KR20090027891A - 갈륨 소스 공급장치 및 방법, 이를 이용한 질화갈륨 기판제조장치 및 방법 - Google Patents

갈륨 소스 공급장치 및 방법, 이를 이용한 질화갈륨 기판제조장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 갈륨 소스 공급장치 및 방법에 관한 것으로, 내부에 갈륨을 수납할 수 있는 공간이 마련된 원통형의 용기로 이루어지고, 이 용기의 상부에는, 상기 갈륨과 반응하여 GaCl 가스를 생성하는 HCl 가스가 공급되는 HCl 가스 주입구, 및 상기 갈륨과 HCl 가스가 반응하여 생성된 GaCl 가스가 배출되는 GaCl 가스 배출구가 형성되어 있고, 상기 용기는 상기 HCl 가스 주입구 및 GaCl 가스 배출구를 제외하고 밀폐되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면 갈륨과 HCl 가스의 효과적인 반응을 유도함으로써, 질화갈륨(GaN)이 성장하는 기판으로 유입되는 HCl 가스를 줄여 질화갈륨 기판의 품질을 높일 수 있다.
갈륨, HCl, GaCl, 질화갈륨, 기판

Description

갈륨 소스 공급장치 및 방법, 이를 이용한 질화갈륨 기판 제조장치 및 방법{Apparatus and method for supply of gallium source, and apparatus and method for manufacturing GaN substrate using the same}
본 발명은 질화갈륨 기판의 제조에 관한 것으로, 특히 갈륨 소스 공급장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 고 효율의 단파장 광소자에 대한 수요가 늘어남에 따라, 이러한 용도에 적합한 것으로 알려져 있는 화합물 반도체에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
특히, 질화갈륨(GaN)은 우르자이트(Wurzite) 구조를 가지는 질화물 반도체로서 상온에서 가시광선의 청색 파장대에 해당하는 3.4 eV의 직접천이형 밴드갭을 가질 뿐만 아니라 InN 및 AlN와 전율고용체를 이루어 금지대폭의 조정이 가능하며 전율고용체의 전 조성 범위 내에서 직접천이형 반도체의 특성을 나타내기 때문에 청색 표시 및 발광소자 재료로서 가장 각광 받고 있다.
질화갈륨막은 통상 사파이어(Al2O3), 실리콘 카바이드(SiC), 또는 실리콘(Si)으로 이루어지는 기재 기판 위에 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)나 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 방법 등으로 형성한다. 이러한 방법들 중에 HVPE 방법은 수소와 결합된 비금속 물질을 원료로 사용하여 성장속도가 빠르다는 장점이 있어 질화갈륨 성장에 많이 사용된다.
도 1은 등록특허 제467267호에 개시된 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 단면도로서, 종래기술에 따른 질화갈륨 기판 제조장치는 외주면에 형성된 저항 가열기와 같은 가열수단(110)에 의해 가열되어 고온을 유지하고, 내부에 기재 기판인 사파이어 기판(132)을 안치시킬 수 있는 서셉터(130)가 구비되는 반응 챔버(100)와, 보트(122)에 담긴 갈륨과 HCl 가스를 반응시켜 생성된 갈륨 소스인 GaCl 가스를 공급하는 소스 반응기(120)로 구성된다.
이러한 질화갈륨 기판 제조장치를 이용한 질화갈륨 기판의 제조방법은 먼저, 외주면에 형성된 가열수단(110)에 의해 반응 챔버(100)가 고온으로 가열되고, 이로 인해 소스 반응기(120) 내부 보트(122)에 담겨져 있는 갈륨은 용융된다. 다음으로, 소스 반응기(120)에 HCl 가스를 공급하면 HCl 가스는 용융된 갈륨 표면으로 흘러 갈륨과 반응하게 되고, 이러한 반응으로 GaCl 가스가 생성되어 반응 챔버(100) 내부로 공급된다. 그리고 나서, 반응 챔버(100) 내부로 공급되는 NH3 가스와 반응하여 질화갈륨 결정이 사파이어 기판(132)의 상부에 성장하게 된다.
그런데, 종래의 소스 반응기(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, HCl 가스가 용융된 갈륨의 표면에서 반응하기 때문에 접촉 면적이 적어 반응되지 않은 HCl 가스가 성장영역으로 주입되게 된다.
