KR101353679B1 - 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법 - Google Patents

대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101353679B1
KR101353679B1 KR1020120047611A KR20120047611A KR101353679B1 KR 101353679 B1 KR101353679 B1 KR 101353679B1 KR 1020120047611 A KR1020120047611 A KR 1020120047611A KR 20120047611 A KR20120047611 A KR 20120047611A KR 101353679 B1 KR101353679 B1 KR 101353679B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
crucible
heating
single crystal
heating means
raw material
Prior art date
Application number
KR1020120047611A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130124024A (ko
Inventor
여임규
이승석
은태희
김장열
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 포항산업과학연구원, 주식회사 포스코 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020120047611A priority Critical patent/KR101353679B1/ko
Publication of KR20130124024A publication Critical patent/KR20130124024A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101353679B1 publication Critical patent/KR101353679B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/002—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • C30B23/066—Heating of the material to be evaporated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002—Crucibles or containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 대구경 단결정 성장장치는, 원료가 장입되는 도가니; 상기 도가니를 감싸며 상,하부가 개방된 원통형 석영관; 상기 석영관의 상,하부를 폐쇄하는 플랜지; 상기 석영관의 감싸는 제1 가열수단; 및 단결정의 대구경 성장을 위해 수평온도편차를 차단하도록, 상기 석영관 내에서 상기 도가니 하부에 배치되는 제2 가열수단;을 포함한다.
상기와 같은 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법은, 도가니의 하부에서 저항가열을 발생시키고 아울러 중심으로 갈수록 높은 저항가열이 이루어지도록 하는 흑연판인 제2 가열수단에 의해 도가니가 추가가열됨으로써, 도가니의 균일한 승화가 가능해짐에 따라 중앙이 볼록하지 않은 편평한 잉곳을 만들어 고품질의 단결정을 구현할 수 있다.
아울러, 낮은 중심부의 온도에 의해 승화되지 못한 원료 파우더로 인하여 잉곳의 수율이 저하되는 문제를 해결하여, 결과적으로 대구경 단결정 성장에 대한 공정시간의 지연을 차단할 수 있다.

Description

대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법{Apparatus for growing large diameter single crystal and method for growing using the same}
본 발명은 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법으로서, 도가니의 균일한 승화가 가능해짐에 따라 중앙이 볼록하지 않은 편평한 잉곳을 만들어 고품의 단결정을 구현할 수 있는 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법에 관한 것이다.
대표적인 반도체 소자 재료로 사용된 규소(Si)가 물리적 한계를 보이게 됨에 따라, 차세대 반도체 소자 재료로서 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaNL), 질화알루미늄(AlN) 및 산화아연(ZnO) 등의 광대역 반도체 재료가 각광을 받고 있다.
여기에서, 질화갈륨, 질화알루미늄 및 산화아연에 비해 탄화규소는 열적 안정성이 우수하고, 내산화성이 우수한 특징을 가지고 있다.
또한 탄화규소는 4.6W/Cm℃ 정도의 우수한 열 전도도를 가지고 있으며, 직경 2인치 이상의 대구경의 기판으로서 생산 가능하다는 장점이 있어, 질화갈륨, 질화알루미늄, 및 산화아연 등의 기판에 비해 각광을 받고 있다.
근래에 들어 탄화규소의 경우 직경이 보다 확장 되면서 4인치 기판은 생산이 가능한 정도로 발전하였지만, 6인치 이상의 기판의 생산은 현재 미비한 실정이다.
이러한 탄화규소의 단결정을 성장시키기 위해서는, 일반적으로 PVT 법(physical Vapor Transport)을 이용한다.
즉, 먼저 탄화규소로 이루어진 종자정을 종자정 홀더에 부착하고, 이를 성장장비 내부에 장입한다.
그리고 도가니의 내부에 장입된 원료 물질 즉, 탄화규소 파우더를 가열하고, 이를 승화시켜 종자정에 단결정을 성장시킨다.
