KR20230031835A - 대구경 iii족 질화물계 에피택셜 성장용 기판과 그 제조 방법 - Google Patents

대구경 iii족 질화물계 에피택셜 성장용 기판과 그 제조 방법 Download PDF

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KR20230031835A
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iii nitride
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요시히로 쿠보타
미노루 카와하라
마사토 야마다
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

III족 질화물의 단결정을 고품질로 염가로 제작 가능한 III족 질화물 에피택셜 성장용 기판과 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 관한 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판은, 질화물 세라믹스로 이루어지는 코어가 두께 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 봉지층으로 감싸진 구조를 가지는 지지 기판과, 지지 기판의 상면에 설치되고, 0.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 두께를 가지는 평탄화층과, 평탄화층의 상면에 설치되고, 표면에 요철 패턴을 가지는 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하 두께의 단결정의 종결정층을 구비한다.

Description

대구경 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판과 그 제조 방법
본 발명은 질화알루미늄(AlN), 질화알루미늄갈륨(AlxGa1 － xN(단, 0.5＜x＜1.0)), 질화갈륨(GaN) 등의 III족 질화물 단결정의 에피택셜(epitaxial) 성장에 사용하기 위한 종(種)기판에 관한 것이다.
결정성 AlN계, GaN계 등의 III족 질화물 기판은 넓은 밴드갭(band gap)을 가지고, 단파장의 발광성이나 고내압으로 뛰어난 고주파 특성을 가진다. 이 때문에 III족 질화물 기판은 발광 다이오드(LED), 레이저, 쇼트키 다이오드, 파워 디바이스, 고주파 디바이스 등의 디바이스에의 응용이 기대되고 있다. 특히 AlN 및 AlxGa1 －xN(0.5＜x＜1.0)의 단결정으로부터 제작된 LED의 심자외선 영역(UVC； 200~280nm)의 발광 파장에는 살균 효과가 보고되어 있고(비특허문헌 1), 한층 더 고품질화, 대구경화, 저가격화가 요구되고 있다.
AlN은 상압하에서는 융점을 가지지 않기 때문에, 실리콘 단결정 등으로 사용되는 일반적인 융액법으로의 제조는 어렵다.
비특허문헌 2 및 비특허문헌 3에는 1700~2250℃, N2 분위기하에서, SiC나 AlN을 종(種)결정으로 하여 승화법(개량 레일리법)으로 AlN 단결정 기판을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그렇지만, 결정 성장에 고온을 요하는 등의 장치상의 제약에 의해 저비용화가 어려운 데다 φ4인치 이상의 대구경화도 곤란하였다.
또, 특허문헌 1에는 실리콘 기판이나 AlN 기판을 베이스 기판으로 하여 하이드라이드 기상 성장(HVPE)법으로 AlN층을 성장시키는 방법이 기재되어 있다. 그렇지만, 이 방법에서는 실리콘을 베이스 기판에 사용하면 열팽창률이나 격자정수의 차이에 기인하는 AlN층의 전위 밀도를 저감하는 것이 곤란하다. 한편, 베이스 기판으로서 결정성이 좋은 승화법 AlN 기판을 사용하면 전위 밀도를 저감할 수 있는 반면, 베이스 기판 자체가 소구경이고 또한 고가이기 때문에 대구경 기판에서의 저비용화가 곤란하였다. 이들 결점을 보충하기 위해, 비특허문헌 4에는 베이스 기판과 종기판을 겸한 사파이어 기판 상에 일괄, MOVPE법으로 AlN막을 5㎛ 적층 후, 에칭에 의해 그곳에 홈을 붙인 후에, 또한 HVPE법으로 목적의 두께로 성막하는 방법이 개시되어 있다. 상기의 홈 구조에 의해 HVPE 성막 시에 형성되는 보이드(void)가 열팽창차에 의한 응력의 완화층으로서 작용하고, 그 결과 크랙(crack)이 방지된다. 그러나 이것은 베이스 기판이 φ4인치 이하인 경우만 유효하고, 베이스 기판이 φ6, φ8, φ12인치 등의 대구경인 경우는 크랙이나 큰 휨이 발생하여 문제였다.
특허문헌 2에는 열팽창률이 AlN 단결정에 가깝고 저렴한 AlN 세라믹스를 베이스 기판으로 하여, 이 베이스 기판을 Si3N4 등으로 봉지한 다음 실리콘 ＜111＞ 단결정을 박막 전사한 복합 기판을 종결정으로 하여 GaN 단결정 등의 III족 질화물을 에피택셜 성장시키는 방법이 기재되어 있다. 그렇지만, 이 방법에서 예를 들면 AlN이나 AlxGa1 － xN(0＜x＜1)의 단결정을 에피택셜 성막하면, 실리콘 ＜111＞ 의 종결정과 목적의 AlN이나 AlxGa1 － xN(0＜x＜1) 단결정의 격자정수의 차이 때문에 전위 밀도를 저감하는 것이 어렵고, 또 봉지층이나 평탄화층 등과의 친화성이나 열팽창률차 등으로 성막 기판의 크랙이나 휨을 작게 하는 것도 어렵다. 이들은 후공정의 디바이스 제작에 있어서의 특성 열화나 수율 저하에 영향을 주어, 결과적으로 제작되는 레이저나 LED, 고주파 디바이스 등의 고품질화, 저비용화의 방해로 되고 있었다.
그래서, 본 발명자들은 이들 결점을 배제하기 위해 예의 검토한 결과 본 발명에 이른 것이다.