이렇게 HCl 가스가 반응 챔버(100) 즉, 성장영역으로 주입되면, 질화갈륨의 표면을 에칭 시키거나 NH3 가스와 반응하는 부반응(side reaction)으로 NH4Cl 분말을 생성하게 된다. 이러한 NH4Cl 분말은 질화갈륨 기판이 성장되는 반응 챔버(100)를 오염시켜, 질화갈륨이 성장되는 것을 방해할 뿐만 아니라, 성장되는 질화갈륨의 질이 나빠져 양질의 질화갈륨 기판 제조를 어렵게 만드는 문제점이 발생한다.
또한, 질화갈륨의 경우 성장 시간이 길어 갈륨 소모량이 많고, 850℃의 온도에서 갈륨과 HCl 가스가 과포화 상태로 반응하므로 제한된 영역에서 기체와 반응시키는 것이 중요하다.
하지만, 종래의 기술은 수평형 막대 모양의 보트(122)가 갈륨을 보관하고 있어, 많은 양의 갈륨을 보관하기 위해서는 보트(122)를 길게 제작하여야 하며, 이 경우 온도가 다른 부분이 발생하여 갈륨과 반응하지 않는 HCl 가스가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 등록특허 제467267호는, 도 3에 도시된 바와 같이, HCl 가스가 흐르는 소스 반응기(120) 내부에는 상·하로 돌출된 기둥형태의 이탈 방지부(310)와 차단부(320)를 형성하고, 그 사이에 형성된 수납공간(300)에 갈륨을 수납한다. 그리고 나서, 수납공간(300)에 수납된 갈륨에 HCl 가스를 통과시켜 최종적으로 성장 영역으로 GaCl 가스만 나오게 함으로써, 특성이 우수한 질화갈륨 기판을 제조할 수 있는 기술을 제안하고 있다.
그러나, 이 특허는 도 1에 도시된 보트(122)와 마찬가지로 수평형으로 이루 어져 있어, 많은 양의 갈륨을 보관하기 위해서는 보트(120)를 길게 제작해야 하는 문제점이 있다.
또한, 상·하로 돌출된 기둥형태로 인해, 복수의 차단부(320)에 의해 구획되는 복수의 수납공간(300) 전체에 갈륨을 고르게 수납하는 것이 실질적으로 불가능하여 실제 사용할 수 없다는 결정적인 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 갈륨과 HCl 가스의 효과적인 반응을 유도함으로써 성장영역으로 유입되는 갈륨과 반응하지 않은 HCl 가스를 줄여 벌크 질화갈륨 기판의 품질을 높일 수 있고, 사용이 편리한 갈륨 소스 공급장치 및 방법과 이를 이용한 질화갈륨 기판 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 갈륨 소스 공급장치는 밀폐된 원통형 용기안에 갈륨을 수납하여 HCl 가스를 주입하는 구조를 제공한다.
즉, 본 발명의 일측면에 따른 갈륨 소스 공급장치는 갈륨 소스와 질소 소스를 공급하여 질화갈륨(GaN) 기판을 제조하는 장치에 사용되는 갈륨 소스인 GaCl 가스를 공급하는 장치로서, 내부에 갈륨을 수납할 수 있는 공간이 마련된 원통형의 용기로 이루어지고, 이 용기의 상부에는, 상기 갈륨과 반응하여 GaCl 가스를 생성하는 HCl 가스가 공급되는 HCl 가스 주입구, 및 상기 갈륨과 HCl 가스가 반응하여 생성된 GaCl 가스가 배출되는 GaCl 가스 배출구가 형성되어 있고, 상기 용기는 상 기 HCl 가스 주입구 및 GaCl 가스 배출구를 제외하고 밀폐되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용기의 상단부는 나머지 부분과 분리되어 이 나머지 부분을 덮는 뚜껑을 이루는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 HCl 가스 주입구, 또는 상기 HCl 가스 주입구와 GaCl 가스 배출구는 상기 갈륨이 수납되는 공간을 향하여 하방으로 연장된 관 형태로 되어 있는 것이 바람직하며, 상기 HCl 가스 주입구와 GaCl 가스 배출구가 모두 상기 관 형태로 되어 있는 경우, 상기 HCl 가스 주입구를 이루는 관이 상기 GaCl 가스 배출구를 이루는 관보다 더 긴 것이 바람직하다.
