WO2012177019A2 - 기판 형성 방법 및 그 기판 - Google Patents

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    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
    • H10H20/0133—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials with a substrate not being Group III-V materials

Definitions

  • the present invention relates to a method of forming a substrate comprising a sapphire single crystal Al 2 O 3 film and a substrate thereof.
  • Sapphire single crystal is a basic wafer used to manufacture light emitting diodes (LEDs) such as blue, green, white, and ultraviolet rays, and is used as a substrate for deposition of nitrides or compound semiconductors.
  • the sapphire substrate is made into an epi wafer after the deposition and growth process, and then used as a chip.
  • the single crystal substrate is used as a base material for manufacturing LEDs or integrated circuits, but since the single crystal substrate itself is used as a material, it is difficult to recycle, and thus the manufacturing cost of the LED or chip may be increased.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to reduce manufacturing costs by enabling reuse of a single crystal substrate as a material.
  • Another object of the present invention is to provide a method for forming a substrate suitable for manufacturing a large diameter wafer.
  • the substrate forming method related to the present invention forming a deposition layer of a different material on a single crystal substrate; Depositing an aluminum (Al) film on the deposition layer; Oxidizing and monocrystallizing the aluminum film; Decomposing the deposition layer to separate the single crystallized aluminum oxide layer (Al 2 O 3 ); And attaching the separated single crystal aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) to a support substrate.
  • the deposition layer may be a polycrystalline gallium nitride (GaN) or gallium nitride epitaxial film.
  • the deposition thickness of the aluminum film may be 500 ⁇ 2000 ⁇ .
  • oxidizing and monocrystallizing the aluminum film Al may include: heat treating the aluminum film in an inert atmosphere; Heat-treating the aluminum film in an oxygen atmosphere to convert the aluminum oxide film; And converting the aluminum oxide film into a single crystal by heat treating the aluminum oxide film.
  • the heat treatment of the aluminum film in the inert atmosphere may be to maintain heating for a predetermined time at a temperature of 250 ⁇ 450 °C.
  • the step of converting the aluminum film into an aluminum oxide film by heating the aluminum film in an oxygen atmosphere may be to maintain heating at a temperature of 400 to 500 ° C. for a predetermined time.
  • the step of converting the aluminum oxide film into a single crystal by heat-treating the aluminum oxide film may be to maintain heating for a predetermined time at a temperature of 900 ⁇ 1600 °C.
  • the step of converting the aluminum oxide film into a single crystal by heat treatment may be to repeatedly perform the number of heat treatments according to the thickness of the aluminum oxide film.
  • decomposing the deposition layer and separating the aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) that has been monocrystalized may include decomposing the deposition layer by laser lift-off. It may be.
  • the support substrate may include any one of metal, metal oxide, quartz, monocrystalline silicon, or polycrystalline silicon.
  • Substrate formation method related to the present invention forming a deposition layer of a different material on a single crystal substrate; Depositing an aluminum (Al) film on the deposition layer; Oxidizing and monocrystallizing the aluminum film; Attaching a support substrate to the single crystallized aluminum oxide film (Al 2 O 3 ); And separating the single crystal substrate from the deposition layer.
  • Al aluminum
  • Al 2 O 3 single crystallized aluminum oxide film
  • Substrate formation method related to the present invention comprises the steps of forming a deposition layer of a different material on the sapphire or silicon single crystal substrate; Depositing an aluminum (Al) film on the deposition layer; Forming a pattern such that the aluminum film is formed into a plurality of polygonal cell shapes; Heat treating the aluminum film to oxidize and single crystal; Separating the single crystallized aluminum oxide film (A1 2 0 3 ) from the sapphire or single crystal substrate in the form of a cell by the pattern; And attaching the separated single crystal aluminum oxide (Al 2 O 3 ) substrate cells to a support substrate.
  • Substrate formation method related to the present invention comprises the steps of forming an epi layer of a different material on a silicon (Si) single crystal substrate; Forming an oxide layer on the epi layer; Depositing an aluminum (Al) film on the oxide layer; Oxidizing and monocrystallizing the aluminum film (Al); Attaching a support substrate to the oxidized and monocrystalline aluminum oxide film (Al 2 O 3 ); And separating the silicon single crystal substrate from the deposition layer.
  • the epi layer may include at least one of silicon germanium (SiGe), silicon carbide (SiC), and germanium (Ge).
  • the oxidation and unite the purified aluminum oxide film (Al 2 O 3) supported on a stage before attaching the substrate, oxide and unite the purified said aluminum oxide film (Al 2 O 3) on and the Partially etching the oxide layer by photoresist (PR); And removing the epi layer by wet chemical.
  • the oxide layer may be formed to have a thickness of 10 to 50 kPa.
  • the method may further include removing the aluminum film and the oxide layer by a photoresist (PR).
  • PR photoresist
  • the support substrate may include any one of metal oxide, polycrystalline aluminum oxide, silicon carbide, and polycrystalline silicon.
  • a substrate forming method comprises the steps of pretreatment by wet chemical on a silicon (Si) single crystal substrate, and forming an epi layer of a material different from the silicon single crystal; Forming an oxide layer on the epi layer; Depositing an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film on the oxide layer; Monocrystallizing the aluminum oxide film; Attaching a support substrate to the monocrystalline aluminum oxide film; And separating the silicon single crystal substrate from the deposition layer.
  • Si silicon
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • depositing an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film on the oxide layer may further include depositing polycrystalline aluminum oxide and performing a heat treatment at a temperature of 400 to 1000 ° C.
  • the epi layer may be formed in a multilayer form.
  • a substrate forming method comprises the steps of: depositing a gallium nitride (GaN) layer on a sapphire single crystal substrate; Partially etching the gallium nitride layer to expose the sapphire substrate; Forming an oxide in the gallium nitride layer; Depositing an aluminum (Al) film on the oxide layer and an exposed portion of the sapphire substrate; Oxidizing and monocrystallizing the aluminum film; Attaching a support substrate to the monocrystalline aluminum oxide film; And separating the sapphire single crystal substrate by decomposing the gallium nitride by laser lift-off.
  • GaN gallium nitride
  • Substrate formation method related to the present invention forming a deposition layer of a different material on a single crystal substrate; Depositing an aluminum (Al) film on the deposition layer; Oxidizing and monocrystallizing the aluminum film (Al); Decomposing the deposition layer to separate the monocrystalline aluminum oxide film from the single crystal substrate; And attaching a support substrate to the monocrystallized aluminum oxide film.
  • Al aluminum
  • Substrate formation method related to the present invention comprises the steps of: forming an oxide film on a silicon (Si) single crystal substrate to a thickness of 2 ⁇ 30 ⁇ ; Forming an epitaxial layer of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) on the oxide film; Depositing an aluminum (Al) film on the epi layer; It may have a form including the step of oxidizing and monocrystallizing the aluminum film (Al).
  • the epi layer may have a thickness of 2 to 100 nm
  • the aluminum (Al) layer may have a thickness of 50 to 2000 nm.
  • the substrate related to the present invention can be manufactured by the substrate forming method of any one of the above methods.
  • the substrate forming method of the present invention since the sapphire or the silicon single crystal lower substrate is replaced by the supporting substrate, the single crystal substrate can be used continuously, thereby reducing the manufacturing cost.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of forming a substrate according to the present invention using a sapphire single crystal substrate.
  • FIG. 2 is a process flowchart showing an example of a method of forming a substrate using a sapphire single crystal substrate
  • FIG. 3 is a process flowchart showing an example of a method of forming a substrate using a silicon single crystal substrate
  • FIG. 4 is a process flowchart showing an example of a method of forming a substrate using a silicon single crystal substrate
  • FIG. 5 is a process flowchart showing another example of a method of forming a substrate using a sapphire single crystal substrate
  • 6 and 7 illustrate exemplary plan views of a patterned aluminum film.
  • FIG. 8 is a plan view conceptually illustrating bonding a patterned single crystallized upper substrate cell to a large diameter wafer
  • FIG. 9 is a process flowchart showing an example of a method of forming a substrate using a silicon single crystal substrate
  • FIG. 10 is a process flowchart showing another example of a method of forming a substrate using a silicon single crystal substrate
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of forming a substrate according to the present invention using a sapphire single crystal substrate.
  • Substrate formation method related to the present invention is to form a sapphire single crystal substrate or silicon single crystal substrate to continue to reuse the sapphire single crystal substrate or silicon single crystal substrate by forming a sapphire single crystal film on the support substrate instead of the underlying sapphire single crystal substrate or silicon single crystal substrate to obtain a large diameter substrate do.
