KR20150090041A - Iii 족 질화물 결정의 성장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 III 족 질화물의 잉곳을 성장시키는 방법을 제공한다. GaN과 같은 III 족 질화물 결정은 잉곳을 형성하기 위해 시드의 양측에서 암열법에 의해서 성장되며, 이 잉곳이 웨이퍼로 슬라이스된다. 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼는 다른 웨이퍼들보다 두껍게 슬라이스되며, 이로써 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼는 파괴되지 않는다. 제1 세대 시드 결정을 포함하는 웨이퍼는 다음번 암열 성장의 시드로 사용될 수 있다.

Description

III 족 질화물 결정의 성장 방법{METHOD OF GROWING GROUP III NITRIDE CRYSTALS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 그 전체가 하기에 설명된 바와 같이, 본 명세서에 참고로 포함된 2012년 9월 25일 제출된 발명자 Tadao Hashimoto, Edward Letts 및 Sierra Hoff의 발명의 명칭 "III 족 질화물 결정의 성장 방법"의 미국특허출원 제61/705,540호에 대한 우선권을 주장한다.
본 출원은 하기에 완전히 설명되는 것처럼 본 명세서에 그 전체가 참고로 포함되는 하기의 미국특허출원과 관련된다.
2005년 7월 8일 제출된, Kenji Fujito, Tadao Hashimoto 및 Shuji Nakamura의, "오토클레이브를 이용한 초임계 암모니아에서의 III 족 질화물 결정 성장 방법"이라는 제목의 PCT 실용신안특허 출원번호 제US2005/024239호, Attorney Docket 번호 30794.0129-WO-01(2005-339-1);
2006년 4월 7일 제출된, Tadao Hashimoto, Makoto Saito, 및 Shuji Nakamura의, "초임계 암모니아에서의 대규모 표면적 질화갈륨 결정 성장 방법 및 대규모 표면적 질화갈륨 결정"이라는 제목의 미국특허 가출원번호 제60/790,310호, Attorney Docket 번호 30794.179-US-P1(2006-204);의 35 U.S.C. 섹션 119(e)의 효익을 주장하는, 2007년 4월 6일 제출된, Tadao Hashimoto, Makoto Saito, 및 Shuji Nakamura의, "초임계 암모니아에서의 대규모 표면적 질화갈륨 결정 성장 방법 및 대규모 표면적 질화갈륨 결정"이라는 제목의, 미국 실용신안특허 출원번호 제11/784,339호, Attorney Docket 번호 30794.179-US-U1(2006-204);
2007년 9월 19일 제출된, Tadao Hashimoto 및 Shuji Nakamura의, "질화갈륨 벌크 결정 및 성장 방법"이라는 제목의 미국 실용신안특허 출원번호 제60/973,662호, Attorney Docket 번호 30794.244-US-P1(2007-809-1);
2007년 10월 25일 제출된, Tadao Hashimoto의, "초임계 암모니아 및 질소 혼합물에서의 III 족 질화물 결정 성장 방법 및 그에 의해서 성장된 III 족 질화물 결정"이라는 제목의 미국 실용신안특허 출원번호 제11/977,661호, Attorney Docket 번호 30794.253-US-U1(2007-774-2);
2008년 2월 25일 제출된, Tadao Hashimoto, Edward Letts, Masanori Ikari의, "III 족 질화물 웨이퍼 제조 방법 및 III 족 질화물 웨이퍼"라는 제목의 미국 실용신안특허 출원번호 제61/067,117호, Attorney Docket 번호 62158-30002.00;
2008년 6월 4일 제출된, Edward Letts, Tadao Hashimoto, Masanori Ikari의, "암열 성장에 의한 최초 III 족 질화물 시드로부터 개선된 결정질 III 족 질화물 결정의 제조 방법"이라는 제목의 미국 실용신안특허 출원번호 제 61/058,900호, Attorney Docket 번호 62158-30004.00;
2008년 6월 4일 제출된, Tadao Hashimoto, Edward Letts, Masanori Ikari의, "III 족 질화물 결정을 성장시키는 고압 용기, 고압 용기를 이용하여 III 족 질화물 결정을 성장시키는 방법, 및 III 족 질화물 결정"이라는 제목의 미국 실용신안특허 출원번호 제61/058,910호, Attorney Docket 번호 62158-30005.00;
2008년 6월 12일 제출된, Tadao Hashimoto, Masanori Ikari, Edward Letts의, "III 족 질화물 웨이퍼 테스트 방법 및 테스트 데이터를 가진 III 족 질화물 웨이퍼"라는 제목의 미국 실용신안특허 출원번호 제61/131,917호, Attorney Docket 번호 62158-30006.00;
기술분야
본 발명은 발광 다이오드(LEDs), 레이저 다이오드(LDs), 포토 디텍터 및 트랜지스터와 같은 광전자장치 및 전자장치를 포함하는 다양한 장치 제작에 사용되는 III 족 질화물 웨이퍼를 제작하는데 사용되는 III 족 질화물 결정에 관한 것이다.
종래 기술의 설명
(본 특허 출원은 예를 들면 [x]와 같은 각 괄호 내에서 번호로 표시된 바와 같은 다수의 공개물 및 특허를 참조한다, 이들 공개물과 특허의 리스트는 "참조문헌"이라는 제하의 섹션에서 발견할 수 있다.)
질화갈륨(GaN)과 그의 연관된 III 족 질화물 합금은 LEDs, LDs, 마이크로파 파워 트랜지스터 및 태양광 블라인드 포토 디텍터와 같은 다양한 광전자장치 및 전자장치의 주요 재료이다. 그러나, GaN 웨이퍼는 이러한 헤테로에피텍셜 기판에 비해 매우 고가이기 때문에 이들 장치의 대부분은 사파이어 및 탄화규소와 같은 이종 기판(또는 웨이퍼) 상에서 에피텍셜 성장된다. III 족 질화물의 헤테로에피텍셜 성장은 매우 불량이거나 또는 필름 균열을 일으켜, 이는 하이 파워 마이크로파 트랜지스터와 같은 최첨단 전자장치의 구현을 방해한다.
