KR101028116B1 - growth apparatus for multiple silicon carbide single crystal - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 탄화규소 단결정을 동시에 성장시키는 장치에 관한 것으로서, 흑연도가니 상부에 다수의 탄화규소 단결정 종자정을 위치시키고, 상기 흑연도가니 하부에 탄화규소 분말을 위치시켜 하부와 상부 사이에 온도차가 발생하도록 하여 하부의 탄화규소 분말이 승화하여 상부의 탄화규소 단결정 종자정에서 재결정화되어 단결정을 성장시키는 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치에 있어서, 상기 탄화규소 단결정 종자정과 탄화규소 분말 사이에 위치되고 상기 흑연도가니 외벽에 접촉형성되어 상기 탄화규소 단결정 종자정보다 고온을 유지하며, 상기 다수의 탄화규소 단결정 종자정에 대응되는 다수의 성장공간이 형성된 흑연성장틀이 구비된 것을 특징으로 하는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 탄화규소 단결정 종자정과 탄화규소 분말 사이에 상기 탄화규소 단결정 종자정에 대응되는 흑연성장틀을 형성시켜, 각각이 독립적인 탄화규소 단결정을 다량으로 얻을 수 있으며, 또한, 탄화규소 분말 내부와 탄화규소 분말과 탄화규소 단결정 종자정 사이의 기체에 비해 온도가 높아 전체적으로 비슷한 열분포를 갖도록 조절하여 각각의 종자정으로부터 성장되는 탄화규소 단결정은 대체로 균일한 온도와 온도 구배를 유지할 수 있어 균일한 특성을 갖는 탄화규소 단결정을 얻을 수 있으며, 또한, 흑연성장틀에 형성된 성장공간의 형상에 따라 탄화규소 단결정이 성장하게 되므로, 필요한 목적에 따라 다양한 형태의 단결정을 제조할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to an apparatus for simultaneously growing a plurality of silicon carbide single crystals, wherein a plurality of silicon carbide single crystal seed crystals are placed on the top of the graphite crucible, and silicon carbide powder is placed on the bottom of the graphite crucible so that the temperature difference between the bottom and the top is increased. A device for growing silicon carbide single crystals wherein sub silicon silicon powder is sublimed to recrystallize from upper silicon carbide single crystal seed crystals to grow single crystals, the device being located between the silicon carbide single crystal seed crystals and silicon carbide powder The silicon carbide single crystal seed information is formed in contact with the outer surface of the graphite crucible to maintain a high temperature, and a plurality of silicon carbide characterized in that the graphite growth frame is provided with a plurality of growth spaces corresponding to the plurality of silicon carbide single crystal seed crystals An apparatus for single crystal growth is a technical subject matter. As a result, a graphite growth frame corresponding to the silicon carbide single crystal seed crystal is formed between the silicon carbide single crystal seed crystal and the silicon carbide powder, so that a large amount of independent silicon carbide single crystal can be obtained. Compared to the gas between silicon carbide powder and silicon carbide single crystal seed crystals, the temperature is higher, so the silicon carbide single crystals grown from each seed crystal can be maintained at a uniform temperature and temperature gradient. Since the silicon carbide single crystal can be obtained, and the silicon carbide single crystal grows according to the shape of the growth space formed in the graphite growth mold, there is an advantage that a single crystal of various forms can be produced according to the necessary purpose.

단결정 승화법 흑연 성장틀 탄화규소 육각형 직경확대형 Monocrystalline Sublimation Graphite Growth Frame Silicon Carbide Hexagonal Diameter

Description

다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치{growth apparatus for multiple silicon carbide single crystal}Growth apparatus for multiple silicon carbide single crystals

본 발명은 다수의 탄화규소 단결정을 동시에 성장시키는 장치에 관한 것으로서, 다수의 탄화규소 단결정 종자정과 탄화규소 분말 사이에 탄화규소 단결정 종자정보다 고온으로 유지되는 흑연성장틀을 설치하여 한번의 성장으로 균일한 특성을 가지면서 다양한 형태의 탄화규소 단결정을 다량으로 성장시키는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for simultaneously growing a plurality of silicon carbide single crystals, the silicon carbide single crystal seed crystal and silicon carbide powder between a plurality of silicon carbide single crystal seed information by installing a graphite growth frame that is maintained at a high temperature and uniform in one growth. The present invention relates to an apparatus for growing a plurality of silicon carbide single crystals having a characteristic and growing a large amount of various types of silicon carbide single crystals.

