이 발생하지 않고 또한 성장 속도가 매시 50 ㎛ 이상이 되도록, HCl의 분압 및 NH3의 분압을 조정한다. 이와 같이 제작된 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭은 30초이고, 이 반치폭은 양호한 값이다. 또한, 제작된 질화갈륨 결정의 표면을, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여 전위 밀도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 1×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장해 있다.
(실시예 8)
성장 두께를 10 ㎜으로 한 것 외에는, 실시예 7과 동일한 조건에서 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 얻어진 질화갈륨 결정을, 종결정 기판의 표면에 대해 평행한 방향으로 슬라이스하여, 경면 연마함으로써, 400 ㎛ 두께의 10장의 질화갈륨 결정 기판을 제작한 바, 이 연마 시에 10장 모두 균열이 발생하지 않고, 연마 수율은 100％였다. 이 중 1장을 뽑아내어, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는, 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여, 전위 밀도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 1×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장하였다. 또한, 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭이 30초이고, 이 반치폭은 보다 양호한 값이다.
따라서, 본 실시형태에서는 종결정 기판에 오목부 및 마스크를 형성하지 않고서, 질화갈륨 결정을 높은 온도에서 성장시키기 때문에, 전위 밀도가 보다 낮고, 결정성이 양호하며, 추가로 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르는 실시형태는, 이미 설명한 구체예에 한정되지 않는다. 이미 설명한 실시형태에 부가하여, 본 발명에 따른 추가 실시형태를 계속해서 설명한다. 추가 실시형태에서도 마찬가지로, 제1 및 제2 영역을 포함하는 질화갈륨 기판을 이용하고, 또한 이 질화갈륨 기판의 주요면은 제1 및 제2 에어리어를 갖는다. 질화갈륨 기판의 제1 에어리어에 오목부를 형성하고 이 오목부에 마스크를 형성하여 종결정 기판을 준비한다. 이 종결정 기판 상에 질화갈륨을 성장할 수도 있다. 이 방법에 따르면, 제1 에어리어를 이어받지 않는 성장 조건(원료 가스)에서 결정 성장이 가능하다. 예컨대, 성장 속도 200 ㎛/h 이상과 같은 원료 가스 조건에서 결정 성장 시킬 때, 제1 에어리어를 이어받지 않고 결정 성장이 가능하다. 그 때문에, 이 방법은 오목부 또는 마스크 중 어느 하나를 이용하는 방법, 또한 오목부 및 마스크의 어느 것도 형성하지 않는 방법과 비교하여, 작업 처리량을 향상할 수 있고 비용적인 이점을 갖는다.
또한, 이미 설명한 실시형태에 있어서 섭씨 1250도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 기판 온도에서 종결정 기판 상에 결정 성장시킬 때, 종결정 기판의 손상에 의해 장시간의 결정 성장이 용이하지 않은 경우도 있고, 또한 분해 속도의 증대에 의해 성장 속도가 저하하는 경우도 있다. 한편, 본 추가 실시형태에 따른 방법에 의하면, 분해 속도의 향상에 대해서는, 생성 속도도 향상하도록 원료 가스의 분압을 증가시키더라도, 제1 에어리어를 이어받지 않는 성장이 가능해지기 때문에, 상기한 온도 영역에서도 성장 속도의 저하를 일으키지 않는다.
(실시예 9)
도 12는 추가의 실시형태에 따른 종결정 기판의 제작의 주요한 공정을 나타내는 도면이다. 도 12의 (A)부에 도시된 바와 같이, 실시예 1과 동종의 질화갈륨 기판(85)을 준비한다. 질화갈륨 기판(85)은 교대로 배치된 제1 영역(85a) 및 제2 영역(85b)을 포함한다. 수산화칼륨을 포함하는 융액으로 에칭하면, 도 12의 (B)부에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 기판(85)의 반전 영역(85a)[반전 영역(85a)의 표면은 제1 에어리어에 대응함]이 선택적으로 에칭되고, 반전상 영역(85a)에 대응한 오목부(예컨대, 홈)(87)가 형성된다. 다음으로, 도 12의 (C)부에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 기판(85)의 주요면 전면에 마스크막(89)을 성막한다. 마스크막(89)으로서 는, SiO2 막과 같은 절연막을 이용할 수 있다. 마스크막(89)은 비반전 영역(85b)의 표면에 대응하는 제2 에어리어 상에 형성된 제1 부분(89a)과, 오목부(87)의 측면(87a) 상에 형성된 제2 부분(89b)과, 오목부(87)의 저면(87b)에 형성된 제3 부분(89c)을 포함한다. 마스크막(89)을 성장한 후에, 도 12의 (D)부에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 기판(85) 및 마스크막(89)을 연마하여, 오목부 이외의 마스크막(89a)을 제거하면, 마스크막(89)의 제1 부분(89a)이 소실하고, 오목부(87)의 측면(87a) 및 저면(87b) 상에 각각 형성된 제2 및 제3 부분(89b, 89c)이 남겨진다. 연마 후에, 질화갈륨 기판 표면의 손상층을 제거하여, 종결정 기판(91)이 제작되었다. 종결정 기판(91)은 도 12의 (E)부에 도시된 바와 같이, 반전상 영역에 대응하고 있어 마스크막(89)으로 덮힌 오목부(93)와, 연마된 제2 에어리어(91a)를 포함한다.
