KR20080040115A - 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법 - Google Patents

질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법 Download PDF

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Abstract

질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계, 상기 평탄화된 질화갈륨 원판에 370~800nm; 파장의 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 상기 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계를 구비한다. 상기 표면 가공방법으로 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 370 ~ 800nm의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정할 때, 65 ~ 90%의 높은 투과율을 갖는다. 또한, 상술한 질화갈륨 단결정 기판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재한다. 질화갈륨 단결정 기판은 높은 투과율과 낮은 데미지레이어의 두께 비율을 구비하여 상술한 표면 가공방법으로 제조한 기판 위에 별도의 소자를 적재할 때 보다 용이하며, 상기 기판을 사용하여 완성도 높은 전자소자를 생산할 수 있다. 또한, 질화갈륨 단결정 기판의 상면과 하면의 데미지레이어 비율이 작기 때문에 기판 자체의 휨이 발생하지 않아 기판 자체를 생산할 때에도 불량이 적으며, 그에 따른 제조 과정 및 제조 단가 면에서도 매우 유리하다.
질화갈륨 단결정 기판, 투과율, 데미지레이어

Description

질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법{GaN SINGLE-CRYSTAL SUBSTRATE AND METHOD FOR PROCESSING SURFACES OF GaN SINGLE-CRYSTAL SUBSTRATE}
도 1은 이종기판 및 이종기판 상에서 성장시킨 질화갈륨층의 단면도이다.
도 2는 이종기판으로부터 분리된 질화갈륨층의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 단면도다.
도 4 는 성장 기판 상에 질화갈륨 단결정 기판을 성장시킨 단면도이다.
도 5는 성장 기판으로부터 질화갈륨 단결정 기판을 분리한 질화갈륨 단결정 기판의 단면도이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법을 도시한 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 데미지레이어 두께를 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：성장기판 110：질화갈륨 단결정 기판
111：제1 면 112：제2 면
200：지지대
본 발명은 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 투과율이 높으며 상면과 저면의 데미지레이어 두께 차이가 적은 단결정 기판 및 질화갈륨 단결정 원판의 표면 가공방법에 에 관한 것이다.
일반적으로, 질화갈륨(GaN)은 넓은 에너지 밴드갭과 원자간의 큰 상호 결합력 그리고 높은 열전도성으로 인해 광소자 및 고온, 고전력 소자로서 적합한 특성을 구비한다. 따라서, 질화갈륨 계열의 반도체 화합물은 광전자 소자를 제조하는 재료로 다양하게 이용되고 있으며, 구체적으로, 질화갈륨을 이용하여 제조된 청색 및 녹색 발광소자는 멀티미디어, 신호등, 실내 조명, 고밀도 광원, 고해상도 출력 시스템과 정보 통신분야 등 광범위한 분야에 응용되고 있다.
일반적으로, 질화갈륨(GaN)기판은 이종의 사파이어(Al2O3) 기판을 사용하여 제조한다. 그러나, 질화갈륨과 사파이어는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인하여, 사파이어 기판 상에 질화갈륨층을 형성하게 되면, 고 밀도의 결정성 결함이 발생할 수가 있다. 따라서, 질화갈륨층을 사파이어 기판으로부터 분리해내면 질화 갈륨층에 휨이 발생할 수 있으며, 심한 경우에는 질화갈륨층에 크랙이 발생할 수 있다.
도 1은 이종기판 및 이종기판 상에서 성장시킨 질화갈륨층의 단면도이며, 도 2는 이종기판으로부터 분리된 질화갈륨층의 단면도이다.
도 1및 도 2를 참조하면, 사파이어, 실리콘 카바이드와 실리콘 등의 이종기판(10)의 상부에 질화갈륨층을 성장시킬 수 있다. 그러나, 질화갈륨과 사파이어는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인하여, 도 1에 도시된 바와 같이 휨 현상이 발생할 수가 있다. 또한, 질화갈륨층을 이종기판으로부터 분리해내면 도 2에 도시된 바와 같이 질화갈륨층의 성장 분위기에서 결정학적인 기울어짐(crystallographic tilting)등과 같은 현상으로 박막 내부에 높은 밀도를 가지는 전파전위(treading dislocation)를 형성하며, 표면의 평탄화에 악영향을 미쳐서 휨 현상이 나타나게 된다.
