KR101145234B1 - 탄화 규소 단결정의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

SiC 단결정의 제조방법은 SiC 단결정으로 형성되는 제 1 종결정 상에 제 1 성장 방향으로 제 1 SiC 단결정을 성장시키고, 상기 제 1 성장 방향에 대하여 평행 또는 비스듬한 방향으로 상기 제 1 종결정 상에 성장된 상기 제 1 SiC 단결정을 배치시키고, 배치된 상기 제 1 SiC 단결정을 상기 제 1 성장 방향에 대하여 수직 단면에서의 장축 방향으로 절단하여 제 2 종결정을 얻고, 상기 제 2 종결정을 사용하여 그 상에 단면의 장축 길이보다 긴 두께로 제 2 SiC 단결정을 제 2 성장 방향으로 성장시키고, 상기 제 2 종결정 상에 성장된 상기 제 2 SiC 단결정을 상기 제 2 성장 방향에 대하여 평행 또는 비스듬한 방향으로 배치시키고, 배치된 상기 제 2 SiC 단결정을 상기 제 2 성장 방향에 대하여 수직 단면에서의 장축 방향으로 절단하여 제 3 종결정을 얻고, 상기 제 3 종결정을 사용하여 그 상에 제 3 SiC 단결정을 성장시키고, 상기 제 3 종결정 상에 성장된 상기 제 3 SiC 단결정을 {0001}결정면이 노출되도록 절단함으로써 SiC 단결정을 얻는 공정을 포함한다. 상기 방법은 상기 결정이 결정성의 손상없이 효율적으로 확대될 수 있도록 한다.
Figure R1020087028275
탄화 규소 단결정

Description

탄화 규소 단결정의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING SILICON CARBIDE SINGLE CRYSTAL}
본 발명은 탄화 규소(SiC) 단결정의 제조방법에 관한 것이고, 특히, 대형이고 우수한 품질을 갖는 SiC 단결정의 제조를 위한 성장 방법에 의해 결정의 성장이 달성되는 SiC 단결정의 제조방법에 관한 것이다.
SiC는 열 전도성이 높고, 일반적으로 내열성 및 기계적 강도가 우수하고, 방사선을 견뎌냄으로써 확인되는 바와 같이 물리적 및 화학적으로 안정적이고, 또한 넓은 에너지 밴드 갭을 갖는 재료이다. 따라서, 상기 SiC는 상승된 온도에서도 사용할 수 있는 내환경 소자용 재료, 내방사선 소자용 재료, 전력 제어를 하는 파워 소자용 재료, 단파장 발광 소자용 재료 등으로서 사용될 수 있다. 최근, 상기 SiC는 주로 전력 제어를 하는 파워 소자로서 주목되고 있고, 활발히 개발이 이루어지고 있다.
상기 전력 제어를 하는 파워 소자용 재료로서 상기 SiC 단결정을 보급하기 위해서는, 상기 결정은 전위 등의 결점이 없는 것이 요구되는 것이 당연시된다. 상기 소자의 비용을 저감시키기 위해서, 큰 직경의 웨이퍼도 요구된다.
큰 직경을 갖고 결함이 적은 상기 웨이퍼를 제작하기 위해서는 큰 직경을 갖 고 낮은 결함 밀도를 갖는 종결정이 필요 불가결이다.
그러나, 일반적으로 품질이 우수한 입수가능한 SiC 종결정은 종결정을 사용하지 않고 Lely법이라 불리는 승화 재결정법에 의해서 제작되는 결정(Lely 결정)이다. 상기 Lely법은 직경을 증가시키는데 곤란함이 있고 최대 1cm2 근방의 결정만이 제조된다.
지금까지 입수가능한 대형 SiC 단결정은 종결정으로서 상기 Lely 결정을 사용하고, 개량 Lely법이라 불리는 승화 재결정법을 사용함으로써 동일 방향(주로 c축 방향)으로 결정의 성장을 반복하고, 조금씩 a축 방향으로 결정을 확대시킴으로써 제조되고 있다.
따라서, a축 방향으로의 크기 확대는 많은 시간이 필요로 된다. 예컨대, 대략 1인치로 측정되는 결정으로부터의 2인치로 측정되는 결정의 제조는 일 년 이상의 시간이 요구된다.
