KR101189372B1 - Holder-seed assembly and method for the same - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 단결정 탄화 규소의 성장에 사용되는 홀더-시드 결합체는, 홀더; 및 상기 홀더에 부착되며, 상기 홀더와 동일한 물질을 포함하는 시드를 포함한다. Holder-seed conjugates used for the growth of single crystal silicon carbide according to an embodiment include a holder; And a seed attached to the holder, the seed comprising the same material as the holder.

Description

홀더-시드 결합체 및 이의 제조 방법{HOLDER-SEED ASSEMBLY AND METHOD FOR THE SAME}Holder-seed conjugates and methods for making the same {HOLDER-SEED ASSEMBLY AND METHOD FOR THE SAME}

본 기재는 홀더-시드 결합체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. FIELD The present disclosure relates to holder-seed conjugates and methods of making the same.

단결정 탄화 규소(SiC)는 높은 밴드 갭 에너지, 우수한 열적 안정성 및 열전도도 등의 특성으로 인하여 고파워, 고온 및 고주파수 적용 분야에서 다양하게 사용되고 있다. Single crystal silicon carbide (SiC) has been widely used in high power, high temperature, and high frequency applications due to its high band gap energy, excellent thermal stability, and thermal conductivity.

단결정 탄화 규소를 성장하는 방법으로는 승화법(sublimation), 액상 에피택시(liquid phase epitaxy, LPE), 화학적 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다. 이 중 가장 널리 알려진 방법은 승화법이며, 승화법은 물리적 증기 수송법(physical vapor transport, PVT)이라고도 한다. Methods of growing single crystal silicon carbide include sublimation, liquid phase epitaxy (LPE), chemical vapor deposition (CVD), and the like. The most widely known method is sublimation, also known as physical vapor transport (PVT).

승화법을 적용할 경우, 도가니 하부에 탄화 규소 분말을 장입하고 시드가 장착된 홀더를 도가니 상부에 위치시킨다. 도가니를 가열하여 탄화 규소 분말을 승화시켜 시드에서 재결정화되도록 하여 단결정 탄화 규소를 성장한다.When the sublimation method is applied, silicon carbide powder is charged to the bottom of the crucible and a holder equipped with the seed is placed on the top of the crucible. The crucible is heated to sublimate the silicon carbide powder to recrystallize in the seed to grow single crystal silicon carbide.

이때, 시드는 탄화 규소로 이루어지고, 홀더는 흑연으로 이루어지며, 시드와 홀더는 접착제(glue)에 의해 서로 물리적으로 접합된다. 그런데, 흑연으로 이루어진 홀더와 탄화 규소로 이루어진 시드의 접합 특성이 좋지 않기 때문에, 홀더와 시드의 계면에서 많은 기공 등의 결함(defect)이 발생하여 고품질의 단결정 탄화 규소를 얻는 데 어려움이 있다. 또한, 서로 다른 물질로 이루어진 홀더와 시드의 열팽창 계수 차이 때문에 단결정 성장 중에 홀더와 시드가 분리되는 문제가 발생할 수 있다. At this time, the seed is made of silicon carbide, the holder is made of graphite, and the seed and the holder are physically bonded to each other by an adhesive (glue). However, since the bonding property of the holder made of graphite and the seed made of silicon carbide is not good, defects such as many pores occur at the interface between the holder and the seed, which makes it difficult to obtain high quality single crystal silicon carbide. In addition, a problem may arise in that the holder and the seed are separated during single crystal growth due to the difference in coefficient of thermal expansion of the holder and the seed made of different materials.

실시예는 홀더와 시드의 접합 특성을 향상시켜 고품질의 단결정 탄화 규소를 얻을 수 있는 홀더-시드 결합체 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다. The embodiment aims to provide a holder-seed conjugate and a method for producing the same, which can improve the bonding property of the holder and the seed to obtain high quality single crystal silicon carbide.

실시예에 따른 단결정 탄화 규소의 성장에 사용되는 홀더-시드 결합체는, 홀더; 및 상기 홀더에 부착되며, 상기 홀더와 동일한 물질을 포함하는 시드를 포함한다. Holder-seed conjugates used for the growth of single crystal silicon carbide according to an embodiment include a holder; And a seed attached to the holder, the seed comprising the same material as the holder.