일본국 특허 제4565042호 일본국 특허 제6626607호
LEDs Magazine Japan; 2016년 12월, p30~p31 SEI 테크니컬 리뷰； No.177호, p88~p91 후지쿠라 기보； No.119호, 2010년 Vol.2, p33~p38 Journal of Crystal Growth 411(2015), p38~p44
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, III족 질화물, 특히 심자외선 영역(UVC； 200~280nm)의 발광 다이오드용으로서 적합한 AlN이나 AlxGa1 －xN(0.5＜x＜1.0)의 단결정을 대구경으로 고품질, 염가로 제작 가능한 III족 질화물 에피택셜 성장용 기판과 그 제법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 발명자들의 많은 시행의 결과에 의해,
(1) 질화물 세라믹스로 이루어지는 코어(core)가 두께 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 봉지층으로 감싸진 구조를 가지는 지지 기판과,
상기 지지 기판의 상면에 설치되고, 0.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 두께를 가지는 평탄화층과,
상기 평탄화층의 상면에 설치되고, 표면에 요철 패턴을 가지는 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하 두께의 단결정의 종결정층을 구비하는 것,
(2) 지지 기판(베이스 기판)과 에피막이 대략 같은 열팽창률을 가지는 것,
(3) 요철 패턴이 박막 전사한 종결정 표면에 주기적인 홈이나 도트(dot) 구조, 혹은 0.1~3о의 오프 앵글(off angle)의 패턴 형성을 하는 것,
에 의해, 대구경에서도 크랙이나 휨을 발생시키지 않고, 또 성막 시의 결정 결함을 측면에 집중시켜, 고순도, 고품질의 에피 결정 성장을 할 수 있는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판과 그 제조 방법을 발명한 것이다. 본 발명은 상기의 (1), (2), (3)의 개개의 요소에 의해 효과를 얻는 것이지만, 3자가 갖추어진 경우에 상승 효과에 의해 매우 현저한 효과가 얻어지는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 실시형태에 관한 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판은, 질화물 세라믹스로 이루어지는 코어가 두께 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 봉지층으로 감싸진 구조를 가지는 지지 기판과, 지지 기판의 상면에 설치되고, 0.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 두께를 가지는 평탄화층과, 평탄화층의 상면에 설치되고, 표면에 요철 패턴을 가지는 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하 두께의 단결정의 종결정층을 구비한다.
본 발명에서는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판은 지지 기판의 하면에 응력 조정층을 더 구비하면 좋다.
본 발명에서는 코어는 질화알루미늄 세라믹스이면 좋다. 또, 봉지층은 질화규소를 포함하면 좋다. 또, 평탄화층은 산화규소, 산질화규소, 및 비소화알루미늄의 어느 것을 포함하면 좋다. 또, 응력 조정층이 단체의 실리콘을 포함하면 좋다.
본 발명에서는 종결정층은 Si ＜111＞, SiC, 사파이어, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨이면 좋다. 그리고, 종결정층의 요철 패턴이 주기적인 홈, 0.1~3о의 오프 앵글, 및 도트 구조로부터 선택되는 것이 바람직하다. 또, 종결정층이 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨인 경우에는 저항률이 1×106Ω·cm 이상인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 실시형태에 관한 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법은 질화물 세라믹스로 이루어지는 코어를 준비하는 스텝과, 코어를 감싸도록 두께 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 봉지층을 성막하여 지지 기판으로 하는 스텝과, 지지 기판의 상면에 두께 0.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 평탄화층을 성막하는 스텝과, 평탄화층의 상면에 표면이 요철 패턴을 가지는 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하 두께의 단결정의 종결정층을 설치하는 스텝을 구비한다.
III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법은 지지 기판의 하면에 응력 조정층을 성막하는 스텝을 더 구비하면 좋다.
본 발명에서는 봉지층을 LPCVD법으로 성막하면 좋다. 또, 평탄화층을 플라즈마 CVD법, LPCVD법, 및 저압 MOCVD법의 어느 것으로 성막하면 좋다.
본 발명에서는 종결정층을 설치하는 스텝은 1면을 이온 주입면으로 하는 III족 질화물의 단결정 기판을 준비하는 스텝과, 이온 주입면으로부터 이온 주입하여 단결정 기판에 박리 위치를 형성하는 스텝과, 이온 주입면과 평탄화층을 접합하여 접합 기판으로 하는 스텝과, 접합 기판을 박리 위치에서 종결정층과 단결정 기판 잔부로 분리하는 스텝과, 상기에서 얻어진 종결정층에 요철 패턴을 설치하는 스텝을 구비하면 좋다.
본 발명에서는 단결정 기판을 준비하는 스텝에 있어서, 대구경의 기판을 시판 기판으로서 얻기 쉬운 Si ＜111＞, SiC, 혹은 사파이어 기판에 대해서는 시판 기판을 그대로 이용할 수 있다. 한편, 대구경을 얻기 어려운 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨의 경우는, 대구경의 사파이어 기판 상에서 MOCVD법, HVPE법, 및 THVPE법의 어느 것에 의해, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨을 적층하여 단결정의 대구경 기판을 제작하여 사용하면 좋다. 혹은, 승화법으로 제작한 소구경의 단결정 혹은 승화법으로 제작한 AlN 기판을 베이스로 하여 HVPE법, HVPE법, 및 THVPE법의 어느 것으로 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨의 에피택셜층을 에피택셜 성장시켜 얻어지는 소구경의 단결정을 붙여 단결정 기판을 얻으면 좋다.
또, 단결정 기판에 에피택셜층이 적층되어 있는 경우에는 박리 위치를 형성하는 스텝에 있어서 박리 위치를 에피택셜층 내에 형성하면 좋다. 이 경우 단결정 기판 잔부를 베이스 기판으로서 재이용하면 좋다. 혹은, 단결정 기판 잔부를 또 다른 III족 질화물계 복합 기판의 제조에 있어서의 단결정 기판으로서 재이용하면 좋다.
본 발명에서는 코어는 질화알루미늄 세라믹스이면 좋다. 또, 봉지층은 질화규소를 포함하면 좋다. 또, 평탄화층은 산화규소, 산질화규소, 및 비소화알루미늄의 어느 것을 포함하면 좋다. 또, 응력 조정층이 단체의 실리콘을 포함하면 좋다.
본 발명에서는 종결정층은 종결정층이 Si ＜111＞, SiC, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨이면 좋다. 그리고, 종결정층에는 요철 패턴이 형성되면 좋다. 요철 패턴은 주기적인 홈, 0.1~3о의 오프 앵글, 및 도트 구조로부터 선택되는 것이 바람직하다. 또, 종결정층의 저항률은 1×106Ω·cm 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 고품질로 대구경인 III족 질화물의 단결정을 염가로 제작 가능한 III족 질화물 에피택셜 성장용 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 복합 기판(1)의 단면 구조를 나타내는 도이다.
도 2는 복합 기판(1)을 제조하는 순서를 나타내는 도이다.