종래에는 상술한 휨 현상을 최소화시키기 위하여 가공 시에 사용되는 연마제 입자 사이즈를 단계별로 낮추면서 표면의 손상층을 제거하거나, 이종기판을 사용하여 휨이 있는 질화갈륨 기판을 폴리싱 장비를 사용하여 한 면 또는 양면을 편평하게 가공하고 있다. 그러나, 상술한 방법을 사용하여 질화갈륨층의 표면을 연마하더라도 양면의 손상 정도가 서로 달라 양면에 스트레인(strain) 차이가 발생한다. 따라서, 손상부 측이 적은 부분으로 양면의 오목하게 외형적 휨이 발생하게 된다. 이러한, 질화갈륨층의 휨 또는 휨에 의한 질화갈륨층의 크랙 발생은 질화갈륨의 대량 생산 및 생산 비용면에서 불리하며, 생산 효율이 저하시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 목적은 제조가 용이하며 우수한 품질의 질화갈륨 단결정 기판을 제조할 수 있는 표면 가공방법 및 질화갈륨 단결정 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양면을 폴리싱을 통하여 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정하였을 때, 투과율이 65 ~ 90% 범위 내에 있는 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법 및 질화갈륨 단결정 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 양면 폴리싱을 통하여 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90%인 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법 및 질화갈륨 단결정 기판을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르면, 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 양면이 모두 연마되기 때문에 투과율을 측정할 수 있으며, 370 ~ 800 nm범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정할 때, 투과율이 65 ~ 90%이다. 이때, 단결정 기판으로 조사되는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성되는 빛을 이용한다..
또한, 상기 질화갈륨 단결정 기판을 제공하기 위한 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계, 평탄화된 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 투과율이 65 ~ 90%인지 확인하는 단계를 구비한다.
상기 질화갈륨 단결정 기판의 투과율을 65 ~ 90%로 맞추기 위하여 투과율이 65 ~ 90% 범위 외에 있을 때, 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화할 수 있다. 이때, 평탄화하는 단계는, 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계, 원판을 뒤집어 상기 평탄화된 일면을 지지대에 본딩하는 단계 및 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계를 구비할 수 있다.
또한, 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90% 이다. 이때, 측정되는 투과율은 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 측정할 수 있으며, 투과율 측정을 위해 단결정 기판으로 조사되는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성될 수 있다.
양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 370 ~ 800 nm 의 파장 범위를 갖는 빛을 사용하여 투과율이 65 ~ 90%이 되도록 양면 폴리싱을 하는 경우, 상면 및 저면이 모두 고르게 폴리싱 되어 모두 스크래치 없이 제조될 수 있으며, 저면에 전극을 형성할 때에도 우수한 전극 컨택 효과를 얻을 수가 있다.
또한, 상기 질화갈륨 단결정 기판을 제공하기 위한 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계, 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 측정하는 단계 및 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하는지 확인하는 단계를 포함하며, 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계를 구비한다.
질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께는 전자투과현미경 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 측정된 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 범위 외에 있을 때, 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화할 수 있다.
그리고, 상기 평탄화하는 단계는, 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계, 상기 원판을 뒤집어 평탄화된 일면을 상기 지지대에 본딩하는 단계 및 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다.
일반적으로 화합물 반도체 기판은 단결정 기판을 사용하여 제조하며, 성장 시키고자 하는 화합물 반도체 기판과 동일한 재료 즉, 동종의 단결정 기판을 사용하거나 이종의 단결정 기판을 사용할 수도 있다.
성장 기판으로 동종의 단결정 기판을 사용하는 경우에는 성장 기판 및 성장시키고자 하는 화합물 반도체 기판 즉, 성장층의 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이가 없어 성장과정 및 분리해 내는 과정에서 성장층에 발생하는 휨 또는 크랙을 줄일 수 있지만, 성장 기판이 되는 단결정 기판 및 성장 기판으로부터 성장된 화합 물 반도체가 동일한 재료로 형성되는 경우에는 상호 분리하기 어려울 뿐만 아니라, 서로 다른 파장대의 빛을 흡수시켜 계면부분을 분해하는 레이저 리프트 오프(Laser lift off)공정 방법은 사용할 수가 없다. 또한, 성장 기판 및 화합물 반도체의 원료가 고가일 경우에는 다량의 성장 기판을 구비하기도 어려운 문제점이 있다.