상기 홀더와 상기 시드가 탄화 규소를 포함할 수 있다. The holder and the seed may comprise silicon carbide.

상기 홀더와 상기 시드의 계면에 상기 홀더와 상기 시드를 열 확산 접합하는 접합 영역을 포함할 수 있다. A bonding region for thermally diffusing the holder and the seed may be included at an interface between the holder and the seed.

상기 접합 영역은 상기 홀더 및 상기 시드와 동일한 물질을 포함할 수 있다. The junction region may comprise the same material as the holder and the seed.

상기 홀더가 베타상의 다결정 탄화 규소를 포함하고, 상기 시드가 단결정 탄화 규소를 포함하며, 상기 접합 영역은 베타상의 다결정 탄화 규소를 포함할 수 있다. The holder may comprise polycrystalline silicon carbide in beta, the seed may comprise monocrystalline silicon carbide, and the junction region may comprise polycrystalline silicon carbide in beta.

실시예에 따른 단결정 탄화 규소 성장에 사용되는 홀더-시드 결합체의 제조 방법은, 홀더를 준비하는 단계; 및 상기 홀더와 동일한 물질을 포함하는 시드를 상기 홀더에 부착하는 단계를 포함한다. According to an embodiment, there is provided a method of manufacturing a holder-seed conjugate used for single crystal silicon carbide growth, the method comprising: preparing a holder; And attaching a seed comprising the same material as the holder to the holder.

상기 홀더와 상기 시드가 탄화 규소를 포함할 수 있다. The holder and the seed may comprise silicon carbide.

상기 시드를 상기 홀더에 부착하는 단계는, 상기 홀더에 접합층을 형성하는 단계; 상기 접합층에 상기 시드를 위치시키는 단계; 및 상기 홀더, 상기 접합층 및 상기 시드를 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. Attaching the seed to the holder comprises: forming a bonding layer on the holder; Placing the seed in the bonding layer; And heat treating the holder, the bonding layer, and the seed.

상기 열처리에 의해 상기 홀더와 상기 시드의 계면에 형성된 접합 영역은 상기 홀더 및 상기 시드와 동일한 물질을 포함할 수 있다. The junction region formed at the interface between the holder and the seed by the heat treatment may include the same material as the holder and the seed.

상기 접합층은 페이스트 형태를 가질 수 있다. The bonding layer may have a paste form.

상기 접합층은 고분자 세라믹 전구체, 필러 및 용매를 포함할 수 있다. The bonding layer may include a polymer ceramic precursor, a filler, and a solvent.

상기 고분자 세라믹 전구체는 폴리 카르보실란을 포함할 수 있다. The polymer ceramic precursor may include poly carbosilane.

상기 필러는 Y2O3, Al2O3 및 MgO로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하고, 용매는 헥산을 포함할 수 있다. The filler is Y 2 O 3 , Al 2 O 3 And MgO and at least one selected from the group consisting of, and the solvent may include hexane.

상기 열처리하는 단계는 1100~1500℃ 온도에서 수행될 수 있다. The heat treatment may be carried out at a temperature of 1100 ~ 1500 ℃.

상기 시드가 탄화 규소 웨이퍼를 포함할 수 있다. The seed may comprise a silicon carbide wafer.

실시예에 따르면, 홀더와 시드가 동일한 물질을 포함하여 열팽창 계수 차이를 최소화하여 단결정 성장 중에 홀더와 시드가 서로 분리되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 이에 의하여 생산성을 향상할 수 있다. According to the embodiment, the holder and the seed may include the same material to minimize the difference in the coefficient of thermal expansion to prevent problems such as separation of the holder and the seed during single crystal growth. Thereby, productivity can be improved.

그리고 열 확산 접합에 의하여 홀더와 시드를 접합하는 것에 의하여 홀더와 시드의 접합 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 의하여 계면에서 결함의 원인 인자를 제거하여 성장 초기에 발생할 수 있는 결함을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 고품질의 단결정 탄화 규소를 얻을 수 있다. The bonding properties of the holder and the seed can be improved by bonding the holder and the seed by heat diffusion bonding. As a result, it is possible to minimize the defects that may occur at the early stage of growth by removing the cause of the defects at the interface. As a result, high quality single crystal silicon carbide can be obtained.