상술의 문제점들을 해결하기 위하여, 작은 종결정을 타일의 경우와 같이 나란히 접합시킴으로써 결정의 성장을 달성하는 방법(JP-A HEI 11-268989 및 WO-A 2003-527298 참조), SiC 단결정을 접합시킴으로써 종결정을 제조하는 방법(JP-A 2001-253799 참조), 및 큰 직경의 웨이퍼를 제조할 수 있는 Si기판상에 입방정 SiC를 성장시키고, 상기 Si기판의 성장된 입방정 SiC를 제거한 후 상기 입방정 SiC에 열처리를 행함으로써 4H형 등의 육방정 SiC로 전환시키는 것을 포함하는 방법(JP-A HEI 11-268995 참조)이 개시되어 있다.
작은 종결정을 접합시킴으로써 얻어진 것이 종결정 또는 기판으로서 성장되는 경우, 상기 성장된 생성물은 얻어진 접합의 경계면으로부터 전위 또는 마이크로파이프 등의 결정 결함을 발생시킴으로써 그 품질이 저하된다. Si기판을 사용함으로써 큰 직경의 결정이 얻어지는 경우, 상기 결정은 Si와 SiC의 격자 정수 간의 부정합의 결과로 발생하는 상기 결정 결함이 열처리 후에 잔존하기 때문에 충분하게 만족스러운 품질이 얻어질 수 없다.
본 발명은 결정 결함의 수반없이 효율적으로 결정의 확대를 달성할 수 있는 SiC 단결정의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 이루어졌고, 이하 실시형태를 포함한다.
구체적으로는, 본 발명의 제 1 실시형태는 SiC 단결정으로 형성되는 제 1 종결정 상에 제 1 성장 방향으로 제 1 SiC 단결정을 성장시키고, 상기 제 1 성장 방향에 대하여 평행 또는 비스듬한 방향으로 상기 제 1 종결정 상에 성장된 상기 제 1 SiC 단결정을 배치시키고, 배치된 상기 제 1 SiC 단결정을 상기 제 1 성장 방향에 대하여 수직 단면에서의 장축 방향으로 절단하여 제 2 종결정을 얻고, 상기 제 2 종결정을 사용하여 그 상에 단면의 장축 길이보다 긴 두께로 제 2 SiC 단결정을 제 2 성장 방향으로 성장시키고, 상기 제 2 종결정 상에 성장된 상기 제 2 SiC 단결정을 상기 제 2 성장 방향에 대하여 평행 또는 비스듬한 방향으로 배치시키고, 배치된 상기 제 2 SiC 단결정을 상기 제 2 성장 방향에 대하여 수직 단면에서의 장축 방향으로 절단하여 제 3 종결정을 얻고, 상기 제 3 종결정을 사용하여 그 상에 제 3 SiC 단결정을 성장시키고, 상기 제 3 종결정 상에 성장된 상기 제 3 SiC 단결정을 {0001}결정면이 노출되도록 절단함으로써 SiC 단결정을 얻는 공정을 포함하여 SiC 단결정을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 제 2 실시형태는 상기 제 1 실시형태의 구성을 포함하고, 여기서, 상기 제 1 SiC 단결정은 상기 제 1 종결정 면의 직경보다 긴 두께로 상기 제 1 종결정 상에 성장된다.
본 발명의 제 3 실시형태는 상기 제 1 또는 제 2 실시형태의 구성을 포함하고, 여기서, 상기 제 1 또는 제 2 성장 방향에 대하여 평행 또는 비스듬한 방향은 상기 제 1 또는 제 2 성장 방향으로부터 0°이상 90°미만의 각도를 갖는다.
본 발명의 제 4 실시형태는 상기 제 1 내지 제 3 실시형태의 구성을 포함하고, 여기서, 상기 성장된 제 3 SiC 단결정은 상기 제 3 종결정 면의 장축 길이보다 긴 두께를 갖는다.
본 발명의 제 5 실시형태는 상기 제 1 내지 제 4 실시형태의 구성을 포함하고, 여기서, 상기 종결정은 상기 제 1 내지 제 4 실시형태 중 어느 하나의 성장 공정 중 어느 하나에 의해 얻어진다.