한편, 상기 HCl 가스 주입구의 상기 갈륨 수납 공간 쪽 단부는 수평방향으로 절곡되어 있는 것이 바람직하며, 절곡된 단부에는 HCl 가스가 배출되는 다수의 홀이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 HCl 가스 주입구 및 GaCl 가스 배출구에는 각각 HCl 가스 공급관 및 GaCl 가스 배출관이 끼워질 수 있으며, 상기 HCl 가스 공급관, 또는 상기 HCl 가스 공급관과 GaCl 가스 배출관은 상기 용기 내부로 끼워져 상기 갈륨이 수납되는 공간을 향하여 하방으로 연장되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 HCl 가스 공급관과 GaCl 가스 배출관이 모두 상기 용기 내부로 끼워져 있는 경우, 상기 HCl 가스 공급관이 상기 GaCl 가스 배출관보다 더 길게 끼워지는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 HCl 가스 공급관의 상기 갈륨 수납 공간 쪽 단부는 수평방향으 로 절곡되어 있는 것이 바람직하며, 절곡된 단부에는 HCl 가스가 배출되는 다수의 홀이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 상기 용기는 석영으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면 질화갈륨 기판 제조 장치는, 갈륨 소스와 질소 소스를 공급하여 질화갈륨 기판을 제조하는 장치로서, 상술한 갈륨 소스 공급장치; 질소 소스인 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 질소 소스 공급장치; 및 상기 갈륨 소스 공급장치로부터 공급된 갈륨 소스와 상기 질소 소스 공급장치로부터 공급된 질소 소스를 반응시켜 기재 기판 상에 질화갈륨을 성장시키는 반응 챔버;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 갈륨 소스 공급 방법은 갈륨 소스와 질소 소스를 반응시켜 질화갈륨 기판을 제조할 때 상기 갈륨 소스를 공급하는 방법으로서, 갈륨을 용기에 수납하고 밀폐하는 단계; 상기 수납된 갈륨을 가열하여 용융하는 단계; 및 상기 용융된 갈륨에 HCl 가스를 주입하여 상기 갈륨과 HCl 가스가 반응하여 생성된 GaCl 가스를 공급하는 단계;를 포함하고, 상기 HCl 가스를 주입하는 가스 주입구의 수납 공간 쪽 단부가 용융된 갈륨에 침잠된 상태로 HCl 가스를 주입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 질화갈륨 기판 제조 방법은, 갈륨 소스와 질소 소스를 공급하여 질화갈륨 기판을 제조하는 방법으로서, 상기한 갈륨 소스 공급 방법으로 GaCl 가스를 공급하는 갈륨 소스 공급 단계; 질소 소스인 암모니 아(NH3) 가스를 공급하는 질소 소스 공급 단계; 및 상기 갈륨 소스 공급 단계로부터 공급된 갈륨 소스와 상기 질소 소스 공급 단계로부터 공급된 질소 소스를 반응시켜 기재 기판 상에 질화갈륨을 성장시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의한 질화갈륨 기판 제조 장치 및 방법에 의하면, 용융된 갈륨 내부로 HCl 가스를 주입하여 갈륨과 HCl 가스의 효과적인 반응을 유도함으로써, 질화갈륨 성장 시 유입되는 HCl 가스를 줄여 양질의 질화갈륨 성장이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면 원통형의 용기안에 갈륨을 수납함으로써, 제한된 온도 영역 내에서 장시간 소모되는 많은 양의 갈륨을 수납하면서도 장치의 길이를 짧게하여 갈륨 소스 공급장치 전체의 온도를 균일하게 할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 갈륨 소스 공급장치의 개략적인 사시도이며, 도 5는 도 4의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 갈륨 소스 공급장치는 상부에 HCl 가스 주입구(420) 및 GaCl 가스 배출구(430)가 형성되고, 상기 주입구(420) 및 배출구(430)를 제외하고 밀폐되는 원통형의 용기(400)로 이루어진다.