도 1은 실시예에 따른 홀더-시드 결합체를 포함하는 단결정 탄화 규소의 성장 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 홀더-시드 결합체의 제조 방법의 공정 흐름도이다.
도 3 내지 도 6은 실시예에 따른 홀더-시드 결합체의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 1 is a view showing a device for growing single crystal silicon carbide including a holder-seed conjugate according to an embodiment.
2 is a process flow diagram of a method of making a holder-seed conjugate according to an embodiment.
3 to 6 are cross-sectional views showing the manufacturing method of the holder-seed assembly according to the embodiment.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. In the description of embodiments, each layer, region, pattern, or structure may be “on” or “under” the substrate, each layer, region, pad, or pattern. Substrate formed in ”includes all formed directly or through another layer.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 실시예에 따른 홀더-시드 결합체를 포함하는 단결정 탄화 규소의 성장 장치를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a device for growing single crystal silicon carbide including a holder-seed conjugate according to an embodiment.

실시예에 따른 단결정 탄화 규소의 성장 장치(10)는, 도가니(20), 가열 부재(30) 및 홀더-시드 결합체(40)를 포함한다. 도면 및 설명에서는 승화법에 따른 단결정 탄화 규소의 성장 장치(10)를 예시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 단결정 탄화 규소를 성장하는 다양한 장치가 적용될 수 있음은 물론이다. The growth apparatus 10 of single crystal silicon carbide according to an embodiment includes a crucible 20, a heating member 30, and a holder-seed assembly 40. In the drawings and the description, the apparatus 10 for growing single crystal silicon carbide according to the sublimation method is illustrated, but embodiments are not limited thereto, and various apparatuses for growing single crystal silicon carbide may be applied.

도가니(20)는 내부에 원료가 되는 탄화 규소 분말(P)이 잡입되는 공간을 제공한다. 이러한 도가니(20)는 가열 부재(30)에 의해 가열되는바, 고온에 의해 견딜 수 있도록 흑연을 포함할 수 있다. The crucible 20 provides a space in which silicon carbide powder P, which is a raw material, is incorporated. The crucible 20 is heated by the heating member 30, it may include graphite to withstand the high temperature.

가열 부재(30)는 도가니(20)를 가열하여 탄화 규소 분말(P)을 승화시킨다. 이러한 가열 부재(30)는 다양한 방법에 의하여 도가니(20)에 열을 제공할 수 있다. 일례로, 가열 부재(30)는 고주파 유도 가열에 의하여 열을 제공하는 코일로 이루어질 수 있다. The heating member 30 heats the crucible 20 to sublimate the silicon carbide powder P. The heating member 30 may provide heat to the crucible 20 by various methods. In one example, the heating member 30 may be made of a coil that provides heat by high frequency induction heating.

가열 부재(30)에 의해 승화된 탄화 규소 기체는 상대적으로 온도가 낮은 홀더-시드 결합체(40)의 시드(46)의 표면으로 이동한다. 이 시드(46)의 표면에서 탄화 규소 기체가 재결정되어 단결정 탄화 규소가 성장하게 된다. The silicon carbide gas sublimated by the heating member 30 moves to the surface of the seed 46 of the holder-seed assembly 40 which is relatively low in temperature. Silicon carbide gas is recrystallized on the surface of the seed 46 to grow single crystal silicon carbide.

홀더-시드 결합체(40)는 홀더(42)와, 이 홀더(42)에 부착되는 시드(46)를 포함한다. 본 실시예에서는 홀더(42)와 시드(46)가 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 시드(46)로부터 단결정 탄화 규소가 성장할 수 있도록 시드(46)가 단결정의 탄화 규소를 포함하고, 홀더(42)는 베타상의 다결정 탄화 규소를 포함할 수 있다. 이러한 시드(46)로는 탄화 규소 웨이퍼가 사용될 수 있다.Holder-seed assembly 40 includes a holder 42 and a seed 46 attached to the holder 42. In the present embodiment, the holder 42 and the seed 46 may include the same material. That is, the seed 46 may include single crystal silicon carbide and the holder 42 may include beta polycrystalline silicon carbide so that single crystal silicon carbide may grow from the seed 46. Such a seed 46 may be a silicon carbide wafer.