일반적으로 탄화규소는 상압하에서 액상으로 존재하지 않기 때문에 단결정 성장을 위해 흑연도가니의 저온 상층부에 단결정 종자정을 부착하고, 고온 하층부에 탄화규소 분말을 적층하여 상하부간의 온도차에 의해 하부의 분말이 승화하여 상부의 종자정 표면에서 재결정화 하는 과정을 거친다.In general, silicon carbide does not exist in the liquid phase under normal pressure, so that single crystal seed crystals are attached to the low temperature upper layer of the graphite crucible for single crystal growth, and silicon carbide powder is laminated on the high temperature lower layer to sublimate the lower powder by the temperature difference between the upper and lower parts. Recrystallization from the upper seed crystal surface.

종자정이 위치한 상층부와 분말이 위치한 하층부 모두 2400℃~2500℃의 고온으로 유지되어야 한다. 이때 저온의 상층부와 고온의 하층부 사이의 거리에 따른 온도구배(온도차/cm)에 따라 성장 양상이 현저히 달라지게 된다. 일반적으로는 수℃/cm~수십℃/cm 정도에서 단결정 성장이 일어나며 그 이하에서는 단결정의 성장이 거의 일어나지 않거나, 그 이상에서는 성장속도가 너무 빨라 단결정으로 성장하지 못하고 다결정형태로 성장하는 문제가 있다.Both the upper layer where the seed crystal is located and the lower layer where the powder is located should be maintained at a high temperature of 2400 ° C to 2500 ° C. At this time, the growth pattern is remarkably changed according to the temperature gradient (temperature difference / cm) according to the distance between the upper layer of low temperature and the lower layer of high temperature. In general, single crystal growth occurs at several degrees C / cm to tens of degrees C / cm, and growth of single crystals rarely occurs at a lower level, or above, growth rate is too fast to grow into single crystals, and thus grow into a polycrystalline form. .

일반적으로 사용되는 승화법을 이용한 탄화규소 단결정 성장 방법에서는 하나의 종자정만을 이용하여 단결정을 성장할 수 있다. 이러한 방식에서 다량의 단결정을 성장하기 위해 다량의 종자정을 도 1a 도시한 것처럼 위치시키면 첫째, 위치별로 종자정(10)의 온도 및 분말(40)과의 온도구배가 달라져 동일한 성장 특성을 갖지 못한다. 이는 장치의 구조상 흑연도가니(30) 외벽이 가장 온도가 높고 중심부로 갈수록 상대적으로 온도가 낮기 때문이기도 하다. 따라서 균일한 단결정으로의 성장이 어렵다. 둘째, 종자정과 종자정사이에서 다결정이 동시에 자라나, 도 1b에 도시한 것처럼 최종적으로 단결정과 다결정이 혼합되어 성장된 결정덩어리(20)로 자라게 되어 제대로 된 단결정 성장이 어렵다.In a silicon carbide single crystal growth method using a sublimation method which is generally used, single crystals can be grown using only one seed crystal. In this manner, when a large amount of seed crystal is placed as shown in FIG. 1A to grow a large amount of single crystal, first, the temperature gradient of the seed crystal 10 and the temperature gradient with the powder 40 are different for each position, and thus do not have the same growth characteristics. . This is also because the outer wall of the graphite crucible 30 in the structure of the device is the highest temperature and relatively low temperature toward the center. Therefore, it is difficult to grow into a uniform single crystal. Secondly, polycrystals grow simultaneously between seed crystals and seed crystals, but as shown in FIG. 1B, single crystals and polycrystals are finally grown to grow into lumps 20 of crystals grown, and proper single crystal growth is difficult.