도 3은 단결정 기판(20)으로서 사용되는 승화법으로 제작한 기판을 나타내는 모식도이다.
도 4는 단결정 기판(20)으로서 사용되는 단결정 에피택셜층 기판의 구조를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태에 관한 복합 기판(1)의 단면 구조를 도 1에 나타낸다. 도 1에 나타낸 복합 기판(1)은 지지 기판(3) 상에 평탄화층(4) 및 표면이 요철 패턴을 가지는 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하 두께의 단결정의 종결정층(2)이 적층된 구조를 구비하고 있다. 또, 필요에 따라 지지 기판(3)의 평탄화층(4)이 적층된 면과는 반대의 면(하면)에는 응력 조정층(5)이 설치된다.
지지 기판(베이스 기판)(3)은 당해 지지 기판(3)의 심재로 되는 코어(31)와, 코어(31)을 덮는 봉지층(32)을 구비한다.
코어(31)에 사용하는 재료는 내열성이나 안정성이 뛰어나고, 대구경 사이즈를 염가로 입수할 수 있는 질화물 세라믹스가 바람직하다. 질화물 세라믹스로서는 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 질화갈륨(GaN), 질화붕소(BN) 또는 이들의 혼합체 등을 사용할 수 있다. AlN은 목적의 III족 질화물 결정과 격자정수나 열팽창계수가 가까우므로 변형이 적은 고품질의 III족 질화물 결정을 제작하는 것이 가능하여 특히 바람직하다. 또, AlN은 열전도성이 높기 때문에, 가열을 포함하는 후공정에 있어서의 열전달이 뛰어난 점에서도 바람직하다.
코어(31)의 형상 및 사이즈는 두께 200~1000㎛의 웨이퍼 형상으로 하면, 통상의 반도체 프로세스 라인에 올릴 수 있으므로 바람직하다. 더 나아가, 코어(31)의 표면을 경면 마무리로 해두면, 지지 기판(3) 표면의 요철을 저감할 수 있어 바람직하다.
AlN을 코어(31)로서 사용하는 경우, AlN 세라믹스의 제조 방법은 여러 가지 있지만, AlN 분말과 소결조제, 유기 바인더, 용제 등을 혼합하여, 웨이퍼 형상의 그린 시트를 제작, 탈지한 후에 N2 분위기하에서 소결하여 연마하는 소위 시트 성형/상압 소결법을 사용하는 것이 생산성을 높일 수 있는 점에서 바람직하다. 소결조제로서는 Y2O3, Al2O3, CaO 등에서 선택되지만, 특히 Y2O3를 소결조제로서 포함하면 소결 후의 기판의 열전도성이 높게 발현하기 때문에 적합하다.
봉지층(32)은 코어 전체를 덮도록 간극 없이 감싸 봉지하는 층이고, 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 두께를 가진다. 이러한 구조로 함으로써, 코어(31)의 세라믹스 재료에 기인하는 물질이 지지 기판(3)의 외부로 누출하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면 AlN 세라믹스를 코어(31)로서 사용하면 AlN이나 소결조제로서 가한 Y2O3에 기인하는 원소 물질이나, 세라믹스를 소결할 때에 사용한 단열재나 노재, 용기 등으로부터 불순물로서 세라믹스에 도입된 물질이 누출할 가능성이 있다. 이러한 물질이 지지 기판(3) 밖으로 누출하면, 목적으로 하는 AlN을 에피택셜 성장시킬 때에 불순물로서 도입되어 품질을 저하시키는 요인으로 되기 쉽다.
봉지층(32)의 두께가 두꺼우면 후공정에서 가열 냉각을 반복했을 때에 봉지층(32)의 표층과 내부 사이의 열응력에 견딜 수 없게 되어 박리가 생기기 쉽다. 따라서 여러 가지 막을 선택하여 조합했다고 해도 봉지층(32)은 1.5㎛를 초과하는 두께는 바람직하지 않다. 한편, 코어(31)에 기인하는 물질을 봉지하는 기능으로서는 두께가 0.05㎛ 미만으로는 불충분하다. 이상으로부터 봉지층(32)의 두께는 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 범위가 바람직하다. 질화물 세라믹스에 기인하는 재료 물질을 봉지하는 효과가 높기 때문에, 봉지층(32)의 재료는 질화규소(Si3N4)로 이루어지는 막이 바람직하다.
봉지층(32)은 치밀한 막으로 되어 있으면 봉지 성능이 높아지므로 바람직하다. 또, 봉지층(32)은 소결조제 등의 불순물을 포함하지 않고, 순도가 높은 막으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 봉지층(32)은 자체에 기인하는 의도치 않는 물질의 지지 기판(3) 밖으로의 누출이 억제되므로 바람직하다.
이러한 고순도의 막은 MOCVD법, 상압 CVD법, LPCVD(저압 CVD)법, 스퍼터(sputter)법 등의 성막법을 사용하여 성막할 수 있다. 특히 LPCVD법을 사용하면 치밀한 막을 형성할 수 있고, 막의 커버리지(coverage)성이 뛰어나기 때문에 바람직하다.
또, 봉지층(32)의 재료로서 질화규소를 사용할 때, 질화규소와 코어의 밀착성을 높이기 위해, 산화규소(SiO2)나 산질화규소(SixOyNz) 등의 막을 봉지층의 일부로서 코어(31)와의 사이에 설치해도 좋다. 그러나 그 경우에도 박리를 피하기 위해, 봉지층(32) 전체의 두께는 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.
지지 기판(3)의 상면에는 봉지층(32) 상에 두께 0.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 평탄화층(3)이 적층된다. 평탄화층(4)을 적층함으로써, 코어(31)나 봉지층(32) 등에 기인하는 여러 가지 보이드나 요철을 메워, 종결정이 전사하기에 충분한 평활성이 얻어진다. 다만, 평탄화층(4)의 두께가 너무 두꺼우면 휨 등의 원인으로 되어 바람직하지 않다. 이 때문에 평탄화층(4)의 두께는 0.5~3.0㎛가 적합하다. 즉, 평탄화층(4)의 두께가 0.5㎛ 미만이면 지지 기판(3)에 생긴 보이드나 요철을 충분히 메울 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 또, 평탄화층(4)의 두께가 3.0㎛ 이상이면 휨이 발생하기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 지지 기판(3)의 평탄화층(4)이 적층된 상면과는 반대 측의 면(하면)에는 응력 조정층(5)을 설치할 수 있다. 응력 조정층(5)은 평탄화층(4)을 적층함으로써 생기는 응력을 상쇄하여 휨을 저감한다.