따라서, 고출력의 청색 발광 다이오드의 재료인 질화갈륨(GaN)을 제조하는 공정에서는 성장 기판으로 비교적 저가이며, 질화갈륨(GaN)과 빛의 흡수 파장영역이 다른 사파이어를 사용한다. 다만, 성장 기판으로 이종의 사파이어를 사용하기 때문에 질화갈륨과 사파이어는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인하여, 휨 현상이 발생할 수가 있으며, 심한 경우에는 성장된 질화갈륨층이 크랙에 의해서 파손될 수도 있다.
이러한, 질화갈륨층의 휨 또는 휨에 의한 질화갈륨층의 크랙 발생은 질화갈륨의 대량 생산 및 생산 비용면에서 불리하며, 생산 효율이 저하시킬 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법을 사용하여 투과율이 투과율이 65 ~ 90% 이거나, 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90% 인 질화갈륨 단결정 기판을 제조할 수 있다. 따라서, 질화갈륨층의 휨을 방지할 수 있기 때문에 질화갈륨의 대량 생산이 가능하며, 생산 비용면에서 크게 유리하다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예1
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 단면도다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판(110)은 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판(110)은 양면이 모두 연마되기 때문에 투과율을 측정할 수 있다.
질화갈륨 단결정 기판(110)의 투과율은 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 측정하며, 이때 질화갈륨 단결정 기판(110)의 투과율은 65 ~ 90% 이며, 상기 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성될 수 있다.
도 4 는 성장 기판 상에 질화갈륨 단결정 기판을 성장시킨 단면도이며, 도 5는 성장 기판으로부터 질화갈륨 단결정 기판을 분리한 질화갈륨 단결정 기판의 단면도이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 성장기판(100)의 상부에 질화갈륨 단결정 기판(110)을 형성한다. 이때, 성장기판(100)으로 사파이어(Sapphire), 실리콘 카바이드(Sic) 및 갈륨비소(GaAs)중 선택된 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있지만, 본 실시예에서는 서로 다른 파장대의 빛을 흡수시켜 계면부분을 일부 분해시키는 레이저 리프트 오프(Laser lift off)공정 방법을 사용할 수 있도록 성장기판(100)으로 사파이어를 사용할 수 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 성장기판(100)에 형성된 질화갈륨 단결정 기판(110)을 성장기판(100)으로부터 분리한다. 이때, 분리방법은 레이저 리프 트 오프 공정 방법을 적용할 수가 있다.
구체적으로, 성장기판(100)인 사파이어 기판 위에 질화갈륨층을 성장시킨 후에, 투명한 사파이어 기판에 레이저를 조사하여, 질화갈륨층과 사파이어 기판의 계면부근의 질화갈륨층의 일부를 분해시켜 사파이어 기판으로부터 성장된 질화갈륨층을 분리할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 성장기판(100)으로부터 이탈된 질화갈륨 단결정 기판(110)은, 성장기판(100)과의 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 하여 휨현상이 발생하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 평탄화를 위한 표면 가공방법을 설명한다.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법을 도시한 단면도들이고, 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6에서는 표면 가공을 위하여 지지대(200)의 상부에 질화갈륨 단결정 기판(110)을 위치시키며, 이때, 지지대(200)는 금속재 또는 알루미늄, 유리기판을 사용하여 형성될 수 있다. 질화갈륨 단결정 기판(110)은 상, 하면을 각각 제 1 면(N-face:111)과 제 2 면(Ga-face:112)으로 표시하여 먼저, 제 2 면(112)을 지지대(200)에 왁스 작업하여 본딩하게 된다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 단결정 기판(110)의 제 2 면(112)을 지지대(200)에 부착시킨 후, 제 1 면(111)을 평탄화시킨다. 평탄화는 다이아몬드 휠을 이용한 기계적 장치 및 다이아몬드 정반, 슬러리를 사용한 연마용 정반 등을 이용하여 평탄도를 만들게 되며, 질화갈륨 단결정 기판(110)의 휨이 있는 그대로의 형태가 유지되게 적은 하중의 무게를 주어 형태의 변화 없이 제 1 면(111)의 휨이 있는 부분까지 평탄화한다.