또한 승화법을 이용한 단결정 성장방법에서 2400℃~2500℃의 극고온이 사용됨으로 해서 동일한 특성의 단결정을 성장하기도 힘들다. 이러한 이유로 해서 동일조건에서 다량의 단결정을 생산하는 것이 제품의 균일성을 확보하기에 유리하다.In addition, in the single crystal growth method using the sublimation method, it is difficult to grow single crystals having the same characteristics because the extremely high temperature of 2400 ℃ to 2500 ℃ is used. For this reason, it is advantageous to produce a large amount of single crystals under the same conditions to ensure uniformity of the product.

특히, 소형의 단결정이 필요한 경우에는 다량의 단결정을 한번에 성장하는 것이 제품의 균일성 면에서도 더 나은 특성을 가질 수 있으므로 중요하다. 고온의 승화법으로는 이처럼 다량의 단결정을 한번의 성장을 통해 제조하는 것이 상기 설명한 바와 같이 불가능하였다.In particular, when small single crystals are required, it is important to grow a large amount of single crystals at once because they may have better properties in terms of product uniformity. It was not possible to produce such a large amount of single crystal through one growth by the high temperature sublimation method as described above.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해, 탄화규소 단결정 종자정과 탄화규소 분말 사이에 탄화규소 단결정 종자정보다 고온으로 유지되는 흑연성장틀을 설치하여 한번의 성장으로 균일한 특성을 가지면서 다양한 형태의 탄화규소 단결정을 다량으로 성장시키는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치의 제공을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the silicon carbide single crystal seed crystal and silicon carbide powder between the silicon carbide single crystal seed information by installing a graphite growth frame that is maintained at a high temperature to have a uniform characteristic in a single growth and various forms of carbonization It is an object to provide an apparatus for growing a large number of silicon carbide single crystals in which a large amount of silicon single crystals are grown.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 흑연도가니 상부에 다수의 탄화규소 단결정 종자정을 위치시키고, 상기 흑연도가니 하부에 탄화규소 분말을 위치시켜 하부와 상부 사이에 온도차가 발생하도록 하여 하부의 탄화규소 분말이 승화하여 상부의 탄화규소 단결정 종자정에서 재결정화되어 단결정을 성장시키는 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치에 있어서, 상기 탄화규소 단결정 종자정과 탄화규소 분말 사이에 위치되고 상기 흑연도가니 외벽에 접촉형성되어 상기 탄화규소 단결정 종자정보다 고온을 유지하며, 상기 다수의 탄화규소 단결정 종자정에 대응되는 다수의 성장공간이 형성된 흑연성장틀이 구비된 것을 특징으로 하는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치를 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, by placing a plurality of silicon carbide single crystal seed crystals in the upper portion of the graphite crucible, by placing a silicon carbide powder in the lower portion of the graphite crucible to generate a temperature difference between the lower portion and the upper portion of the silicon carbide A device for growing silicon carbide single crystals in which powder is sublimed and recrystallized from upper silicon carbide single crystal seed crystals to grow single crystals. The apparatus for growing a plurality of silicon carbide single crystals is characterized in that the graphite carbide growth frame is formed with a plurality of growth spaces corresponding to the plurality of silicon carbide single crystal seed crystals while maintaining a high temperature. Make a point.

또한, 상기 성장공간은, 단면의 형태가 원형 또는 육각형으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the growth space, it is preferable that the shape of the cross section is formed in a circle or hexagon.

또한, 상기 성장공간은, 상기 탄화규소 단결정이 성장함에 따라 직경이 확대 되도록 하측으로 갈수록 단면의 너비가 확대되어 탄화규소 단결정이 원뿔형 또는 육각뿔형으로 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 탄화규소 단결정의 확대각은 0도부터 45도까지인 것이 바람직하다.In addition, the growth space, as the silicon carbide single crystal grows, the diameter of the cross section is enlarged toward the lower side so that the diameter increases, so that the silicon carbide single crystal is formed in a conical or hexagonal pyramid shape, and the silicon carbide single crystal The magnification angle is preferably 0 degrees to 45 degrees.

또한, 상기 흑연성장틀은, 상기 흑연도가니 내부에 일정한 높이에 위치되도록 상기 흑연도가니 내부에 형성된 고정홈에 안착되는 것이 바람직하다.In addition, the graphite growth frame is preferably seated in a fixed groove formed in the graphite crucible so as to be located at a constant height inside the graphite crucible.