또, 평탄화층(4)은 지지 기판(3)의 종결정층(2)을 적층하는 측의 일면(상면)에만 적층하면 좋지만, 지지 기판의 양면(상면 및 하면) 혹은 지지 기판 전체를 덮도록 성막해도 좋다. 이와 같이 하면 하면에 적층한 재료가 응력 조정층(5)으로서 작용하여, 기판 상하에서 평탄화층(4)에 기인하는 응력이 구조상 상쇄되므로 기판의 휨이 더 저감된다.
또, 응력 조정층(5)으로서 단체의 실리콘(다결정 실리콘 등)을 적층해도 좋다. 이와 같이 함으로써 정전 척(chuck)에 의한 흡착·이탈에도 대응한 복합 기판으로 되는 이점이 있다.
평탄화층(4)의 재료는 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC) 혹은 산질화규소(SixOyNz)나, 실리콘(Si), 비소화갈륨(GaAs), 비소화알루미늄(AlAs) 등에서 선택하면 좋다. 특히, 산화규소(SiO2), 산질화규소(SixOyNz), 비소화알루미늄(AlAs)은 평탄화 시의 연삭이나 연마가 용이하고 또한, 목적으로 하는 AlN 등의 III족 질화물을 에피택셜 성장시킨 후 지지 기판(3)을 분리하기 위한 희생층으로 되기 쉬우므로 바람직하다.
평탄화층(4)의 성막은 플라즈마 CVD법 또는 LPCVD법, 혹은 저압 MOCVD법 등에서 그 필요 막질과 성막 효율로부터 임의로 선택할 수 있다. 적층된 평탄화층(4)의 막의 상황에 따라, 성막 후에 소체(燒締)의 열처리나 CMP 연마를 하여 종결정층(2)의 형성에 대비할 수 있다.
지지 기판(3)의 상면에 형성된 평탄화층(4) 상에는 고품질인 Si ＜111＞, SiC, 사파이어, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨의 단결정으로 이루어지는 종결정층(2)이 형성된다. 종결정층(2)은 표면에 요철 패턴을 가진다. 종결정층(2)의 두께는 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 고품질인 종결정층(2)을 형성하는 것이 가능하게 된다. 즉, 상기의 단결정의 기판에 대해 이온 주입 박리를 적용하여 고품질인 결정층을 박막 전사할 수 있다. 종결정층(2)의 두께가 0.1㎛ 미만에서는 이온 주입 시의 손상층이 대략 그 두께에 가깝기 때문에 양호한 종결정으로는 될 수 없다. 또, 종결정층(2)의 두께가 1.5㎛ 이상으로 되면 이온 주입 장치가 막대한 크기로 되어 막대한 투자를 필요로 하여 현실적이지 않다.
이때 사용되는 고품질의 상기의 단결정이란, 일반의 용융법(CZ법, FZ법), 승화법, MOCVD법(유기 금속 기상 성장법), HVPE법(하이드라이드 기상 성장법), 및 THVPE법(트리할라이드 기상 성장법)의 어느 것에 의해 얻어지는 단결정, 혹은 에피택셜 성장시킨 단결정인 것이 바람직하다. 또 당해 단결정의 EPD는 1×106cm－2 이하로 매우 낮은 전위 밀도의 결정인 것이 바람직하다.
또, 종결정층(2) 표면의 요철 패턴은 Si ＜111＞, SiC, 사파이어, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨을 이온 주입 박리에 의해 박막 전사한 후에, 그 표면에 리소그래피(lithography)로 수㎛~수십㎛의 주기적인 홈이나 도트 구조를 제작하거나, 혹은 에칭 등에 의해 0.1~3о의 오프 앵글을 형성함으로써 형성할 수 있다. 패턴은 그 종결정 기판의 성상에 따라 적당히 선택된다.
종결정층(2)은 목적으로 하는 에피택셜 성장시키는 막의 조성과 일치할 필요는 없지만 결정형이 유사하고, 가능한 한 그 격자정수도 AlN에 가까운 것이 바람직하다. 한편, 열팽창률은 AlN에 가깝지만 넘어간 적은 없는데, 종결정층(2)은 박막 전사에 의해 매우 얇게 형성되기 때문에, 코어의 베이스 기판에 비해 휨에의 영향은 거의 무시할 수 있다. 이에 반해, 베이스 기판과 종결정을 겸한 두꺼운 종결정 기판에 있어서는, 에피택셜 성장시키는 막과의 열팽창률에 차가 있는 경우, 성막 시의 기판의 휨이 커서 갈라짐이나 크랙이 발생한다.
또, 종결정층(2)이 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨인 경우는 그 저항률이 1×106Ω·cm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 종결정층(2) 상에 에피택셜 성막된 목적 재료에 도입되는 불순물을 저감할 수 있어, 목적 재료의 착색(즉 광흡수)을 억제할 수 있다.
이어서, 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 관한 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법의 순서를 설명한다. 처음에, 질화물 세라믹스로 이루어지는 코어(31)를 준비한다(도 2의 S01). 이어서, 코어(31)를 감싸도록 두께 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 봉지층(32)을 성막하여 지지 기판(3)으로 한다(도 2의 S02). 이때 봉지층(32)은 LPCVD법으로 성막하면 좋다.
이어서, 지지 기판(3)의 상면에 두께 0.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 평탄화층(4)을 성막한다(도 2의 S03). 평탄화층(4)은 플라즈마 CVD법, LPCVD법, 및 저압 MOCVD법의 어느 것으로 성막하면 좋다. 또, 지지 기판(3)의 하면에 응력 조정층(5)을 더 성막한다(도 2의 S04). 또한, 평탄화층(4)과 응력 조정층(5)은 동시에 제막해도 좋다.
