KR100918766B1

KR100918766B1 - 화합물 단결정의 제조 방법

Info

Publication number: KR100918766B1
Application number: KR1020020050930A
Authority: KR
Inventors: 타카미츠 카와하라; 히로유키 나가사와; 쿠니아키 야기
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2009-09-24
Also published as: KR20030019150A; EP1288346A3; JP2003068654A; US6736894B2; US20030047129A1; EP1288346A2

Abstract

본 발명은 탄화규소나 질화 갈륨 등의 화합물 반도체 단결정을 에피택셜(epitaxial) 성장법을 이용하여 제조하는 방법에 관한 것으로, 면 결함 밀도가 보다 낮은 화합물 단결정을 얻을 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명은 단결정 기판의 표면에 이 기판과 동일하거나 다른 화합물 단결정층의 2층 이상을 순차적으로 에피택셜 성장시키는 화합물 단결정의 제조 방법으로, 상기 기판 표면의 적어도 일부분에 한방향으로 연재(延在)하는 복수의 기복을 가지고, 2회 이후의 에피택셜 성장은 직전에 형성된 화합물 단결정층 표면의 적어도 일부분에 한방향으로 연재하는 복수의 기복을 형성시킨 후에 실시된다.

탄화규소, 질화 갈륨, 반도체 단결정, 에피택셜 성장, 면 결함

Description

화합물 단결정의 제조 방법{Method for preparing compound single crystal}

도 1은 본 발명의 제조방법에 따라 Si 기판 표면에 연재(延在)하는 복수의 기복의 방향과 이 기판 표면에 형성된 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복의 연재 방향이 동일한 경우를 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 제조방법에 따라 Si 기판 표면에 연재하는 복수의 기복의 방향과 이 기판 표면에 형성된 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복의 연재 방향이 직교하는 경우를 나타낸 개략도이다.

도 3은 기울인(오프각을 도입한) 규소(001) 표면 기판의 개략도이다.

도 4는 기판에 미세한 경사를 적용한 종래법의 설명도이다.

도 5는 기복 가공을 수행하여 오프 경사면이 서로 대향한 기판상에 탄화규소를 에피택셜 성장시키는 방법으로 탄화규소 내에 전반(傳搬)하는 면 결함이 해소되는 모습을 나타낸 설명도이다.

도 6은 본 발명에 따라 기복 가공을 수행하여 오프 경사면이 서로 대향한 기판상에 탄화규소를 에피택셜 성장시키는 방법에 있어서, 탄화규소 내에 전반하는 면 결함이 해소되는(서로 마주 보는 면 결함 끼리가 서로 회합하여 서로 소멸한다) 모습을 나타낸 설명도이다.

도 7은 입방정의 결정층에 있어서 해소하고자 하는 결함의 면인｛111｝면과 성장면(수평인 면)인 (001) 면이 이루는 각을 나타낸 설명도이다.

본 발명은 전자재료로 유용한 탄화규소 단결정을 포함한 화합물 단결정의 제조 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로 본 발명은 반도체 장치를 제작하는데 바람직한 낮은 결함 밀도, 또는 결정 격자 일그러짐이 적은 탄화규소 단결정을 포함한 화합물 단결정(예를 들면, 반도체)의 제조 방법에 관한 것이다.

종래에 탄화규소의 성장은 승화법에 의한 벌크 성장과 기판상에의 에피택셜(epitaxial) 성장에 의한 박막 형성으로 분류된다. 승화법에 의한 벌크 성장에서는 고온상의 결정 다형인 육방정(6 H, 4 H 등) 탄화규소의 성장이 가능하고, 또한, 탄화규소 자체의 기판 제작이 실현될 수 있다. 그러나, 결정 내에 도입되는 결함(특히, 마이크로 파이프)이 너무 많아, 기판 면적의 확대가 어려운 점이 있다. 이에 대해, 단결정 기판상에의 에피택셜 성장법을 이용하면, 불순물 첨가의 제어성 향상과 기판 면적의 확대, 그리고 승화법에서 문제가 되었던 마이크로 파이프의 저감이 실현된다. 그러나, 에피택셜 성장법에서는 종종 기판 재료와 탄화규소의 격자 상수의 차이에 의한 적층 결함 밀도의 증대가 문제가 되고 있다. 특히, 피성장 기판으로 일반적으로 사용되고 있는 규소는 탄화규소와의 격자 부정합이 커서 탄화규소 성장층 내에 쌍정(雙晶, Twin)이나 반위상 영역 경계면(APB：anti phase boundary)의 발생이 현저하고, 이들이 리크(누전) 전류 등의 원인 중 하나가 되어 탄화규소의 전자소자로서의 특성을 손상시켜 왔다.

효과적으로 반위상 영역 경계면을 저감하는 방법으로는 케이. 쉬바하라(K.Shibahara) 등에 의한 표면 법선축을 ＜001＞방향에서 ＜110＞방향으로 약간 기울인(오프각을 도입하였다) 규소(001) 표면 기판(도 3 참조) 상에의 성장법이 있다(Applied Physics Letter 50권, 1987년, 1888페이지). 이 방법은 기판에 매우 작은 경사를 도입한 것으로 원자 레벨의 스텝이 한방향에 등간격으로 도입되기 때문에 기상 성장법에서는 스텝 플로우에 의한 에피택셜 성장이 초래되어 도입된 스텝에 수직인 방향(스텝을 횡단할 방향)에의 면 결함의 전반을 억제하는 효과가 있다. 이 때문에, 탄화규소의 막 두께 증가에 대하여, 막중에 포함되는 2종류의 반위상 영역 중, 도입된 스텝에 평행한 방향으로 확대하는 반위상 영역이 직교하는 방향으로 확대하는 반위상 영역에 비해 우선적으로 확대하기 때문에, 반위상 영역 경계면을 효과적으로 저감시킬 수 있다. 그러나, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 방법은 탄화규소/규소 기판 계면의 스텝 밀도의 증가에 의해 의도하지 않게 반위상 영역 경계면(1) 및 쌍정의 생성을 일으켜 반위상 영역 경계면의 완전 해소를 이루지 못하는 문제점이 있다. 또한, 도 4에 있어서, (1)은 규소 기판의 단원자 스텝에서 발생한 반위상 영역 경계면, (2)는 반위상 영역 경계면 회합점, (3)은 규소 기판 표면 테라스에서 발생한 반위상 영역 경계면, θ는 오프 각도, φ는 Si (001) 면과 반위상 영역 경계면이 이루는 각(54.7°)을 나타내고 있다. 규소 기판 표면 테라스에서 발생한 반위상 영역 경계면(3)은 반위상 영역 경계면 회합점(2)에서 소멸하나, 규소 기판의 단원자 스텝에서 발생한 반위상 영역 경계면(1)은 회합 대상 이 없고, 소멸하지 않는다.