또한, 상기 흑연성장틀은, 균일한 온도분포를 위해 상기 탄화규소 단결정 종자정에서부터 탄화규소 분말의 표면에 인접하는 위치까지 길이가 길게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the graphite growth mold is preferably formed to have a long length from the silicon carbide single crystal seed crystal to a position adjacent to the surface of the silicon carbide powder for uniform temperature distribution.

상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 탄화규소 단결정 종자정과 탄화규소 분말 사이에 상기 탄화규소 단결정 종자정에 대응되는 흑연성장틀을 형성시켜, 각각이 독립적인 탄화규소 단결정을 다량으로 얻을 수 있으며, 또한, 탄화규소 분말 내부와 탄화규소 분말과 탄화규소 단결정 종자정 사이의 기체에 비해 온도가 높아 전체적으로 비슷한 열분포를 갖도록 조절하여 각각의 종자정으로부터 성장되는 탄화규소 단결정은 대체로 균일한 온도와 온도 구배를 유지할 수 있어 균일한 특성을 갖는 탄화규소 단결정을 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the above problem solving means, the present invention can form a graphite growth frame corresponding to the silicon carbide single crystal seed crystal between silicon carbide single crystal seed crystal and silicon carbide powder, thereby obtaining a large amount of independent silicon carbide single crystal, In addition, the silicon carbide single crystal grown from each seed crystal has a uniform temperature and temperature gradient because the temperature is higher than that of the silicon carbide powder and the gas between the silicon carbide powder and the silicon carbide single crystal seed crystal. It can hold | maintain and there exists an effect which can obtain the silicon carbide single crystal which has a uniform characteristic.

또한, 흑연성장틀에 형성된 성장공간의 형상에 따라 탄화규소 단결정이 성장하게 되므로, 필요한 목적에 따라 다양한 형태의 단결정을 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the silicon carbide single crystal grows according to the shape of the growth space formed in the graphite growth mold, there is an effect that can be produced in various forms of single crystal according to the required purpose.

본 발명은 흑연도가니 상부에 다수의 탄화규소 단결정 종자정을 위치시키고, 상기 흑연도가니 하부에 탄화규소 분말을 위치시켜 하부와 상부 사이에 온도차가 발생하도록 하여 하부의 탄화규소 분말이 승화하여 상부의 탄화규소 단결정 종자정에서 재결정화되어 단결정을 성장시키는 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치에 있어서, 상기 탄화규소 단결정 종자정과 탄화규소 분말 사이에 상기 탄화규소 단결정 종자정보다 고온으로 유지되는 흑연성장틀이 구비된 것이다.In the present invention, a plurality of silicon carbide single crystal seed crystals are placed on an upper portion of the graphite crucible, and silicon carbide powder is placed on the lower portion of the graphite crucible so that a temperature difference occurs between the lower portion and the upper portion, thereby subliming the silicon carbide powder on the upper portion. A device for growing silicon carbide single crystals that is recrystallized from silicon single crystal seed crystals to grow single crystals, wherein a graphite growth frame is provided between the silicon carbide single crystal seed crystals and the silicon carbide powder at a high temperature than the silicon carbide single crystal seed information. will be.

상기 흑연성장틀은 상기 흑연도가니 외벽에 접촉형성되며, 탄화규소 단결정의 성장방향에 평행하게 각 상기 탄화규소 단결정 종자정에 대응되는 독립적인 성장공간이 형성되어 각 탄화규소 단결정 종자정은 상기 성장공간을 따라 독립적으로 성장하게 되어 다수의 탄화규소 단결정을 얻을 수 있게 된다.The graphite growth frame is formed in contact with the outer wall of the graphite crucible, and an independent growth space corresponding to each of the silicon carbide single crystal seed crystals is formed parallel to the growth direction of the silicon carbide single crystal so that each silicon carbide single crystal seed crystal has the growth space. As a result, they grow independently to obtain a large number of silicon carbide single crystals.