또, S01~S04와는 별도로, 종결정층(2)을 박리 전사하기 위한 III족 질화물의 단결정 기판(20)을 준비한다(도 2의 S11). 이 단결정 기판(20)을 준비하는 구체적인 수법에 대해서는 후술한다. 이어서, 단결정 기판(20)의 1면(이온 주입면)으로부터 이온 주입을 행하여, 단결정 기판(20) 내에 박리 위치(취화(脆化)층)(21)을 형성한다(도 2의 S12). 이때 주입하는 이온은 예를 들면 H＋, H2 ＋, Ar＋, He＋ 등으로 하면 좋다.
다음에, 단결정 기판(20)의 이온 주입면을, 지지 기판(3) 상에 형성한 평탄화층(4)과 접합하여 접합 기판으로 한다(도 2의 S21). 그리고, 접합 기판에 있어서의 단결정 기판(20)의 박리 위치(21)에서 단결정 기판(20)을 분리한다(도 2의 S22). 이와 같이 함으로써 지지 기판(3) 상의 탄화층(4) 상에 Si ＜111＞, SiC, 사파이어, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨의 어느 단결정막이 종결정층(2)으로서 박막 전사되어, 박리 위치(21)에서 종결정층(2)과 단결정 기판(20)의 잔부로 분리한 후, 종결정층(2)에 요철 패턴을 설치한다. 이들 공정을 거쳐 지지 기판(3), 평탄화층(4), 요철 패턴이 설치된 종결정층(2)이 적층되어 III족 질화물계 복합 기판으로 된다. 한편, 분리된 III족 질화물의 단결정 기판(20)의 잔부는 다시 이 표면을 연마하여 이온 주입면으로 함으로써, 또 다른 III족 질화물계 복합 기판을 제작할 때의 종결정층을 박막 전사하기 위해 반복 이용할 수 있다.
또한, 단결정 기판(20)의 이온 주입면을 일단 실리콘 웨이퍼 등의 다른 가(假)지지 기판에 접합하고, 분리하여 종결정층(2)이 가지지 기판에 접합한 상태로 해 두고, 이 가지지 기판 상의 종결정층(2)을 평탄화층(4)에 접합한 다음, 가지지 기판을 종결정층으로부터 떼어내는 공정을 행해도 좋다. 이와 같이 함으로써 평탄화층(4)에 접합하는 종결정층(2)의 상하를 반전할 수 있다.
이어서, 단결정 기판(20)을 준비하는 방법에 대해 설명한다. 단결정 기판(20)은 대구경 기판을 시판 기판으로서 얻기 쉬운 Si ＜111＞, SiC, 혹은 사파이어 기판에 대해서는 그대로 시판 기판을 이용할 수 있다. 한편, 대구경 기판을 얻기 어려운 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨의 경우는 대구경의 사파이어 기판 상에서 MOCVD법, HVPE법, 및 THVPE법(트리할라이드 기상 성장법)의 어느 것에 의해, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨을 적층하여 단결정의 대구경 기판을 제작하여 사용하면 좋다. 혹은 승화법으로 제작한 소구경 기판(승화법 기판)을 사용하는 경우, 혹은 승화법으로 제작한 AlN 기판을 베이스로 하여 그 위에 MOCVD법, HVPE법, THVPE법의 어느 것으로 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨을 적층한 결정을 사용하는 경우에는, 소구경의 단결정을 붙여 대구경 기판을 제작하여 사용하면 좋다.
도 3은 소구경의 승화법 기판을 방위를 맞추어 복수매 붙인 대구경 기판에 이온 주입하는 경우의 단결정 기판(20)의 층 구조를 나타내는 도이다. 도 4는 상기 기판의 붙임 기판을 베이스 기판(22)으로 하고, 또 그 위에 MOCVD법, HVPE법, THVPE법의 어느 방법으로 에피택셜 성막을 행하고, 이 단결정 에피택셜층 기판을 사용하는 경우의 단결정 기판(20)의 층 구조를 나타내는 도이다. 이 경우 이온 주입에 의한 박리 위치(21)를 에피택셜층(23) 내에 설정하면 좋다. 이와 같이 하면, 승화법으로 제작한 고가의 AlN 기판을 소비하지 않고 종결정층(2)을 형성하는 것이 가능하게 되어 제조 비용을 저감할 수 있다. 더 나아가, MOCVD법, HVPE법, 및 THVPE법의 어느 방법으로 AlxGa1 － xN 단결정을 에피택셜 성막 형성하는 경우는 원료 가스 조성 등을 조정함으로써 AlxGa1 － xN의 x의 값을 0≤x≤1 사이로 변화시킬 수 있으므로, 목적으로 하는 후공정의 에피택셜 성장에 최적인 값을 선택할 수 있는 이점이 있다.
또한, 승화법으로 제작한 AlN 기판은 일반적으로 소구경, 고가이고 착색하기 쉽지만, 결정 특성이 뛰어나다. 도 3과 같이, 소구경의 단결정을 복수매 붙여 대구경 기판을 제작한 후, 이온 주입하여 0.1㎛~1.5㎛의 두께로 박막 전사를 행하고, 남은 단결정 기판의 잔부를 다음 복합 기판의 제작에 재이용함으로써 반복 사용하면, 복합 기판의 제작에 드는 비용도 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 매우 양호한 종결정으로서 기능한다. 더 나아가, 지금까지와 같이 승화법의 기판을 수백㎛의 두꺼운 기판으로서 사용하지 않고, 박막 전사로 0.1㎛~1.5㎛의 매우 얇은 박막 형상으로 사용하기 때문에, 원래의 기판과 같은 착색은 문제로 되지 않는다.
또한, 도 4와 같이 박리 위치를 에피택셜층 내에 설정한 경우, 0.1㎛~1.5㎛의 두께로 박막 전사를 행하고 남은 단결정 에피택셜층 기판의 잔부를 다음 복합 기판의 제작에 재이용하면 좋다. 이와 같이 하면 단결정 에피택셜층 기판을 반복 사용할 수 있으므로, 복합 기판의 제작에 드는 비용을 현저히 저감할 수 있다. 또, 반복 사용의 결과, 에피택셜층 부분이 얇아진 단결정 에피택셜층 기판의 잔부를 베이스 기판으로 하여, 에피택셜층을 MOCVD법, HVPE법, THVPE법의 어느 방법으로 에피택셜 성막을 함으로써 에피택셜층을 재생하면, 최초의 베이스 기판을 반복 사용할 수 있어 제작 비용을 더 저감할 수 있다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
［실시예 1］
(지지 기판의 준비)
(1) AlN 분말 100중량부와 소결조제로서 Y2O3 5중량부를 유기 바인더, 용제 등과 혼합하여 그린 시트를 제작 후, 탈지하고 N2하 1900℃에서 소결한 양면 연마의 φ(직경)8인치×t(두께)725㎛의 AlN 기판(AlN 다결정 세라믹스 기판)을 코어로 하였다. (2) 이 코어 전체를 LPCVD법에 의해 0.2㎛ 두께의 산질화규소층으로 감싸도록 덮고, 그 위에 또 다른 LPCVD 장치를 사용하여 0.6㎛ 두께의 질화규소(Si3N4)층으로 전체를 감싸도록 덮어 봉지(봉지층의 총두께=0.8㎛)하여 지지 기판으로 하였다.