헤테로에피텍시에 의해 발생되는 모든 근본적인 문제를 해결하기 위해, III 족 질화물 벌크 결정으로부터 슬라이스된 III 족 질화물 웨이퍼를 활용하는 것이 필수적이다. 대부분의 장치에 대해, GaN 웨이퍼는 그것이 웨이퍼의 도전성을 제어하는데에 상대적으로 용이하고, GaN 웨이퍼는 대부분의 장치 층들에 최소의 격자/열 미스매칭을 제공할 것이기 때문에 바람직하다. 그러나, 고 융점 및 고온에서의 높은 질소 기압으로 인하여 벌크 GaN 결정을 성장시키는 것은 어려웠다. 현재, 대부분의 상용 GaN 웨이퍼는 수소화물 증기상 에피텍시(HVPE)라고 하는 방법에 의해 생산된다. HVPE는 기상 에피텍셜 필름 성장법이고, 따라서 벌크 III 족 질화물 결정을 생성하는 것은 어렵다. 결정 두께의 제한으로 인해서, 전형적인 선 결함(예를 들면, 전위) 및 결정립계의 밀도는 높게는 105 내지 낮게는 106 cm-2의 정도이다.
전위 밀도 및/또는 결정립계 밀도가 106 cm-2 미만인 고 품질 III 족 질화물 웨이퍼를 얻기 위하여, 초임계 암모니아에서 III 족 질화물 결정을 성장시키는 암열(ammonothermal) 성장이라고 하는 새로운 방법이 개발되었다[1-6]. 현재 106 cm-2 미만의 전위 밀도 및/또는 결정립계 밀도를 가진 고 품질 GaN 웨이퍼가 암열 성장에 의해서 얻어질 수 있다. 암열 성장은 합성 석영의 열수 성장과 유사하다. 석영의 열수 성장에서는 자연적으로 성장된 석영 결정이 시드 결정으로 사용될 수 있다. 그러나, 암열 성장에서는 III 족 질화물의 천연 결정의 부족으로 인해서 III 족 질화물의 인공적으로 성장된 결정이 시드 결정으로 사용되어야 한다.
본 발명은 III 족 질화물의 잉곳을 성장시키는 방법을 제공한다. GaN과 같은 III 족 질화물 결정이 시드의 양측에서 암열법에 의해서 성장되어 잉곳이 형성되고, 잉곳은 웨이퍼로 슬라이스된다. 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼는 다른 웨이퍼보다 두껍게 슬라이스되며, 이로써 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼는 파괴되지 않는다. 제1 세대 시드 결정을 포함하는 웨이퍼는 다음번 암열 성장의 시드로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 일 층의 각 엣지가 부착된 상태로 다수의 III 족 질화물 웨이퍼를 두 층으로 배치함으로써 잉곳의 크기를 확장하는 방법을 제공하며, 제1 층의 엣지는 제2 층의 엣지에 엇갈려 배치된다.
이제 도면이 설명되며, 도면에서 유사한 참조 번호들은 명세서 전체에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다:
도 1은 일 실시예에서의 공정 흐름이다.
도면에서 각 번호는 다음을 나타낸다:
1. 제1 세대 시드,
2. 제1 세대 시드의 양측에서 성장된 III 족 질화물 결정,
3. 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼,
4. 다른 웨이퍼,
5. 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼의 양측에서 성장된 III 족 질화물 결정.
도 2는 일 실시예에서의 공정 흐름이다.
도면에서 각 번호는 다음을 나타낸다:
1. 제1 III 족 질화물 웨이퍼,
1a. 제1 III 족 질화물 웨이퍼의 질소 면(face),
1b. 제1 III 족 질화물 웨이퍼의 일 엣지,
1c. 제1 III 족 질화물 웨이퍼의 제2 엣지,
2. 제2 III 족 질화물 웨이퍼,
2a. (웨이퍼의 뒷면) 제2 III 족 질화물 웨이퍼의 질소 면,
2b. 제2 III 족 질화물 웨이퍼의 일 엣지,
2c. 제2 III 족 질화물 웨이퍼의 제2 엣지.
도 3은 일 실시예에서의 시드 결정이다.
도면에서 각 번호는 다음을 나타낸다:
1. III 족 질화물 웨이퍼의 제1 층,
1a. III 족 질화물 웨이퍼의 제1 층의 질소 면,
1b. III 족 질화물 웨이퍼의 제1 층의 일 엣지,
2. III 족 질화물 웨이퍼의 제2 층,
2a. (웨이퍼의 뒷면) III 족 질화물 웨이퍼의 제2 층의 질소 면,
2b. III 족 질화물 웨이퍼의 제2 층의 일 엣지.
3. 제1 층 상의 III 족 질화물 웨이퍼,
3a. 제1 층 상의 III 족 질화물 웨이퍼의 엣지.
4. 제2 층 상의 III 족 질화물 웨이퍼,
4a. 제2 층 상의 III 족 질화물 웨이퍼의 엣지.
도 4는 제1 층과 제2 층에서 III 족 질화물 웨이퍼의 구성예이다.
도면에서 각 번호는 다음을 나타낸다:
1. 제1 층 상의 III 족 질화물 웨이퍼,
2. 제2 층 상의 III 족 질화물 웨이퍼.
도 5는 III 족 질화물 웨이퍼의 계면에서 균열이 중단된 상황을 표현한다.