이러한 탄화규소 내의 면 결함(Twin, APB)을 저감하는 방법으로, 본 출원인은 규소 기판 표면의 한방향에 평행하여 연재하는 기복을 구비하고, 기복 가공이 행해진 기판상에 탄화규소의 에피택셜 성장을 실시하는 것으로, 탄화규소내에 전반하는 면 결함을 해소하는 기술을 제안하였다(특원 제2000-365443호, 특원평 제11-288844호). 기복 형상을 규소 기판상에 구비한 효과는 도 5에 나타낸 바와 같이 오프 경사면이 서로 대향해 규소 기판상에 배치하고 있기 때문에, 서로 마주 보는 면 결함 끼리 도 6에 나타낸 바와 같이 서로 회합하여, 소멸하는 것이다.

이 방법에 의해, 면 결함이 큰폭으로 해소된 탄화규소를 얻을 수 있게 되었다. 그러나, 대향하는 면 결함이 회합하고, 소멸할 때, 회합하는 어느 쪽 하나의 면 결함은 잔류하고, 전반을 계속하게 된다. 현실적인 규소 기판상의 기복 형상과 탄화규소의 판 두께, 예를 들면 기복 간격 2㎛ 탄화규소의 판두께 200㎛에서는 잔류하는 면 결함 밀도는 단순 계산(하나의 기복으로부터 하나의 면 결함이 잔류하여 전반하는 것으로 가정한 경우)으로 최소 약 30개/cm가 된다. 이들을 완전 해소하기 위해서는 탄화규소의 구경이 1.41배인 판 두께가 요구되고(제1단의 면 결함이 전반하여 끝마치는 특정 위치가 성장 표면이 아닐 때까지의 두께), 기상 성장법 등을 이용하는 경우에는 성장 시간이 너무 오래 걸려 비현실적인 두께가 된다.

또한, 탄화규소 이외의 질화 갈륨 등의 화합물 반도체는 청색 LED나 파워 디바이스용 재료로 기대되고 있다. 최근에, 질화 갈륨을 탄화규소 기판상에 성장시키 는 보고 사례가 많다. 이는 탄화규소를 질화 갈륨 성장용 기초 기판으로 이용하는 것으로, 전극을 형성하기 쉽고, 방열이 쉬우며, 결정의 쪼개져 갈라지는 방향이 같기 때문에 핸들링이나 가공이 쉬운 등의 이점이 있기 때문이다. 그러나, 큰 면적으로 고품질인 탄화규소 기판을 얻는 것이 어렵고, 비교적 격자 정수의 차이가 작은 탄화규소라고 해도 계면의 격자 부정합에 의해 질화 갈륨 성장층에 면 결함이 전반해 버리는 문제가 있다. 규소 기판상의 탄화규소 성장과 마찬가지로 결함을 해소하기 위한 대책이 요구된다.

이에 따라 본 발명의 목적은 탄화규소나 질화 갈륨 등의 화합물 반도체 단결정을 에피택셜 성장법을 이용하여 제조하는 방법으로, 면 결함 밀도가 보다 낮은 화합물 단결정을 얻을 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 다음과 같다.

(1) 단결정 기판의 표면에 이 기판과 동일하거나 다른 화합물 단결정층의 2층 이상을 순차적으로 에피택셜 성장시키는 화합물 단결정의 제조 방법에 있어서, 상기 기판 표면의 적어도 일부분에 한방향으로 연재하는 복수의 기복을 가지고, 2회 이후의 에피택셜 성장은 직전에 형성된 화합물 단결정층 표면의 적어도 일부분에 한방향으로 연재하는 복수의 기복을 형성시킨 후에 실시되는 제조방법.

(2) 상기 화합물 단결정층은 상기 단결정 기판과 다른 화합물 단결정이고, 상기 화합물 단결정층을 구성하는 화합물 단결정과 단결정 기판을 구성하는 단결정은 서로 유사한 형태의 공간 격자를 갖는 (1)에 기재의 제조방법.

(3) 상기 단결정 기판 표면에 연재하는 복수의 기복의 방향과, 상기 기판 표 면에 형성된 화합물 단결정층의 표면에 마련된 복수의 기복의 연재 방향은 동일하거나 또는 직교하는 (1) 또는 (2)에 기재의 제조방법.

(4) 성장 방향에 인접하여 마련된 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복의 연재 방향은 동일하거나 또는 직교하는 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재의 제조방법.

(5) 단결정 기판이 단결정 SiC인 (1)~(4) 중 어느 하나에 기재의 제조방법.

(6) 화합물 단결정층은 단결정 SiC, 질화 갈륨, 질화 알루미늄, 또는 질화 알루미늄 갈륨인 (1)~(5) 중 어느 하나에 기재의 제조방법.

(7) 단결정 SiC 기판은 기저면이 (001) 면인 입방정 SiC 이거나, 또는 기저면이 (11－20) 면 또는 (1-100) 면인 육방정 SiC인 (1)~(6) 중 어느 하나에 기재의 제조방법.

본 발명의 화합물 단결정의 제조방법은 단결정 기판의 표면에 이 기판과 동일하거나 또는 다른 화합물 단결정층의 2층 이상을 순차적으로 에피택셜 성장시키는 것이다.

그리고, 단결정 기판으로는 기판 표면의 적어도 일부분에 한방향으로 연재하는 복수의 기복을 마련한 것(이하, 기복 가공 단결정 기판이라고 함)을 사용하는 것과, 2번째 이후의 에피택셜 성장은 직전에 형성된 화합물 단결정층 표면의 적어도 일부분에 한방향으로 연재하는 복수의 기복을 형성한 후에 실시하는 것을 특징으로 한다.

기복 가공 단결정 기판의 표면에 단결정을 적층해 나가면서, 서서히 기복의 높낮이 차이가 도태되어 단결정층 두께가 수십 ㎛ 정도로 평활한 경면(鏡面)을 얻을 수 있다. 따라서, 막 두께가 그 이상이 되면 스텝 밀도가 낮기 때문에 이차원핵 발생에 의한 성장이 초래된다.