(평탄화층의 적층)
지지 기판의 일면(상면)의 Si3N4층 상에 또 평탄화의 목적으로 플라즈마 CVD법(ICP―CVD 장치)으로 7㎛ 두께의 SiO2를 적층하였다. 그 후 이 SiO2를 1000℃에서 소체한 후, CMP 연마에 의해 3㎛ 두께까지 연마·평탄화하여 표면거칠기 Ra=0.15nm로 하였다.
(종결정의 준비)
시판의 CZ법으로 끌어올린 φ8인치 Si ＜111＞ 기판에 100keV로 수소를 깊이 0.7㎛(박리 위치), 도스량 6×1017cm－2의 이온 주입을 실시하였다. 이 이온 주입 후의 AlN 단결정 기판의 이온 주입면과, 먼저 준비해 둔 지지 기판의 평탄화층을 접합하였다. 그 후 박리 위치(0.7㎛ 부분)에서 박리·분리함으로써 AlN 단결정의 종결정층을 지지 기판에 박막 전사하였다. 이온 주입과 전사 시에 종결정층의 Si 단결정이 받은 손상 부분을 CMP로 가볍게 연마하여, Si 종결정층의 두께를 0.5㎛로 하였다. 이 Si 종결정층에 홈 깊이 0.3㎛, 홈 폭 3㎛, 테라스(terrace) 폭 5㎛의 주기적인 요철의 패턴을 형성하였다. 박막 전사 후의 Si 단결정 기판의 잔부(즉, 지지 기판에 전사되지 않고 박리·분리된 부분)는 이온 주입을 몇 번이나 반복 실시함으로써, 다수의 종결정으로서 이용할 수 있어 매우 경제적이었다. 이상에 의해 (1) AlN의 세라믹 코어와 (2) 봉지층의 구조를 가지는 지지 기판에, 3㎛ 두께의 평탄화층 및 0.5㎛ 두께의 Si ＜111＞ 종결정층을 구비한 φ8인치의 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판이 얻어졌다.
(기판의 평가)
다음에, 또 상기 기판에 대해 이하의 간편한 AlN 에피택셜 성장용 기판으로서의 평가를 행하였다. 즉, 상기 AlN 에피택셜용 기판에 MOCVD법으로 2㎛의 AlN을 성막하고, 전위 밀도를 평가하기 위해 용융 알칼리(KOH＋NaOH) 에칭법에 의해 에치 피트를 발생시켜 에치 피트 밀도(Etch pit Density, 이하 EPD라고 한다)의 측정을 행하였다. 또, 결정성의 평가로서 X선 로킹 커브(XRC) 측정을 행하였다. 그 결과 EPD는 3×105cm－2로 매우 낮은 전위 밀도를 나타냈다. 또, 기판의 (0002)면의 XRC 측정에서의 반값폭 FWHM은 321arcsec로 되어, 고품질의 AlN 단결정이 얻어졌다. 이들 결과로부터 본 실시예에 의한 에피택셜용 기판은 뛰어난 것을 알 수 있다.
［비교예 1］
실시예 1에서 Si 종결정층에 요철의 패턴을 형성하지 않고, 플랫(flat)한 Si ＜111＞로 한 외에는 모두 같은 조건으로 하였다. 본 실시에 의해 (1) AlN의 세라믹 코어와 (2) 봉지층의 구조를 가지는 지지 기판에, 3㎛ 두께의 평탄화층 및 0.5㎛ 두께의 Si ＜111＞ 종결정층을 구비한 φ8인치의 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판이 얻어졌다.
(기판의 평가)
다음에, 또 상기 기판에 대해 이하의 간편한 AlN 에피택셜 성장용 기판으로서의 평가를 행하였다. 즉, 상기 AlN 에피택셜용 기판에 MOCVD법으로 2㎛의 AlN을 성막하고, 전위 밀도를 평가하기 위해 용융 알칼리(KOH＋NaOH) 에칭법에 의해 에치 피트를 발생시켜 EPD의 측정을 행하였다. 또, 결정성의 평가로서 XRC 측정을 행하였다. 그 결과 EPD는 3×106cm－2로 매우 낮은 전위 밀도를 나타냈다. 또, 기판의 (0002)면의 XRC 측정에서의 반값폭 FWHM은 731arcsec로 되어, 전위 밀도, 반값폭 모두 실시예 1보다 떨어지는 결정이었다.
［실시예 2］
(지지 기판의 준비)
지지 기판의 구조로서 (1) 코어는 실시예 1과 마찬가지의 AlN 다결정 세라믹스 기판으로 하였다. (2) 이 봉지층으로서 먼저, AlN 세라믹스 코어 전체를 LPCVD법에 의해 0.5㎛ 두께의 SiO2층으로 감싸도록 덮고, 그 위에 또 다른 LPCVD 장치로 0.8㎛ 두께의 Si3N4층으로 전체를 봉지(봉지층의 총두께=1.3㎛)하여 지지 기판으로 하였다.
(평탄화층 및 응력 조정층의 적층)
지지 기판의 일면(상면)의 Si3N4층 상에 또 평탄화의 목적으로 LPCVD법에 의해 산질화규소를 4㎛ 적층하였다. 그 후 CMP 연마로 산질화규소층을 3㎛ 두께로 하였다. 기판 전체가 약 30㎛로 크게 휘었기 때문에, 그 휨을 교정하기 위해 하면에 응력 조정층으로서 산질화규소를 LPCVD법에 의해 5㎛ 두께로 적층하였다. 그 후 정전 척에 의한 흡착·탈착에 대응하기 위해, 또 LPCVD법으로 다결정 Si를 0.2㎛ 부가하였다. 그 결과 휨이 대략 해소되어 정전 척에의 흡착·탈착도 가능하게 되었다.