  • forming a deposition layer of a different material on a single crystal substrate (S20) depositing an aluminum (Al) film on the deposition layer (S30), oxidizing and monocrystalline the aluminum film (S40), monocrystalline oxidation Attaching the support substrate to the aluminum film Al 2 O 3 (S50), and separating the single crystal substrate from the deposition layer (S60).
  • a sapphire (Al 2 O 3 ) single crystal substrate or a silicon (Si) single crystal substrate is provided as a base single crystal substrate (S10; see also FIG. 2 (a)).
  • the single crystal substrate is referred to as the "lower substrate” to distinguish it from the single crystal substrate obtained through the heat treatment described later, and the single crystal substrate obtained through the heat treatment is referred to as the "upper substrate”.
  • FIG. 2 is a process flowchart showing an example of a method of forming a substrate using a sapphire single crystal substrate.
  • a heterogeneous material is deposited on a lower substrate such as polycrystalline gallium nitride or single crystal gallium nitride. do.
  • the nitride based deposition layer 110 induces single crystallization of the subsequently deposited aluminum oxide film and is used as a layer for separation from the lower substrate.
  • an aluminum (Al) film 120 is deposited (S30).
  • the thickness of the aluminum film 120 is about 500 to 2000 mm 3, and is deposited by a method such as sputtering, E-beam, chemical vapor deposition (CVD), or the like.
  • the aluminum film 120 is heat treated to oxidize and converted into a sapphire single crystal film 121 (S40).
  • a step (I) of heat treatment of the aluminum film in an inert atmosphere a step of converting the aluminum film into an aluminum oxide film by heat treatment in an oxygen atmosphere (II), and a heat treatment of the aluminum oxide film to convert the aluminum oxide film into a single crystal It may be to go through step (III).
  • the oxygen atmosphere is avoided at a temperature of 250 to 450 ° C. after the deposition of the aluminum film 120, and is performed in an inert atmosphere such as argon (Ar). While maintaining the heating state for about 10 to 14 hours, grains of aluminum form and grow in size.
  • step (II) of converting to an aluminum oxide film heat treatment is performed by heating and holding for about 12 to 48 hours in an oxygen atmosphere of 400 to 500 ° C.
  • the aluminum film is converted to a polycrystalline aluminum oxide film (alumina, Al 2 O 3 ).
  • the aluminum oxide film is heated and maintained at a temperature of 900 to 1600 ° C for 12 to 24 hours.
  • the polycrystalline aluminum oxide film is converted into a single crystal component such as gallium nitride deposited on the bottom by epitaxy.
  • the heat treatment time depends on the thickness of the aluminum oxide film. If the thickness is 1000 ms, the heat treatment is appropriate for 12 to 24 hours, and when the thickness is about 2000 ms, a minimum of 48 hours is required.
  • the number of times of heat treatment can be repeatedly performed. For example, in the case of 6000 mW, the above process may be repeated by 1500 mW.
  • the final film 121 subjected to the heat treatment as described above may form a single crystal similar to the physical properties of the gallium nitride underneath, thereby obtaining high flatness.
  • the support substrate 130 may be bonded to the single crystallized aluminum oxide film 121.
  • the support substrate 130 may be variously selected from a metal, a metal oxide, quartz, monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, or the like, or may be two or more composite films.
  • one or more buffer layers may be deposited and bonded between the support substrate and the single crystallized aluminum oxide film (Al 2 O 3 ).
  • the deposition of the deposition layer 110 at the interface between the deposition layer 110 and the single crystal substrate 100 induces the decomposition of the deposition layer 110 and the deposition layer 110 and It is to be separated from the single crystallized aluminum oxide film 121.
  • a method of separation a method such as laser lift-off may be used.
  • the separated single crystal aluminum oxide film 121 and the deposition layer 110 may be formed of a supporting substrate / Al 2 O 3 / GaN, but to remove GaN, a wet chemical such as potassium hydroxide (KOH) may be removed, or plasma may be removed. It may be removed by etching with a plasma etch, or in some cases may be used as it is.
  • KOH potassium hydroxide
  • Single crystal Al 2 O 3 from which gallium nitride (GaN) is removed may be used in various ways depending on the application.
  • a method of partially etching the single crystal aluminum oxide film using a photoresist on the formed single crystal aluminum oxide film and injecting a wet chemical into the gap to melt the underlying deposition layer (GaN) is used.
  • the wet chemical may be potassium hydroxide (KOH).
  • KOH potassium hydroxide
  • FIG. 3 is a process flowchart showing an example of a method of forming a substrate using a silicon single crystal substrate
  • FIG. 4 is a process flowchart showing an example of a method of forming a substrate using a silicon single crystal substrate.
  • the single crystallized aluminum oxide film 121 is first placed on the silicon substrate 100'. It is separated from (S50 ').
  • the lower substrate is an opaque silicon substrate, it is difficult to separate by the laser lift-off method or the like, and therefore, the lower substrate is separated from the silicon substrate 100 'before bonding.
  • a method of partially etching the single crystal aluminum oxide film using a photoresist and injecting a wet chemical into the gap may melt a lower deposition layer.
  • the separated aluminum oxide film (upper substrate) is bonded to another support substrate 130 (S60 ') and the silicon single crystal substrate 100' is reused as a substrate.
  • FIG. 5 is a process flowchart showing another example of a method of forming a substrate using a sapphire single crystal substrate.
  • a GaN deposition layer 210 and an aluminum film 220 are deposited on the prepared sapphire substrate 200.
  • the aluminum film 220 is partially etched by performing a photo process. In this case, the etching depth may be removed by etching the aluminum film 220 or the aluminum film 220 and the lower film quality.
  • the aluminum film 221 may have a pattern as shown in FIG. 6 or 7. That is, in FIGS. 6 and 7, the aluminum film is patterned to have a plurality of substrate cells 221A and 221B that can be separated from each other, and the spaces 223A and 223B formed by etching between the substrate cells 221A and 221B are formed. Included.
  • the aluminum film 220 After the deposition of the aluminum film 220 to avoid the oxygen atmosphere at a temperature of 250 ⁇ 450 °C and heat treatment in an inert atmosphere such as argon (Ar) for about 12 hours to form crystal grains and to increase the grain size. Then, the aluminum film 220 is converted into a polycrystalline aluminum oxide film by heat treatment for about 12 to 48 hours or 24 hours in an oxygen atmosphere of 400 to 500 ° C. After that, the heat treatment is performed for 12 hours or more at a temperature of 1000 ° C. or higher to convert the polycrystalline aluminum oxide film into a single crystal component such as the GaN deposition layer 210 in which the epitaxy is deposited. The heat treatment time depends on the thickness of the polycrystalline aluminum oxide film.
  • an inert atmosphere such as argon (Ar)
  • a thickness of about 1000 mm 3 is suitable for 12 to 24 hours, and a time of at least 48 hours is required at about 2000 m 3.
  • the thickness is thick, for example, if the 6000 ⁇ can be divided by 1500 ⁇ by repeating the above process.
  • a single crystal similar to the physical properties of the lower GaN deposition layer 210 may be formed and a planarized film may be obtained (see (d)).
  • the support substrate 230 is bonded if necessary on the single crystal aluminum oxide film 221 thus formed.
  • the support substrate 230 may be variously selected from a metal component, quartz, single crystal silicon, metal oxide, polycrystalline silicon, or the like, or may be two or more composite films.
  • the GaN deposition layer 210 is decomposed at the interface between the GaN deposition layer 210 and the sapphire single crystal substrate 200 so that the single crystal aluminum oxide film 221 is separated from the lower substrate 200.
  • the laser lift off method may be used as the method of separation.
  • a wet chemical known as KOH or the like may be used, or etching may be performed by plasma etching, in a gas atmosphere such as boron chloride (BCl 3 ) or chlorine (Cl 2 ) at a high temperature of 350 ° C. or higher.
  • a gas atmosphere such as boron chloride (BCl 3 ) or chlorine (Cl 2 ) at a high temperature of 350 ° C. or higher.
  • the Al 2 O 3 single crystal substrate thus obtained is used as a substrate to be applied to devices such as LEDs and laser devices.
  • GaCVD and required layers may be deposited by MOCVD epitaxy and applied to a large diameter substrate in this way, wherein the single monocrystalline aluminum oxide films (Al 2 O 3 ) are separated from each other. It can be sorted and aligned on polycrystalline silicon or monocrystalline silicon (8 inches or 12 inches) and bonded and large diameter bonded using commonly known bonding techniques.