또한, 반전 영역(85a)은 주요면에 N면을 제공하고, 비반전 영역(85b)은 주요면에 Ga면을 제공할 수 있다. 혹은, 반전 영역(85a)의 전위 밀도는 비반전 영역(85b)의 전위 밀도보다 크더라도 좋다.
그 후에, 질화갈륨 결정을 성장시킨다. 이 성장 조건으로서, 다결정이 발생하지 않고 또한 성장 속도가 매시 200 ㎛ 이상이 되도록, HCl의 분압 및 NH3의 분압을 조정하는 외에는, 실시예 1과 동일한 조건이 사용된다. 얻어진 질화갈륨 결정의 표면을, 섭씨 350도의 KOH-NaOH 혼합 융액으로 에칭한다. 에칭된 표면에는, 전위에 대응하는 위치에 에치 피트가 나타난다. 이 에치 피트의 수를 카운트하여, 전위 밀 도를 평가했다. 전위 밀도의 값은 5×105 cm-2이고, 저전위 밀도의 질화갈륨 결정이 성장해 있다. 또한, 질화갈륨 결정의 XRD(X선 회절법)로 결정 품질을 분석하면, (004)면의 로킹커브의 반치폭이 50초이고, 이 반치폭은 양호한 값이다. 또한, 성장한 질화갈륨 결정을, 수산화칼륨을 포함하는 융액에 침지하여도, 반전 영역에 대응하는 오목부가 형성되지 않고, 반전상이 없는 결정이 성장해 있다.
적합한 실시형태에 있어서 본 발명의 원리를 도시하여 설명하였지만, 본 발명은 그와 같은 원리로부터 일탈하지 않고 배치 및 상세 내용에 있어서 변경될 수 있는 것은 당업자에 의해 인식된다. 본 발명은 본 실시형태에 개시된 특정한 구성에 한정되지 않는다. 따라서, 특허청구의 범위 및 그 정신의 범위에서 나온 모든 수정 및 변경에 권리를 청구한다.
본 발명은 전위 집합 영역이나 반전 영역을 포함하는 질화갈륨 기판을 종결정 기판으로서 이용하여, 질화갈륨 결정을 성장할 때, 저전위 밀도이고 양호한 결정성을 가지며, 추가로 슬라이스 후의 연마에서 균열이 발생하기 어려운 질화갈륨 결정을 제작하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (78)

  1. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어(area) 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    상기 오목부에 대응하는 공극(void)이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  2. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지고,
    상기 제2 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지며,
    상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축은 상기 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 HCl, Cl2, BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나를 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  11. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    상기 마스크를 매립하도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  12. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시켜 상기 마스크의 두께보다 두껍게 질화갈륨 결정을 제작하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크의 재료는 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역의 각각은 스트라이프 형상을 이루고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  18. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역은 어레이형으로 배열되어 있고,
    상기 제1 영역의 각각은 상기 제2 영역에 의해 다른 제1 영역으로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  19. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    상기 오목부에 대응하는 공극이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  20. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지고,
    상기 제2 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지며,
    상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축은 상기 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 HCl, Cl2, BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나를 이용하여 행해지는것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  28. 제24항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  29. 제19항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크의 재료는 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  30. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    제1 전위 밀도보다 큰 전위 밀도를 갖는 복수의 제1 영역과, 상기 제1 전위 밀도보다 작은 전위 밀도를 갖는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부 혹은 마스크를 형성하지 않고, 상기 질 화갈륨 기판을 종결정 기판으로 하며, 섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 상기 종결정 기판의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  34. 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지고,
    상기 제2 영역은 질화갈륨 단결정으로 이루어지며,
    상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축은 상기 제2 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 같은 방향인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 결정 성장 시에, 성장 표면이 평면 상태가 아니라, 삼차원적인 패싯(facet)면으로 이루어지는 성장 피트 및 그 복합체를 갖도록 하여, 성장 피트 및 그 복합체를 매립하지 않고서 패싯 성장시킴으로써, 성장 피트 및 그 복합체에 전위를 집중시켜, 상기 제1 영역을 형성한 질화갈륨 기판이 상기 종결정 기판인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  36. 제1항 내지 제17항 또는 제19항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 결정 성장 시에, 규칙적으로 스트라이프 마스크 패턴이 마련된 기초 기판 상에, 패싯면으로 이루어지는 직선형의 V홈을 형성하여 유지하면서 패싯 성장시킴으로써, 패싯면으로 이루어지는 V홈의 바닥부에 전위를 집합시켜, 상기 제1 영역을 형성한 질화갈륨 기판이 상기 종결정 기판인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  37. 제1항 내지 제16항 또는 제18항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 결정 성장 시에, 규칙적으로 종패턴이 마련된 기초 기판 상에, 패싯면으로 이루어지는 피트를 형성하여 유지하면서 패싯 성장시킴으로써, 패싯면으로 이루어지는 피트의 바닥부에 전위를 집합시켜, 상기 제1 영역을 형성한 질화갈륨 기판이 상기 결정 기판인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 두께가 100 ㎛ 이상인 자립 질화갈륨 기판인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 표면은 (0001)면인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  40. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판 상에 성장한 상기 질화갈륨 결정의 두께는 200 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질화갈륨 결정 및 상기 종결정 기판의 일체물로부터 상기 질화갈륨 결정을 분리하는 공정과,
    상기 분리된 질화갈륨 결정으로부터, 질화갈륨 단결정 웨이퍼를 형성하는 공정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역은 10 ㎛ 각(角)의 에어리어에서 전위의 개수가 1000 개 이상인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  43. 제41항에 기재한 방법에 의해 제작된 단결정의 질화갈륨 웨이퍼로서,
    상기 질화갈륨 웨이퍼의 주요면에서 전위 밀도는 1×106 cm-2 이하인 것을 특징하는 질화갈륨 웨이퍼.