(종결정의 준비)
종결정으로서 사용하는 AlN 결정은 이하의 순서에 의한 승화법(개량 레일리법)으로 제작하였다. 먼저, 고순도화 처리를 한 흑연제의 성장 용기 중에 또 TaC제 도가니를 넣고, 그 TaC 도가니의 저부에 고순도 AlN 원료를, 상부에 AlN 결정을 넣었다. 고주파 유도 가열에 의해 성장 용기와 도가니를 가열하여, 원료부를 2000℃로 유지하고, 원료의 승화 분해를 행하여, 상부의 AlN 결정 상에 AlN 단결정을 석출시켰다. 이 AlN 단결정을 슬라이스(slice)하고 연마하여 두께 200㎛의 평활한 φ2인치 기판을 만들었다. 또한, 이 기판의 면내 8점 등간격으로 저항률을 측정한 바, 1×106Ω·cm~3×1011Ω·cm였다. 또, 파장 230nm의 광투과율은 두께 100㎛ 환산으로 0.2%였다.
상기에서 제작된 2인치 기판을 정육각형의 AlN 기판으로 하고, 그 복수매를 사용하여 방위를 맞추어 φ8인치의 석영 기판에 접착하여 붙였다. 그 후 석영 기판의 외주를 φ8인치 기판으로 되도록 여분의 부분을 절단하여 정돈하였다. 이와 같이 하여 제작한 φ8인치의 AlN 단결정 기판에 100keV로 수소를 깊이 0.6㎛(박리 위치), 도스량 8×1017cm－2의 이온 주입을 실시하였다. 이 이온 주입 후의 AlN 단결정 기판의 이온 주입면과 먼저 준비해 둔 지지 기판의 평탄화층을 접합하였다. 그 후 박리 위치(0.6㎛ 부분)에서 박리·분리함으로써 AlN 단결정의 종결정층을 지지 기판에 박막 전사하였다. 이온 주입과 전사 시에 종결정층의 AlN 단결정이 받은 손상 부분을 CMP로 가볍게 연마하여, AlN 종결정층의 두께를 0.4㎛로 하였다.
이 종결정층에 에칭으로 0.2о의 오프 앵글을 형성하였다. 이 AlN 종결정층의 원기판은 강하게 착색되어, 상기와 같이 파장 230nm의 광투과율이 매우 낮았지만, 본 발명의 실시형태에서 설명한 것처럼 박막을 종결정으로 하기 때문에, 착색은 보이지 않고, 파장 230nm의 광투과율은 99.9%였다. 이 박막 전사 후의 AlN 단결정 기판의 잔부(즉, 지지 기판에 전사되지 않고 박리·분리된 부분)는 이온 주입을 몇 번이나 반복 실시함으로써, 다수의 종결정으로서 이용할 수 있어 매우 경제적이었다. 본 실시에 의해 (1) AlN의 세라믹 코어와 (2) 봉지층의 구조를 가지는 지지 기판에, 2㎛ 두께의 평탄화층 및 0.4㎛ 두께의 AlN 종결정층을 구비한 φ8인치의 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판이 얻어졌다.
(기판의 평가)
다음에, 실시예 1과 마찬가지로 본 실시예에서 얻어진 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판에 대해 간편한 AlN 에피택셜 성장용 기판으로서의 평가를 행하였다. 즉, 상기 AlN 에피택셜용 기판에 MOCVD법으로 2㎛의 AlN을 성막하고, 전위 밀도를 평가하기 위해 용융 알칼리(KOH＋NaOH) 에칭법에 의해 EPD의 측정을 행하였다. 또, 결정성의 평가로서 XRC 측정을 행하였다. 그 결과 EPD는 2.3×104cm－2로 매우 낮은 전위 밀도를 나타냈다. 또, 기판의 (0002)면의 XRC 측정에서의 반값폭 FWHM은 132arcsec로 되어, 고품질의 AlN 단결정이 얻어졌다. 이들 결과로부터 본 실시예에 의한 에피택셜용 기판은 뛰어난 것을 알 수 있다.
［비교예 2］
실시예 2에서 AlN 결정을 박막 전사한 후, 전혀 오프 앵글을 형성하지 않고 박막을 그대로 종결정층으로서 사용한 외에는 동일한 조건으로 하였다. 이 에피택셜용 기판을 실시예 2와 마찬가지로 MOCVD 법으로 2㎛의 AlN을 성막하여 평가하였다. 그 결과 EPD는 6.5×106cm－2였다. 또, 기판의 (0002)면의 XRC 측정에서의 FWHM은 1950arcsec로, 결정으로서는 실시예 2에 비해 상당히 질이 떨어져 있었다. 이것은 종기판의 대형화를 도모하기 위해, AlN 기판을 복수매 사용하여 방위를 맞추어 붙였지만, 미묘한 결정 방위의 차이 등이 결정 성장에 악영향을 미친 것으로 생각된다. 이에 반해, 실시예 2에서는 종결정층의 표면에 요철 패턴을 적극적으로 설치함으로써, 오히려 이들 결정 결함이나 방위의 미묘한 어긋남 등의 결정 성장에의 악영향이 흡수되는 것으로 생각된다. 본 비교예에서 얻어지는 기판은 심자외선용의 III족 질화물 단결정을 성장시키기 위한 에피택셜용 기판으로서는 결정성이 나빠 부적합하였다.
［비교예3］
베이스 기판과 종기판을 겸한, C면의 φ8인치(두께 725㎛) 사파이어 기판의 상층에 에칭으로 0.2о의 오프 앵글을 형성하여 에피택셜용 기판으로 하였다. 이 기판을 실시예 2와 마찬가지로 MOCVD법으로 2㎛의 AlN을 성막하여 평가하였다. 그 결과 EPD는 5×107cm－2였다. 기판의 (0002)면의 XRC 측정에서의 FWHM은 2500arcsec로, 결정으로서는 실시예 2에 비해 상당히 질이 떨어져 있었다. 또, 성막 후의 기판은 전체가 크게 휘어 진공 척으로는 흡착할 수 없어, 그 후의 디바이스 가공을 할 수 없었다.