  • the lower substrate uses monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, monocrystalline / polycrystalline silicon carbide (SiC), polycrystalline aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the like. If used, the substrate can be selected and used accordingly.
  • the aluminum film 221 may have a pattern as shown in FIG. 6 or 7. That is, in FIGS. 6 and 7, the aluminum film is patterned to have a plurality of polygonal cells 221A and 221B that can be separated from each other, and the spaces 223A and 223B formed by etching are formed between the cells 221A and 221B. Included.
  • FIG. 8 is a plan view conceptually illustrating a state in which a patterned upper substrate formed of a single crystal is bonded to a large diameter wafer. 6 or 7, the patterned Al 2 O 3 single crystal cells 220 smaller than the support substrate 230 are sorted and aligned on the support substrate 230 and bonded by bonding.
  • Such a method can solve the problem that the size of the support substrate is limited according to the case of using a single crystal film, and in particular, it can be used for large diameter wafers, thereby helping to lower the manufacturing cost and increase productivity.
  • FIG. 9 is a process flowchart showing an example of a method of forming a substrate using a silicon single crystal substrate.
  • the silicon single crystal substrate 300 is subjected to wet chemical pretreatment, and then made of a material different from the silicon single crystal substrate 300 such as silicon germanium (SiGe), silicon carbide (SiC), germanium (Ge), or at least one compound.
  • a thin film oxide layer is formed to a thickness of 50 GPa or less.
  • the formation method is a thermally grown method.
  • an aluminum oxide epi layer is formed to about 50 nm or less.
  • the aluminum film 320 is deposited by about 100 nm, and heat treatment is performed in an oxygen atmosphere near 450 degrees to convert the aluminum film 320 into a polycrystalline aluminum oxide film.
  • heat treatment is performed in an oxygen atmosphere of 1000 ° C. or higher to convert the polycrystalline aluminum oxide film into a single crystal aluminum oxide film 321 having a lower structure.
  • GaN gallium nitride
  • a photo process is performed to define the photoresist to a desired area, and then the lower single crystal aluminum oxide layer 321 is etched by an etching method, and the oxide layer serving as an interlayer is further etched.
  • the exposed SiGe epitaxial layer 310 is removed by wet chemical treatment, the single crystal aluminum oxide layer 321 and the single crystal silicon substrate 300 are separated.
  • the separated single crystal aluminum oxide layer 321 may be transferred to another support substrate 330 such as polycrystalline aluminum oxide, silicon carbide, polycrystalline silicon, or the like, and bonded to be used as a substrate.
  • a pretreatment with wet chemical is performed on the silicon single crystal substrate, and then an epitaxial layer formed of a silicon single crystal substrate such as silicon germanium (SiGe), silicon carbide (SiC), germanium (Ge) and other materials or at least one compound is formed.
  • the thin film oxide layer is formed to a thickness of 50 GPa or less.
  • the formation method is a thermally grown method.
  • the aluminum film is deposited to about 100 nm, and then the photo process is performed to etch the aluminum film, the oxide layer, and the lower deposition layer. If necessary, only the oxide layer may be etched. This method prevents hilllock or the like in the aluminum film during the subsequent heat treatment of the aluminum film or facilitates subsequent wet chemical treatment.
  • heat treatment is performed for 10 to 14 hours in an oxygen atmosphere of 400 to 500 ° C. to convert the aluminum film into a polycrystalline aluminum oxide film. Thereafter, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere of 1000 ° C. or higher to convert the polycrystalline aluminum oxide film into a single crystal aluminum oxide film. It can also be used as a substrate for raising GaN layers such as LEDs in the future.
  • a thin film oxide layer is formed to a thickness of 50 GPa or less. However, this process may be omitted in some cases.
  • polycrystalline Al 2 O 3 is directly deposited, and heat treatment is performed at a temperature lower than 1000 ° C., more specifically, at a temperature atmosphere of about 450 ° C.
  • heat treatment is performed for about 24 hours in an oxygen atmosphere of 1000 ° C. or higher to convert the polycrystalline Al 2 O 3 into a single crystal aluminum oxide film. This can reduce the number of processes and help reduce manufacturing costs.
  • epitaxial layers such as silicon germanium (SiGe), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), and the like are formed, and a thin film oxide layer is formed to a thickness of 50 GPa or less.
  • the epi layer may be formed of one or a plurality of layers.
  • polycrystalline aluminum oxide is deposited instead of the aluminum film directly, and heat treatment is performed at a temperature lower than 1000 ⁇ ⁇ , more specifically, at a temperature of about 450 ⁇ ⁇ . Thereafter, heat treatment is performed for about 24 hours in an oxygen atmosphere of 1000 ° C. or higher to convert the polycrystalline Al 2 O 3 into a single crystal aluminum oxide film. It can be used directly as a substrate for growing GaN layers such as LEDs in the future.
  • FIG. 10 is a process flowchart showing another example of a method of forming a substrate using a silicon single crystal substrate.
  • a deposition layer 410 such as GaN is formed on the sapphire single crystal substrate 400, and a pattern is etched to expose the lower sapphire substrate 400.
  • oxidation is performed to form an oxide layer on the surface of the deposition layer 410, or a material such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), chromium nitride (CrN), or the like, which is a barrier material to which aluminum does not react later ( 420 may be deposited.
  • GaN gallium nitride
  • AlN aluminum nitride
  • CrN chromium nitride
  • heat treatment is performed for about 24 hours in an oxygen atmosphere of 1000 ° C. or higher to convert the polycrystalline Al 2 O 3 into a single crystal aluminum oxide film 440.
  • the temperature may be raised to 1200 ° C, 1400 ° C, and 1600 ° C.
  • the GaN deposition layer 410 is decomposed at the interface between the GaN deposition layer 410 and the sapphire substrate 400 by performing laser lift-off on the back surface of the sapphire substrate 400, and then formed of a single crystal aluminum oxide film ( After bonding the supporting substrate 430 onto the substrate 430, the single crystal Al 2 O 3 and the sapphire substrate 400 are separated due to the nitrogen (N 2 ) partial pressure decomposed in the GaN deposition layer 410 by applying a temperature of about 250 ° C. or higher. To be separated. In order to maximize the effect, it may be possible to accelerate the separation by grasping the part up and down and applying a force in the opposite direction.
  • the support substrate 430 prevents the single crystal Al 2 O 3 layer from breaking when the temperature is applied.
  • the GaN deposition layer 410 which is an unnecessary structure, is etched by a method such as wet chemical or plasma etching, and the single crystal Al 2 O 3 of the uneven portion is planarized by chemical mechanical polishing (CMP) to obtain a final flat structure.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the single crystal Al 2 O 3 thus obtained may be processed to various sizes and reattached to other substrates for use.
  • the above methods can be applied after pre-patterning a single crystal silicon substrate and depositing a thin oxide film thereon.
  • an oxide film is deposited on the single crystal silicon substrate, the single crystal is formed in Example 8, and then subjected to photoresist and etching.
  • This method can reduce stress due to lattice mismatch with a silicon substrate when forming single crystal Al 2 O 3 .
  • the above methods may be applied after patterning the substrate in advance to form trenches or cones. This method is to pattern the lower substrate to create a passage through which wet chemicals can penetrate well in later wet etching.
  • Aluminum nitride / gallium nitride is first grown on a single-crystal silicon substrate, followed by Al 2 O 3 epitaxy, and then aluminum or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is used to grow thicker Al 2 O 3 and then laser lift again. Guide to remove the Al 2 O 3 such as in off-bonded to other substrates is to use as the substrate.
  • the GaN deposition layer is grown on a single crystal silicon substrate by 50 to 100 ⁇ by Atomic Layer Deposition (ALD), and the oxide layer is grown to about 50 ⁇ first (can be omitted), followed by Al 2 O 3 epitaxy. Then, Al 2 O 3 is made thicker by using aluminum or aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and Al 2 O 3 is separated by laser lift-off and bonded to another substrate to use as a substrate. .
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • the GaN deposition layer is grown on a single crystal silicon substrate by 50 to 100 ⁇ by atomic layer coating, the oxide layer is grown to about 50 ⁇ first (can be omitted), and then subjected to Al 2 O 3 epitaxy, followed by aluminum or oxide Al 2 O 3 is made thicker using aluminum (Al 2 O 3 ), and Al 2 O 3 is removed by laser lift-off and then bonded to another substrate to be used as a substrate.
  • a minimum oxide film is formed on a silicon (Si) single crystal substrate. Specifically, it can be formed in a thickness of about 2 to 30 kPa.
  • an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) epi layer is formed on the oxide film.