도면에서 각 번호는 다음을 나타낸다:
1. 제1 III 족 질화물 웨이퍼의 질소 극성 표면에서 암열법에 의해서 성장된 III 족 질화물 결정,
2. 제1 세대 시드의 일부인 제1 III 족 질화물 웨이퍼,
3. 제1 세대 시드의 일부인 제2 III 족 질화물 웨이퍼,
4. 제2 III 족 질화물 웨이퍼의 질소 극성 표면에서 암열법에 의해서 성장된 III 족 질화물 결정,
5. III 족 질화물 결정에 생성된 균열.
다음의 바람직한 구체예의 설명에서는 본원의 일부를 형성하는 첨부한 도면을 참조하며, 도면은 예시의 방식으로 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 구체예가 제시된다. 다른 구체예들도 이용될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구조적인 변화가 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 III 족 질화물 웨이퍼 성장 방법은 원 시드 결정을 포함하는 미파괴 웨이퍼를 제공하며, 이것은 다음번 결정 성장의 시드 결정으로 사용될 수 있다.
도 1은 일 구체예의 공정 흐름을 나타낸다. III 족 질화물 결정(2)이 암열법에 의해서 제1 세대 HVPE-성장된 시드(1)의 양측에서 성장되어 III 족 질화물의 잉곳이 형성된다. 다음에, 잉곳이 바람직하게 다중 와이어 톱으로 웨이퍼(3 및 4)로 슬라이스된다. 제1 세대 시드(1)와 암열법으로 성장된 III 족 질화물 결정(2) 간 결정학적 격자 변수(예를 들어, 격자 상수 또는 응력)에 약간의 차이로 인하여, 계면 주변의 III 족 질화물 결정과 시드는 시드(1)로부터 먼 III 족 질화물 결정의 일부보다 더 많은 균열을 함유한다. 웨이퍼의 파괴를 피하기 위하여, 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼(3)는 나머지 하나의 웨이퍼(4)보다 두꺼운 두께로 슬라이스되며, 이로써 제1 세대 시드의 면에서 성장된 새로운 III 족 질화물이 III 족 극성 면과 N-극성 면에 모두 존재하게 되고, 원 시드가 이 면들 각각에서 제2 세대 III 족 질화물로 피복된다. 제1 세대 시드를 포함하는 미파괴 웨이퍼(3)는 이로써 다음번 성장에서 시드로 사용된다. 제1 세대 시드(이것은 HVPE-성장된 III 족 질화물이나 암열-성장된 III족 질화물일 수 있다)는 그 면에서 제2 세대 III 족 N의 성장 전에 III 족-극성 표면에, N-극성 표면에, 또는 양쪽 모두에 하나 이상의 균열을 가질 수 있다. 이에 더하여, 제1 세대 시드를 포함하며 또한 그것의 면들에 제2 세대(또는 이후 세대) III 족 질화물을 가진 이 웨이퍼의 III 족-극성 표면에서, N-극성 표면에서, 또는 양쪽에서 노출된 어떤 균열은 이어진 결정 성장시 매립될 수 있으며, 이는 HVPE-성장된 시드와 암열법으로 성장된 결정 간에 결정 성질의 불일치로 인하여 야기된 응력을 완화한다.
나머지 하나의 웨이퍼보다 두꺼운 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼를 슬라이스하는 한 가지 방식은 다중 와이어 톱의 와이어 피치를 제1 세대 시드의 위치에서 더 크게 셋팅하는 것이다. 날 톱(blade saw)이 사용된다면, 슬라이싱 두께가 각 슬라이스에 대해 조정될 수 있고, 이로써 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼의 두께를 나머지 하나의 웨이퍼보다 두껍게 만드는 것이 용이하다. 그러나, 날 톱은 다중 와이어 톱보다 훨씬 더 긴 시간이 걸리며, 따라서 다중 와이어 톱을 사용하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 대로, 제1 세대 시드는 2장의 III 족 질화물 웨이퍼(1 및 2)로 이루어질 수 있으며, III 족 극성 면 또는 표면이 함께 부착되고, 이로써 질소 극성 면 또는 표면(1a 및 2a)은 양측에서 노출된다. 시드의 일부 또는 전부는 HVPE를 사용하여 성장되었을 수 있고, 시드의 일부 또는 전부는 암열법을 사용하여 성장되었을 수 있다. III 족 질화물 결정의 극성으로 인하여, III 족 극성 표면에서 성장된 결정 성질은 전형적으로 질소 극성 표면에서 성장된 것과 상이하다. 알칼리-계 광화제를 사용한 암열 성장에서는 질소 극성 표면에서의 결정 품질이 III 족 극성 표면에서보다 좋다. 질소-극성 면 또는 표면보다 III 족 극성 면 또는 표면에서 더 좋은 결정 성장을 가져오도록 성장 조건이 선택될 수 있으며, 따라서 인접 웨이퍼의 질소-극성 면 또는 표면을 함께 부착함으로써 웨이퍼의 III 족 극성 면 또는 표면만을 노출하도록 선택할 수 있다.