이때, 승화를 시키는 주된 원동력은 성장장치 내의 유도코일에 전류를 흘려주면 고주파에 의한 도가니 표피의 가열에 의해서 외부에서 내부로 열이 전도, 복사되어 이루어진다.
이러한 단결정 성장방법은 구경이 점점 커질수록 성장된 단결정의 품질 특성과 수율에 큰 영향을 미치게 된다.
한편, 종래에 4 인치 이하 구경이 작은 경우, 단일 유도코일을 사용하여 가열하여도 단결정 제작에 있어서 큰 영향을 미치지 않는다.
그러나, 대구경 적용에 있어서 상기와 같은 단일 유도 코일 방식 적용은 여러가지 문제를 야기할 수 있다. 단결정의 직경이 넓어지게 되면 도가니 크기도 이에 비례하여 가로로 넓어지게 되므로 도가니 내벽부와 도가니 중심부의 온도 편차가 크게 되고, 원료 파우더의 균일한 승화가 불가능하게 된다.
이에 따라, 성장된 잉곳도 편평하지 못하며 중앙이 볼록해진 형태가 되기 때문에 고품질의 단결정 구현이 힘드는 문제점이 있다.
또한, 낮은 중심부의 온도에 의해 승화되지 못한 원료 파우더가 도가니 내부에 잔류하여 최종적으로 잉곳의 수율도 저하시키고, 단결정을 성장시키는 공정 시간이 길어지게 되는 한계점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 도가니의 수평온도편차를 차단하여 도가니의 균일한 승화가 가능해짐에 따라 중앙이 볼록하지 않은 편평한 잉곳을 만들어 고품의 단결정을 구현할 수 있는 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법는, 원료가 장입되는 도가니; 상기 도가니를 감싸며 상,하부가 개방된 석영관; 상기 석영관의 상,하부를 폐쇄하는 플랜지; 상기 석영관의 감싸는 제1 가열수단; 및 단결정의 대구경 성장을 위해 수평온도편차를 차단하도록, 상기 석영관 내에서 상기 도가니 하부에 배치되는 제2 가열수단;을 포함한다.
이때, 상기 제2 가열수단은, 전류가 공급되어 상기 도가니를 저항가열하며 중심으로 갈수록 높은 저항가열을 하는 흑연판인 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 흑연판은 비저항값이 중심으로 갈수록 높은 것이 바람직하다.
대안으로서, 상기 흑연판은 중심으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 가열수단은, 고주파 전류가 공급되어 상기 도가니를 유도가열하는 고주파 유도코일인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 종자정홀더에 종자정을 부착시키는 종자정 부착단계; 상기 종자정홀더를 도가니 내의 상부에 배치고정시키는 홀더 인입단계; 상기 도가니 내에 원료를 장입시키는 원료 장입단계; 상기 원료를 승화시켜 상기 종자정에 부착시켜 단결정으로 성장시키도록, 제1 가열수단으로 상기 도가니를 가열하는 제1 가열단계; 및 상기 도가니의 수평온도편차를 차단하도록 제2 가열수단으로 상기 도가니를 가열하는 제2 가열단계;를 포함하는 대구경 단결정 성장방법이 제공된다.
이때, 상기 제2 가열단계에서, 상기 제2 가열수단은 전류가 공급되어 상기 도가니를 저항가열하는 저항가열 흑연판으로 이루어진 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 흑연판은 비저항값이 중심으로 갈수록 높은 것이 바람직하다.
대안으로서, 상기 흑연판은 중심으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은, 상기 원료가 탄화규소(SiC)인 경우, 4인치 이상의 6H/4H형 탄화규소 단결정으로 성장시킬 수 있다.