그리고 홀더(42)와 시드(46)의 계면에 이들을 열 확산 접합하는 접합 영역(44)이 형성될 수 있다. 이러한 접합 영역(44)은 폴리머와 필러를 포함하는 페이스트를 홀더(42)와 시드(46) 사이에 두고 열처리하여 홀더(42)와 시드(46) 계면 부근에서 형성된 것이다. 도면에서는 접합 영역(44)을 일정한 두께를 가지는 층 형상으로 도시하였으나, 이는 설명을 위한 것에 불과하다. 따라서, 접합 영역(44)이 홀더(42)와 동일한 물질 및 상을 가지는 베타상의 다결정 탄화 규소로 이루어져 접합 영역(44)과 홀더(42)가 구분되지 않을 수도 있다.A junction region 44 may be formed at the interface between the holder 42 and the seed 46 to thermally spread them. The junction region 44 is formed near the interface of the holder 42 and the seed 46 by heat-treating the paste including the polymer and the filler between the holder 42 and the seed 46. In the drawing, the junction region 44 is illustrated in a layer shape having a constant thickness, but this is only for explanation. Accordingly, the junction region 44 may be made of beta-phase polycrystalline silicon carbide having the same material and phase as the holder 42, so that the junction region 44 and the holder 42 may not be distinguished.

이와 같이, 접합 영역(44)이 홀더(42) 및 시드(46)와 동일한 물질인 탄화 규소를 포함하게 되면, 홀더(42)와 시드(46)가 하나의 물체처럼 일체화되어 접합 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 그리고 홀더(42)와 접합 영역(44)을 동일한 물질 및 상을 가지도록 하여, 광 투과도 및 열 전도도의 변화에 의한 문제, 크랙 및 깨짐에 의한 문제를 방지할 수 있으며, 노이즈 없이 온도를 측정할 수 있다. As such, when the bonding region 44 includes silicon carbide, which is the same material as the holder 42 and the seed 46, the holder 42 and the seed 46 are integrated as a single object to further improve the bonding characteristics. You can. In addition, the holder 42 and the junction region 44 may have the same material and phase, thereby preventing problems caused by changes in light transmittance and thermal conductivity, problems caused by cracks and cracks, and measuring temperature without noise. Can be.

이와 같이 홀더(42)와 시드(46)가 열 확산에 의하여 접합되면 홀더(42)와 시드(46)의 접합 특성을 향상할 수 있다. 이에 따라, 홀더(42)와 시드(46)의 계면에서 결함의 원인 인자를 제거하여 단결정 성장 초기에 발생할 수 있는 결함을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 고품질의 단결정 탄화 규소를 얻을 수 있다. 또한, 단결정 성장 중 홀더(42)와 시드(46)가 분리되는 등의 문제를 방지할 수 있다. As such, when the holder 42 and the seed 46 are bonded by heat diffusion, the bonding property of the holder 42 and the seed 46 may be improved. Accordingly, the cause of the defect at the interface between the holder 42 and the seed 46 can be eliminated to minimize the defect that can occur early in the single crystal growth. As a result, high quality single crystal silicon carbide can be obtained. In addition, problems such as separation of the holder 42 and the seed 46 during single crystal growth can be prevented.

접합 영역(44)을 형성하는 상기 페이스트는 고분자 세라믹 전구체, 필러 및 용매를 포함할 수 있다. 고분자 세라믹 전구체로는 열처리에 의하여 탄화 규소를 형성할 수 있도록 폴리 카르보실란(poly carbosilane) 등을 사용할 수 있다. 필러로는 Y2O3, Al2O3, MgO 등을 사용할 수 있고, 용매로는 헥산 등을 사용할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. The paste forming the junction region 44 may include a polymer ceramic precursor, a filler, and a solvent. As the polymer ceramic precursor, poly carbosilane or the like may be used to form silicon carbide by heat treatment. Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , MgO and the like may be used as the filler, and hexane or the like may be used as the solvent. This will be described in more detail later.