만약, 계면으로부터 전반하는 전반성 면 결함이 잔류하는 경우에는 그대로 대향하는 면 결함과 회합할 때까지 성장 표면에 전반하는 것을 계속한다.

본 발명의 제조 방법에서는 기복 가공 단결정 기판의 표면에 단결정층을 에피택셜 성장으로 형성하여, 더욱 이 단결정층 표면에 재차 기복 가공을 한다.

이에 의해, 단결정층의 기저면 위에 나타난 극성면이 일단 배제되고, 새롭게 형성된 기복의 오프 경사면 효과에 의한 스텝 플로우 성장이 초래된다. 그리고, 스텝으로부터 테라스 폭 방향으로의 성장이 지배적이게 되어, 계면으로부터의 면 결함의 전반을 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 그 결과, 기복 가공을 한 단결정 기판의 표면에 단결정층을 형성하는 방법에 비해, 면 결함을 저감할 수 있다. 기복 가공을 한 단결정 기판의 표면에 단결정층을 형성하는 방법에서는, 면 결함들이 서로 자연스럽게 회합해 해소되는 것을 기다려야 했으나, 본 발명의 제조 방법에서는 종래의 방법과 비교해 조기 단계에서 결함을 해소할 수 있다.

단결정 기판용 단결정으로는, 예를 들면, 단결정 SiC를 들 수 있고, 좀 더 구체적으로는, 단결정 SiC 기판은 기저면이 (001) 면인 입방정 SiC이거나, 또는 기저면이(11－20) 면 또는 (1-100) 면인 육방정 SiC 일 수 있다. 상기 이외의 단결정 기판으로는, 예를 들면, 단결정 Si 기판을 들 수 있다.

화합물 단결정층을 구성하는 결정으로는 예를 들면, SiC나 질화 갈륨, 질화 알루미늄, 질화 알루미늄 갈륨, 질화 인듐 갈륨 등을 들 수 있다.

본 발명의 화합물 단결정의 제조 방법은 단결정 기판과 동일하거나 또는 다른 화합물 단결정층의 제조 방법이나, 화합물 단결정층이 단결정 기판과 다른 화합물 단결정인 경우에는, 화합물 단결정층을 구성하는 화합물 단결정과 단결정 기판을 구성하는 단결정이 서로 유사한 형태의 공간 격자를 갖는 경우에 특히 유효하다.

2개의 단결정이 서로 유사한 형태의 공간 격자를 갖는다는 것은 결정의 구성 단위(기본 단위 구조)의 원자의 위치 관계가 서로 유사하고, 또한 원자간의 결합 방위도 일치하고 있어, 동일한 결정축방향으로 성장(에피택셜 성장)한다는 것을 의미한다.

또한, 서로 유사한 형태의 공간 격자를 갖는 2개의 단결정으로는 예를 들면, 입방정GaN/입방정SiC, 육방정GaN/육방정SiC, 육방정AlN/육방정SiC, 육방정AlGaN/육방정SiC, 입방정AlN/입방정SiC, 육방정(4H) SiC/육방정(6H) SiC 등을 들 수 있다.

이하, 단결정 기판의 표면에 수행되는 기복 가공 및 단결정층 표면에 수행되는 기복 가공에 대해 설명한다.

단결정 기판의 표면에 수행되는 기복 및 단결정층 표면에 수행되는 기복은 한방향으로 연재하는 복수의 기복이고, 단결정층 안의 반위상 영역 경계면 등의 면 결함을 저감 또는 해소할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않고, 보다 구체적으로는, 각 기복의 경사면에 있어 케이. 쉬바하라(K.Shibahara) 등에 의해 제안된 오프 각의 도입 효과를 얻을 수 있는 기복이다. 단, 본 발명에서 언급하고 있는 기복은 수학적으로 엄밀한 의미에서의 평행성이나 경면 대칭 관계를 요구하는 것은 아니고, 면 결함을 효과적으로 저감 또는 해소할 수 있는 충분한 정도의 형태를 가지고 있으면 된다.

예를 들면, 상기 기복은 중심선 평균 거칠기가 3~1000nm의 범위이고, 이 기복 경사면의 경사도는 성장 기판 표면과 발생하는 트윈 밴드 등의 면 결함이 이루는 각도보다 작은 각도일 수 있다. 예를 들면, 입방정의 결정층에서 해소하고자 하는 결함의 면인｛111}면과 성장면(수평인 면)인 (001)면이 이루는 각, 즉, 54.7°이하로 기울고, 바람직하게는 1°내지 54.7°범위의 기울기를 갖는 것일 수 있다(도 7 참조). 또한, 육방정의 경우, 예를 들면, 성장면(0001)에 대해,｛1－101｝이 이루는 각도 보다 작은 각도(각도는 결정의 격자 정수에 따라서 다르다)일 수 있다. 또한, M면(01－10)이나 R면(1－102)에 대해서는 C축(0001)이 이루는 각 이하의 각도일 수가 있다.

성장면과 발생하는 면 결함의 예를 몇 가지 들었으나, 이들은 단지 실시예에 지나지 않고, 경사도가 상기에 한정되는 것은 아니다. 성장면과 발생하는 면 결함이 이루는 각도 보다 작은 경사도를 갖는 기복이면 기복의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 대향하는 경사면으로부터 발생하는 면 결함이 대향한 면 결함끼리 충돌하여 해소할 수 있을 정도의 각도이면 된다.

더욱, 상기 기복은 기복이 연재하는 방향과 직교하는 단면에서, 경사면 끼리 인접하는 부분의 형상이 곡선상일 수 있다.

여기서 말하는 기복은 산부(山部)와 곡부(谷部)의 반복에 의해 형성되며 소위 원자 스텝(atomic steps)은 아니고, 후술한 바와 같이 원자 스텝에서 매크로인 치수를 갖는 것이다. 그러한 기복은, 예를 들면, 중심선 평균 거칠기가 3~1000nm의 범위에 있는 기복이고, 상기 산부는 기저면에 대해 예를 들면, 입방정의 경우 상술한 바와 같이, 1~54.7°의 기울기를 가진 경사면을 갖는 것일 수 있다. 중심선 평균 거칠기가 3nm이상이면 효과적인 오프각을 얻을 수 있는 것이 용이하고, 면 결함의 발생 밀도가 낮아진다. 또한, 중심선 평균 거칠기가 1000nm이하이면, 면 결함 끼리 충돌하여 해소되는 확률이 높아진다. 중심선 평균 거칠기는 10nm이상인 것, 및 100nm이하인 것이 바람직하다.