본 발명의 제 6 실시형태는 상기 제 1 내지 제 5 실시형태의 구성을 포함하고, 여기서, 상기 SiC 단결정은, 상기 종결정의 결정 성장부의 온도를 1800℃~2300℃의 범위로 설정하고, SiC 단결정의 원료의 온도를 2000℃~2400℃의 범위임과 아울러 상기 결정 성장부의 온도보다 높은 레벨로 설정함으로써 성장된다.
본 발명의 제 7 실시형태는 상기 제 1 내지 제 6 실시형태 중 어느 하나의 SiC 단결정의 제조방법으로 얻어진 SiC 단결정을 제공한다.
본 발명의 제 8 실시형태는 상기 제 7 실시형태의 제조방법으로 얻어진 SiC 단결정을 제공하고, 여기서, 상기 SiC 단결정의 방위가 {0001}를 갖거나, 또는 {0001}에 대하여 ±30°의 오프셋을 형성한다.
본 발명의 제 9 실시형태는 상기 제 7 또는 제 8 실시형태의 SiC 단결정을 사용하는 반도체 소자를 제공한다.
본 발명의 제 10 실시형태는 상기 제 9 실시형태의 반도체 소자로 형성되는 인버터를 제공한다.
SiC 단결정으로 형성되는 종결정에 고온에서 원료로서의 SiC로부터 증기를 공급함으로써 SiC 단결정의 성장을 유도하는 것을 포함하는 단결정의 제조방법에 있어서, 대형 종결정은 성장 방향에 대하여 평행 또는 비스듬한 방향으로 성장된 결정을 절단함으로써 얻어진다. 상기 종결정에 의해 단결정을 성장시키고, 이어서 상술과 동일한 방법으로 상기 단결정을 절단함으로써 더욱 대형의 종결정이 제조되고 단결정의 성장을 반복시킴으로써 결정성의 손상없이 효율적으로 대형 단결정이 얻어질 수 있다.
본 발명의 상기 목적과 그 밖의 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 제공된 설명으로부터 당업자들에게 명백하게 될 것이다.
도 1 은 결정 성장을 위해 본 발명에서 사용한 장치의 단면의 일예를 설명한 것이다.
도 2 는 결정 절단 방향을 설명하는 설명도이다.
본 발명에 의해 고안된 SiC 단결정의 제조방법은 기본적으로 SiC 단결정으로 형성된 종결정에 2000℃를 초과하는 고온에서 원료로서 SiC로부터의 승화 가스를 공급하여 종결정 상에 SiC 단결정을 성장시키는 것을 포함하는 방법이다.
상기 성장 방법은 승화 가스 대신에 원료로서 실란 또는 프로판을 사용한 화학적 기상 증착법(CVD법) 또는 용매로서 Si 멜트를 사용함으로써 성장시키는 액상 성장법 등의 단결정을 성장시키는 모든 방법에 적용될 수 있다.
본 발명은 제 1 종결정에 의해 제 1 단결정을 성장시키고, 그것으로부터 제 2 종결정을 제조하고, 제 2 단결정을 성장시키고, 그것으로부터 제 3 종결정을 제조하여 단결정의 최종 생성물을 제조하는 공정을 포함하고 이들 공정을 반복하여 단결정을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 연속하여 제조된 종결정이 성장된 관련 단결정의 절단 방향을 특별하게 선택함으로써 점차 확대된 크기를 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 우선 본 발명은 SiC 단결정으로 형성된 종결정(제 1 종결정)이 바람직하게는 상기 종결정의 장축보다 긴 길이(성장 두께)로 SiC 단결정을 성장시킨다. 상기 종결정의 형상은 원형, 타원형 또는 직사각형이다. 장축은 원형인 경우에는 직경, 타원형인 경우에는 장축 길이 또는 직사각형인 경우에는 장변의 길이이다. 선택되는 종결정은 될 수 있는 한 결정 결함이 없는 것이 바람직하다. 앞으 로의 2 번째 제조부터는 본 발명에 의해 얻어진 단결정이 종결정으로서 사용될 수 있다.
결과적으로 얻어진 단결정으로부터, 종결정(제 2 종결정)이 제조된다. 상기 종결정은 성장 방향에 대하여 평행 또는 비스듬한 방향으로 상기 단결정을 절단함으로써 제조된다. 평행 또는 비스듬한 방향은 성장 축 방향에 대하여 0°이상 90°미만, 바람직하게는 0°이상 45°이하인 각도를 의미한다. 이 특정 범위를 상술한 이유는 상기 절단된 비스듬한 표면상의 성장 축 방향의 길이를 될 수 있는 한 증가시키는데 있다.