도 3에 도시된 대로, 제1 세대 시드는 2개 층의 III 족 질화물 웨이퍼(1 및 2)로 이루어질 수 있으며, 여기서 일 층은 다수의 III 족 질화물 웨이퍼(3 및 4)로 구성되고, 이로써 결정 크기가 성장 후 훨씬 더 커질 수 있다. 이러한 복합 시드를 제조하는 한 가지 방식은 제1 층(3a)의 엣지를 제2 층(4a)의 엣지와 엇갈리게 해서 제1 층(3a)의 웨이퍼의 인접 엣지가 층(4a)의 고형 III 족 질화물에 대해 놓이고, 제2 층(4a)의 웨이퍼의 인접 엣지는 층(3a)의 고형 III 족 질화물에 대해 놓이도록 일련의 III 족 질화물 웨이퍼(3)를 제1 층(1)에서 엣지에 배열되도록 정렬하고, 일련의 III 족 질화물 웨이퍼(4)는 제2 층(2)에서 엣지에 배열되도록 정렬하는 것이다. 고 품질 결정을 얻기 위해서 평면 내(in-plane) 결정학적 배향을 정확히 정렬하는 것이 중요하다. 결정학적 배향은 엑스선 회절로 확인될 수 있다. 또한, 웨이퍼의 엣지와 맞물리는 엣지를 가진 평평한 블록에 대해 각 직사각형 및/또는 정사각형 GaN 웨이퍼의 하나 이상의 엣지를 정렬함으로써 평평한 배향이 보장될 수 있다. 웨이퍼는 원통형 또는 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형과 같은 규칙적인 모양을 가는 것이 바람직하고, 불규칙한 모양은 바람직하지 않다(불규칙한 조각이 규칙적인 모양으로 형성될 수도 있는데, 예를 들어 파괴된 규칙적인 모양으로 형성된 웨이퍼가 규칙적인 모양으로 함께 접합될 수 있다). 이에 더하여, a-평면에서의 횡측(lateral) 성장 속도가 m-평면에서보다 크기 때문에 a-평면을 따라 더 긴 치수를 만드는 것이 유리할 수 있다. 도 2에서, 엣지(1b 및 2b)는 바람직하게 a-평면인데, 엣지(1b 및 2b)는 각각 엣지(1c 및 2c)보다 더 길기 때문이다. 두 시드 층(1 및 2)은 서로 기계적으로, 물리적으로 또는 화학적으로 고정될 수 있다. 예를 들어, 모든 웨이퍼는 웨이퍼의 엣지를 따라 웨이퍼를 함께 고정하는 기계적 클램프로 고정될 수 있다. 다른 경우, 2개의 웨이퍼가 층들 사이에 및/또는 1c 및 2c와 같은 엣지 상에 및/또는 엣지(1b 및 2b)를 따라 위치된 갈륨이나 인듐과 같은 연질 금속으로 함께 부착될 수 있다. 또한, 모든 웨이퍼는 층들 사이에 및/또는 인접 웨이퍼의 마주한 엣지를 따라 적용된 수퍼글루나 다른 접착제와 같은 화학제로 함게 융착될 수 있다. 그러나, 결정의 오염을 최소화하기 위해서 글루 재료의 주의 깊은 선택과 적용이 필요하다. 글루는 시드의 결정 구조를 변성시키는 금속, 촉매, 또는 광물질을 함유하지 않는 것이 바람직하다(특히 예를 들어 암열 성장 반응기에서 발견되는 것과 같은 성장 조건에서). 충분히 두꺼운 시드에서 성장된 제1 세대 III 족 질화물을 가진 웨이퍼를 슬라이싱함으로써 제1 세대 시드가 이어진 결정 성장 단계에서 재사용될 수 있다. 평면 내 결정학적 배향의 정렬은 정확한 제어를 요구하기 때문에, 어떤 개별 시드보다 웨이퍼를 더 넓고 및/또는 길게 만들 수 있는 이러한 복합 제1 세대 시드의 재사용은 상당한 이점을 가진다.
제1 층의 시드의 일부 또는 전부는 HVPE를 사용하여 성장될 수 있으며, 제1 층의 시드의 전부 또는 일부는 암열법을 사용하여 성장되었을 수 있다. 제2 층의 시드의 일부 또는 전부는 HVPE를 사용하여 성장될 수 있으며, 제2 층의 시드의 일부 또는 전부는 암열법을 사용하여 성장되었을 수 있다. 일례에서, 제1 층은 암열법을 사용하여 제조된 시드로만 형성되고, 제2 층은 HVPE를 사용하여 제조된 시드로만 형성된다. 암열법을 사용하여 성장된 제1 층의 시드는 선택적으로 제2 층에서 암열법을 사용하여 성장된 시드만을 접촉할 수 있다. 암열법을 사용하여 성장된 제1 층의 시드는 HVPE를 사용하여 성장된 제2 층의 시드만을 접촉할 수 있다. 또는, 암열법을 사용하여 성장된 제1 층의 시드는 선택적으로 암열법을 사용하여 성장된 제2 층의 시드와 HVPE를 사용하여 성장된 제2 층의 시드를 모두 접촉할 수 있다.
시드 결정은 도 4에 도시된 대로 III 족 질화물 웨이퍼의 2-차원 배열로 이루어질 수 있다. 제1 층과 제2 층은 2-차원 배열된 III 족 질화물 웨이퍼로 구성되며, 제1 층의 엣지는 제2 층의 엣지에 대응하지 않다. 웨이퍼의 상부와 하부의 2-차원 배열이 함께 이어져서, 예를 들어 층(1)이 도 4에 예시된 층(2) 위에 놓이게 된다. 함께 층(1) 또는 층(2)을 각각 형성하는 예시된 각 시드 웨이퍼는 횡측 및 길이 방향으로 모두 엇갈리거나 갈라지며, 이로써 층(1)의 어느 엣지도 x 및 y 좌표에서 동일한 좌표를 갖도록 층(2)의 엣지와 정렬되지 않는다. 도 3의 구체예와 유사하게, 평면 내 결정학적 정렬은 고도로 배향된 III 족 질화물 결정을 얻기 위해 꽤 중요하다. 2-차원 배열을 만들기 위해서 제1 층과 제2 층을 부착할 수 있는 금속 또는 화학적 매개층을 사용하는 것이 바람직하다.
다시, 제1 층의 시드의 일부 또는 전부는 HVPE를 사용하여 성장될 수 있으며, 제1 층의 시드의 전부 또는 일부는 암열법을 사용하여 성장되었을 수 있다. 제2 층의 시드의 일부 또는 전부는 HVPE를 사용하여 성장될 수 있으며, 제2 층의 시드의 일부 또는 전부는 암열법을 사용하여 성장되었을 수 있다. 일례에서, 제1 층은 암열법을 사용하여 제조된 시드로만 형성되고, 제2 층은 HVPE를 사용하여 제조된 시드로만 형성된다. 암열법을 사용하여 성장된 제1 층의 시드는 선택적으로 제2 층에서 암열법을 사용하여 성장된 시드만을 접촉할 수 있다. 암열법을 사용하여 성장된 제1 층의 시드는 HVPE를 사용하여 성장된 제2 층의 시드만을 접촉할 수 있다. 또는, 암열법을 사용하여 성장된 제1 층의 시드는 선택적으로 암열법을 사용하여 성장된 제2 층의 시드와 HVPE를 사용하여 성장된 제2 층의 시드를 모두 접촉할 수 있다.