더욱, 기판 표면의 중심선 평균 거칠기는 B0601-1982(JIS 핸드북 1990)로 정의되는 중심선 평균 거칠기(Ra)이고, 거칠기 곡선으로부터 그 중심선의 방향으로 측정 길이 L의 부분을 취하고, 이 취한 부분의 중심선을 X축, 세로 배율의 방향을 Y 축으로 해, 거칠기 곡선을 y=f(x)로 나타냈을 때, 하기 식으로 나타낸 값을 (㎛)로 나타낸 것을 의미한다.

Ra=(1/L)∫¹ ₀│f(x)│dx

더욱, 상기 JIS B0601-1982에서 정의는 중심선 평균 거칠기의 단위가 ㎛이나, 본 발명에서는 나노미터(nm)를 사용한다. 또한, 중심선 평균 거칠기(Ra)를 구하기 위한 거칠기 곡선은 원자간력 현미경(AFM)을 이용하여 측정된다.

게다가, 상기 기복의 경사면의 경사도는 1°이상, 및 54.7° 이하의 범위내인 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에서는 피성장 기판 또는 단결정층 표면에 있어서 원자 레벨 스텝 근방에서 탄화규소 등의 화합물 단결정의 성장을 촉진하여 그 효과가 발휘되는 것으로, 기복의 경사도는 경사면 전면이 단일 스텝에 덮이는 (111) 면의 경사도 54.7°이하의 경사에서 본 발명이 실현된다.

또한, 1°미만의 경사도에 대해 기복 경사면의 스텝 밀도를 현저하게 감소시키기 위해, 기복 경사면의 경사는 1°이상이다. 더욱, 기복 경사면의 경사각은 2° 이상인 것, 및 10°이하인 것이 바람직하다.

더욱, 본 발명에 있어 「기복의 경사면」은 평면, 곡면 등의 모든 형태를 포함한다. 또한, 본 발명에 있어 「기복 경사면의 경사도」는 본 발명의 효과에 기여하는 실질적인 경사면의 경사도를 의미하며, 경사면의 평균 경사도를 의미한다. 평균 경사도라는 것은 기판 표면 또는 단결정층 표면의 결정 방위면과 경사면이 교차하는 각도(평가 영역의 평균치)를 의미한다.

게다가, 상기 기복이 연재하는 방향과 직교하는 단면에 있어서, 기판 또는 단결정층 표면에 존재하는 경사면 끼리 인접하는 부분의 형상이 곡선상인 것이 바람직하다. 경사면 끼리 인접하는 부분이라는 것은 표면에 연재하는 기복의 도랑 부분과 능선 부분이고, 도랑 바닥의 부분과 능선 정상의 단면 형상이 곡선상이다. 기복이 연재하는 방향과 직교하는 단면에 있어서 기복의 단면 형상은 파장 및 파고(波高)는 일정할 필요는 없지만, 1종의 정현파와 같은 형상을 갖는다. 이와 같이 도 랑 바닥의 부분과 능선 정상의 단면 형상이 곡선상인 것으로 면 결함 밀도를 저감하는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이, 기판 표면 및 단결정층 표면에 복수의 기복을 구비시키는 것으로, 각 기복의 경사면에 있어 케이. 쉬바하라(K.Shibahara) 등에 의해 제안된 오프각의 도입 효과를 얻는 것이 가능하게 된다. 기복 정부(頂部)의 간격은 기판 및 단결정층에의 기복 제작에 있어 미세 가공 기술의 한도를 고려하여 0.01㎛이상이 바람직하다. 또한, 기복 정부의 간격이 1000㎛를 넘으면 반위상 영역 경계면 끼리의 회합 빈도가 매우 저하하기 때문에, 기복 정부의 간격은 1000㎛ 이하인 것이 바람직하다. 게다가, 본 발명의 효과를 충분히 발휘하기 위한 바람직한 기복 정부의 간격은 0.1 내지 100㎛이다.

기복의 높낮이 차이 및 간격은 기복의 경사도, 즉 스텝 밀도를 결정한다. 바람직한 스텝 밀도는 결정 성장 조건에 의해 변화하기 때문에 일률적이지는 않으나, 통상 요구되는 기복 높낮이 차이는 기복 정부 간격과 동일한 정도, 즉 0.01㎛ 이상 20㎛ 이하이다. 각 기복은 기저면에 대해 90°보다 작은 구배를 가진 경사면이 서로 대향하도록 형성되어 있고, 또한 기저면에 대한 표면의 경사각을 전표면에 걸쳐 적분했을 경우, 그 값이 실질적으로 0°이 되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 기판 및 단결정층 전체, 또는 기판 및 단결정층의 일부 영역(단, 이 영역은 상기 복수의 기복을 갖는다)을 하나의 성장 영역으로서 그 위에, 화합물 단결정막을 연속적으로 형성시킨다. 기판 및 단결정층에 이러한 형상의 기복을 마련하는 것에 의해, 우선 기판상에의 단결정층의 성장에 따라 경사면에 존재하는 스텝으로부터 발생하여 성장하는 반위상 영역 경계면을 상기 복수의 기복간에 서로 회합시키는 것이 가능하고, 또한, 단결정층에 기복을 도입하는 것으로 기저면에 나타나 있던 극성면이 일단 배제되어 새롭게 형성된 기복의 오프 경사면 효과에 의한 스텝 플로우 성장이 초래된다. 이에 의해 반위상 영역 경계면을 효과적으로 소멸시켜 제거할 수 있어 결함이 적은 화합물 단결정을 얻을 수 있다.

성장 기판 표면(예를 들면, 입방정 탄화규소(001) 면)에 오프 경사면을 형성하는 방법은 오프로 절단하는 방법이 고려되나, 예컨대, 최적의 오프 효과를 얻을 수 있는 4°의 오프 경사면을 얻기 위해서는 6인치 φ기판에서 최저 판두께 10.5mm 이상이 필요하다(10.5mm의 판두께를 얻을 수 없으면 4°로 절단하여도 6인치 면의 영역을 얻을 수 없다). 실제로는 절단할 때에 취하는 것이 필요하기 때문에 12~20mm 두께가 필요하다. 그러나, 기복 가공을 통하여 수 ㎛ 두께의 3C-SiC 표면에 대향하는 오프 경사면을 형성하는 것이 가능해져 스텝 플로우 모드에 에피택셜 성장을 도입할 수 있다.