여기서, 용기(400)의 상단부는 나머지 부분과 분리되어 이 나머지 부분을 덮는 뚜껑(410)을 이루며, 이러한 상단부와 나머지 부분이 분리되는 구조를 통해 용이한 갈륨 수납이 가능하다. 아울러, 이와 같은 용기(400)는 내부의 갈륨이나 HCl 가스와 반응하지 않고, 고온에도 잘 견딜 수 있는 투명한 소재인 석영으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, HCl 가스 주입구(420)와 GaCl 가스 배출구(430)는 각각 단순한 홀 형태로 형성되고, 이 홀 형태의 HCl 가스 주입구(420)와 GaCl 가스 배출구(430)에는 각각 HCl 가스 공급관(440) 및 GaCl 가스 배출관(450)이 용기(400) 내부로 끼워져 상기 갈륨이 수납되는 공간을 향하여 하방으로 연장되어 설치된다. 여기서, 상기 홀과 관의 형태는 목적이나 사용환경에 따라 여러 변형예들이 있을 수 있음은 물론이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, HCl 가스는 공급관(440)의 단부를 통해 공급되며, 단부는 갈륨과 HCl 가스의 효율적인 반응을 위하여 용기(400)의 바닥면에 닿을 정도로 길게 하여 용융 된 갈륨에 충분히 침잠되도록 설치하는 것이 바람직하다. 즉, HCl 가스가 용융된 갈륨 내부를 통과함으로써, 갈륨의 표면뿐만 아니라 내부에서도 직접 접촉하여 효율적인 반응을 유도할 수 있다.
아울러, HCl 가스와 갈륨이 반응하여 생성되는 GaCl 가스는 상승하므로 GaCl 가스를 배출하는 배출관(450)은 짧게 설치하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 원통형의 용기(400)에 갈륨을 수납하여 제한된 온도영역(850℃) 내에서 장시간 소모되는 많은 양의 갈륨을 보관할 수 있고, 수납된 갈륨 내부로 HCl 가스를 공급함으로써, 갈륨과 HCl 가스가 효율적으로 반응하도록 유도할 수 있다. 또한, 용기(400), 뚜껑(410), 공급관(440) 및 배출관(450)은 각각 분리 가능하기 때문에 각 부분들을 별도로 제작할 수 있어, 제작과 유지보수가 용이하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 갈륨 소스 공급장치의 단면도인 도 6을 참조하면, HCl 가스가 공급되는 주입구(620)와 공급된 HCl 가스와 갈륨이 반응하여 생성되는 GaCl 가스를 배출하는 배출구(630)는 갈륨이 수납되는 공간을 향하여 관 형태로 이루어진다. 즉, 전술한 실시예에서 별도로 마련되어 각각 주입구(420)와 배출구(430)에 끼워지는 공급관(440)과 배출관(450)을 뚜껑(610)에 일체화시킨 구조이다. 본 실시예에서도 HCl 가스 주입구(620)의 단부는 갈륨과 HCl 가스의 효율적인 반응을 위하여 용기(600)의 바닥면에 닿을 정도로 용융된 갈륨에 충분히 침잠되도록 설치하는 것이 바람직하다. 또한, HCl 가스와 갈륨이 반응하여 생성되는 GaCl 가스는 상승하므로 GaCl 가스를 배출하는 배출구(630)는 짧게 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 주입구(620)의 갈륨 수납 공간 쪽 단부는 수평방향으로 절곡되어, 절곡된 단부에 HCl 가스가 배출되는 다수의 홀(622)이 형성될 수 있다. 이러한 홀(622)들은 용융된 갈륨을 통과하는 HCl 가스 기포의 양을 늘려 갈륨 소스인 GaCl 가스를 충분히 생성할 수 있다. 이러한 구성 즉, 주입구(620) 단부를 수평으로 절곡시키거나, 단부에 다수의 홀(622)을 형성하는 구성은, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 실시예에서도 적용가능함은 물론이다.
또한, 본 발명에 따른 갈륨 소스 공급장치는 갈륨 소스와 질소 소스를 공급하고, 공급된 갈륨 소스와 질소 소스를 반응시켜 기재 기판상에 질화갈륨을 성장시키는 반응 챔버(700)를 포함하는 질화갈륨 기판 제조장치에 적용가능하며, 갈륨 소스 공급장치가 상기 반응 챔버(700) 내에 장착될 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 질화갈륨 제조장치는 도 1에서 소스 반응기(10) 대신에 도 4 또는 도 6에 도시된 갈륨소스 공급장치를 채택한 구조가 된다.