이하, 상기 제 1 종결정의 형상이 원형이고 절단이 비스듬한 방향으로 이루어지는 경우가 기재될 것이다(도 2 참조).
상기 제 1 종결정의 형상이 원형이고 성장된 단결정이 비스듬한 방향으로 절단될 때, 상기 성장 방향에 대하여 수직으로 상기 제 2 종결정에 형성된 단면의 형상은 타원형이다. a가 상기 제 1 종결정의 원형 직경을 나타내고, b가 상기 단결정의 단면 부분 높이를 나타내면, 상기 제 2 종결정 단면의 단축 방향의 길이가 a이고, 장축 방향의 길이가 [a2+b2]의 제곱근이 된다(도 2(1) 참조).
상기 제 2 종결정이 제조되어 제 2 SiC 단결정을 성장시킨다. 상기 성장된 단결정의 형상은 타원형 단면을 가진 주상체이다. 이 길이(성장 두께)는 장축의 길이보다 길다.
이어서, 상기 주상체는 제 3 종결정으로 제조된다. 상기 제조방법은 상기 주 상 단결정을 길이 방향으로 평행하게 또는 길이 방향으로 비스듬하게 절단하는 것이다. 상기 비스듬한 각도는 상술한 바와 같다. 단면에 있어서, 절단이 이루어지는 방향은 가능한 한 상기 종결정의 면적을 확대시키기 위해서 타원형의 장축 방향이다. d가 절단시의 상기 단결정의 높이를 나타내면, 상기 제 3 종결정 표면의 단축 길이 c는 [a2+b2]의 제곱근이 되고 그 장축의 길이는 b<d 라는 가정하에 [a2+d2]의 제곱근이 된다(도 2(2) 참조). 이 과정의 반복에 의해서, 잇따라 제조된 종결정 면적을 점차적으로 증가시킬 수 있다. 상기 제 3 종결정이 제조되어 단결정을 성장시킨다(도 2(3) 참조). 상기 성장은 성장으로부터 얻어진 상기 단결정이 종결정으로 제조되지 않을 경우에는 길이에 대한 특별한 제한은 없다. 그러나, 상기 성장된 단결정의 길이는 사용된 종결정의 장축 길이보다 긴 것이 바람직하다. 최종적으로 {0001}결정면이 노출되도록 상기 성장된 단결정을 절단함으로써 제품으로서 SiC 단결정을 얻을 수 있다.
또한, 상기 설명은 상기 제 3 종결정 상에 제 3 단결정을 성장시킬 때까지의 과정을 포함한다. 여기서, 상기 성장된 단결정으로부터 종결정을 얻고, 또한 얻어진 상기 종결정을 단결정으로 성장시키고, 최종적으로 얻어진 단결정이 {0001}결정면이 노출되도록 절단되고 제품으로서 SiC 단결정이 될 때까지 상기 과정을 반복함으로써 더욱 대형의 단결정을 얻을 수 있게 된다.
상기 종결정의 제조시에 행해지는 절단에 대해서는 외주변 절단에 의한 절단, 내주변 절단에 의한 절단, 와이어 쏘(wire saw)에 의한 절단이 사용될 수 있지 만, 와이어 쏘에 의한 절단이 특히 바람직한 것으로 판명되었다.
이하, 단결정을 성장시키기 위한 본 발명의 방법이 첨부된 도면을 참조로 이하에 상세히 설명된다.
단결정을 성장시키기 위한 본 발명의 장치의 일예는 도 1에 나타내어진다. 본 발명의 하나의 실시형태가 도 1을 참조로 하여 설명된다. 도 1을 참조하면, 도면 부호 1은 진공 챔버를 나타내고, 이것은 고진공도를 유지할 수 있는 석영 또는 스테인레스 강 등의 재료로 이루어지고, 도면 부호 2는 단열재를 나타내며, 도면 부호 6은 흑연 도가니를 나타낸다. 결정 성장부로서의 역할을 하는 도가니의 상부에 종결정(4), 즉 SiC 종결정이 고정된다. 상기 흑연 도가니와 단열재는 할로겐 가스에 의한 정제 방법을 행한 탄소 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 흑연 도가니(6)의 하부는 상기 결정 성장을 위한 충분한 양으로 SiC 원료(5)를 저장할 정도로 큰 크기를 갖는다. 상기 도가니(6)를 가열하기 위해서, 고주파 가열 코일(3)이 상기 도가니 주위에 권취된다. 상기 진공 챔버(1)는 진공 펌프에 의해서 출구(8)를 통하여 공기를 배기한다. 입구(7)를 통해 아르곤 가스를 공급하고, 그 결과, 감압상태로 아르곤 분위기를 유지하도록 한다.