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the thickness of the epi layer may be 2 to 100 nm, and the thickness of the aluminum (Al) film may be 50 to 2000 nm.
  • a polycrystalline aluminum oxide film is formed by heat treatment and additional O 2 atmosphere heat treatment, and heat-treated at a temperature of 1000 ° C. or higher for a predetermined time to convert to a single crystal aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film to obtain a single crystal film having a sufficient thickness.
  • the substrate forming method and the substrate described above are not limited to the configuration and method of the embodiments described above.
  • the above embodiments may be configured by selectively combining all or some of the embodiments so that various modifications may be made.

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Abstract

본 발명과 관련된 기판 형성 방법은, 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계; 상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막을 산화하고 단결정화하는 단계; 상기 증착층을 분해하여 단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3)을 분리하는 단계; 및 분리된 상기 단결정 산화알루미늄막(Al2O3)을 지지기판에 부착하는 단계를 포함한다.

Description

기판 형성 방법 및 그 기판
본 발명은 사파이어 단결정(single crystal Al2O3) 막을 포함하는 기판의 형성 방법 및 그 기판에 관한 것이다.
사파이어 단결정은 청색, 녹색, 백색이나 자외선 등의 발광 다이오드(LED)를 제조하는 데 사용하는 기초 웨이퍼로서 질화물이나 화합물 반도체의 증착용 기판으로 사용된다. 사파이어 기판은 증착과 성장 공정을 거쳐 에피 웨이퍼로 제조한 후 칩으로 만들어 사용한다.
단결정 기판은 LED나 집적회로 등의 제조를 위한 기초재로 사용되나, 단결정 기판 자체가 재료로 사용되므로 재활용이 어렵고 그에 따라 LED 또는 칩의 제조단가도 상승되기도 한다.
본 발명은 상기한 점을 감안한 것으로, 재료가 되는 단결정 기판을 재사용할 수 있도록 하여 제조비용을 줄이는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 대구경의 웨이퍼의 제작에 적합한 기판 형성 방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 기판 형성 방법은, 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계; 상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막을 산화하고 단결정화하는 단계; 상기 증착층을 분해하여 단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3)을 분리하는 단계; 및 분리된 상기 단결정 산화알루미늄막(Al2O3)을 지지기판에 부착하는 단계를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 증착층은, 다결정 질화갈륨(GaN) 또는 질화갈륨 에피(epitaxy)막일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계에서, 상기 알루미늄막의 증착 두께는 500 ~ 2000Å 일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 알루미늄막(Al)을 산화하고 단결정화하는 단계는, 비활성 분위기에서 상기 알루미늄막을 열처리하는 단계; 산소 분위기에서 상기 알루미늄막을 열처리하여 산화알루미늄막으로 변환시키는 단계; 및 상기 산화알루미늄막을 열처리하여 상기 산화알루미늄막을 단결정으로 변환시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 비활성 분위기에서 상기 알루미늄막을 열처리하는 단계는, 250 ~ 450 ℃의 온도에서 일정 시간 동안 가열 유지하는 것일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 산소 분위기에서 상기 알루미늄막을 열처리하여 산화알루미늄막으로 변환시키는 단계는, 400 ~ 500 ℃의 온도에서 일정 시간 동안 가열 유지하는 것일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 산화알루미늄막을 열처리하여 상기 산화알루미늄막을 단결정으로 변환하는 단계는, 900 ~ 1600 ℃의 온도에서 일정 시간 동안 가열 유지하는 것일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 산화알루미늄막을 열처리하여 단결정으로 변환하는 단계는, 상기 산화알루미늄막의 두께에 따라 열처리의 횟수를 반복적으로 수행하는 것일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 증착층을 분해하여 단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3)을 분리하는 단계는, 레이저 리프트 오프(laser lift-off)에 의해 상기 증착층을 분해하는 것일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지기판은 금속, 금속 산화물, 수정(quartz), 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 기판 형성 방법은, 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계; 상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막을 산화하고 단결정화하는 단계; 단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3)에 지지기판을 부착하는 단계; 및 상기 단결정 기판을 상기 증착층으로부터 분리하는 단계를 포함하는 형태일 수 있다.
본 발명과 관련된 기판 형성 방법은, 사파이어 또는 실리콘 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계; 상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막이 복수의 다각 셀 형태로 형성되도록 패턴을 형성하는 단계; 상기 알루미늄막을 열처리하여 산화 및 단결정화하는 단계; 단결정화된 상기 산화알루미늄막(A1203)을 상기 패턴에 의하여 셀 형태로 상기 사파이어 또는 단결정 기판으로부터 분리하는 단계; 및 분리된 상기 단결정 산화알루미늄(Al2O3) 기판셀들을 지지기판에 부착하는 단계를 포함하는 형태일 수 있다.
본 발명과 관련된 기판 형성 방법은, 실리콘(Si) 단결정 기판에 상이한 재질의 에피층을 형성하는 단계; 상기 에피층에 산화물층을 형성하는 단계; 상기 산화물층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막(Al)을 산화 및 단결정화하는 단계; 상기 산화 및 단결정화된 산화알루미늄막(Al2O3)에 지지기판을 부착하는 단계; 및 상기 실리콘 단결정 기판을 상기 증착층으로부터 분리하는 단계를 포함하는 형태일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 에피층은, 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 카바이드(SiC) 또는 게르마늄(Ge) 중 적어도 어느 하나 이상이 화합된 것일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 산화 및 단결정화된 산화알루미늄막(Al2O3)에 지지기판을 부착하는 단계 이전에, 산화 및 단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3) 및 상기 산화물층을 포토레지스트(PR)에 의하여 부분적으로 식각하는 단계; 및 상기 에피층을 습성 케미컬에 의하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 산화물층은 10 ~ 50 Å의 두께를 갖도록 형성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 산화물층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계 이후에, 상기 알루미늄막 및 상기 산화물층을 포토레지스트(PR)에 의하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지기판은, 금속 산화물, 다결정 산화알루미늄, 실리콘 카바이드 또는 다결정 실리콘 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 기판 형성 방법은, 실리콘(Si) 단결정 기판에 습성 케미컬에 의하여 전처리를 하고, 상기 실리콘 단결정과 상이한 재질의 에피층을 형성하는 단계; 상기 에피층에 산화물층을 형성하는 단계; 상기 산화물층에 산화알루미늄(Al2O3)막을 증착하는 단계; 상기 산화알루미늄막을 단결정화하는 단계; 단결정화된 상기 산화알루미늄막에 지지기판을 부착하는 단계; 및 상기 실리콘 단결정 기판을 상기 증착층으로부터 분리하는 단계를 포함하는 형태일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 산화물층에 산화알루미늄(Al2O3)막을 증착하는 단계는, 다결정 산화알루미늄을 증착하고 400 ~ 1000 ℃의 온도에서 열처리를 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 에피층은 다층 형태로 형성할 수 있다.
본 발명과 관련된 기판 형성 방법은, 사파이어 단결정 기판에 질화갈륨(GaN)층을 증착하는 단계; 상기 질화갈륨층을 부분적으로 식각하여 상기 사파이어 기판을 노출하는 단계; 상기 질화갈륨층에 산화물을 형성하는 단계; 상기 산화물층 및 상기 사파이어 기판의 노출된 부분에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막을 산화 및 단결정화하는 단계; 단결정화된 상기 산화알루미늄막에 지지기판을 부착하는 단계; 및 레이저 리프트 오프에 의하여 상기 질화갈륨을 분해하여 상기 사파이어 단결정 기판을 분리하는 단계를 포함하는 형태일 수 있다.
본 발명과 관련된 기판 형성방법은, 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계; 상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막(Al)을 산화하고 단결정화하는 단계; 상기 증착층을 분해하여 단결정화된 상기 산화알루미늄막을 상기 단결정 기판으로부터 분리하는 단계; 및 단결정화된 상기 산화알루미늄막에 지지기판을 부착하는 단계를 포함하는 형태일 수 있다.
본 발명과 관련된 기판 형성방법은, 실리콘(Si) 단결정 기판에 2 ~ 30 Å의 두께로 산화막을 형성하는 단계; 상기 산화막에 산화알루미늄(Al2O3) 에피층을 형성하는 단계; 상기 에피층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계; 상기 알루미늄막(Al)을 산화 및 단결정화하는 단계를 포함하는 형태일 수 있다.
이 경우, 상기 에피층의 두께는 2 ~ 100nm 이고, 상기 알루미늄(Al)막의 두께는 50 ~ 2000 nm로 형성할 수 있다.