상기 흑연성장틀은 고순도의 치밀한 흑연을 이용하여 제작되는 것으로서, 그 열전도도가 하층부의 탄화규소 분말 내부와, 탄화규소 분말과 종자정사이의 기체에 비해 높아, 전체적으로 비슷한 열분포를 갖도록 조절하여 준다. 따라서 각각의 종자정으로부터 성장되는 단결정은 대체로 균일한 온도와 온도 구배를 유지할 수 있어 균일한 특성을 갖는 다수의 단결정 성장이 가능하게 된다.The graphite growth mold is manufactured using high-purity dense graphite, and its thermal conductivity is higher than that of the gas inside the silicon carbide powder in the lower layer and the gas between the silicon carbide powder and the seed crystal, thereby adjusting to have a similar heat distribution as a whole. Therefore, the single crystal grown from each seed crystal can maintain a substantially uniform temperature and temperature gradient, thereby enabling the growth of a plurality of single crystals with uniform characteristics.

또한 상기 흑연성장틀은 흑연도가니의 외벽에 접촉형성되어 있는 형태이므로, 온도가 더 높은 외부의 흑연도가니에서 직접 열을 전달받아 온도가 유지되므로, 흑연도가니 외벽보다 온도가 낮은 중심부, 탄화규소 분말 표면 및 탄화규소 종자정보다 온도가 높게 유지된다. 따라서 각각의 종자정에서 성장하는 단결정은 상대적으로 고온인 흑연성장틀에 닿지 않고 성장하게 되어 단결정형태를 유지하면서 성장하게 되는 것이다.In addition, since the graphite growth mold is formed in contact with the outer wall of the graphite crucible, since the temperature is maintained by directly receiving heat from an external graphite crucible having a higher temperature, the temperature is lower than the outer wall of the graphite crucible, and the surface of silicon carbide powder And silicon carbide seed information, the temperature is kept high. Therefore, the single crystal growing in each seed crystal grows without touching the relatively high temperature graphite growth frame, and grows while maintaining the single crystal form.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 흑연성장틀(100)에 형성된 성장공간(110)은, 단면의 형태가 육각형(도 2a,도 2b) 또는 원형(도 2c) 등의 다각형으로 형성되어 성장되는 탄화규소 단결정이 원통형 또는 육각기둥형 등을 형성하게 된다.In addition, as shown in FIG. 2, the growth space 110 formed in the graphite growth mold 100 is formed in a polygonal shape such as a hexagonal shape (FIGS. 2A and 2B) or a circular shape (FIG. 2C). The grown silicon carbide single crystal forms a cylindrical or hexagonal column.

또한, 상기 성장공간(110)은, 상기 탄화규소 단결정이 성장함에 따라 직경이 확대되도록 하측으로 갈수록 단면의 너비가 확대되어 탄화규소 단결정이 원뿔형 또는 육각뿔형(도 2b)으로 형성될 수도 있으며, 상기 탄화규소 단결정의 확대각(111)을 0도부터 45도까지 조절하여 다양한 기울기를 갖는 원뿔형 또는 육각뿔형의 탄화규소 단결정을 얻도록 한다.In addition, the growth space 110, the width of the cross section is enlarged toward the lower side so that the diameter increases as the silicon carbide single crystal grows, so that the silicon carbide single crystal may be formed in a conical or hexagonal cone (Fig. 2b), The enlarged angle 111 of the silicon carbide single crystal is adjusted from 0 degree to 45 degrees to obtain a silicon carbide single crystal of conical or hexagonal pyramid having various inclinations.