한편, 본 발명에 따른 질화갈륨 기판 제조 장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 갈륨소스 공급 장치(400 또는 600)를 질화갈륨 기판을 성장시키는 반응 챔버(700) 외부에 배치할 수도 있다. 이 경우, 반응 챔버(700) 내부에는 기재 기판인 사파이어 기판(720)과 사파이어 기판이(720) 안치되는 서셉터(710)만 구비하면 되기 때문에 구조가 단순해지고 크기 또한 줄일 수 있다. 아울러, 반응 온도가 다른 갈륨소스 공급 장치(400 또는 600)와 반응 챔버(700)를 분리하여 저항 가열기와 같은 가열수단(650, 730)을 각각 따로 설치함으로써, 갈륨 소스 공급 장치(400)와 반응 챔버(700)의 온도를 효과적으로 관리할 수 있다.
이와 같은, 질화갈륨 기판 제조 장치를 이용한 질화갈륨 기판 제조 방법을 설명하면, 먼저 기재 기판으로서 예컨대, 사파이어 기판(720)을 반응 챔버(700) 내부에 설치된 서셉터(710) 상부에 안치시키고, 가열수단(730)을 통해 질화갈륨이 성장하는 1000 내지 1200℃ 정도의 온도로 가열한다. 다음으로, 갈륨과 HCl 가스를 반응시켜 얻어지는 갈륨 소스인 GaCl 가스와 질소 소스인 NH3 가스를 반응 챔버(700) 내부로 주입한다. 그러면, 챔버(700) 내부로 주입된 GaCl 가스와 NH3 가스가 반응하여 기재 기판상에 질화갈륨이 성장하게 된다.
여기서, 갈륨과 HCl 가스를 반응시켜 GaCl 가스를 얻는 방법은 본 발명의 갈륨 소스 공급 방법을 적용할 수 있으며, 본 발명의 갈륨 소스 공급 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 원통형의 용기(400 또는 600)에 갈륨을 수납하고 뚜껑(410 또는 610)을 이루는 상단부를 덮어 밀폐한다.
다음으로, 용기(400 또는 600)의 외벽을 저항 가열기와 같은 가열수단(650)을 통해 갈륨과 HCl 가스가 과포화 상태로 반응하는 850℃까지 전기적으로 가열한다. 이때, 갈륨은 녹는점이 약 30℃이고, 끓는점은 약 2400℃이기 때문에 용융되어 액체상태로 존재하게 된다.
그리고 나서, 용융된 갈륨에 HCl 가스를 주입하여 갈륨과 HCl 가스가 반응하여 생성된 GaCl 가스를 반응 챔버(700) 내부로 공급하게 된다. 여기서, HCl 가스를 주입하는 가스 주입구(420 또는 620)의 수납 공간 쪽 단부 갈륨과 HCl 가스가 효과 적으로 반응하도록 용융된 갈륨에 충분히 침잠시켜 HCl 가스를 공급하는 것이 바람직하다.
이때, HCl가스와 함께 N2등의 불활성 가스를 주입할 수 있으며, N2는 캐리어 가스로서 질화갈륨 성장시 부반응(side reaction)에 의해 형성되는 NH4Cl 분말이 반응 챔버(700)에 축적되지 않고 쉽게 빠져 나가고, 주입된 가스들이 원활한 흐름을 형성하여 질화갈륨의 성장이 잘 이루어지도록 작용한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나,본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 질화갈륨 기판을 제조하기 위한 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 소스 반응기의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 갈륨과 HCl 가스를 반응시키는 소스 반응기의 다른 구성을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 갈륨 소스 공급장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 갈륨 소스 공급장치의 단면도이다.