본 발명과 관련된 기판은 위의 방법들 중 어느 하나의 기판 형성 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명과 관련된 기판 형성 방법에 의하면, 사파이어나 실리콘 단결정 하부 기판을 지지기판에 의해 대체하는 것이므로, 단결정 기판을 계속해서 사용할 수 있으므로 제조 원가를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명과 관련된 기판 형성 방법에 의하면, 대구경의 웨이퍼를 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 사파이어 단결정 기판을 이용하여 본 발명과 관련된 기판을 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도
도 2는 사파이어 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 일 예를 보인 공정 순서도
도 3은 실리콘 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 일 예를 보인 공정 순서도
도 4는 실리콘 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 일 예를 보인 공정 순서도
도 5는 사파이어 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 다른 일 예를 보인 공정 순서도
도 6 및 도 7은 패턴화된 알루미늄막의 예시적인 평면도들
도 8은 패턴화되어 단결정화된 상부 기판셀들을 대구경의 웨이퍼에 본딩한 모습을 개념적으로 보인 평면도
도 9는 실리콘 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 일 예를 보인 공정 순서도
도 10은 실리콘 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 다른 일 예를 보인 공정 순서도
이하, 본 발명과 관련된 기판 형성 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 사파이어 단결정 기판을 이용하여 본 발명과 관련된 기판 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명과 관련된 기판 형성 방법은 기초가 되는 사파이어 단결정 기판 또는 실리콘 단결정 기판 대신 지지기판에 사파이어 단결정 막을 형성하도록 함으로써 사파이어 단결정 기판 또는 실리콘 단결정 기판을 계속해서 재사용할 수 있도록 하면서도 대구경의 기판을 얻을 수 있도록 한다. 이를 위하여, 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계(S20), 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계(S30), 알루미늄막을 산화하고 단결정화하는 단계(S40), 단결정화된 산화알루미늄막(Al2O3)에 지지기판을 부착하는 단계(S50), 단결정 기판을 증착층으로부터 분리하는 단계(S60)를 포함한다.
우선, 기초가 되는 단결정의 기판으로서, 사파이어(Al2O3) 단결정 기판 또는 실리콘(Si) 단결정 기판을 마련한다(S10; 도 2의 (a)도 참조). 여기서, 단결정 기판은, 후술하는 열처리를 통하여 얻어진 단결정 기판과 구별하기 위해 '하부 기판'이라 하고, 열처리를 통하여 얻어진 단결정 기판은 '상부 기판'이라고 한다.
이하에서는, 하부 기판이 사파이어 단결정 기판인 경우부터 설명한다. 도 2는 사파이어 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 일 예를 보인 공정 순서도이다.
[실시예 1]
준비된 사파이어 단결정 기판(100)에 대하여 증착층(110)을 추가하는 단계(S20)에서는 다결정 질화갈륨(polycrystaline GaN) 또는 단결정 질화갈륨(single crsytal GaN) 등 하부 기판과 다른 이종 물질을 증착(epitaxy)한다. 나이트라이드계 증착층(110)은 후속 증착되는 산화 알루미늄막의 단결정화를 유도하고, 하부 기판과의 분리를 위한 층으로 이용된다.
증착층(110)이 증착된 후에는 알루미늄(Al)막(120)을 증착한다(S30). 알루미늄막(120)의 두께는 500 ~ 2000 Å 정도로서, 스퍼터링(sputtering), 이-빔(E-beam), 화학기상증착(CVD) 등의 방법에 의하여 증착시킨다.
다음으로, 알루미늄막(120)에 열처리를 하여 산화시키고 사파이어 단결정 막(121)으로 변환한다(S40). 이를 위한 세부 공정으로서, 비활성 분위기에서 알루미늄막을 열처리하는 단계(Ⅰ)와, 산소 분위기에서 알루미늄막을 열처리하여 산화알루미늄막으로 변환시키는 단계(Ⅱ) 및, 산화알루미늄막을 열처리하여 산화알루미늄막을 단결정으로 변환시키는 단계(Ⅲ)를 거치도록 할 수 있다.
알루미늄막을 열처리하는 단계(Ⅰ)에서는 알루미늄막(120)의 증착후 250 ~ 450 ℃의 온도에서 산소분위기를 피하고, 아르곤(Ar) 등 비활성 분위기에서 실시한다. 10 ~ 14 시간 정도로 가열상태를 유지하는 동안 알루미늄의 결정립이 형성하고 크기가 커진다.
다음으로, 산화알루미늄막으로 변환시키는 단계(Ⅱ)에서는 400 ~ 500 ℃의 산소 분위기에서 12 ~ 48 시간 정도로 가열 유지함으로써 열처리를 실시한다. 이 과정에서 알루미늄막은 다결정 알루미늄 산화막(알루미나, Al2O3)으로 변환(conversion)된다.
산화알루미늄막을 단결정으로 변환시키는 단계(Ⅲ)에서는, 산화알루미늄막을 900 ~ 1600 ℃의 온도에서 12 ~ 24 시간 동안 가열 유지한다. 이 과정에서 다결정 산화알루미늄막은 하부에 에피택시(epitaxy)로 증착된 질화갈륨과 같은 단결정 성분으로 변환된다. 열처리 시간은 산화알루미늄막의 두께에 따라 달라진다. 만약, 1000Å 두께인 경우, 열처리는 12 ~ 24시간 정도가 적당하며, 2000Å 정도일 때에는 최소 48시간 이상의 시간이 필요하다.
산화알루미늄막의 두께가 두꺼워 질 때에는 열처리의 횟수를 반복적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 가령 6000 Å이라면 1500 Å 씩 나누어 위의 공정을 반복하여 진행할 수 있다.
이와 같이 열처리를 거친 최종 막(121)은 하부의 질화갈륨의 물성과 유사한 단결정이 형성되며, 높은 평탄도를 얻을 수 있다.
열처리 단계(S40)를 거친 후에는 단결정화된 산화알루미늄막(121)에 지지기판(130)을 부착(bonding)할 수 있다. 지지기판(130)은 금속, 금속 산화물, 수정(quartz)류, 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등 다양하게 선택될 수 있으며, 2종류 이상의 복합막일 수도 있다. 또한, 지지기판과 단결정화된 산화알루미늄막(Al2O3) 사이에 한 종류 이상의 버퍼(buffer)층을 증착하여 본딩할 수도 있다.
단결정 기판을 증착층으로부터 분리하는 단계(S50)에서는, 증착층(110)과 단결정 기판(100)의 계면에서 증착층(110)의 분해를 유도해 단결정 기판(100)이 증착층(110) 및 단결정화된 산화알루미늄막(121)으로부터 분리되도록 한다. 분리의 방법으로서는 레이저 리프트 오프(laser lift-off)와 같은 방법이 사용될 수 있다.
떼내어진 단결정 산화알루미늄막(121) 및 증착층(110)은 지지기판/Al2O3/GaN으로 이루어져 있으나, GaN을 없애려면 수산화칼륨(KOH) 등과 같은 습성 케미컬(wet chemical)을 써서 없앨 수도 있고, 플라즈마 에칭(plasma etch)으로 식각하여 제거할 수도 있으며, 경우에 따라서는 그대로 쓸 수도 있다. 질화갈륨(GaN)이 제거된 단결정 Al2O3는 적용예에 따라 다양하게 사용될 수 있다.
단결정 기판을 분리하는 다른 방법으로서, 형성된 단결정 산화알루미늄막 위에 포토레지스트를 이용하여 단결정 산화알루미늄막을 부분적으로 식각해내고 그 틈으로 습성 케미컬을 주입하여 하부의 증착층(GaN)을 녹여내는 방법이 사용될 수 있다. 이때 습성 케미컬은 수산화칼륨(KOH)이 사용될 수 있다. 증착층을 제거하여 단결정 산화알루미늄막과 사파이어 단결정 원기판을 분리하고, 분리된 단결정 산화알루미늄막을 다른 지지기판에 본딩하여 사용하고 사파이어 단결정 원기판은 다시 기판으로 재사용할 수 있다.
도 3은 실리콘 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 일 예를 보인 공정 순서도이고, 도 4는 실리콘 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 일 예를 보인 공정 순서도이다.