본 발명에 따른 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법은, 도가니의 하부에서 저항가열을 발생시키고 아울러 중심으로 갈수록 높은 저항가열이 이루어지도록 하는 흑연판인 제2 가열수단에 의해 도가니가 추가가열됨으로써, 도가니의 균일한 승화가 가능해짐에 따라 중앙이 볼록하지 않은 편평한 잉곳을 만들어 고품질의 단결정을 구현할 수 있는 효과를 가진다.
아울러, 낮은 중심부의 온도에 의해 승화되지 못한 원료 파우더로 인하여 잉곳의 수율이 저하되는 문제를 해결하여, 결과적으로 대구경 단결정 성장에 대한 공정시간의 지연을 차단할 수 있는 장점을 지닌다.
도 1는 본 발명에 따른 대구경 단결정 성장장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 측면에 따른 대구경 단결정 성장방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 대구경 단결정 성장장치를 나타낸 개략도이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 원료(1)가 장입되는 도가니(20), 상기 도가니(20)를 감싸는 석영관(30), 상기 석영관(30)의 상,하부를 각각 폐쇄하는 플랜지(40), 상기 석영관(30)을 감싸는 가열수단(50), 및 상기 도가니(20)의 온도를 측정하는 파이로미터(60)를 포함한다.
상기 도가니(20)는 몸체(21)와, 상기 몸체(21)를 상부를 선택적으로 폐쇄하는 커버(22)를 구비한다. 이때, 상기 커버(22)의 하면에는 종자정홀더(23)가 장착될 수 있다.
상기 종자정홀더(23)는 탄화규소로 이루어진 종자정(2)이 부착되는 부위로서, 이와 같은 종자정홀더(23)에 종자정(2)이 부착되면 커버(22)가 몸체(21)에 덮어서 도가니(20) 내부에 종자정(2)이 배치되도록 한다.
이에 더하여, 도가니(20)는 적어도 일부분이 단열재(29)에 의해 외부에 노출되지 않도록 감싸져서, 가열수단(50)에 의해 가열되는 경우에 내부가 고온의 상태를 유지하도록 한다.
또한, 상기 석영관(30)은 상,하부가 개방된 원통형 형상을 취하며, 내부에 도가니(20)가 배치되면 이러한 도가니(20)를 감싸는 구조를 이루게 된다. 아울러, 상기 플랜지(40)는 석영관(30)의 개방된 상,하부를 폐쇄하도록 구성된다.
그리고, 상기 제1 가열수단(50)은 고주파 전류가 공급되어 상기 도가니(20)를 유도가열하는 고주파 유도코일인 것이 바람직하다.
상기 고주파 유도코일 내에 도가니(20)를 배치시키고 고주파 유도코일에 고주파 전류를 공급하면, 도가니(20)의 표면 가까이에 와전류를 발생시켜 도가니(20)를 가열하게 된다.
또한, 수평방향 큰 직경을 이루는 대구경 단결정을 성장시키는 데에 있어서, 상기 가열수단(50)으로 수평방향에 대한 균일한 가열을 하기에는 한계가 있기 때문에, 상기 제2 가열수단(60)이 수평온도편차를 줄이기 위해 도가니(20)를 추가가열하도록 구성되는 것을 본 발명의 기술적 특징으로 한다.
이때, 상기 제2 가열수단(60)은 석영관(30) 내에서 도가니(20) 하부에 배치되는데, 도가니(20)의 원통형 구조에 대응되도록 도가니(20)의 하면에 대응되게 원형판의 구조를 취하며, 바람직하게 도가니(20)를 감싸는 단열재(29) 내에 배치될 수 있다.
이와 같은 제2 가열수단(60)은, 전류가 공급되어 도가니(20)를 저항가열하는 흑연판인 것이 바람직하다.
이때, 상기 흑연판은 외부의 전기공급원(미도시)과 전기적으로 연계되고, 아울러 상기 제1 가열수단(50)을 작동제어되는 제어부(C)와도 전기적으로 연계되어 작동제어됨은 물론이다.