이 후, 제 1 면(111)의 표면에 레이저광을 조사하여 평탄도와 표면의 손상층이 표준 사양에 적합한지를 판단하고 나서 표면 조도가 사양에 적합하지 않을 때에는 다시 연마할 수 있다.
제 1 면(111)의 표면 조도가 표준 사양을 만족하면, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 지지대(200)에서 질화갈륨 단결정 기판(110)을 이탈시키고, 뒤집어서 평탄화된 제 1 면(111)이 지지대(200)에 왁스 작업으로 본딩되고 질화갈륨 단결정 기판(110)의 제 2 면(112)이 상방을 향하도록 한다.
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 질화갈륨 단결정 기판(110)의 제 1 면(111)을 부착시킨 후, 제 2 면(112)을 평탄화시킨다. 제2 면(112)의 평탄화도 제 1 면(111)의 평탄화와 마찬가지로, 다이아몬드 휠을 이용한 기계적 장치 및 다이아몬드 정반, 슬러리를 사용한 연마용 정반 등을 이용하여 평탄도를 만들게 되며, 질화갈륨 단결정 기판(110)의 휨이 있는 그대로의 형태가 유지되게 적은 하중의 무게를 주어 형태의 변화 없이 제 2 면(112)의 휨이 있는 부분까지 평탄화한다.
그리고, 제 2 면(112)의 표면에 레이저광을 조사하여 평탄도와 표면의 손상층이 표준 사양에 적합한지를 판단하고, 표면 조도가 사양에 적합하지 않을 때에는 다시 연마공정을 거친다.
그리고, 제 2 면(112)의 평탄화가 완료된 질화갈륨 단결정 기판(110)을 지지대(200)로부터 이탈시킴으로써, 도 11에 도시된 바와 같은 질화갈륨 단결정 기판(110)을 완성한다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 질화갈륨 단결정 기판을 제공하기 위한 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계(S310), 평탄화된 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계(S320), 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계(S330) 및 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계(S340)를 구비한다.
질화갈륨 단결정 기판을 제공하기 위한 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법은 지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계(S310)는 도 4 내지 도 11에서 설명한 도면 및 설명을 참조할 수 있다.
그리고, 질화갈륨 단결정 기판의 투과율을 65 ~ 90% 으로 맞추기 위하여 투과율이 65 ~ 90% 범위 외에 있을 때, 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화할 수 있다. 이때, 평탄화하는 단계(S310)는, 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계, 원판을 뒤집어 상기 평탄화된 일면을 지지대에 본딩하는 단계 및 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계를 구비할 수 있다.
양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판은 370 ~ 800 nm 의 파 장 범위를 갖는 빛을 사용하여 투과율이 65 ~ 90%이 되도록 양면 폴리싱을 하는 경우, 상면 및 저면이 모두 고르게 폴리싱 되어 모두 스크래치 없이 제조될 수 있으며, 저면에 전극을 형성할 때에도 우수한 전극 컨택 효과를 얻을 수가 있다.
실시예2
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법은 제1 실시예에서 설명한 질화갈륨 단결정 기판(110) 및 표면 가공방법과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제2 실시예에서 질화갈륨 단결정 기판 및 표면 가공방법에 대한 설명은 제1 실시예의 질화갈륨 단결정 기판(110) 및 표면 가공방법에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
다만, 본 발명의 제2 실시예에서는 질화갈륨 단결정 기판의 투과율을 측정하는 대신에 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 측정하는 단계를 구비한다.
따라서, 제1 실시예에서는 질화갈륨 단결정 기판을 평탄화한 후에, 평탄화된 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계를 구비하지만, 본 발명의 제2 실시예에서는 질화갈륨 단결정 기판을 평탄화한 후에, 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 측정하는 단계 및 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하는지 확인하는 단계를 구비한다.