기판 및 단결정층의 표면에 상기와 같은 형상을 갖는 기복을 형성하기 위해 예를 들면, 광리소그래피 기술, 프레스 가공 기술, 레이저 가공이나 초음파 가공 기술, 연마 가공 기술 등을 이용할 수 있다. 어떤 방법도 이용할 수 있으며, 피성장 기판 표면 및 단결정층의 최종 형태가 반위상 영역 경면을 효과적으로 저감 또는 해소할 수 있는데 충분한 형태를 갖는 것이면 된다.

광리소그래피 기술을 이용하면, 기판 또는 단결정층에 전사하는 마스크 패턴을 임의로 형성하여, 임의의 기복 형상을 피성장 기판 또는 단결정층에 전사하는 것이 가능하다. 패턴의, 예를 들면 선폭을 바꾸는 것으로 기복 형상의 폭을 제어하는 것이 가능하고, 또한, 레지스터와 기판 또는 단결정층의 에칭 선택비를 제어하는 것으로 기복 형상의 깊이나 경사면의 각도를 제어하는 것이 가능하다. 기판 또는 단결정층 표면의 기복이 연재할 방향과 직교하는 단면에 있어 경사면 끼리 인접하는 부분의 형상이 곡선상인 기판을 형성하는 경우에는 레지스터에 패턴 전사한 후, 열처리에 의해 레지스터를 연화시키는 것으로, 단면 곡선상(파상 형상)의 기복 패턴을 형성하는 것이 가능하다.

프레스 가공 기술을 이용하면, 프레스용의 형태를 임의로 형성하여 피성장 기판 또는 단결정층상에 임의의 기복 형상을 형성하는 것이 가능하다. 다양한 형상의 형태를 형성하는 것으로, 다양한 형상의 기복 형상을 피성장 기판상에 형성할 수 있다.

레이저 가공이나 초음파 가공 기술을 이용하면, 기판 또는 단결정층에 직접 기복 형상을 가공 형성하므로 보다 미세한 가공이 가능하다.

연마 가공을 이용하면, 연마의 연마용 입자 지름의 크기나 가공 압력을 변화시켜 기복 형상의 폭이나 깊이를 제어하는 것이 가능하다. 한방향 기복 형상을 마련한 기판 또는 단결정층을 제작하는 경우에는 연마는 한방향으로만 실시된다.

드라이 에칭 가공을 이용하면, 에칭의 조건과 에칭용 마스크의 형상을 변화시켜 기복 형상의 폭이나 깊이를 제어하는 것이 가능하다. 기판 또는 단결정층 표 면의 기복이 연재할 방향과 직교 하는 단면에 있어, 경사면 끼리 인접하는 부분의 형상이 곡선상인 기판을 형성하는 경우는 에칭 마스크를 피패턴 전사 기판으로부터 떼어 놓아 배치하는 것을 통하여, 마스크와 기판 또는 단결정층의 사이에 에칭이 확산되기 때문에, 곡선상 단면을 갖는 파상의 패턴을 전사시키는 것이 가능하다. 또한, 마스크 창의 단면이 피패턴 전사 기판측에 점차로 끝이 넓어지는 형태의 사다리꼴을 갖는 마스크도 가능하다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 단결정층 표면에 기복의 형성과 기복을 형성한 단결정층상에 새로운 단결정층의 형성을 적어도 1회 실시한다. 단결정층 표면에 기복의 형성과 새로운 단결정층의 형성은 2회 이상 반복하여 실시할 수 있고, 예를 들면, 2~10회의 범위에서 실시할 수 있다. 다만, 필요에 따라 10회 이상 실시할 수도 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 단결정 기판 표면에 연재하는 복수의 기복의 방향과 상기 기판 표면에 형성된 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복의 연재 방향은 동일하거나 직교하여도 된다. 또한, 어느 단결정층 표면에 연재하는 복수의 기복 방향과 이 단결정층 표면에 형성된 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복의 연재 방향은 동일하거나, 직교하고 있어도 된다.

Si 기판 표면에 연재하는 복수의 기복 방향과 이 기판 표면에 형성된 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복의 연재 방향이 동일한 경우를 도 1에 나타내었다. 이 방법은 ① Si기판 표면에 연재하는 복수의 기복이 형성되고, ② 이 기판 표면에 형성된 화합물 단결정층이 형성되고, ③ 화합물 단결정층의 표면에 마 련되는 복수의 기복이 마련되고(이 기복의 연재 방향은 Si기판 표면에 연재하는 기복의 연재 방향과 동일하다), ④ 한층 더 화합물 단결정층이 형성되는 것으로 이루어진다.

Si기판 표면에 연재하는 복수의 기복의 방향과 이 기판 표면에 형성된 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복의 연재 방향이 직교하는 경우를 도 2에 나타내었다. 이 방법은 ① Si기판 표면에 연재하는 복수의 기복이 형성되고, ② 이 기판 표면에 형성된 화합물 단결정층이 형성되고, ③ 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복이 마련되고(이 기복의 연재 방향은 Si기판 표면에 연재하는 기복의 연재 방향과 직교한다), ④ 한층 더 화합물 단결정층이 형성되는 것으로 이루어진다.

예를 들면, 제n층째 기판 또는 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위와 제n+1층째의 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위가 일치하고, 한편 제n층째의 결정의 극성면과 제n+1층째의 결정의 동일극성을 갖는 극성면이 동일 방위로 배향하고 있으면, 제n층째의 결정층으로부터 제n+1층째의 층에 결함이 전파해 오는 것을 스텝 플로우 성장을 적극적으로 실시하는 것으로 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제n층째의 기판 또는 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위와 제n＋1층째의 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위를 동일하게 하고, 제n＋1층째의 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위와 제n＋2층째의 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위를 직교시키는 것, 또는 제n층째의 기판 또는 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위와 제n＋1층째의 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위를 직교시켜 제n＋1층째의 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위와 제n＋2층째의 단결정층 표면에 형성된 기복의 방위를 동일하게 할 수 있다.

어떤 경우에도 형성되는 스텝이나 테라스의 방향, 극성의 방향을 변화시켜, 성장 방향을 강제적으로 변화시킴으로써 성장층에 면 결함 전반을 억제하는 효과가 있어 면 결함의 해소 효과가 증대되어, 보다 결함이 적은 결정층을 얻을 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 따르면 저 결함 밀도의 탄화규소를 얻을 수 있다. 계면으로부터 전반성 면 결함이 해소된 것에 의해, 전기의 여러가지 특성에 있어 리크 전류 등의 발생을 감소시켜 반도체 재료로 실용화하는 것을 가능하게 한다.