이러한 홀더-시드 결합체(40) 및 이의 제조 방법을 도 2 내지 도 6을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 2는 실시예에 따른 홀더-시드 결합체의 제조 방법의 공정 흐름도이고, 도 3 내지 도 6은 실시예에 따른 홀더-시드 결합체의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. This holder-seed assembly 40 and its manufacturing method will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6. 2 is a process flowchart of a method of manufacturing a holder-seed assembly according to the embodiment, and FIGS. 3 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the holder-seed assembly according to the embodiment.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 제조 방법은, 홀더를 준비하는 단계(ST10), 홀더에 접합층을 형성하는 단계(ST20), 접합층에 시드를 위치시키는 단계(ST30), 그리고 열처리하는 단계(ST40)를 포함할 수 있다. 여기서, 홀더에 접합층을 형성하는 단계(ST20), 접합층 위에 시드를 위치시키는 단계(ST30), 그리고 열처리하는 단계(ST40)는 시드를 홀더에 부착하는 단계로 볼 수 있다. Referring to FIG. 2, the manufacturing method according to the embodiment includes preparing a holder (ST10), forming a bonding layer on the holder (ST20), placing a seed on the bonding layer (ST30), and performing heat treatment. Step ST40 may be included. Here, forming the bonding layer in the holder (ST20), placing the seed on the bonding layer (ST30), and the heat treatment step (ST40) can be seen as a step of attaching the seed to the holder.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 홀더를 준비하는 단계(ST10)에서 홀더(42)를 준비한다. 이러한 홀더(42)는 탄화 규소를 포함할 수 있으며, 탄화 규소를 소결하여 이루어진 탄화 규소 소결체일 수 있다. 이때, 평탄도를 확보하기 위하여 홀더(42)의 표면에 연마(polishing) 공정이 수행되고, 스트레스(stress)를 제거하기 위하여 홀더(42)에 예비 열처리가 수행될 수 있다. 이러한 예비 열처리는 150~300℃의 온도에서 5분 이상 수행될 수 있다. 여기서, 온도가 300℃를 초과하는 경우에는 접합 면에서 공극이 발생될 수 있고, 150℃ 미만인 경우에는 홀더(42) 표면의 유기물 및 수분이 충분히 디개싱(degassing)되지 않을 수 있다. 그리고, 5분 미만으로 열처리하면 충분한 디개싱이 이루어지지 않을 수 있다.First, as shown in FIG. 3, the holder 42 is prepared in step ST10 of preparing the holder. The holder 42 may include silicon carbide, and may be a silicon carbide sintered body formed by sintering silicon carbide. In this case, a polishing process may be performed on the surface of the holder 42 to secure flatness, and preliminary heat treatment may be performed on the holder 42 to remove stress. This preheating may be performed for at least 5 minutes at a temperature of 150 ~ 300 ℃. Herein, when the temperature exceeds 300 ° C., voids may be generated at the bonding surface, and when the temperature is less than 150 ° C., organic matter and moisture on the surface of the holder 42 may not be sufficiently degassed. And, if the heat treatment for less than 5 minutes may not be sufficient degassing.

이어서, 도 4에 도시한 바와 같이, 홀더에 접합층을 형성하는 단계(ST20)에서는 홀더(42)에 접합층(44a)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 4, in the step ST20 of forming the bonding layer on the holder, the bonding layer 44a is formed on the holder 42.

접합층(44a)은 홀더(42)에 도포될 수 있도록 페이스트 형태를 가질 수 있다. 일례로, 접합층(44a)은 고분자 세라믹 전구체와 필러(filler)를 교반한 후 용매를 첨가하여 형성될 수 있다. The bonding layer 44a may have a paste shape to be applied to the holder 42. For example, the bonding layer 44a may be formed by stirring a polymer ceramic precursor and a filler and then adding a solvent.