여기서는, 단결정 실리콘 기판(100')이 경우로서, 증착된 알루미늄막(120)에 대하여 산화 단결정화가 완료된 후(S10 ~ S40), 단결정화된 산화알루미늄막(121)을 먼저 실리콘 기판(100')으로부터 분리한다(S50'). 하부 기판이 불투명한 실리콘 기판일 때에는 레이저 리프트 오프 방법 등에 의한 분리가 어려우므로, 본딩 이전에 먼저 실리콘 기판(100')으로부터 분리하는 것이다. 이를 위하여, 포토 레지스트를 이용하여 단결정 산화알루미늄막을 부분적으로 식각해내고, 그 틈으로 습성 케미컬을 주입하여 하부의 증착층을 녹여내는 방법이 사용될 수 있다. 분리된 산화알루미늄막(상부기판)은 다른 지지기판(130)에 본딩하여 사용하고(S60') 실리콘 단결정 기판(100')은 다시 기판으로 재사용한다.
[실시예 2]
도 5는 사파이어 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 다른 일 예를 보인 공정 순서도이다.
먼저, (a) 및 (b)와 같이, 준비된 사파이어 기판(200)에 GaN 증착층(210)과 알루미늄막(220)을 증착시킨다. 다음으로, 포토(Photo) 공정을 수행하여 알루미늄막(220)을 부분적으로 식각한다. 이때, 식각의 깊이는 알루미늄막(220) 또는 알루미늄막(220)과 하부 막질까지 식각하여 제거할 수 있다. 식각을 통하여 알루미늄막(221)은 도 6 또는 도 7과 같은 패턴을 가질 수 있다. 즉, 도 6 및 도 7에서 알루미늄막은 상호 분리될 수 있는 복수의 기판셀(221A,221B)을 갖도록 패턴화되어 있으며, 기판셀(221A,221B) 사이에는 식각이 되어 형성된 공간(223A, 223B)을 포함되어 있다.
알루미늄막(220)의 증착 후 250 ~ 450 ℃의 온도에서 산소 분위기를 피하고 아르곤(Ar) 등 비활성 분위기에서 12 시간 정도 열처리를 하여 결정립을 형성하고 결정립 크기를 키운다. 그 다음 400 ~ 500 ℃의 산소 분위기에서 12 ~ 48 시간 또는 24 시간 정도 열처리를 하여 알루미늄막(220)을 다결정 산화알루미늄막으로 변환한다. 그 후 1000 ℃ 이상의 온도에서 열처리를 12시간 이상 진행하여 다결정 산화알루미늄막이 하부의 Epitaxy로 증착된 GaN 증착층(210)과 같은 단결정 성분으로 변환을 실시한다. 열처리 시간은 다결정 산화알루미늄막의 두께에 따라 달라지며, 보통 1000 Å 정도의 두께는 12 ~ 24시간 정도가 적당하고, 2000 Å 정도일 때에는 최소 48시간 이상의 시간이 필요하다. 두께가 두꺼워질 때에는 가령 6000 Å이라면 1500 Å 씩 나누어 위의 공정을 반복하여 진행할 수 있다.
최종 진행된 막(221)은 하부 GaN 증착층(210)의 물성과 유사한 단결정이 형성되고 평탄화된 막을 얻을 수 있다((d)참조).
이렇게 형성된 단결정 산화알루미늄막(221) 위에 필요하면 지지기판(230)을 본딩한다. 지지기판(230)은 금속성분, quartz류, 단결정 실리콘, 금속 산화물, 다결정 실리콘 등 다양하게 선택될 수 있으며 2종류 이상의 복합막일 수도 있다.
그리고 나서 GaN 증착층(210)과 사파이어 단결정 기판(200)의 계면에서 GaN 증착층(210)의 분해를 유도해 단결정 산화알루미늄막(221)이 하부 기판(200) 분리되도록 한다. 분리의 방법으로서 레이저 리프트 오프법이 사용될 수 있다.
GaN 증착층(210)을 제거하고자 할 때에는 KOH 등과 알려진 습성 케미컬을 이용할 수 있고 혹은 플라즈마 에칭에 의한 식각 방법, 350℃ 이상의 고온에서 염화붕소(BCl3)나 염소(Cl2) 등의 가스 분위기에서 드라이 케미컬(dry chemical)로 제거하는 방법도 있다. 이렇게 얻어진 Al2O3 단결정 기판은 LED, 레이저 장치(laser device) 등의 소자로 응용되는 기판으로 사용된다. 일 예로서, LED의 경우, MOCVD Epitaxy로 GaN 및 필요 층을 증착하여 사용하고 이런 방법으로 대구경 기판에도 적용할 수 있는데, 그 방법은 각각 분리된 단결정 산화알루미늄막(Al2O3)을 대구경의 다결정 실리콘이나 단결정 실리콘(8인치 또는 12인치) 위에 분류 및 정렬(sorting and align)하여 옮기고 일반적으로 알려진 본딩 기법을 이용하여 접합하여 대구경화할 수 있다.
혹은 위의 그림에서 GaN을 제거하지 않고 LED 등을 제조할 때 하부 layer로 그냥 사용할 수 있다. 이 때 하부기판은 향후 제조될 소자의 온도를 고려하여 온도가 높을 경우에는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 단결정/다결정 실리콘 카바이드(SiC), 다결정 산화알루미늄(Al2O3) 등을 사용하고 낮은 온도로 사용될 경우에는 그에 맞게 기판을 선택하여 사용할 수 있다.
다른 방법으로서, (d)단계에서 단결정화된 산화알루미늄막(221)에 지지기판을 곧바로 본딩하는 대신, 도 6 또는 도 7과 같이 단결정화된 산화알루미늄막(221) 기판셀(221A, 221B)들을 먼저 레이저 리프트 오프 또는 습성 케미컬 등에 의하여 하부 기판(200)으로부터 분리하고, 분리된 단결정 산화알루미늄막(221)을 지지기판에 본딩하는 것도 가능하다.
식각을 통하여 알루미늄막(221)은 도 6 또는 도 7과 같은 패턴을 가질 수 있다. 즉, 도 6 및 도 7에서 알루미늄막은 상호 분리될 수 있는 복수의 다각 셀(221A,221B)을 갖도록 패턴화되어 있으며, 셀(221A,221B) 사이에는 식각이 되어 형성된 공간(223A, 223B)을 포함되어 있다.
도 8은 패턴화되어 단결정으로 형성된 상부 기판을 대구경의 웨이퍼에 본딩한 모습을 개념적으로 보인 평면도이다. 도 6 또는 도 7과 같이 지지기판(230) 보다 작은 패턴화된 Al2O3 단결정 셀들(220)은 지지기판(230) 위에 분류 및 정렬하고, 본딩에 의하여 접합된다. 이와 같은 방법은 한 장의 단결정 막을 이용하는 경우에 지지기판의 크기도 그에 맞게 한정되는 문제를 해결할 수 있으며, 특히 대구경의 웨이퍼에도 사용할 수 있으므로 제조 비용을 낮추고 생산성을 높이는데 도움이 된다.
다음으로, 하부 단결정 기판으로서 실리콘 단결정 기판을 이용하는 경우를 설명한다. 단결정 실리콘 기판을 사용하는 경우에도 여러 가지 방법의 제조가 가능하다.
[실시예3]
도 9는 실리콘 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 일 예를 보인 공정 순서도이다.
우선, 실리콘 단결정 기판(300)에 습성 케미컬로 전처리를 행한 후, 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 카바이드(SiC), 게르마늄(Ge) 등 실리콘 단결정 기판(300)과 다른 물질 또는 적어도 하나의 화합물로 된 에피층(310)을 형성한 후 박막 산화물층을 50Å 이하의 두께로 형성한다. 형성 방법은 열적 성장(thermally grown) 방법이 유효하다. 다음으로 산화알루미늄 에피층을 대략 50nm 이하로 형성한다.
그 후 알루미늄막(320)을 100nm 정도 증착하여 450도 근처에서 산소 분위기에서 열처리를 진행하여 알루미늄막(320)을 다결정 산화알루미늄막으로 변환한다.
이후 1000 ℃ 이상의 산소 분위기에서 열처리를 행하여 다결정 산화알루미늄막을 하부의 구조와 같은 단결정 산화알루미늄막(321)으로 변환한다.
이것을 직접 기판으로 하여 향후 LED 등의 질화갈륨(GaN)층을 기르는 기판으로 사용할 수도 있다.
기판에 본딩하기 전 포토공정을 진행하여 포토레지스트를 원하는 영역으로 한정(define)한 후에 식각 방법으로 하부의 단결정 산화알루미늄막(321)을 식각하고 중간층(interlayer)인 산화물층을 추가로 식각한다. 드러난 SiGe 에피층(310)을 습성 케미컬로 처리하여 없애면 단결정 산화알루미늄막(321)과 단결정 실리콘 기판(300)이 분리된다. 분리된 단결정 산화알루미늄막(321)은 다른 다결정 산화알루미늄, 실리콘 카바이드, 다결정 실리콘 등과 같은 지지기판(330)에 옮기고(transfer) 본딩을 하여 기판으로 사용할 수 있다.