게다가, 본 발명의 제조 방법에 따르면 저결함 밀도의 탄화규소상 질화 갈륨 또는 탄화규소상 질화 알루미늄의 화합물 결정을 얻을 수 있다.

게다가, 본 발명의 제조 방법에 따르면 육방정의 화합물 결정을 얻는 것이 가능하다. 즉, 저결함 밀도의 육방정 탄화규소, 육방정 질화 갈륨, 질화 알루미늄을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 따르면 면 결함 밀도가 1개/cm 이하인 고품질의 화합물 결정을 얻는 것이 가능하다. 본 발명에 따라, 반도체 재료로서 충분히 실용가능한 화합물 결정을 얻을 수 있다.

실시예

이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

직경 6인치의 Si(001) 기판 표면에 ＜110＞방향으로 평행하게 연마제를 문지르는 방법으로,＜110＞방향으로 평행한 기복 형성 기판을 제작했다. 연마제로는 시판되어 있는 약 φ9㎛ 지름의 다이아몬드 슬러리(엥기스 사제 하이 프레스)와 시판의 연마 크로스(엥기스 M414)를 이용했다. 크로스에 다이아몬드 슬러리를 동일하게 침투시켜 패드상에 Si(001) 기판을 두고, 0.2kg/㎠의 압력을 Si(001) 기판 전체에 가하면서,＜110＞ 방향으로 평행하게 크로스상을 약 20cm 정도의 거리를 약 300회 왕복시켰다(한방향 연마 처리). Si(001) 기판 표면에는＜110＞방향으로 평행한 연마상처(기복)가 무수히 형성되었다.

한방향 연마 처리를 가한 Si(001) 기판 표면에 연마 입자 등이 부착하고 있으므로 초음파 세척기로 세정하고, 그 후, 과산화 수소수＋황산 혼합 용액(1：1), HF 용액으로 세정하였다. 세정한 후, 열처리 장치를 이용해 하기 표 1에 나타낸 조건으로 기복 가공 처리하여 기판상에 열산화막을 약 1㎛ 형성하였다. 상기 형성된 열산화막을 묽은 불화수소산으로 제거하였다. 상기 기판 표면은 얻어진 기복 이외에 미세한 스파이크상의 요철이나 결함이 많이 잔존해 피성장 기판으로 이용이 어려웠다. 그러나, 열산화막을 1㎛ 정도 형성하여 재차 산화막을 제거하는 것으로, 기판 표면을 약 2000Å 정도로 에칭하여 미세한 요철이 제거되어 매우 매끄러운 언듈레이션(undulation, 기복)을 얻을 수 있었다. 파상 단면을 보면 파상 요철의 크기는 불안정하고 불규칙하지만, 밀도는 높고, 기복이 연속 상태로 존재하였다. 도랑의 깊이는 30~50nm, 폭은 1~2㎛이었다. 경사도는 3~5°이었다.

장치	대(大)기압 열처리노(핫 월 타입)
온도	1000∼1200℃
산소유량	1∼5s1m(수증기 100∼1000sccm)
희석 기체(아르곤) 유량	1∼5s1m
처리 시간	3시간

상기 방법으로 얻어진 기판 상에 탄화규소(3C-SiC)를 기상 성장법에 의해 형성하였다. 성장 조건은 하기 표 2및 3에 나타내었다.

탄화온도	1000∼1400℃
아세틸렌 유량	10∼50sccm
압력	20∼90mTorr
승온시간	30∼120분

성장온도	1000∼1400℃
가스의 공급방법	아세틸렌과 디클로르시란의 교호공급
아세틸렌 유량	10∼50sccm
디클로르시란 유량	10∼500sccm
각 가스 공급간격	1∼5sec
각 가스의 공급시간	1∼5sec
최대압력	100mTorr
최저압력	10mTorr

반응 관내에, 디클로르시란과 아세틸렌을 교대로 공급하면서 3 C-SiC의 성장을 실시하였다. 그리고, 기복 가공을 한 Si 기판상에 판두께 약 200㎛의 3 C-SiC를 얻었다. 표면은 평활한 경면이고, 기초 기판에 형성된 기복 형상은 표면에 나타나지 않았다.

얻어진 3C-SiC의 에치피트(etch pit) 밀도와 쌍정 밀도를 하기와 같이 구하였다.

3C-SiC를 용해 KOH(500°, 5분 )에 노출한 후, 광학 현미경으로 표면을 관찰하였더니 적층 결함이나 면 결함(Twin, APB) 같은 에치피트는 6인치 전면에서 1290개, 7.3/㎠이었다. 게다가, 3 C-SiC(111) 면에 대한 X선 회절 록킹카브(XRD)의 극 점도 작성을 수행하여, 쌍정면에 상당하는｛115｝면 방위의 신호 강도와 통상의 단결정면｛111｝면 방위의 신호 강도비로부터 쌍정 밀도를 산출하였다. 그 결과, 쌍정 밀도는 3 ×10^－3Vol.%이었다.

이어서, 상기로부터 얻어진 3C-SiC 상에 Si 기판에 형성한 기복과 같은 기복을 형성하였다. 형성 방법은 상술한 바와 같다. 기복의 연재 방향은 ＜110＞방위에 평행하게 하였다. 그리고, 기복 가공을 한 3C-SiC 상에 3C-SiC를 두께 100㎛ 호모 에피택셜 성장하였다.

얻어진 3C-SiC의 에치피트 밀도와 쌍정 밀도를 하기와 같이 구하였다.

3C-SiC를 용해 KOH(500℃, 5분)에 노출한 후, 광학 현미경으로 표면을 관찰하였더니 적층 결함이나 면 결함(Twin, APB) 같은 에치피트는 6인치 전면에서 420개, 2.4/㎠이었다. 게다가, 3C-SiC(111) 면에 대한 X선회절 록킹카브(XRD)의 극점도 작성을 수행하여, 쌍정면에 상당하는｛115｝면 방위의 신호 강도와 통상의 단결정면｛111｝면 방위의 신호 강도비로부터 쌍정 밀도를 산출했다. 그 결과, 쌍정 밀도는 측정 한계인 4 ×10^－4 Vol.%이하이었다.