［실시예 3］
실시예 1에 있어서 평탄화층을 3㎛ 두께의 SiO2에서 2㎛ 두께의 AlAs로 바꾼 외에, 다른 것은 같은 조건으로 하였다. 그 결과 (1) AlN 세라믹의 코어와 (2) 봉지층의 구조를 가지는 지지 기판에, 2㎛ 두께의 AlAs 평탄화층 및 0.5㎛ 두께의 Si ＜111＞ 종결정층을 구비한 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판이 얻어졌다. 이 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판에 또 HVPE법으로 AlN을 50mm 적층하였다. 이 적층물을 25% HCl 수용액에 침지하여 AlAs층을 용해시키고, 50mm의 AlN 결정을 지지 기판으로부터 떼어냈다. 이 AlN 결정을 원통 연삭, 슬라이스, 연마를 거쳐, 무구(無垢)의 φ8인치 AlN 단결정 기판 50매를 얻었다.
다음에, 상기 기판을 AlN의 에피택셜용 기판으로 하여 실시예 1과 동일한 간편 평가를 행하였다. 그 결과 EPD는 5.0×104cm－2로 매우 낮은 전위 밀도를 나타냈다. 또, 기판의 (0002)면의 XRC 측정에서의 FWHM은 132arcsec로 고품질의 AlN 단결정이 얻어졌다. 이 물건은 착색이 전혀 보이지 않고, 파장 230nm에서의 광선 투과율도 약 90%로 양호하여 심자외선 영역의 디바이스 기판으로서 적합한 것이었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고품질로 대구경인 III족 질화물의 단결정을 제작 가능한 III족 질화물 에피택셜 성장용 기판을 염가로 제공할 수 있다.
1 복합 기판
2 종결정층
3 지지 기판
4 평탄화층
5 응력 조정층
20 III족 질화물의 단결정 기판
21 박리 위치
22 베이스 기판
23 에피택셜(epitaxial)층

Claims (26)

  1. 질화물 세라믹스로 이루어지는 코어가 두께 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 봉지층으로 감싸진 구조를 가지는 지지 기판과,
    상기 지지 기판의 상면에 설치되고, 0.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 두께를 가지는 평탄화층과,
    상기 평탄화층의 상면에 설치되고, 표면에 요철 패턴을 가지고 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하 두께의 단결정의 종결정층을 구비하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 기판의 하면에 응력 조정층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코어가 질화알루미늄 세라믹스인 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉지층이 질화규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄화층이 산화규소, 산질화규소, 및 비소화알루미늄의 어느 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종결정층이 Si ＜111＞, SiC, 사파이어, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨인 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종결정층의 상기 요철 패턴이 주기적인 홈, 0.1~3о의 오프 앵글, 및 도트 구조로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종결정층이 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨이고,
    상기 종결정층의 저항률이 1×106Ω·cm 이상인 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 응력 조정층이 단체의 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판.
  10. 질화물 세라믹스로 이루어지는 코어를 준비하는 스텝과,
    상기 코어를 감싸도록 두께 0.05㎛ 이상 1.5㎛ 이하의 봉지층을 성막하여 지지 기판으로 하는 스텝과,
    상기 지지 기판의 상면에 두께 0.5㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 평탄화층을 성막하는 스텝과,
    상기 평탄화층의 상면에 표면이 요철 패턴을 가지는 0.1㎛ 이상 1.5㎛ 이하 두께의 단결정의 종결정층을 설치하는 스텝을 구비하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지 기판의 하면에 응력 조정층을 성막하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 봉지층을 LPCVD법으로 성막하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄화층을 플라즈마 CVD법, LPCVD법, 및 저압 MOCVD법의 어느 것으로 성막하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종결정층을 설치하는 스텝은
    1면을 이온 주입면으로 하는 III족 질화물의 단결정 기판을 준비하는 스텝과,
    상기 이온 주입면으로부터 이온 주입하여 상기 단결정 기판에 박리 위치를 형성하는 스텝과,
    상기 이온 주입면과 상기 평탄화층을 접합하여 접합 기판으로 하는 스텝과,
    상기 접합 기판을 상기 박리 위치에서 종결정층과 단결정 기판 잔부로 분리하는 스텝과,
    상기 분리하는 스텝에서 얻어진 종결정층에 상기 요철 패턴을 설치하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 단결정 기판을 준비하는 스텝에 있어서, 사파이어 기판 상에 MOCVD, HVPE법, 및 THVPE법의 어느 것에 의해 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨의 에피택셜층을 에피택셜 성장시킨 것을 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨의 상기 단결정 기판으로서 제작하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 단결정 기판을 준비하는 스텝에 있어서, 승화법으로 제작한 소구경의 단결정 혹은 승화법으로 제작한 AlN 기판을 베이스로 하여 MOCVD법, HVPE법, 및 THVPE법의 어느 것으로 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨의 에피택셜층을 에피택셜 성장시켜 얻어지는 소구경의 단결정을 붙여 상기 단결정 기판을 얻는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 박리 위치를 형성하는 스텝에 있어서, 상기 박리 위치를 상기 에피택셜층 내에 형성하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 단결정 기판 잔부를 베이스 기판으로서 재이용하는 것을 특징으로 하는 청III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단결정 기판 잔부를 또 다른 III족 질화물계 복합 기판의 제조에 있어서의 단결정 기판으로서 재이용하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  20. 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어가 질화알루미늄 세라믹스인 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  21. 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉지층이 질화규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  22. 제10항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄화층이 산화규소, 산질화규소, 및 비소화알루미늄의 어느 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  23. 제10항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종결정층이 Si ＜111＞, SiC, 사파이어, 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨인 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  24. 제10항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종결정층의 상기 요철 패턴이 주기적인 홈, 0.1~3о의 오프 앵글, 및 도트 구조로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  25. 제10항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종결정층은 질화알루미늄 또는 질화알루미늄갈륨이고, 상기 종결정층의 저항률이 1×106Ω·cm 이상인 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
  26. 제11항에 있어서,
    상기 응력 조정층이 단체의 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물계 에피택셜 성장용 기판의 제조 방법.
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