[실시예4]
우선, 실리콘 단결정 기판에 습성 케미컬로 전처리를 행한 후, 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 카바이드(SiC), 게르마늄(Ge) 등 실리콘 단결정 기판과 다른 물질 또는 적어도 하나의 화합물로 된 에피층을 형성한 후 박막 산화물층을 50Å 이하의 두께로 형성한다. 형성 방법은 열적 성장(thermally grown) 방법이 유효하다.
그 후 알루미늄막을 100nm 정도 증착하고 난 후 포토공정을 진행하여 알루미늄막 및 산화물층과 하부 증착층을 식각해낸다. 필요에 따라서는 산화물층까지만 식각할 수도 있다. 이 방법은 이후의 알루미늄막의 열처리시 알루미늄막에 요철(hilllock) 등을 방지하기 위하거나 후속 습성 케미컬 처리를 쉽게 한다.
이후 400 ~ 500 ℃ 의 산소 분위기에서 10 ~ 14 시간 정도 열처리를 진행하여 알루미늄막을 다결정 산화알루미늄막으로 변환한다. 이후 1000 ℃ 이상의 산소 분위기에서 열처리를 행하여 다결정 산화알루미늄막을 단결정 산화알루미늄막으로 변환한다. 이것을 직접 기판으로 하여 향후 LED 등의 GaN 층을 기르는 기판으로 사용할 수도 있다.
이 경우, 추가로 습성 케미컬의 방법으로 산화물층과 증착층을 식각하면 단결정 산화알루미늄막과 하부의 실리콘 단결정 기판과 분리가 일어나며 분리된 단결정 산화알루미늄막을 지지기판에 이송하여 본딩하고 이후 기판을 완성한다. 이렇게 되면 하부 단결정 실리콘 기판은 재사용이 가능하다는 장점이 있다.
[실시예5]
실시예3, 실시예4의 경우에 대하여 알루미늄막 대신 직접 산화알루미늄(Al2O3)을 스퍼터링(sputtering), 이 빔(E-beam) 등의 방법르로 증착하여 공정 단계를 줄이는 것도 가능하다.
[실시예6]
단결정 실리콘 기판에 습성 케미컬로 전처리를 행한 후, 박막 산화물층을 50 Å 이하의 두께로 형성한다. 다만, 이 과정은 경우에 따라 생략될 수 있다.
그 후 직접 다결정 Al2O3를 증착하고 1000 ℃ 보다 낮은 온도, 보다 구체적으로는, 450 ℃ 정도의 온도 분위기에서 열처리를 행한다.
이후 1000 ℃ 이상의 산소 분위기에서 24시간 정도 열처리를 행하여 다결정 Al2O3를 단결정 산화알루미늄막으로 변환한다. 이렇게 하면 공정 수를 줄일 수 있으며, 제조원가 절감에도 도움이 된다.
[실시예7]
단결정 실리콘 기판에 습성 케미컬로 전처리를 행한 후, 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN) 등 에피층을 형성하고 박막 산화물층을 50 Å 이하의 두께로 형성한다. 다만, 이 과정은 경우에 따라 생략될 수 있다. 여기서, 에피층은 하나 또는 복수의 층으로 형성할 수 있다.
그 후 직접 알루미늄막 대신에 다결정 산화알루미늄을 증착하고 1000 ℃ 보다 낮은 온도, 보다 구체적으로는 450 ℃ 정도의 온도 분위기에서 열처리를 행한다. 이후 1000 ℃ 이상의 산소 분위기에서 24 시간 정도 열처리를 행하여 다결정 Al2O3를 단결정 산화알루미늄막으로 변환한다. 이것을 직접 기판으로 하여 향후 LED 등의 GaN 층을 기르는 기판으로 사용할 수 있다.
[실시예8]
도 10은 실리콘 단결정 기판을 이용하여 기판을 형성하는 방법의 다른 일 예를 보인 공정 순서도이다.
사파이어 단결정 기판(400) 위에 GaN 과 같은 증착층(410)을 형성하고 패턴을 행하여 식각하여 하부의 사파이어 기판(400)이 드러나게 한다.
그후 산화를 행하여 증착층(410) 표면에 산화물층을 형성하거나 혹은 추후 알루미늄이 반응하지 않은 장벽(barrier) 물질인 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN), 질화크롬(CrN) 등과 같은 물질(420)을 증착할 수도 있다
이후 알루미늄막을 100nm 정도 증착하고 난 후 450 ℃ 이하의 불활성 가스(inert gas) 분위기에서 열처리를 행하여 리플로우(reflow) 및 결정립을 성장하고, 다시 450 ℃ 정도의 산소 분위기에서 12 시간 정도 열처리를 진행하여 알루미늄막을 다결정 산화알루미늄막으로 변환한다.
이후 1000 ℃ 이상의 산소 분위기에서 24 시간 정도 열처리를 행하여 다결정 Al2O3를 단결정 산화알루미늄막(440)으로 변환한다. 열처리 시간을 단축할 때에는 온도를 1200 ℃, 1400 ℃, 1600 ℃로 상향할 수 있다.
이렇게 형성된 구조에서 사파이어 기판(400)의 뒷면에서 레이저 리프트 오프 등을 행하여 GaN 증착층(410)과 사파이어 기판(400) 계면에서 GaN 증착층(410)이 분해되게 하고 그 후 형성된 단결정 산화알루미늄막(440) 위로 지지기판(430)을 본딩한 후에 250 ℃ 전후 혹은 더 높은 온도를 가하여 GaN 증착층(410)에서 분해된 질소(N2) 분압으로 인해 단결정 Al2O3와 사파이어 기판(400)이 분리되게 한다. 이때 효과를 극대화하기 위하여 위아래로 부분을 잡고 반대 방향으로 힘을 가해 분리를 가속화할 수도 있다. 지지기판(430)은 온도를 가할 때 단결정 Al2O3 층이 깨어지는 것을 방지한다.
필요없는 구조인 GaN 증착층(410)은 습성 케미컬, 플라즈마 에칭 등의 방법으로 식각을 해내고 요철 부분의 단결정 Al2O3는 화학기계연마(CMP) 등의 방법으로 평탄화를 행하여 최종 평평한 구조를 만들어 낸다.
이와 같이 얻어진 단결정 Al2O3는 다양한 크기로 가공하여 다른 기판에 다시 붙여서 사용할 수도 있다.
[실시예9]
단결정 실리콘 기판을 미리 패터닝하고, 그 위에 산화막을 얇게 증착한 후에 위의 방법들을 적용할 수 있다. 즉, 단결정 실리콘 기판에 산화막을 증착하고, 실시예 8에서 제시된 단결정 형성과정을 거친 후, 포토 레지스트 및 식각의 과정을 거치도록 한다. 이 방법은 단결정 Al2O3를 형성할 때 실리콘 기판과의 격자이상(lattice mismatch)에 의한 스트레스(stress)를 줄일 수 있다.
[실시예10]
사파이어 단결정 기판에서도 미리 기판을 패터닝하여 트렌치(trench)나 콘(cone) 모양으로 만든 후 위의 방법들을 적용할 수 있다. 이 방법은 하부 기판을 패터닝하여 후에 습성 식각을 할 때 습성 케미컬이 잘 침투할 수 있는 통로를 만들어 주기 위한 것이다.
[실시예11]
단결정 실리콘 기판에 질화알루미늄/질화갈륨을 먼저 기르고 Al2O3 에피택시(epitaxy)를 하고 그 다음 알루미늄이나 산화알루미늄(Al2O3)을 이용하여 Al2O3을 더 두껍께 키우고 다시 레이저 리프트 오프 등으로 Al2O3를 떼어내서 다른 기판에 본딩해서 기판으로 사용하는 방법이다.
[실시예12]
단결정 실리콘 기판에 GaN 증착층을 원자층피막(ALD: Atomic Layer Deposition) 기법으로 50 ~ 100 Å 정도 기르고, 산화물층을 50 Å 정도 먼저 기른 후(생략 가능), Al2O3 에피택시(epitaxy)를 하고 그 다음 알루미늄이나 산화알루미늄(Al2O3)을 이용하여 Al2O3을 더 두껍께 키우고 다시 레이저 리프트 오프 등으로 Al2O3를 떼어내서 다른 기판에 본딩해서 기판으로 사용하는 방법이다.