그리고, 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께는 전자투과현미경 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 범위 외에 있을 때, 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화할 수 있다.
그리고, 원하는 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 얻으면, 다시 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계, 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계 및 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계를 더 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화갈륨 단결정 기판의 데미지레이어 두께를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14를 참조하면, 질화갈륨 단결정 기판의 상면 즉, 제1 면(111)의 데미지레이어 두께는 DLa 이며, 하면 즉, 제2 면(112)의 데미지레이어 두께는 DLb 이다. 따라서, 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)은 질화갈륨 단결정 기판의 양면이 평탄화 과정에서 발생하는 손상층의 두께 비를 지칭할 수 있다.
본 발명에 따른 표면 가공방법으로 얻은 질화갈륨 단결정 기판은 370 ~ 800nm의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정하였을 때, 투과율이 65 ~ 90% 범위 내에 있다.
본 발명에 따른 표면 가공방법으로 얻은 질화갈륨 단결정 기판은 양면 데 미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90% 이다.
본 발명에 따른 표면 가공방법으로 얻은 질화갈륨 단결정 기판은 휨이 발생하지 않기 때문에 대량 생산 및 생산 비용면에서 유리하며, 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 표면 가공방법으로 얻은 투과율이 좋고, 데미지레이어의 두께 비율이 1에 인접하여 질화갈륨 단결정 기판 위에 다른 전자 소자를 올려 생산품을 얻을 때, 보다 좋은 수율 및 높은 성능을 얻을 수 있다. 또한, 상면 및 저면이 모두 고르게 폴리싱 되어 모두 스크래치 없이 제조될 수 있으며, 저면에 전극을 형성할 때에도 우수한 전극 컨택 효과를 얻을 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판에 있어서,
    370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 기판의 투과율을 측정할 때, 상기 투과율이 65 ~ 90% 인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    투과율 측정을 위해 상기 단결정 기판으로 조사되는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성되는 빛인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  3. 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법에 있어서,
    지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계;
    상기 평탄화된 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계;
    상기 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계; 및
    상기 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계;
    를 구비하는 표면 가공방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 투과율이 65 ~ 90% 범위 외에 있을 때, 상기 질화갈륨 원판의 상면 또 는 저면을 추가적으로 평탄화하는 것을 특징으로 하는 표면 가공방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 평탄화하는 단계는,
    상기 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계,
    상기 원판을 뒤집어 상기 평탄화된 일면을 상기 지지대에 본딩하는 단계; 및
    상기 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 가공방법.
  6. 양면 폴리싱을 통해 제공되는 질화갈륨 단결정 기판에 있어서,
    상기 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하고, 투과율이 65 ~ 90% 인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투과율은 370 ~ 800 nm 범위의 파장을 갖는 빛을 사용하여 측정되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 투과율 측정을 위해 상기 단결정 기판으로 조사되는 빛은 자외선부터 적외선까지 형성되는 빛인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 단결정 기판.
  9. 질화갈륨 단결정 기판의 표면 가공방법에 있어서,
    지지대에 위치된 질화갈륨 원판의 상면 및 저면을 평탄화하는 단계;
    상기 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)을 측정하는 단계;
    상기 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 내에 존재하는지 확인하는 단계;
    상기 질화갈륨 원판에 370 ~ 800 nm 범위의 파장의 빛을 조사하는 단계;
    상기 질화갈륨 원판의 투과율을 측정하는 단계; 및
    상기 투과율이 65 ~ 90% 인지 확인하는 단계;
    를 구비하는 표면 가공방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 질화갈륨 단결정 원판의 양면 데미지레이어의 두께는 전자투과현미경를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 표면 가공방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 데미지레이어의 두께 비율(DLa/DLb)이 0.99~1.01 범위 외에 있을 때, 상기 질화갈륨 원판의 상면 또는 저면을 추가적으로 평탄화하는 것을 특징으로 하 는 표면 가공방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 평탄화하는 단계는,
    상기 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 일면을 평탄화하는 단계,
    상기 원판을 뒤집어 상기 평탄화된 일면을 상기 지지대에 본딩하는 단계; 및
    상기 질화갈륨 원판의 상면 및 저면 중 타면을 평탄화하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 가공방법.
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