도 7은 도 6의 갈륨 소스 공급장치를 이용한 질화갈륨 기판 제조 장치의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 700 : 반응 챔버 110, 650, 730 : 가열수단
120 : 소스 반응기 122 : 보트
130, 710 : 서셉터 132, 720 : 사파이어 기판
300 : 수납공간 310 : 이탈 방지부
320 : 차단부 400, 600 : 용기
410, 610 : 뚜껑 420, 620 : 주입구
430, 630 : 배출구 440 : 공급관
450 : 배출관 622 : 홀

Claims (16)

  1. 갈륨 소스와 질소 소스를 공급하여 질화갈륨(GaN) 기판을 제조하는 장치에 사용되는 갈륨 소스인 GaCl 가스를 공급하는 장치로서,
    내부에 갈륨을 수납할 수 있는 공간이 마련된 원통형의 용기로 이루어지고, 이 용기의 상부에는, 상기 갈륨과 반응하여 GaCl 가스를 생성하는 HCl 가스가 공급되는 HCl 가스 주입구, 및 상기 갈륨과 HCl 가스가 반응하여 생성된 GaCl 가스가 배출되는 GaCl 가스 배출구가 형성되어 있고, 상기 용기는 상기 HCl 가스 주입구 및 GaCl 가스 배출구를 제외하고 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용기의 상단부는 나머지 부분과 분리되어 이 나머지 부분을 덮는 뚜껑을 이루는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 HCl 가스 주입구, 또는 상기 HCl 가스 주입구와 GaCl 가스 배출구는 상기 갈륨이 수납되는 공간을 향하여 하방으로 연장된 관 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 HCl 가스 주입구와 GaCl 가스 배출구가 모두 상기 관 형태로 되어 있는 경우, 상기 HCl 가스 주입구를 이루는 관이 상기 GaCl 가스 배출구를 이루는 관보다 더 긴 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 HCl 가스 주입구의 상기 갈륨 수납 공간 쪽 단부는 수평방향으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 HCl 가스 주입구의 절곡된 단부에는 HCl 가스가 배출되는 다수의 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 HCl 가스 주입구 및 GaCl 가스 배출구에는 각각 HCl 가스 공급관 및 GaCl 가스 배출관이 끼워지는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 HCl 가스 공급관, 또는 상기 HCl 가스 공급관과 GaCl 가스 배출관은 상기 용기 내부로 끼워져 상기 갈륨이 수납되는 공간을 향하여 하방으로 연장되는 것 을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 HCl 가스 공급관과 GaCl 가스 배출관이 모두 상기 용기 내부로 끼워져 있는 경우, 상기 HCl 가스 공급관이 상기 GaCl 가스 배출관보다 더 길게 끼워지는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 HCl 가스 공급관의 상기 갈륨 수납 공간 쪽 단부는 수평방향으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 HCl 가스 공급관의 절곡된 단부에는 HCl 가스가 배출되는 다수의 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 용기는 석영으로 이루어진 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급장치.
  13. 갈륨 소스와 질소 소스를 공급하여 질화갈륨 기판을 제조하는 장치로서,
    제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 갈륨 소스 공급장치;
    질소 소스인 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 질소 소스 공급장치; 및
    상기 갈륨 소스 공급장치로부터 공급된 갈륨 소스와 상기 질소 소스 공급장치로부터 공급된 질소 소스를 반응시켜 기재 기판상에 질화갈륨을 성장시키는 반응 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판 제조장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 갈륨 소스 공급장치가 상기 반응 챔버 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판 제조장치.
  15. 갈륨 소스와 질소 소스를 반응시켜 질화갈륨 기판을 제조할 때 상기 갈륨 소스를 공급하는 방법으로서,
    갈륨을 용기에 수납하고 밀폐하는 단계;
    상기 수납된 갈륨을 가열하여 용융하는 단계; 및
    상기 용융된 갈륨에 HCl 가스를 주입하여 상기 갈륨과 HCl 가스가 반응하여 생성된 GaCl 가스를 공급하는 단계;를 포함하고,
    상기 HCl 가스를 주입하는 가스 주입구의 수납 공간 쪽 단부가 용융된 갈륨에 침잠된 상태로 HCl 가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 갈륨 소스 공급 방법.
  16. 갈륨 소스와 질소 소스를 공급하여 질화갈륨 기판을 제조하는 방법으로서,
    제 15항에 기재된 갈륨 소스 공급 방법으로 GaCl 가스를 공급하는 갈륨 소스 공급 단계;
    질소 소스인 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 질소 소스 공급 단계; 및
    상기 갈륨 소스 공급 단계로부터 공급된 갈륨 소스와 상기 질소 소스 공급 단계로부터 공급된 질소 소스를 반응시켜 기재 기판 상에 질화갈륨을 성장시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 기판 제조 방법.
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