실시예 1 (과거 기술)
GaN의 잉곳을 영양분으로 다결정질 GaN, 용매로 초임계 암모니아, 및 광화제로 나트륨(암모니아에 대해 4.5 mol%)을 사용하여 암열법으로 GaN 시드 결정 상에서 성장시켰다. 온도는 500 내지 550℃였고, 압력은 170 내지 240 MPa였다. 제1 세대 시드는 갈륨 극성 표면이 함께 합치된 2개의 GaN 웨이퍼로 구성되었다. 시드의 총 두께는 643 마이크론이었다. 성장 후 결정 두께는 6.6mm였고, 표면적은 대략 100㎟였다. 002 평면으로부터 엑스선 회절의 전 너비 절반 최대값(FWHM)은 약 700~1000 arcsec였다. 이 결정은 광학적, 전기적 측정으로 특성화되지 않았지만, 이들의 특징은 GaN의 벌크 결정에 대한 전형적인 것일 것으로 예상된다. 예를 들어, 광발광이나 캐소드발광은 370nm 근처에서 밴드-엣지 방출로부터의 발광, 400nm 근처에서 청색 방출 및/또는 600nm 근처에서 황색 발광을 나타낼 것으로 예상된다. 전도성 타입은 캐리어 농도가 1017 내지 1020 cm-3인 n-타입 또는 n+타입일 것으로 예상된다. 이러한 결정의 광학 흡수 계수는 50cm-1 이하일 것으로 예상된다. 결정의 격자 상수는 c-격자에 대해 51.86796nm, a-격자에 대해 31.89568nm였다. GaN에 대한 격자 상수는 성장 조건에 따라서 10% 이내에서 변화할 수 있다.
이 결정을 다이아몬드 슬러리를 사용하여 다중 와이어 톱으로 c-평면 웨이퍼로 슬라이싱했다. 와이어 피치는 670 마이크론, 와이어 두께는 170 마이크론이었고, 따라서 예상된 슬라이싱 두께는 500 마이크론이다. 이 실시예에서 피치는 GaN 결정의 전체 길이에 대해 균일했다. 바로 이 결정으로부터 9개의 웨이퍼를 제작했다. 각 웨이퍼의 두께는 319, 507, 543, 489, 504, 352(시드 결정 박리), 492, 512 및 515 마이크론이었다. 그러나, 원 시드 결정을 포함한 웨이퍼(504 및 352 마이크론 웨이퍼)는 결정의 균열로 인해 파괴되었으며, 따라서 원 시드 결정이 재사용될 수 없었다.
실시예 2 (본 발명)
GaN의 잉곳을 영양분으로 다결정질 GaN, 용매로 초임계 암모니아, 및 광화제로 나트륨(암모니아에 대해 4.5 mol%)을 사용하여 암열법으로 GaN 시드 결정 상에서 성장시켰다. 온도는 500 내지 550℃였고, 압력은 170 내지 240 MPa였다. 제1 세대 시드는 갈륨 극성 표면이 함께 합치된 2개의 GaN 웨이퍼로 구성되었다. 시드의 총 두께는 919 마이크론이었다. 성장 후 결정 두께는 4.2mm였고, 표면적은 대략 100㎟였다. 002 평면으로부터 엑스선 회절의 전 너비 절반 최대값(FWHM)은 약 700~1000 arcsec였다. 결정의 격자 상수는 c-격자에 대해 51.86641nm, a-격자에 대해 31.89567nm였다. GaN에 대한 격자 상수는 성장 조건에 따라서 10% 이내에서 변화할 수 있다.
이 결정을 다이아몬드 슬러리를 사용하여 다중 와이어 톱으로 c-평면 웨이퍼로 슬라이싱했다. 원 시드 결정을 포함하는 웨이퍼에 대해 와이어 피치 1425 마이크론, 와이어 두께 170 마이크론이었고, 나머지 웨이퍼들에 대해 와이어 피치 855 마이크론, 와이어 두께 170 마이크론이었다. 바로 이 결정으로부터 5개의 웨이퍼를 제작했다. 웨이퍼의 두께는 650, 699, 1191, 548, 및 577 마이크론이었다. 결정은 원 시드 결정과 암열법으로 성장된 GaN 사이의 계면 근처에 균열을 함유했지만, 이 균열들은 시드 결정에서 2개의 GaN 웨이퍼 사이의 계면을 통해 전파되지 않았다(도 5). 원 시드를 포함하는 웨이퍼를 나머지 다른 웨이퍼보다 두껍게 슬라이싱함으로써 이 웨이퍼는 파괴되지 않았고, 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼는 다음번 결정 성장에서 재사용될 수 있다. 또한, 시드를 형성하도록 2개의 GaN 웨이퍼를 합치하는 것은 균열이 시드를 통해 모두 전파하는 것을 방지하는데 효과적이다.
실시예 3 (2개 층으로 이루어진 시드의 제조)
GaN의 잉곳으로부터 슬라이스된 몇 개의 GaN 웨이퍼를 갈륨 극성 표면에서 금속 갈륨으로 코팅한다. 코팅은 웨이퍼 상에 갈륨 호일을 물리적으로 프레싱하거나 진공 증발에 의해서 행해질 수 있다. 금속 갈륨은 GaN 웨이퍼의 표면을 젖게 하지 않으므로, 갈륨의 액체상 형성이 바람직하게 방지된다. 유기 물질이나 알칼리 금속과 같은 일부 종류의 플럭스의 첨가는 갈륨의 액체상 코팅이 시도되는 경우 습윤제로서 작용할 수 있다.