접합 영역(44a)을 형성하는 상기 페이스트는 고분자 세라믹 전구체, 필러 및 용매를 포함할 수 있다. 고분자 세라믹 전구체로는 열처리에 의하여 탄화 규소를 형성할 수 있도록 폴리 카르보실란(poly carbosilane) 등을 사용할 수 있다. 필러로는 Y2O3, Al2O3, MgO 등을 사용할 수 있고, 용매로는 헥산 등을 사용할 수 있다. 페이스트 전체에 대하여 고분자 세라믹 전구체는 30~80 vol%, 필러는 1~20 vol%, 용매는 5~20 vol%만큼 포함될 수 있다. 상술한 범위를 벗어나게 되면 전체적으로 페이스트의 분산이 어려워 공극이 발생되거나, 고분자 세라믹 전구체의 함량이 적어 접합 특성을 저하시킬 수 있다.The paste forming the junction region 44a may include a polymer ceramic precursor, a filler, and a solvent. As the polymer ceramic precursor, poly carbosilane or the like may be used to form silicon carbide by heat treatment. Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , MgO and the like may be used as the filler, and hexane or the like may be used as the solvent. 30 to 80 vol% of the polymer ceramic precursor, 1 to 20 vol% of the filler, and 5 to 20 vol% of the solvent may be included with respect to the entire paste. Outside the above range, it is difficult to disperse the paste as a whole, so that voids may occur, or the content of the polymer ceramic precursor may be low, thereby reducing bonding properties.

이어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 접합층에 시드를 위치시키는 단계(ST30)에서는 접합층(44a) 위에 시드(46)를 위치시킨다. 이러한 시드(46)는 홀더(42)와 동일한 물질, 즉, 탄화 규소를 포함할 수 있다. 이러한 시드(46)로는 단결정 탄화 규소를 포함하는 탄화 규소 웨이퍼가 사용될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 5, in the step ST30 of placing the seed in the bonding layer, the seed 46 is positioned on the bonding layer 44a. This seed 46 may comprise the same material as the holder 42, ie, silicon carbide. As the seed 46, a silicon carbide wafer including single crystal silicon carbide may be used.

이때, 시드(46)는 평탄도를 확보하기 위하여 표면에 연마(polishing) 공정이 수행되고 스트레스(stress)를 제거하기 위하여 예비 열처리가 수행된 시드(46)일 수 있다. 이러한 예비 열처리는 150~300℃의 온도에서 5분 이상 수행될 수 있으며, 홀더(42)의 예비 열처리와 함께 수행될 수 있다. 여기서, 온도가 300℃를 초과하는 경우에는 접합 면에서 공극이 발생될 수 있고, 150℃ 미만인 경우에는 홀더(42) 표면의 유기물 및 수분이 충분히 디개싱(degassing)되지 않을 수 있다. 그리고, 5분 미만으로 열처리하면 충분한 디개싱이 이루어지지 않을 수 있다. In this case, the seed 46 may be a seed 46 in which a polishing process is performed on a surface to secure flatness, and a preliminary heat treatment is performed to remove stress. Such preheating may be performed at a temperature of 150 to 300 ° C. for at least 5 minutes, and may be performed together with the preliminary heat treatment of the holder 42. Herein, when the temperature exceeds 300 ° C., voids may be generated at the bonding surface, and when the temperature is less than 150 ° C., organic matter and moisture on the surface of the holder 42 may not be sufficiently degassed. And, if the heat treatment for less than 5 minutes may not be sufficient degassing.

이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 열처리하는 단계(ST40)에서는 열처리에 의하여 접합층(도 5의 참조부호 44a)과 홀더(42) 및 시드(46)에 각기 열 확산 접합된다. 이때, 접합층(44a)이 홀더(42)와 동일한 물질 및 상을 가지는 베타상의 다결정 탄화 규소를 포함하는 접합 영역(44)으로 변화된다. 이때, 홀더(42)와 시드(46)는 동일한 물질인 탄화 규소를 포함하고 접합 영역(44) 또한 탄화 규소를 포함하므로, 홀더(42)과 시드(46)가 접합 영역(44)에 의하여 일체화되어 접합될 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 6, in the heat treatment step ST40, thermal diffusion bonding is performed on the bonding layer (reference numeral 44a of FIG. 5), the holder 42, and the seed 46 by heat treatment. At this time, the bonding layer 44a is changed to the bonding region 44 including the beta-phase polycrystalline silicon carbide having the same material and phase as the holder 42. At this time, since the holder 42 and the seed 46 include silicon carbide, which is the same material, and the bonding region 44 also includes silicon carbide, the holder 42 and the seed 46 are integrated by the bonding region 44. Can be joined.