이러한 흑연판은, 제1 가열수단(50)인 고주파 유도코일에 의해 도가니(20)가 와전류에 의해 가열되는 과정에서, 도가니(20)의 수평온도의 편차를 차단하기 위해 도가니(20)의 중심부로 갈수록 온도가 떨어지는 문제점을 보완하는 역할을 수행한다.
즉, 상기 흑연판은 중심으로 갈수록 저항가열되는 정도가 높도록 구성되어, 도가니(20)의 중심부로 갈수록 높은 열로 가열하여 도가니(20)의 수평온도의 편차가 거의 발생하지 않도록 한다.
더욱 바람직하게, 상기 흑연판은 비저항값이 중심으로 갈수록 높은 것이 활용될 수 있다.
상기 흑연판을 제조하는 과정에서 중심으로 갈수록 재료 고유의 저항값인 비저항값이 높도록 제조함에 따라, 이러한 흑연판에 전류가 흐르게 되면 중심으로 갈수록 저항가열이 높아지게 되어 도가니(20)의 수평온도 편차를 줄이는 작용을 할 수 있다.
다른 일례로서, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 흑연판은 중심으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 것이 활용될 수 있다.
즉, 흑연판은 중심으로 갈수록 저항전류가 발생되는 부위를 커지게 함에 따라 그에 따른 발열도 높아짐으로써, 전류가 흐르게 되면 중심으로 갈수록 고온의 열이 발생하여 도가니(20)의 수평온도 편차를 줄일 수 있다.
상기와 같이 구성되는 대구경 단결정 성장장치는, 도가니(20)의 하부에서 저항가열을 발생시키고 아울러 중심으로 갈수록 높은 저항가열이 이루어지도록 하는 흑연판인 제2 가열수단(60)이 구성됨으로써, 도가니(20)의 수평온도편차를 차단하여 도가니(20)의 균일한 승화가 가능해짐에 따라 중앙이 볼록하지 않은 편평한 잉곳을 만들어 고품질의 단결정을 구현할 수 있다.
아울러, 낮은 중심부의 온도에 의해 승화되지 못한 원료(1) 파우더로 인하여 잉곳의 수율이 저하되는 문제를 해결하여, 결과적으로 대구경 단결정 성장에 대한 공정시간의 지연을 차단할 수 있다.
그러면, 상술된 대구경 단결정 성장장치를 이용한 대구경 단결정 성장방법을, 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다. 이때, 대구경 단결정 성장장치의 구성요소에 대한 구체적인 구조는 이미 상술되었기 때문에 생략하기로 한다.
먼저, 종자정홀더(23)에 종자정(2)을 부착시킨다(S10). 이어서, 상기 종자정홀더(23)를 도가니(20) 내의 상부에 배치고정시킨다. 즉, 종자정홀더(23)가 장착된 도가니(20)의 커버(22)를 도가니(20)의 몸체(21)에 덮어서 종자정(2)이 도가니(20) 내에서 상부에 위치되도록 한다(S20).
다음으로, 도가니(20) 내에 원료(1)를 장입시키며(S30), 이어서 제1 가열수단(50)으로 도가니(20)를 가열하여 원료(1)를 승화시킴으로써 종자정(2)에 부착시켜 단결정으로 성장시킨다(S40).
이와 같이 도가니(20)가 제1 가열되는 과정에서, 도가니(20)에 수평온도편차가 발생하여 원료(1)의 불균일한 승화 및 중앙이 볼록한 잉곳이 형성되는 저품질의 단결정 성장을 방지하기 위해, 본 발명의 기술적인 특징으로서 도가니(20)를 추가가열하는 제2 가열단계(S50)를 수행한다.
상기 제2 가열단계(S50)는, 제1 가열수단(50)인 고주파 유도코일에 의해 도가니(20)가 가열되는 과정에서, 제2 가열수단(60)인 흑연판에 의해 도가니(20)를 추가 가열하는 단계이다.