제1 세트의 갈륨-코팅된 GaN 웨이퍼를 갈륨 코팅이 마주한 엣지 상의 어레이에 유리 슬라이드 위에 배치한다. 이 어레이는 제1 층이 된다. 다음에, 제2 세트의 갈륨-코팅된 GaN 웨이퍼를 제1 층의 위에 배치하여 제2 층을 만든다. 제1 층의 엣지는 제2 층의 엣지와 합치되지 않으며, 이로써 GaN 웨이퍼의 어레이들은 서로 엇갈리게 되어 기계적으로 안정해진다(도 3). 이후 다른 유리 슬라이드를 제2 층 위에 배치해서 시드 결정이 유리 슬라이드 사이에 샌드위치되게 한다. 다음에, 전체 세트를 진공 챔버에 배치한다. 공기를 서서히 빼서 유리 슬라이드에 의해 시드 결정을 압축하고, 각 웨이퍼의 2개 층을 서로 융합시킨다. 필요하다면 압축은 상승된 온도에서 수행될 수 있다.
이점 및 개선점
본 발명은 다음번 성장에 재사용할 수 있는 III 족 질화물 시드를 제공한다. III 족 질화물 시드의 인공적 성장 및 제조는 상당한 시간과 노력을 필요로 하므로, 시드의 재사용은 효과적인 생산에 중요하다. 또한, 본 발명은 마지막 성장시 잉곳의 크기보다 큰 III 족 질화물 시드를 제공한다. 이 방식은, 웨이퍼 크기의 확장이 얻어질 수 있다.
가능한 변형
바람직한 구체예는 GaN 결정을 설명하지만, 본 발명은 AlN, AlGaN, InN, InGaN, 또는 GaAlInN과 같은 다른 III 족 질화물 합금에도 적용될 수 있다.
바람직한 구체예는 벌크 성장법으로서 암열 성장을 설명하지만, 고압 용액 성장, 플럭스 성장, 하이브리드 증기상 에피텍시, 물리적 증기 수송, 또는 승화 성장과 같은 다른 성장 방법들도 그 성장법이 시드의 양측에서 결정을 성장시킬 수 있는 한 사용될 수 있다.
바람직한 구체예는 c-평면 웨이퍼를 설명하지만, 본 발명은 10-1-1 평면, 20-2-1 평면, 11-21 평면, 및 11-22 평면을 포함하는 반극성 평면과 같은 다른 배향에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 로우-인덱스 평면(c-평면, m-평면, a-평면 및 반극성 평면과 같은)으로부터 +/-10도 이내의 오배향을 가진 웨이퍼에도 적용될 수 있다.
바람직한 구체예는 다중 와이어 톱을 사용한 슬라이싱을 설명하지만, 안쪽날 톱, 바깥쪽날 톱, 다중날 톱, 및 단일 와이어 톱과 같은 다른 슬라이싱 방법도 또한 사용될 수 있다.
참고문헌
다음의 참고문헌들이 본원에 참고자료로 포함된다:
[1] R. Dwilinski, R. Doradzinski, J. Garczynski, L. Sierzputowski, Y. Kanbara, 미국특허 No. 6,656,615.
[2] R. Dwilinski, R. Doradzinski, J. Garczynski, L. Sierzputowski, Y. Kanbara, 미국특허 No. 7,132,730.
[3] R. Dwilinski, R. Doradzinski, J. Garczynski, L. Sierzputowski, Y. Kanbara, 미국특허 No. 7,160,388.
[4] K. Fujito, T. Hashimoto, S. Nakamura, 국제특허출원 No. PCT/US2005/ 024239, WO07008198.
[5] T. Hashimoto, M. Saito, S. Nakamura, 국제특허출원 No. PCT/US2007/ 008743, WO07117689. 또한 US20070234946, 2007년 4월 6일자 제출된 미국출원 제11/784,339호를 참조.
[6] D'Eyelyn, 미국특허 No. 7,078,731.
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[8] T. Inoue, Y. Seki, O. Oda, S. Kurai, Y. Yamada, and T. Taguchi, Phys. Stat. Sol. (b), 223 (2001) p. 15.
[9] M. Aoki, H. Yamane, M. Shimada, S. Sarayama, and F. J. DiSalvo, J. Cryst. Growth 242 (2002) p.70.
[10] T. Iwahashi, F. Kawamura, M. Morishita, Y. Kai, M. Yoshimura, Y. Mori, and T. Sasaki, J. Cryst Growth 253 (2003) p. 1.