이러한 열처리하는 단계는 1100~1500℃의 온도에서 5분 이상의 시간 동안 수행될 수 있다. 여기서, 온도가 1500℃를 초과하는 경우에는 원하지 않게 시드(46)가 변형되는 문제가 있고, 1100℃ 미만인 경우에는 접합 영역(44)이 홀더(42) 및 시드(46)가 일체화되어 접합되지 않을 수 있다. 그리고 열처리 시간이 5분 미만이면 홀더(42) 및 시드(46)가 일체화되어 접합되지 않을 수 있다.This heat treatment may be performed for at least 5 minutes at a temperature of 1100 ~ 1500 ℃. Here, when the temperature exceeds 1500 ° C., there is a problem that the seed 46 is undesirably deformed, and when the temperature is less than 1100 ° C., the joining region 44 is integrated with the holder 42 and the seed 46 so as not to be joined. Can be. When the heat treatment time is less than 5 minutes, the holder 42 and the seed 46 may be integrated and not joined.

본 실시예에서는 단순한 공정에 의하여 홀더(42)와 시드(46)가 일체화된 홀더-시드 결합체(40)를 형성할 수 있다. 이러한 홀더-시드 결합체(40)는 홀더(42)와 시드(46)의 접합 특성을 향상하며, 단결정 성장 중 홀더(42)와 시드(46)의 분리를 방지할 수 있다. 또한, 홀더(42)와 시드(44)의 계면에서의 결함이 적으므로 고품질의 단결정 탄화 규소를 제조할 수 있다. In this embodiment, the holder-seed assembly 40 in which the holder 42 and the seed 46 are integrated may be formed by a simple process. The holder-seed assembly 40 improves the bonding properties of the holder 42 and the seed 46, and can prevent separation of the holder 42 and the seed 46 during single crystal growth. In addition, since there are few defects at the interface between the holder 42 and the seed 44, high quality single crystal silicon carbide can be produced.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. In addition, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
In addition, the above description has been made with reference to the embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the invention. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

Claims (15)