본 발명은 이하와 같이 도 1에 나타내어진 SiC 단결정의 제조장치를 사용함으로써 SiC 결정의 성장을 행한다. 상기 성장을 위한 종결정으로서, Acheson 결정, Lely 결정, 승화 재결정법에 의해 얻어진 단결정 등이 사용한다. 결정 방위는 {0001}, {10-10} 및 {11-20} 중 어느 하나이어도 좋고, 실질적 동등성이 손상되지 않는 한 오프셋의 존재를 허용할 수 있다. 최종 마무리로서, 상기 종 결정은 연마 손상을 제거하는 관점에서 희생 산화, 반응성 이온 에칭, 화학적 기계적 연마 등을 행하는 것이 바람직하다. 상기 SiC 단결정으로서, Acheson법, Lely법 또는 승화법에 의해 제조된 단결정이 사용된다.
상기 전처리된 종결정은 상기 도가니의 뚜껑에 고정되고, 상기 종결정 반대 위치에서 상기 도가니에 원료로서 SiC분말이 충진된다. 이어서 그 주위에 단열재가 설치된 도가니는 가열로에 소정 위치로 세팅된다. 가열방법으로서, 고주파 가열이 일반적이지만, 저항 가열이라도 좋다. 상기 가열온도는 도가니의 상부는 1800℃~2200℃의 온도 범위에 있고 도가니의 하부는 2000℃~2400℃의 온도 범위에 있도록 조절된다. 상기 성장동안에 사용된 압력은 660Pa~13kPa의 범위에 있다.
상술한 바와 같이 표면 처리를 행한 종결정(4)이 상기 결정 성장 부분의 흑연 도가니 뚜껑에 기계적으로 또는 접착에 의한 접합 방법을 사용함으로써 고정된다. 상기 SiC 원료 분말(5)이 상기 종결정(4)에 반대가 되도록 배치된 흑연 도가니(6)는 공기압이 3×10-5Torr가 될 때까지 터보 분자 펌프로 배기된 진공 챔버(1)에 위치된다. 이어서, 상기 진공 챔버의 내부는 고순도 Ar 가스로 완전히 치환된다. 상기 흑연 도가니(6)의 외측에는 상기 도가니를 가열하기 위해서 고주파 코일이 가열 장치(3)로서 설치된다. 상기 가열 장치(3)는 상기 흑연 도가니(6) 중의 예컨대, 승화에 의해서 가스를 발생할 수 있는 상기 SiC 원료(5)를 1900℃를 초과하는 온도로 가열시키는 장치이다.
또한, 상기 가열 장치(3)는 저항 가열을 이용하는 형태이어도 좋다. 상기 도 가니를 고온 상태로 유지하기 위해서, 상기 도가니는 예컨대, 탄소 섬유로 이루어진 단열재(2)로 커버되는 것이 바람직하다. 가열 중에, 700Torr의 Ar 분위기의 환경에서 상기 종결정을 함유하는 상기 결정 성장부가 1800℃~2300℃의 범위의 온도로 가열되고, 상기 SiC 원료를 함유하는 고온 부분이 상기 결정 성장부의 온도보다 높은 2000℃~2400℃의 범위의 온도로 가열되도록 상기 코일 위치 등을 조절한다.
결정 성장의 환경에서의 압력은 서서히 10~150Torr의 범위의 레벨까지 낮아지고, 상기 결정은 대략 0.5~1mm/h 범위의 속도로 성장된다. 성장 동안에, 필요에 따라서 질소 또는 알루미늄 등의 불순물이 상기 환경에 첨가되어도 좋다. 상기 성장이 종료된 후에, 결정 성장의 환경에서의 압력은 원래의 700Torr 레벨로 돌아가서 상기 도가니는 냉각된다.