비교를 위해, 기복 가공을 한 Si 기판 상에 3C-SiC를 연속해서 300㎛ 두께로형성하였다. 이 3C-SiC를 용해 KOH(500℃, 5분)에 노출한 후, 광학 현미경으로 표면을 관찰하였더니, 적층 결함이나 면 결함(Twin, APB) 같은 에치피트는 6인치 전면에서 900개, 5.1/㎠이었다. 게다가, 3C-SiC(111) 면에 대한 X선 회절 록킹카브(XRD)의 극점도 작성을 수행하여, 쌍정면에 상당하는｛115｝면 방위의 신 호 강도와 통상의 단결정면｛111｝면 방위의 신호 강도비로부터 쌍정 밀도를 산출했다. 그 결과, 쌍정 밀도는 2 ×10^－3 Vol.%이하이었다.

상기 결과로부터, 기복 가공을 성장층 표면에 마련하고, 그 위에 3C-SiC를 성장함으로써 기판계면으로부터 성장층 표면에 전반하는 면 결함을 조기에 해소할 수 있음을 알았다.

실시예 2

직경 6인치의 Si(001) 기판 표면에 ＜110＞ 방향으로 평행하게 연마제를 문지르는 방법으로,＜110＞방향으로 평행한 기복 형성 기판을 제작하였다. 연마제는 시판되어 있는 약 약 φ9㎛ 지름의 다이아몬드 슬러리(엥기스 사제 하이 프레스)와 시판의 연마 크로스(엥기스 M414)를 이용했다. 크로스에 다이아몬드 슬러리를 동일하게 침투시켜 패드상에 Si(001) 기판을 두고, 0.2kg/㎠의 압력을 Si(001) 기판 전체에 가하면서,＜110＞ 방향으로 평행하게 크로스상을 약 20cm 정도의 거리를 약 300회 왕복시켰다(한방향 연마 처리). Si(001) 기판 표면에는＜110＞방향으로 평행한 연마상처(기복)가 무수히 형성되었다.

한방향 연마 처리를 가한 Si(001) 기판 표면에 연마 입자 등이 부착하고 있으므로 초음파 세척기로 세정하고, 그 후, 과산화 수소수＋황산 혼합 용액(1：1), HF 용액에서 세정하였다. 세정한 후, 열처리 장치를 이용해 상기 표에 나타낸 조건으로 기복 가공 처리하여 기판상에 열산화막을 약 1㎛ 형성하였다. 상기 형성된 열산화막을 묽은 불화수소산으로 제거하였다. 상기 기판 표면은 얻어진 기복 이외에 미세한 스파이크상의 요철이나 결함이 많이 잔존해 피성장 기판으로 이용이 어려웠다. 그러나, 열산화막을 1㎛ 정도 형성하여 재차 산화막을 제거하는 것으로, 기판 표면을 약 2000Å 정도로 에칭하여 미세한 요철이 제거되어 매우 매끄러운 언듈레이션(undulation, 기복)을 얻을 수 있었다. 파상 단면을 보면 파상 요철의 크기는 불안정하고 불규칙하지만, 밀도는 높고, 기복이 연속 상태로 존재하였다. 도랑의 깊이는 30~50nm, 폭은 1~2㎛이었다. 경사도는 각각의 경사도에 차이가 있었으나 대략 3~5°이었다.

제작한 기복 가공이 끝난 Si(001) 기판 상에, 두께 200㎛의 3C-SiC의 성장을 실시했다. 형성 조건은 상기 표 2 및 3과 같다.

얻어진 3C-SiC 표면에 기복 가공을 하였다. 기복 연재 방향은 ＜1－10＞방향으로 평행하게 하였다. 즉, 기초 기판상에 형성한 기복의 연재 방향은 ＜001＞방위로 시료를 보았을 경우에 직교하는 방향이다.

상기로부터 얻어진 3C-SiC 상에 3C-SiC를 두께 100㎛로 호모 에피택셜 성장하였다. 성장 방법은 상술한 방법과 같다.

3C-SiC를 용해 KOH(500℃, 5분 )에 노출한 후, 광학 현미경으로 표면을 관찰하였더니, 적층 결함이나 면 결함(Twin, APB) 같은 에치피트는 6인치 전면에서 380개, 2.2/㎠이었다. 게다가, 3C-SiC(111) 면에 대한 X선 회절 록킹카브(XRD)의 극점도 작성을 수행하여, 쌍정면에 상당하는｛115｝면 방위의 신호 강도와 통상의 단결정면｛111｝면 방위의 신호 강도비로부터 쌍정 밀도를 산출했다. 그 결과, 쌍정 밀 도는 측정 한계인 4 ×10^－4 Vol.%이하이었다.

실시예 3

본 실시예에서는 상기 실시예 2로부터 얻어진 3C-SiC 상에 기복 가공을 하였다. 가공 방법은 실시예 2의 방법과 같다. 그리고, 기복 가공을 한 3C-SiC 표면에 3C-SiC를 두께 100㎛로 에피택셜 성장하였다. 성장 방법은 실시예 2의 방법과 같다.

3C-SiC를 용해 KOH(500℃, 5분 )에 노출한 후, 광학 현미경으로 표면을 관찰하였더니, 적층 결함이나 면 결함(Twin, APB) 같은 에치피트 6인치 전면에서 240개, 1.36/㎠이었다. 게다가, 3C-SiC＜111＞ 방위에 대한 X선 회절 록킹카브(XRD)의 극점 관찰을 수행하여, 쌍정면에 상당하는｛115｝면 방위의 신호 강도와 통상의 단결정면｛111｝면 방위의 신호 강도비로부터 쌍정 밀도를 산출했다. 그 결과, 쌍정 밀도는 측정 한계인 4 ×10^－4 Vol.%이하이었다.

실시예 4

직경 6인치의 Si(001) 기판 표면에 ＜110＞방향으로 평행하게 연마제를 문지르는 방법으로,＜110＞방향으로 평행한 기복 형성 기판을 제작하였다. 연마제로는 시판되어 있는 약 φ9㎛ 지름의 다이아몬드 슬러리(엥기스 사제 하이 프레스)와 시판의 연마 크로스(엥기스 M414)를 이용했다. 크로스에 다이아몬드 슬러리를 동일하게 침투시켜 패드상에 Si(001) 기판을 두고, 0.2kg/㎠의 압력을 Si(001) 기판 전체 에 가하면서,＜110＞ 방향으로 평행하게 크로스상을 약 20cm 정도의 거리를 약 300회 왕복시켰다(한방향 연마 처리). Si(001) 기판 표면에는＜110＞방향으로 평행한 연마상처(기복)가 무수히 형성되었다.