단결정 탄화 규소의 성장에 사용되는 홀더-시드 결합체로서,
홀더; 및
상기 홀더에 부착되며, 상기 홀더와 동일한 물질을 포함하는 시드
를 포함하는 홀더-시드 결합체. Holder-seed conjugates used for the growth of single crystal silicon carbide,
holder; And
A seed attached to the holder, the seed comprising the same material as the holder
Holder-seed conjugate comprising a. 제1항에 있어서,
상기 홀더와 상기 시드가 탄화 규소를 포함하는 홀더-시드 결합체. The method of claim 1,
And a holder-seed assembly wherein said holder and said seed comprise silicon carbide. 제1항에 있어서,
상기 홀더와 상기 시드의 계면에 상기 홀더와 상기 시드를 열 확산 접합하는 접합 영역을 포함하는 홀더-시드 결합체. The method of claim 1,
And a junction region for thermally diffusing the holder and the seed at an interface between the holder and the seed. 제3항에 있어서,
상기 접합 영역은 상기 홀더 및 상기 시드와 동일한 물질을 포함하는 홀더-시드 결합체. The method of claim 3,
And the junction region comprises the same material as the holder and the seed. 제4항에 있어서,
상기 홀더가 베타상의 다결정 탄화 규소를 포함하고,
상기 시드가 단결정 탄화 규소를 포함하며,
상기 접합 영역은 베타상의 다결정 탄화 규소를 포함하는 홀더-시드 결합체. The method of claim 4, wherein
The holder comprises beta-phase polycrystalline silicon carbide,
The seed comprises single crystal silicon carbide,
And said junction region comprises beta-phase polycrystalline silicon carbide. 단결정 탄화 규소 성장에 사용되는 홀더-시드 결합체의 제조 방법으로서,
홀더를 준비하는 단계; 및
상기 홀더와 동일한 물질을 포함하는 시드를 상기 홀더에 부착하는 단계
를 포함하는 홀더-시드 결합체의 제조 방법. A process for preparing a holder-seed conjugate used for single crystal silicon carbide growth,
Preparing a holder; And
Attaching a seed comprising the same material as the holder to the holder
Method for producing a holder-seed conjugate comprising a. 제6항에 있어서,
상기 홀더와 상기 시드가 탄화 규소를 포함하는 홀더-시드 결합체의 제조 방법. The method according to claim 6,
And a holder-seed conjugate wherein said holder and said seed comprise silicon carbide. 제6항에 있어서,
상기 시드를 상기 홀더에 부착하는 단계는,
상기 홀더에 접합층을 형성하는 단계;
상기 접합층에 상기 시드를 위치시키는 단계; 및
상기 홀더, 상기 접합층 및 상기 시드를 열처리하는 단계
를 포함하는 홀더-시드 결합체의 제조 방법. The method according to claim 6,
Attaching the seed to the holder,
Forming a bonding layer on the holder;
Placing the seed in the bonding layer; And
Heat-treating the holder, the bonding layer and the seed
Method for producing a holder-seed conjugate comprising a. 제8항에 있어서,
상기 열처리에 의해 상기 홀더와 상기 시드의 계면에 형성된 접합 영역은 상기 홀더 및 상기 시드와 동일한 물질을 포함하는 홀더-시드 결합체의 제조 방법. 9. The method of claim 8,
And a bonding region formed at the interface between the holder and the seed by the heat treatment comprises the same material as the holder and the seed. 제8항에 있어서,
상기 접합층은 페이스트 형태를 가지는 홀더-시드 결합체의 제조 방법.9. The method of claim 8,
And the bonding layer has a paste form. 제10항에 있어서,
상기 접합층은 고분자 세라믹 전구체, 필러 및 용매를 포함하는 홀더-시드 결합체의 제조 방법. The method of claim 10,
The bonding layer is a method of producing a holder-seed conjugate comprising a polymer ceramic precursor, a filler and a solvent. 제11항에 있어서,
상기 고분자 세라믹 전구체는 폴리 카르보실란을 포함하는 홀더-시드 결합체의 제조 방법. The method of claim 11,
Wherein said polymeric ceramic precursor comprises a poly carbosilane. 제11항에 있어서,
상기 필러는 Y2O3, Al2O3 및 MgO로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하고, 용매는 헥산을 포함하는 홀더-시드 결합체의 제조 방법.The method of claim 11,
The filler is Y 2 O 3 , Al 2 O 3 And at least one material selected from the group consisting of MgO, and the solvent comprises hexane. 제8항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는 1100~1500℃ 온도에서 수행되는 홀더-시드 결합체의 제조 방법. 9. The method of claim 8,
The heat treatment is a manufacturing method of the holder-seed conjugate is carried out at a temperature of 1100 ~ 1500 ℃. 제8항에 있어서,
상기 시드가 탄화 규소 웨이퍼를 포함하는 홀더-시드 결합체의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
And wherein said seed comprises a silicon carbide wafer.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4224755B2 (en) 2001-10-16 2009-02-18 株式会社デンソー Seed crystal fixation method
JP4238449B2 (en) 2000-02-15 2009-03-18 株式会社デンソー Method and apparatus for producing silicon carbide single crystal
JP2010064918A (en) 2008-09-10 2010-03-25 Showa Denko Kk Method for producing silicon carbide single crystal, silicon carbide single crystal wafer, and silicon carbide single crystal semiconductor power device
KR101000890B1 (en) 2008-01-15 2010-12-13 에스케이씨 주식회사 Seed Attachment Methed for Large Diameter High Quality SiC Singlecrystal Growth

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4238449B2 (en) 2000-02-15 2009-03-18 株式会社デンソー Method and apparatus for producing silicon carbide single crystal
JP4224755B2 (en) 2001-10-16 2009-02-18 株式会社デンソー Seed crystal fixation method
KR101000890B1 (en) 2008-01-15 2010-12-13 에스케이씨 주식회사 Seed Attachment Methed for Large Diameter High Quality SiC Singlecrystal Growth
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