  44. 제41항에 기재한 방법에 의해 제작된 단결정의 질화갈륨 웨이퍼로서,
    상기 질화갈륨 웨이퍼의 주요면에서의 어느쪽의 영역에서도, 10 ㎛ 각의 에어리어에서의 전위의 개수가 상기 제1 영역보다 적은 것을 특징하는 질화갈륨 웨이퍼.
  45. 제43항 또는 제44항에 있어서, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 사이즈는 1 ㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 웨이퍼.
  46. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    상기 오목부에 대응하는 공극이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  47. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  49. 제46항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하 는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  50. 제46항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  51. 제46항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 HCl, Cl2, BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나를 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  52. 제46항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  53. 제46항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  54. 제46항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 상기 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  55. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    상기 마스크를 매립하도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  56. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시켜 상기 마스크의 두께보다 두껍게 질화갈륨 결정을 제작하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  57. 제56항에 있어서, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  58. 제55항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  59. 제55항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  60. 제55항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크의 재료는 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  61. 제55항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역의 각각은 스트라이프 형상을 이루고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  62. 제55항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역은 어레이형으로 배열되어 있고,
    상기 제1 영역의 각각은 상기 제2 영역에 의해 다른 제1 영역으로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  63. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    상기 오목부에 대응하는 공극이 형성되도록, 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 액상 성장법 혹은 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  64. 질화갈륨 결정을 제작하는 방법으로서,
    질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 질화갈륨 단 결정의 결정축과 반대 방향의 결정축을 갖는 질화갈륨 단결정으로 이루어지는 제2 영역과, 상기 제1 영역이 나타난 제1 에어리어 및 상기 제2 영역이 나타난 제2 에어리어를 갖는 주요면을 포함하는 질화갈륨 기판을 준비하는 공정과,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정과,
    섭씨 1100도보다 높고 섭씨 1300도 이하의 성장 온도에서 상기 종결정 기판 상에 질화갈륨 결정을 기상 성장법으로 성장시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  65. 제64항에 있어서, 상기 성장 온도는 섭씨 1150도보다 높고 섭씨 1250도 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  66. 제63항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  67. 제63항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 상기 제2 에어리어의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기(Ra)로 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  68. 제63항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 HCl, Cl2 , BCl3, CCl4 중 적어도 어느 하나를 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  69. 제63항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 인산, 질산 및 황산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  70. 제63항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 용액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  71. 제63항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에어리어에는 질화갈륨 단결정의 N면이 나타나고,
    상기 제1 에어리어의 각각에 오목부를 형성하고, 또한 상기 제1 에어리어의 오목부의 각각을 덮도록 마스크를 형성하여 종결정 기판을 제작하는 공정에서는, 상기 질화갈륨 기판의 상기 주요면을 에칭함으로써 상기 오목부가 형성되며,
    상기 에칭은 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 어느 한쪽을 포함하는 융액을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  72. 제63항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크의 재료는 산화규소 및 질화규소 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  73. 제46항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 두께가 100 ㎛ 이상인 자립 질화갈륨 기판인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  74. 제46항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판의 표면은 (0001)면인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  75. 제46항 내지 제74항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종결정 기판 상에 성장한 상기 질화갈륨 결정의 두께는 200 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  76. 제46항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질화갈륨 결정 및 상기 종결정 기판의 일체물로부터 상기 질화갈륨 결정을 분리하는 공정과,
    상기 분리된 질화갈륨 결정으로부터, 질화갈륨 단결정 웨이퍼를 형성하는 공정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 결정 제작 방법.
  77. 제76항에 기재한 방법에 의해 제작된 단결정의 질화갈륨 웨이퍼로서, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 어느쪽의 영역에서도, 질화갈륨 단결정의 결정축이 같은 방향으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 웨이퍼.
  78. 제77항에 있어서, 상기 질화갈륨 웨이퍼의 사이즈는 1 ㎠ 이상인 것을 특징 으로 하는 질화갈륨 웨이퍼.
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