또한, 상기 흑연성장틀(100)은 상기 흑연도가니(200) 내부에 일정한 높이에 위치되도록 상기 흑연도가니(200) 내부의 어느 부위가 더 넓게 형성된 고정홈(210)에 안착되게 형성될 수 있으며, 또한, 상기 흑연성장틀(100)은 흑연도가니(200)의 크기나 성장시키고자 하는 탄화규소 단결정의 크기에 따라 또는 탄화규소 단결정의 균일성을 더욱 보존하기 위해 탄화규소 단결정 종자정(301)에 인접한 위치에서부터 탄화규소 분말(302)의 표면에 인접한 위치까지 길이가 길게 형성될 수도 있으며, 필요에 따라 다양한 길이의 흑연성장틀(100)을 사용할 수 있다.In addition, the graphite growth frame 100 may be formed to be seated in a fixed groove 210 formed in any portion of the graphite crucible 200 is wider so as to be located at a predetermined height inside the graphite crucible 200, In addition, the graphite growth frame 100 may be formed in the silicon carbide single crystal seed crystal 301 according to the size of the graphite crucible 200 or the size of the silicon carbide single crystal to be grown or to further preserve the uniformity of the silicon carbide single crystal. The length may be formed long from an adjacent position to a position adjacent to the surface of the silicon carbide powder 302, and may use the graphite growth mold 100 having various lengths as necessary.

이와 같이 형성된 흑연성장틀(100)은 다수의 탄화규소 단결정 종자정(301)은 각각이 흑연성장틀(100)의 성장공간(110)에서 그 중심이 일치하도록 흑연도가니(200) 상층부에 배치한다. 도 3에서 도시한 바와 같이, 흑연도가니(200) 의 하층부에 탄화규소 분말(302)을 일정량 채우고 흑연성장틀(100)을 위치시킨다. 여기에서 탄화규소 분말(302)은 입자크기가 균일한 것을 사용하며, 그 크기는 직경 50~200㎛인 것이 좋다. 이때 흑연성장틀(100)은 흑연도가니(200) 외벽에 잘 접촉되도록 위치시킨다. 도 3a는 탄화규소 단결정이 원통형 또는 육각기둥형으로 수직하게 자라도록 하기 위한 흑연성장틀(100)을 사용한 것을 도시한 것이며, 도 3b는 탄화규소 단결정의 직경이 하측으로 갈수록 확대된 원뿔형 또는 육각뿔형으로 자라도록 하기 위한 흑연성장틀(100)을 사용한 것을 도시한 것이다.The graphite growth mold 100 formed as described above is disposed in the upper portion of the graphite crucible 200 such that a plurality of silicon carbide single crystal seed crystals 301 are each coincident with their centers in the growth space 110 of the graphite growth mold 100. . As shown in FIG. 3, the lower layer of the graphite crucible 200 is filled with a predetermined amount of silicon carbide powder 302 to place the graphite growth mold 100. Here, the silicon carbide powder 302 uses a uniform particle size, the size is preferably 50 ~ 200㎛ diameter. At this time, the graphite growth frame 100 is positioned so as to be in contact with the outer wall of the graphite crucible 200. FIG. 3a illustrates the use of a graphite growth mold 100 to allow silicon carbide single crystals to grow vertically in a cylindrical or hexagonal columnar shape, and FIG. 3b illustrates a cone or hexagonal pyramid in which the diameter of the silicon carbide single crystals increases downwards. It is shown that using the graphite growth frame 100 to grow to.

상기 탄화규소 단결정 종자정(301), 흑연성장틀(100), 탄화규소 분말(302)이 들어있는 흑연도가니(200)를 고온 성장로가 들어가 있는 진공 반응실(402) 내부에 설치한다. 고온 성장로로서 도 4a의 고주파 코일(411)을 이용한 고주파유도가열이나, 도 4b의 저항발열용 흑연 발열체(421)를 이용한 저항 발열 방식의 성장장치를 사용한다. 이때 효율적으로 고온을 유지할 수 있고 흑연도가니(200)의 내,외벽 온도차가 적게 나도록 흑연재질의 단열재(401)로 감싼 뒤 장착한다. 흑연도가니(200)의 상부 온도 측정(403)과 하부 온도 측정(404)을 위해 광학온도계 또는 열전온도계를 이용하여 각각 측정하며 성장온도까지 승온시킨다. 성장온도에 도달한 후 성장압력까지 감압하여 단결정의 성장이 진행되도록 한다. 이때 성장온도는 2200~2600℃의 범위에서 조절되며, 성장압력은 10Torr ~ 300Torr 범위에서 조절되는 것이 좋다.The graphite crucible 200 containing the silicon carbide single crystal seed crystal 301, the graphite growth mold 100, and the silicon carbide powder 302 is installed in the vacuum reaction chamber 402 containing the high temperature growth furnace. As a high temperature growth furnace, a high frequency induction heating using the high frequency coil 411 of FIG. 4A or a resistance heating type growth apparatus using the graphite heating element 421 for resistance heating of FIG. 4B is used. At this time, the high temperature can be efficiently maintained and the graphite crucible 200 is wrapped with a heat insulating material 401 made of graphite so that the temperature difference between the inner and outer walls is small. The upper temperature measurement 403 and the lower temperature measurement 404 of the graphite crucible 200 are measured using an optical thermometer or a thermoelectric thermometer, respectively, and the temperature is raised to a growth temperature. After reaching the growth temperature, the pressure is reduced to the growth pressure to allow the growth of the single crystal. At this time, the growth temperature is controlled in the range of 2200 ~ 2600 ℃, the growth pressure is preferably controlled in the range of 10 Torr ~ 300 Torr.