Claims (50)

  1. (a) 제1 세대 시드의 제1 면에서 제1 III 족 질화물 결정을 성장시키고, 제2 면에서 제2 III 족 질화물 결정을 성장시켜서 III 족 질화물의 제1 잉곳을 형성하는 단계;
    (b) 제1 잉곳을 제1, 제2 및 제3 웨이퍼로 슬라이싱하는 단계
    를 포함하며, 제1 웨이퍼는 제1 세대 시드를 포함하고, 제1 웨이퍼는 제2 웨이퍼 및 제3 웨이퍼 각각의 두께보다 큰 두께를 가지고, 제1 세대 시드를 함유하는 제1 웨이퍼의 두께는 제1 웨이퍼의 파괴를 피하기에 충분히 큰, GaxAlyIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤x+y≤1)로 이루어진 III 족 질화물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 웨이퍼의 제1 면에서 제3 III 족 질화물 결정을 성장시키고, 상기 제1 웨이퍼의 제2 면에서 제4 III 족 질화물 결정을 성장시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼의 표면에서 노출된 균열은 다음번 성장 동안 매립되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 세대 시드를 포함하는 제1 웨이퍼의 양 표면은 제1 세대 시드 상에서 성장된 III 족 질화물 결정으로 피복되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, III 족 질화물 결정은 초임계 암모니아 중에서 성장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 잉곳은 제1 세대 시드를 포함하는 웨이퍼에 대해 상이한 와이어 피치를 가진 다중 와이어 톱을 사용하여 웨이퍼로 슬라이스되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 세대 시드는 2장의 c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼를 포함하며, 질소 극성 표면이 양 면에서 노출되도록 III 족 극성 표면이 함께 마주한 상태인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼들의 평면 내 결정학적 배향이 함께 합치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, III 족 질화물 결정에서 생성된 균열은 c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼의 계면에서 전파되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼의 모양 및 크기는 III 족 극성 표면의 최소 면적이 노출되도록 합치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 세대 시드는 2개 층의 c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼를 III 족 극성 표면이 함께 마주한 상태로 포함하며, 이로써 질소 극성 표면이 양 면에서 노출되고, 각 층은 엣지에 배열된 여러 장의 c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼로 구성되고, 제1 층의 c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼의 엣지는 제2 층의 c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼의 엣지에 상응하지 않고, 제1 및 제2 층에서 모든 웨이퍼의 평면 내 결정학적 배향이 합치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, III 족 질화물 결정에서 생성된 균열은 c-평면(+/-10도 이내의 오배향) III 족 질화물 웨이퍼의 2개 층의 계면에서 전파되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 각 층의 크기 및 모양은 III 족 극성 표면의 최소 면적이 노출되도록 합치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 층의 더 긴 치수의 엣지는 a-평면(+/-10도 이내의 오배향)과 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, III 족 질화물은 질화갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 웨이퍼는 제1 III 족 질화물 결정으로부터 형성되고, 제3 웨이퍼는 제2 III 족 질화물 결정으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 III 족 질화물 결정은 결정질 구조 극성을 가지고, 제2 III 족 질화물 결정도 상기 결정질 구조 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 및 제 3 웨이퍼는 복수의 3개 이상의 웨이퍼의 일원이며, 상기 제1 웨이퍼는 상기 복수의 웨이퍼의 각 웨이퍼보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 방법.
  19. (a) 시드의 제1 면에서 제1 III 족 질화물 결정을 성장시키는 단계; 및
    (b) 시드의 제2 면에서 제2 III 족 질화물 결정을 성장시키는 단계
    를 포함하는 GaxAlyIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤x+y≤1)로 이루어진 III 족 질화물의 잉곳을 성장시키는 방법으로서,
    시드는 제1 층과 제2 층을 포함하며,
    (1) 제1 층은
    a) 1) 제1 결정질 격자 배향 및
    2) 제1 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면 및 제2 면에 인접한 제1 엣지를 가진 제1 III 족 질화물 웨이퍼
    b) 1) 제2 결정질 격자 배향 및
    2) 제2 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면 및 제2 면에 인접한 제1 엣지를 가진 제2 III 족 질화물 웨이퍼로 이루어지고,
    c) 제2 III 족 질화물 웨이퍼는 그것의 제1 엣지가 제1 층에서의 제1 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 엣지에 인접하고,
    d) 제1 결정질 격자 배향은 제1 층에서의 제2 결정질 격자 배향과 동일하며,
    (2) 제2 층은
    a) 1) 제3 결정질 격자 배향 및
    2) 제3 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면 및 제2 면과 인접한 제1 엣지를 가진 제3 III 족 질화물 웨이퍼
    b) 1) 제4 결정질 격자 배향 및
    2) 제4 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면 및 제2 면에 인접한 제1 엣지를 가진 제4 III 족 질화물 웨이퍼로 이루어지고,
    c) 제3 III 족 질화물 웨이퍼는 그것의 제1 엣지가 제2 층에서의 제4 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 엣지에 인접하고,
    d) 제3 결정질 격자 배향은 제2 층에서의 제4 결정질 격자 배향과 동일하며,
    (3) 제1 층의 제1 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 엣지는 제2 층의 제3 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면에 위치되고,
    (4) 제1 층의 제2 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 엣지는 제2 층의 제3 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면에 위치되고,
    (5) 제2 층의 제3 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 엣지는 제1 층의 제2 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면에 위치되고,
    (6) 제2 층의 제4 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 엣지는 제1 층의 제2 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면에 위치되고,
    (7) 제1 층의 제1 웨이퍼의 결정 격자 배향은 제2 층의 제3 웨이퍼의 결정 격자 배향과 합치되는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 제1, 제2, 제3 및 제4 III 족 질화물 웨이퍼의 결정 격자 배향은 +/-10도 이내의 오배향을 갖는 c-평면이고, 제1, 제2, 제3 및 제4 III 족 질화물 웨이퍼의 제1 면들은 서로 마주하며, 제1, 제2, 제3 및 제4 III 족 질화물 웨이퍼의 제2 면들은 질소 극성 표면인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 제1 및 제2 III 족 질화물 결정은 초임계 암모니아 중에서 동시에 성장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 층들을 함께 접착시키기 위해서 접착성 층이 제1 층과 제2 층 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 접착성 층은 금속성인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 금속은 갈륨 또는 인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 19 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, III 족 질화물 웨이퍼로 이루어진 제1 및 제2 층은 압력을 적용함으로써 함께 부착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 층은 긴 엣지를 가지며, 제1 층의 긴 엣지는 +/-10도 이내의 오배향으로 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼의 a-평면과 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 19 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 층은 긴 엣지를 가지며, 제2 층의 긴 엣지는 +/-10도 이내의 오배향으로 제3 웨이퍼 및 제4 웨이퍼의 a-평면과 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 19 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, III 족 질화물은 질화갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. (a) III 족 질화물의 시드의 양 면에서 III 족 질화물 결정을 성장시켜서 III 족 질화물의 잉곳을 형성하는 단계;
    (b) III 족 질화물의 잉곳을 다중 와이어 톱을 사용하여 웨이퍼로 슬라이싱하되, 와이어의 피치는 시드를 포함하는 웨이퍼가 잉곳으로부터 슬라이스된 다른 웨이퍼들보다 두껍게 되도록 변화되는 단계
    를 포함하는, GaxAlyIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤x+y≤1)로 이루어진 III 족 질화물 웨이퍼의 제작 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 시드 결정을 포함하는 웨이퍼의 두께는 웨이퍼의 파괴를 피하기에 충분히 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서, III 족 질화물 결정은 초임계 암모니아 중에서 성장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 29 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, III 족 질화물은 질화갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항의 방법에 의해서 성장된 III 족 질화물 잉곳.