상기 성장의 종료 후, 상기 도가니로부터 취출된 결정은 외주변 커팅기 또는 와이어 쏘로 성장 방향에 대하여 평행 또는 비스듬한 방향으로 절단된다. 상기 절단에 의해 제거된 두께는 대략 0.5~5mm의 범위내가 되도록 조절된다. 이와 같이 절단된 결정은 처음에 채용된 동일한 연마 방법과 전처리 방법이 실시되고, 그 결과 다음 성장을 위한 종결정이 제조된다. 상기 과정을 반복함으로써 소정 크기의 결정의 확대가 달성된 후, 상기 확대된 결정은 X-선 회절 장치에 의해서 분석되어 결정 방위가 확인되고, 필요한 결정면이 노출되도록 절단 가공 및 연마 가공이 실시되고, 그 결과 대형 직경의 종결정 또는 대형 직경의 웨이퍼가 얻어진다.
본 발명의 실시예가 이하에 기재된다. 그러나, 본 발명은 이들 예로 한정되지 않는다.
실시예 1 :
(000-1)면이 노출된 4H-SiC 단결정을 사용한 종결정 기판(직경 50mm 및 두께 4mm)이 110℃에서 10분 동안 황산-과산화수소 혼합 용액으로 세정되고, 5분 동안 흐르는 초순수로 세정되고, 10분 동안 암모니아-과산화수소 혼합 용액으로 세정되고, 5분 동안 흐르는 초순수로 세정되고, 10분 동안 염산-과산화수소 혼합 용액으로 세정되고, 5분 동안 흐르는 초순수로 세정되며, 또한 HF 용액으로 세정되었다. 이어서, 1200℃에서 표면 산화를 행하고, 다시 HF 세정을 행하여 종결정으로서 완성하였다.
흑연으로 이루어지고, 내부 직경 50mm, 깊이 95mm인 도가니에 SiC 원료 분말(Showa Denko K.K. 제작, 제품 코드 “#240”으로 시판)이 60mm의 높이로 충진되었다. 이어서, 상기 종결정은 흑연으로 이루어진 상기 도가니용 뚜껑의 하부에 견고하게 점착되었다.
상기 뚜껑은 도가니의 개구부에 배치되었다. 상기 흑연 도가니 전체는 탄소 섬유로 이루어진 단열재로 포장되었고, 고주파 가열로 내부의 반응 챔버에 세팅되었다. 상기 반응관의 내부는 가스 배출구(8)를 통해서 5×10-5Torr로 감압되었고, 이어서, 상압으로 불활성 가스 입구(7)를 통해 도입된 아르곤 가스가 충진되었고, 이어서 상기 반응관 내부로부터 공기를 배출하도록 가스 배출구를 통해서 다시 5×10-5Torr로 감압되었다. 그런 후, 아르곤 가스는 700Torr가 될 때까지 불활성 가스 입구를 통해서 도입되었다. 상기 흑연 도가니는 그 상부가 2200℃에 도달하고 하부 가 2250~2300℃ 레벨에 도달할 때까지 가열되었다. 이어서, 상기 가스는 가스 배출구를 통해 배출되었고, 아르곤의 분위기는 5.3kPa가 될 때까지 감압되었고, 상기 결정의 성장은 20 시간 동안 행해졌다. 이 때, 상기 성장을 일시적으로 종료시키고 원료 분말이 새로운 것으로 교체되었다. 이 과정을 5번 반복함으로써, 상기 성장이 100mm의 길이로 도달될 수 있었다.
그 결과로 얻은 상기 결정은 성장 방향에 대하여 수직으로 절단되었고 다음 성장을 위한 종결정을 경면 연마하여 완성하였다. 상기 종결정은 50mm×100mm로 측정되었다(직사각형). 그 두께는 1mm이었다.
상기 종결정은 111mm의 길이가 될 때까지 상술과 동일한 방법으로 성장되었다. 상기 성장된 결정은 수직으로 100mm 측의 면에 평행하게 절단되어 종결정을 얻었다. 상기 종결정의 표면은 100mm×111mm로 측정되었다. 그 두께는 1mm이었다.
상기 종결정은 100mm의 길이가 될 때까지 더 성장되었다. 상기 성장된 단결정은 X-선 회절 장치로 분석되어 {0001}면이 노출될 수 있는 결정 방위를 측정하고, 상기 결정 방위를 따라 절단되고 형태를 조절하여, 그 결과 100mm의 직경을 갖는 단결정이 얻어졌다.