도 1 - 종래의 승화법을 이용한 단결정 성장 장치에 대한 모식도(도 1a - 다수개의 종자정을 부착한 것을 나타낸 도, 도 1b - 단결정 및 다결정 덩어리가 성장된 형태를 나타낸 도).Figure 1-Schematic diagram of a single crystal growth apparatus using a conventional sublimation method (Figure 1a-Figure showing a plurality of seed crystals attached, Figure 1b-Figure showing a form in which single crystals and polycrystalline lumps are grown).

도 2 - 본 발명에 따른 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치의 흑연성장틀에 대한 횡단면도 및 종단면도(도 2a - 단면이 육각형인 것을 나타낸 도, 도 2b - 단면이 육각형이면서 하측으로 갈수록 직경이 확대된 형태를 나타낸 도, 도 2c - 단면이 원형 또는 단면이 원형이면서 하측으로 갈수록 직경이 확대된 형태를 나타낸 도).Figure 2-Cross-sectional and longitudinal cross-sectional view of the graphite growth frame of the apparatus for growing a plurality of silicon carbide single crystals according to the present invention (Fig. 2a-showing that the cross section is hexagonal, Figure 2b-the cross section is hexagonal and the diameter toward the lower side Figure 2c shows an enlarged form, Figure 2c-a cross-sectional view showing a circular shape or a cross-sectional view of the diameter is enlarged toward the lower side).

도 3 - 본 발명에 따른 흑연성장틀이 장착된 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치에 대한 모식도(도 3a - 단면이 원형 또는 육각형인 흑연성장틀을 사용한 것을 나타낸 도, 도 3b - 단면이 원형 또는 육각형이면서 하측으로 갈수록 직경이 확대된 흑연성장틀을 사용한 것을 나타낸 도).Figure 3-Schematic diagram of the apparatus for growing a large number of silicon carbide single crystals equipped with a graphite growth frame according to the present invention (Fig. 3a-showing the use of a graphite growth frame having a circular or hexagonal cross section, Figure 3b-circular cross section Or Figure 6 shows the use of a graphite growth frame that is hexagonal and enlarged downwards in diameter.

도 4 - 본 발명에 따른 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치를 고온 성장로 내에 장착된 것을 나타낸 모식도(도 4a - 고주파유도가열방식의 성장장치, 도 4b - 저항 발열 방식의 성장장치).Figure 4-Schematic diagram showing the mounting of a plurality of silicon carbide single crystal growth apparatus according to the present invention in a high-temperature growth furnace (Fig. 4a-growth apparatus of high frequency induction heating method, Figure 4b-growth device of resistance heating method).