  34. 제 29 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항의 방법에 의해서 제작된 III 족 질화물 웨이퍼.
  35. III 족 질화물 웨이퍼의 제1 층, 및 III 족 질화물 웨이퍼의 제2 층을 포함하는 제1 미균열 표면과 제2 미균열 표면을 가진 III 족 질화물 시드로서, 제1 층은 제1 면과 제2 면을 가지고, 제2 층도 제1 면과 제2 면을 가지며, 제1 층의 제1 면은 제2 층의 제1 면과 마주하고, 제1 층의 제2 면은 적어도 하나의 균열을 가지며, 상기 제1 미균열 표면을 제공하기 위해서 III 족 질화물의 충분한 두께로 제1 층의 제2 면을 덮고 있는 III 족 질화물 시드.
  36. 제 35 항에 있어서, 제2 층의 제2 면은 적어도 하나의 균열을 가지며, III 족 질화물 시드의 제2 미균열 표면을 제공하기 위해서 III 족 질화물의 충분한 두께로 제2 층의 제2 면을 덮고 있는 것을 특징으로 하는 III 족 질화물 시드.
  37. 제 35 항 또는 제 36 항에 있어서, 제1 층의 웨이퍼는 c-평면 웨이퍼이고, 제2 층의 웨이퍼도 c-평면 웨이퍼이며, 각각은 +/-10도 이내의 오배향을 갖는 것을 특징으로 하는 III 족 질화물 시드.
  38. 제 35 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 미균열 표면 및 제2 미균열 표면은 각각 질소 극성 표면인 것을 특징으로 하는 III 족 질화물 시드.
  39. 제 35 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 층의 제2 면 및 제2 층의 제2 면은 각각 질소 극성 면인 것을 특징으로 하는 III 족 질화물 시드.
  40. 시드의 엣지가 아니라 면을 따라 서로 접촉하는 둘 이상의 웨이퍼로 이루어진 III 족 질화물 시드로서, 웨이퍼 중 적어도 하나는 (a) 표면 균열을 가진 웨이퍼; (b) HVPE를 사용하여 형성되며, 따라서 105 cm-2 초과의 선 결함(예를 들어, 전위) 및 결정립계 밀도 값을 갖는 균열된 웨이퍼; 및 (c) 암열법을 사용하여 형성된 웨이퍼로 구성되는 군으로부터 선택되는 III 족 질화물 시드.
  41. 시드의 엣지가 아니라 면을 따라 서로 접촉하는 제1 및 제2 웨이퍼로 이루어진 III 족 질화물 시드로서, 제1 웨이퍼의 엣지가 제2 웨이퍼의 엣지와 정렬되지 않도록 제1 웨이퍼가 제2 웨이퍼로부터 갈라져 나온(offset) III 족 질화물 시드.
  42. 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서, 제1 웨이퍼는 제1 웨이퍼의 모든 엣지를 따라 제2 웨이퍼로부터 갈라져 나온 것을 특징으로 하는 시드.
  43. 제2 웨이퍼의 두께보다 크며 제3 웨이퍼의 두께보다 큰 두께를 가진 제1 웨이퍼를 포함하는 동일한 잉곳으로부터 절단된 적어도 3개의 웨이퍼의 세트로서, 제1 웨이퍼는
    (a) 105 cm-2 초과의 선 결함 및 결정립계 밀도를 갖는 III 족 질화물;
    (b) 시드가 표면 균열을 가지며, 제1 웨이퍼가 균열되지 않은 제1 및 제2 면을 가진 III 족 질화물
    중 적어도 하나로 형성된 시드로 형성된 매립부를 가진 세트.
  44. 제1 및 제2 시드를 가진 제1 층과 제3 및 제4 시드를 가진 제2 층으로 형성된 잉곳으로서, 제1 시드의 엣지가 제2 층에 있는 임의의 시드의 상응하는 엣지와 정렬되지 않은 잉곳.
  45. 제 44 항에 있어서, 제1 시드는 제2 층에 있는 임의의 시드의 상응하는 엣지와 정렬된 엣지를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 잉곳.
  46. 제2 III 족 질화물 웨이퍼에 고정된 제1 III 족 질화물 웨이퍼로 이루어진 시드로서, 제1 웨이퍼는 제1 웨이퍼의 제1 면으로부터 제2 면까지 전파된 균열을 가지고, 제2 웨이퍼는 제2 웨이퍼의 제1 면으로부터 제2 면까지 전파된 균열을 가지며, 상기 시드는 그로부터 잉곳이 형성될 수 있는 규칙적인 모양을 갖는 시드.
  47. 제 46 항에 있어서, 제1 III 족 질화물 웨이퍼는 GaN을 포함하고, 제2 III 족 질화물 웨이퍼는 GaN을 포함하는 것을 특징으로 하는 시드.
  48. 식 GaxAlyIn1-x-yN(0≤x≤1, 0≤x+y≤1)을 가지며, 제1 면과 제2 면을 가진 결정질 III 족 질화물의 잉곳으로서, 제1 면은 결정질 구조 극성을 가지고, 제2 면도 상기 결정질 구조 극성을 갖는 잉곳.
  49. 제 48 항에 있어서, 제1 면은 질화물 극성을 가지며, 제2 면도 질화물 극성을 가진 것을 특징으로 하는 잉곳.
  50. 제 48 항에 있어서, 제1 면은 III 족 원소 극성을 가지며, 제2 면도 III 족 원소 극성을 가진 것을 특징으로 하는 잉곳.
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