실시예 2 :
4H-SiC 결정의 (000-1)면에 대하여 10°로 기울어진 결정이 종결정(직경 50mm 원형)으로서 사용되었고, 실시예 1과 동일한 조건 하에 결정 성장이 행해졌다.
상기 종결정 상에, 상기 제 1 성장이 90mm의 길이까지 행해졌다. 상기 성장 된 결정은 성장 방향에 대하여 30°의 각도로 비스듬하게 절단되어 절단된 면이 대략 장축이 100mm, 단축이 50mm인 타원형 종결정이 얻어졌다. 그 두께는 1mm이었다. 상기 타원형의 종결정은 길이가 100mm가 될 때까지 더 성장되었다. 상기 성장된 결정은 성장 방향에 대하여 45°의 각도로 비스듬하게 또한 장축에 대하여 평행하게 절단되어 장축과 단축이 100mm의 길이로 거의 동일한(실제로 원형) 종결정이 얻어졌다. 그 두께는 1mm이었다.
상기 원형의 종결정은 길이가 100mm가 될 때까지 더 성장되었다. 그 결과 얻어진 성장된 결정은 X-선 회절 장치로 분석되어 {0001}면이 노출될 수 있는 결정 방위를 측정하고, 상기 결정 방위를 따라 절단하고 형태를 조절하여, 그 결과 직경이 100mm인 단결정이 얻어졌다.
SiC가 열 전도성, 내열성 및 기계적 강도가 우수하기 때문에 그 단결정은 반도체 소자와 그것으로 형성된 인버터로서 각종 용도에 사용된다. 특히, 전력 제어를 위한 파워 소자로서의 상기 단결정의 사용이 주목되고 있다.

Claims (10)

  1. SiC 단결정으로 형성되는 제 1 종결정 상에 제 1 성장 방향으로 제 1 SiC 단결정을 성장시키는 공정;
    상기 제 1 성장 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 상기 제 1 종결정 상에 성장된 상기 제 1 SiC 단결정을 배치시키고, 상기 제 1 성장 방향에 대하여 수직 단면에서의 장축 방향으로 배치된 상기 제 1 SiC 단결정을 절단하여 제 2 종결정을 얻는 공정;
    상기 제 2 종 결정을 사용하여 그 상에 단면의 장축 길이보다 긴 두께로 제 2 SiC 단결정을 제 2 성장 방향으로 성장시키는 공정;
    상기 제 2 성장 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 상기 제 2 종결정 상에 상기 제 2 SiC 단결정을 배치시키고, 상기 제 2 성장 방향에 대하여 수직 단면에서의 장축 방향으로 배치된 상기 제 2 SiC 단결정을 절단하여 제 3 종결정을 얻는 공정;
    상기 제 3 종결정을 사용하여 그 상에 제 3 SiC 단결정을 성장시키는 공정; 및
    상기 제 3 종결정 상에 성장된 상기 제 3 SiC 단결정을 {0001}결정면이 노출되도록 절단함으로써 SiC 단결정을 얻는 공정을 포함하고,
    상기 제 1 또는 제 2 성장 방향에 대하여 비스듬한 방향은 상기 제 1 또는 제 2 성장 방향으로부터 30°~ 45°의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 SiC 단결정의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 SiC 단결정은 상기 제 1 종결정 면의 직경보다 긴 두께로 상기 제 1 종결정 상에 성장되는 것을 특징으로 하는 SiC 단결정의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 성장된 제 3 SiC 단결정은 상기 제 3 종결정 면의 장축 길이보다 긴 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 SiC 단결정의 제조방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 종결정 내지 제 3 종결정은 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 제조방법의 성장 공정 중 어느 하나로 얻어지는 것을 특징으로 하는 SiC 단결정의 제조방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 SiC 단결정은 상기 제 1 종결정 내지 제 3 종결정의 결정 성장부의 온도가 1800℃~2300℃의 범위에서 설정되고, SiC 단결정의 원료의 온도가 상기 결정 성장부의 온도보다 높은 정도로 2000℃~2400℃의 범위에서 설정됨으로써 성장되는 것을 특징으로 하는 SiC 단결정의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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