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>

10 : 종자정 20 : 성장된 결정덩어리10: seed crystal 20: grown crystal mass

30 : 흑연도가니 40 : 분말30: graphite crucible 40: powder

100 : 흑연성장틀 110 : 성장공간100: graphite growth frame 110: growth space

111 : 탄화규소 단결정의 확대각 200 : 흑연도가니111: magnification angle of silicon carbide single crystal 200: graphite crucible

210 : 고정홈 301 : 탄화규소 단결정 종자정210: fixed groove 301: silicon carbide single crystal seed crystal

302 : 탄화규소 분말 401 : 단열재302 silicon carbide powder 401 insulation

402 : 진공 반응실 411 : 고주파 코일402: vacuum reaction chamber 411: high frequency coil

421 : 저항발열용 흑연 발열체421: Graphite heating element for resistance heating

Claims (6)

흑연도가니(200) 상부에 다수의 탄화규소 단결정 종자정(301)을 위치시키고, 상기 흑연도가니(200) 하부에 탄화규소 분말(302)을 위치시켜 하부와 상부 사이에 온도차가 발생하도록 하여 하부의 탄화규소 분말(302)이 승화하여 상부의 탄화규소 단결정 종자정(301)에서 재결정화되어 단결정을 성장시키는 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치에 있어서,A plurality of silicon carbide single crystal seed crystals 301 are positioned on the graphite crucible 200, and silicon carbide powder 302 is placed on the lower part of the graphite crucible 200 to generate a temperature difference between the lower part and the upper part. In the apparatus for silicon carbide single crystal growth in which the silicon carbide powder 302 is sublimed and recrystallized in the upper silicon carbide single crystal seed crystal 301 to grow the single crystal, 상기 탄화규소 단결정 종자정(301)과 탄화규소 분말(302) 사이에 위치되고 상기 흑연도가니(200) 외벽에 접촉형성되어 상기 탄화규소 단결정 종자정(301)보다 고온을 유지하며, 상기 다수의 탄화규소 단결정 종자정(301)에 대응되는 다수의 성장공간(110)이 형성된 흑연성장틀(100)이 구비된 것을 특징으로 하는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치.Located between the silicon carbide single crystal seed crystal 301 and the silicon carbide powder 302 and formed in contact with the outer wall of the graphite crucible 200 to maintain a higher temperature than the silicon carbide single crystal seed crystal 301, the plurality of carbide The apparatus for growing a plurality of silicon carbide single crystals, characterized in that the graphite growth frame 100 is formed with a plurality of growth spaces (110) corresponding to the silicon single crystal seed crystal (301). 제 1항에 있어서, 상기 성장공간(110)은,The method of claim 1, wherein the growth space 110, 단면의 형태가 원형 또는 육각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치.Apparatus for growing a plurality of silicon carbide single crystals, characterized in that the cross-section is formed in a circular or hexagonal shape. 제 2항에 있어서, 상기 성장공간(110)은,The method of claim 2, wherein the growth space 110, 상기 탄화규소 단결정이 성장함에 따라 직경이 확대되도록 하측으로 갈수록 단면의 너비가 확대되어 탄화규소 단결정이 원뿔형 또는 육각뿔형으로 형성되는 것 을 특징으로 하는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치.As the silicon carbide single crystal grows, the diameter of the cross section increases toward the lower side so that the diameter increases, so that the silicon carbide single crystal is formed in a conical or hexagonal pyramid. 제 3항에 있어서, 상기 탄화규소 단결정의 확대각(111)은 0도부터 45도까지인 것을 특징으로 하는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치.4. The apparatus of claim 3, wherein an enlarged angle (111) of the silicon carbide single crystal is from 0 degrees to 45 degrees. 제 1항에 있어서, 상기 흑연성장틀(100)은,According to claim 1, wherein the graphite growth frame 100, 상기 흑연도가니(200) 내부에 일정한 높이에 위치되도록 상기 흑연도가니(200) 내부에 형성된 고정홈(210)에 안착되는 것을 특징으로 하는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치.Apparatus for growing a plurality of silicon carbide single crystals, characterized in that seated in the fixing groove 210 formed in the graphite crucible (200) so as to be located at a constant height inside the graphite crucible (200). 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 흑연성장틀(100)은,The graphite growth mold 100 according to any one of claims 1 to 4, 상기 탄화규소 단결정 종자정(301)에서부터 탄화규소 분말(302)의 표면에 인접하는 위치까지 길이가 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 다수의 탄화규소 단결정 성장을 위한 장치.Apparatus for growing a plurality of silicon carbide single crystals characterized in that the length is formed long from the silicon carbide single crystal seed crystal (301) to a position adjacent to the surface of the silicon carbide powder (302).
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