한방향 연마 처리를 가한 Si(001) 기판 표면에 연마 입자등이 부착하고 있으므로 초음파 세척기로 세정하고, 그 후, 과산화 수소수＋황산 혼합 용액(1：1), HF 용액에서 세정하였다. 세정한 후, 열처리 장치를 이용해 상기 표에 나타낸 조건으로 기복 가공 처리하여 기판상에 열산화막을 약 1㎛ 형성하였다. 상기 형성된 열산화막을 묽은 불화수소산으로 제거하였다. 상기 기판 표면은 얻어진 기복 이외에 미세한 스파이크상의 요철이나 결함이 많이 잔존해 피성장 기판으로 이용이 어려웠다. 그러나, 열산화막을 1㎛ 정도 형성하여 재차 산화막을 제거하는 것으로, 기판 표면을 약 2000Å 정도로 에칭하여 미세한 요철이 제거되어 매우 매끄러운 언듈레이션(undulation, 기복)을 얻을 수 있었다. 파상 단면을 보면 파상 요철의 크기는 불안정하고 불규칙하지만, 밀도는 높고, 기복이 연속 상태로 존재하였다. 도랑의 깊이는 30~50nm, 폭은 1~2㎛이었다. 경사도는 3~5°이었다.

상기로부터 얻어진 기판 상에 탄화규소(3 C-SiC)를 기상 성장법으로 형성하였다. 성장 조건은 상기 표 2및 3과 같다.

반응 관내에, 디클로르시란과 아세틸렌을 교대로 공급하면서, 3C-SiC의 성장을 실시했다. 그리고, 기복 가공을 한 Si기판 상에 판두께 약 200㎛의 3C-SiC를 얻었다. 표면은 평활한 경면이고, 기초 기판에 형성한 기복 형상은 표면에 나타나지 않았다.

3C-SiC를 용해 KOH(500℃, 5분 )에 노출한 후, 광학 현미경으로 표면을 관찰하였더니, 적층 결함이나 면 결함(Twin, APB) 같은 에치피트는 6인치 전면에서 1290개, 7.3/㎠이었다. 게다가, 3C-SiC＜111＞ 방위에 대한 X선 회절 록킹카브(XRD)의 극점 관찰을 수행하여, 쌍정면에 상당하는｛115｝면 방위의 신호 강도와 통상의 단결정면｛111｝면 방위의 신호 강도비로부터 쌍정 밀도를 산출했다. 그 결과, 쌍정 밀도는 3 ×10^－3 Vol. %이었다.

상기로부터 얻어진 3C-SiC 상에 기복 가공을 하여 질화 갈륨(GaN)을 형성하였다. 유기 금속 화학 증착(MOCVD) 장치에 의해 트리메틸갈륨과 암모니아를 공급하여 GaN를 형성하였다. 성장 온도는 1100℃, 운반 가스로 질소를 20slm, 암모니아(NH₃)를 10slm, 트리메틸갈륨을 1 ×10^-4mol/min 공급하였다. 막 두께는 약 10㎛이었다.

얻어진 GaN의 쌍정 밀도를 하기와 같이 구하였다.

GaN(111) 면에 대한 X선 회절 록킹카브(XRD)의 극점도 작성을 수행하여, 쌍정면에 상당하는｛115｝면 방위의 신호 강도와 통상의 단결정면｛111｝면 방위의 신호 강도비로부터 쌍정 밀도를 산출했다. 그 결과, 쌍정 밀도는 측정 한계인 4 ×10^－4 Vol.%이하이었다.

비교예로 기복 가공을 하지 않은 3C-SiC상에 GaN를 형성했다. 형성 방법은 상술한 방법과 같다. 얻어진 GaN의 결함 밀도를 하기와 같이 구하였다. GaN(111) 면에 대한 X선 회절 록킹카브(XRD)의 극점도 작성을 수행하여, 쌍정면에 상당하는｛115｝면 방위의 신호 강도와 통상의 단결정면｛111｝면 방위의 신호 강도비로부터 쌍정 밀도를 산출했다. 그 결과, 쌍정 밀도는 5 ×10^－3 Vol.%이었다.

본 발명에 의하면 탄화규소나 질화 갈륨 등의 화합물 반도체 단결정을 에피택셜 성장법을 이용하여 제조하는 방법에 있어서, 면 결함 밀도가 보다 낮은 화합물 단결정을 얻을 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

Claims

단결정 기판의 표면에 이 기판과 동일하거나 다른 화합물 단결정층의 2층 이상을 순차적으로 에피택셜(epitaxial) 성장시키는 화합물 단결정의 제조 방법에 있어서, 상기 기판 표면의 적어도 일부분에 한방향으로 연재(延在)하는 복수의 기복을 가지고, 2회 이후의 에피택셜 성장은 직전에 형성된 화합물 단결정층 표면의 적어도 일부분에 한 방향으로 연재하는 복수의 기복을 형성시킨 후에 실시되고, 단결정 기판은, 기저면이 (001)면인 입방정 Si또는, 기저면이 (001) 면인 입방정 SiC 이거나, 또는 기저면이 (11－20) 면 또는 (1-100) 면인 육방정 SiC이고, 상기 기복의 사면은 서로에 대향하고 있고, 대향한 상기 기복의 정점부의 간격은 1000㎛이하인 것을 특징으로 하는 화합물 단결정의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 화합물 단결정층은 상기 단결정 기판과 다른 화합물 단결정이고, 상기 화합물 단결정층을 구성하는 화합물 단결정과 단결정 기판을 구성하는 단결정은 서로 유사한 형태의 공간 격자를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단결정 기판 표면에 연재하는 복수의 기복 방향과, 상기 기판 표면에 형성된 화합물 단결정층의 표면에 마련된 복수의 기복의 연재 방향은 동일하거나 또는 직교하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에피텍셜 성장 방향에 인접하여 마련된 화합물 단결정층의 표면에 마련되는 복수의 기복의 연재 방향은 동일하거나 또는 직교하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화합물 단결정층은 단결정 SiC, 질화 갈륨, 질화 알루미늄, 또는 질화 알루미늄 갈륨인 것을 특징으로 하는 방법.
삭제