[실시예13]
단결정 실리콘 기판을 HF 처리로 아노다이징을 행하여 다공성 실리콘을 형성 후 수소 열처리(H2 annealing)를 실시하여 단결정 실리콘/다공성 실리콘/단결정 실리콘 구조를 형성한다.
단결정 실리콘 기판에 GaN 증착층을 원자층피막 기법으로 50 ~ 100 Å 정도 기르고, 산화물층을 50 Å 정도 먼저 기른 후(생략 가능), Al2O3 에피택시(epitaxy)를 하고 그 다음 알루미늄이나 산화알루미늄(Al2O3)을 이용하여 Al2O3을 더 두껍께 키우고 다시 레이저 리프트 오프 등으로 Al2O3를 떼어내서 다른 기판에 본딩해서 기판으로 사용하는 방법이다.
[실시예14]
실리콘(Si) 단결정 기판에 최소한의 산화막을 형성한다. 구체적으로, 2 ~ 30 Å 정도의 두께로 형성할 수 있다. 다음으로, 산화막에 산화알루미늄(Al2O3) 에피층을 형성한다. 실리콘 기판을 사용하는 경우 에피층의 두께를 두껍게 형성하는 것이 어려울 수 있으므로 더 두꺼운 단결정 산화알루미늄막을 얻기 위해 추가로 알루미늄(Al)막을 증착한다. 에피층의 두께는 2 ~ 100nm 이고, 알루미늄(Al)막의 두께는 50 ~ 2000 nm로 형성할 수 있다.
이후, 열처리, 추가 O2 분위기 열처리로 다결정 산화알루미늄막을 형성하고, 더 높은 1000℃ 이상의 온도에서 일정시간 열처리하여 단결정 산화알루미늄(Al2O3) 막으로 변환하여 충분한 두께의 단결정 막을 얻는다.
이상에서 설명한 기판 형성 방법 및 그 기판은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

Claims (26)

  1. 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계;
    상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계;
    상기 알루미늄막을 산화하고 단결정화하는 단계;
    상기 산화 및 단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3)을 분리하는 단계; 및
    분리된 상기 단결정 산화알루미늄막(Al2O3)을 지지기판에 부착하는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 증착층은,
    다결정 질화갈륨(GaN) 또는 질화갈륨 에피(epitaxy)막인, 기판 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계에서,
    상기 알루미늄막의 증착 두께는 500 ~ 2000Å 인, 기판 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄막(Al)을 산화하고 단결정화하는 단계는,
    비활성 분위기에서 상기 알루미늄막을 열처리하는 단계;
    산소 분위기에서 상기 알루미늄막을 열처리하여 산화알루미늄막으로 변환시키는 단계; 및
    상기 산화알루미늄막을 열처리하여 상기 산화알루미늄막을 단결정으로 변환시키는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비활성 분위기에서 상기 알루미늄막을 열처리하는 단계는,
    250 ~ 450 ℃의 온도에서 일정 시간 동안 가열 유지하는, 기판 형성 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 산소 분위기에서 상기 알루미늄막을 열처리하여 산화알루미늄막으로 변환시키는 단계는,
    400 ~ 500 ℃의 온도에서 일정 시간 동안 가열 유지하는, 기판 형성 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 산화알루미늄막을 열처리하여 상기 산화알루미늄막을 단결정으로 변환하는 단계는,
    900 ~ 1600 ℃의 온도에서 일정 시간동안 가열 유지하는, 기판 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산화알루미늄막을 열처리하여 단결정으로 변환하는 단계는,
    상기 산화알루미늄막의 두께에 따라 열처리의 횟수를 반복적으로 수행하는, 기판 형성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 산화 및 단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3)을 분리하는 단계는,
    레이저 리프트 오프(laser lift-off)에 의해 상기 증착층을 분해하는, 기판 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지지기판은 금속, 금속 산화물, 수정(quartz), 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 중 어느 하나를 포함하는, 기판 형성 방법.
  11. 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계;
    상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계;
    상기 알루미늄막을 산화하고 단결정화하는 단계;
    단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3)에 지지기판을 부착하는 단계; 및
    상기 단결정 기판을 상기 증착층으로부터 분리하는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  12. 사파이어 또는 실리콘 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계;
    상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계;
    상기 알루미늄막이 복수의 다각 셀 형태로 형성되도록 패턴을 형성하는 단계;
    상기 알루미늄막을 열처리하여 산화 및 단결정화하는 단계;
    단결정화된 상기 산화알루미늄막(A1203)을 상기 패턴에 의해 셀 형태로 상기 사파이어 또는 단결정 기판으로부터 분리하는 단계;
    분리된 상기 단결정 산화알루미늄(Al2O3) 기판셀들을 지지기판에 부착하는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  13. 실리콘(Si) 단결정 기판에 상이한 재질의 에피층을 형성하는 단계;
    상기 에피층에 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 산화물층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계;
    상기 알루미늄막(Al)을 산화 및 단결정화하는 단계; 및
    단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3)을 상기 증착층으로부터 분리하는 단계; 및
    분리된 상기 단결정 산화알루미늄막(Al2O3)을 지지기판에 부착하는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 에피층은,
    실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 카바이드(SiC) 또는 게르마늄(Ge) 중 적어도 어느 하나 이상이 화합된, 기판 형성 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 산화 및 단결정화된 산화알루미늄막(Al2O3)에 지지기판을 부착하는 단계 이전에,
    산화 및 단결정화된 상기 산화알루미늄막(Al2O3) 및 상기 산화물층을 포토레지스트(PR)에 의하여 부분적으로 식각하는 단계; 및
    상기 에피층을 습성 케미컬에 의하여 제거하는 단계를 더 포함하는, 기판 형성 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 산화물층은 10 ~ 50 Å의 두께를 갖도록 형성하는, 기판 형성 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 산화물층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계 이후에,
    상기 알루미늄막 및 상기 산화물층을 포토레지스트(PR)에 의하여 제거하는 단계를 더 포함하는, 기판 형성 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 지지기판은,
    금속 산화물, 다결정 산화알루미늄, 실리콘 카바이드 또는 다결정 실리콘 중 어느 하나를 포함하는, 기판 형성 방법.
  19. 실리콘(Si) 단결정 기판에 습성 케미컬에 의하여 전처리를 하고, 상기 실리콘 단결정과 상이한 재질의 에피층을 형성하는 단계;
    상기 에피층에 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 산화물층에 산화알루미늄(Al2O3)막을 증착하는 단계;
    상기 산화알루미늄막을 단결정화하는 단계;
    단결정화된 상기 산화알루미늄막을 상기 산화물층으로부터 분리하는 단계;
    분리된 상기 산화알루미늄막을 지지기판에 부착하는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 산화물층에 산화알루미늄(Al2O3)막을 증착하는 단계는,
    다결정 산화알루미늄을 증착하고 400 ~ 1000 ℃의 온도에서 열처리를 하는 단계를 더 포함하는, 기판 형성 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 에피층은 다층 형태로 형성하는, 기판 형성 방법.
  22. 사파이어 단결정 기판에 질화갈륨(GaN)층을 증착하는 단계;
    상기 질화갈륨층을 부분적으로 식각하여 상기 사파이어 기판을 노출하는 단계;
    상기 질화갈륨층에 산화물을 형성하는 단계;
    상기 산화물층 및 상기 사파이어 기판의 노출된 부분에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계;
    상기 알루미늄막을 산화 및 단결정화하는 단계;
    단결정화된 상기 산화알루미늄막을 분리하는 단계;
    분리된 상기 단결정 산화알루미늄막을 지지기판에 부착하는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  23. 단결정 기판에 상이한 재질의 증착층을 형성하는 단계;
    상기 증착층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계;
    상기 알루미늄막(Al)을 산화하고 단결정화하는 단계;
    상기 증착층을 분해하여 단결정화된 상기 산화알루미늄막을 상기 단결정 기판으로부터 분리하는 단계; 및
    단결정화된 상기 산화알루미늄막에 지지기판을 부착하는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  24. 실리콘(Si) 단결정 기판에 2 ~ 30 Å의 두께로 산화막을 형성하는 단계;
    상기 산화막에 산화알루미늄(Al2O3) 에피층을 형성하는 단계;
    상기 에피층에 알루미늄(Al)막을 증착하는 단계;
    상기 알루미늄막(Al)을 산화 및 단결정화하는 단계를 포함하는, 기판 형성 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 에피층의 두께는 2 ~ 100nm 이고,
    상기 알루미늄(Al)막의 두께는 50 ~ 2000 nm로 형성하는, 기판 형성 방법.
    　
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 하나의 기판 형성 방법에 의해 제조된, 기판.
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