이때, 제2 가열수단(60)인 흑연판은 전류가 공급되어 도가니(20)를 저항가열하도록 구성되는데, 바람직하게 중심으로 갈수록 가열 정도가 높아지도록 구성됨으로써, 도가니(20)에서 상대적으로 낮은 온도를 유지하는 중심부를 더욱더 가열하여 도가니(20)의 수평온도편차를 줄이도록 한다.
결과적으로, 도가니(20)의 하부에서 저항가열을 발생시키고 아울러 중심으로 갈수록 높은 저항가열이 이루어지도록 하는 흑연판인 제2 가열수단(60)에 의해 도가니(20)가 추가가열됨으로써, 도가니(20)의 균일한 승화가 가능해짐에 따라 중앙이 볼록하지 않은 편평한 잉곳을 만들어 고품질의 단결정을 구현할 수 있다.
아울러, 낮은 중심부의 온도에 의해 승화되지 못한 원료(1) 파우더로 인하여 잉곳의 수율이 저하되는 문제를 해결하여, 결과적으로 대구경 단결정 성장에 대한 공정시간의 지연을 차단할 수 있다.
바람직하게, 상기와 같은 대구경 단결정 성장방법을 통해, 상기 원료(1)가 탄화규소(SiC)인 경우, 고품질의 4인치 이상으로서 결정다형이 6H-SiC(6H형 탄화규소) 또는 4H-SiC(4H형 탄화규소) 단결정을 성장시킬 수 있다. 참고로, 상기 탄화규소는 다양한 결정다형을 갖고 있으며, 이를 구별하기 위해 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC, 15R-SiC 등으로 구분하여 부르고 있다. 이때, SiC(탄화규소) 앞의 숫자는 이러한 적층주기를 표시한 것으로서 특정한 결정방향(hexagonal 축계에서 0001방향)으로의 적층주기가 달라서 생기는 것으로, 예를 들어 3C-SiC의 경우 3층이 하나의 단위가 되어 주기적으로 반복되고, , 4H-SiC의 경우 4층, 6H-SiC의 경우 6층 등으로 구성된다. 또한, SiC(탄화규소) 앞의 영문은 결정추계를 의미하는 것으로서 C는 정방정계(Cubic)를 의미하고, H는 육방정계(hexagonal), R은 능면정계(Rhombohedral)를 의미한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
1 : 원료 2 : 종자정
20 : 도가니 21 : 몸체
22 : 커버 23 : 종자정홀더
29 : 단열재 30 : 석영관
40 : 플랜지 50 : 제1 가열수단
60 : 제2 가열수단 C : 제어부

Claims (10)

  1. 원료(1)가 장입되는 도가니(20); 상기 도가니(20)를 감싸며 상,하부가 개방된 석영관(30); 상기 석영관(30)의 상,하부를 폐쇄하는 플랜지(40); 상기 석영관(30)의 감싸는 제1 가열수단(50); 및 단결정의 대구경 성장을 위해 수평온도편차를 차단하도록, 상기 석영관(30) 내에서 상기 도가니(20) 하부에 배치되는 제2 가열수단(60);을 포함하며,
    상기 제2 가열수단(60)은, 전류가 공급되어 상기 도가니(20)를 저항가열하며 중심으로 갈수록 높은 저항가열을 하는 흑연판인 것을 특징으로 하는 대구경 단결정 성장장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흑연판은 비저항값이 중심으로 갈수록 높은 것을 특징으로 하는 대구경 단결정 성장장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흑연판은 중심으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 대구경 단결정 성장장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가열수단(50)은, 고주파 전류가 공급되어 상기 도가니(20)를 유도가열하는 고주파 유도코일인 것을 특징으로 하는 대구경 단결정 성장장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 종자정홀더(23)에 종자정(2)을 부착시키는 종자정 부착단계(S10); 상기 종자정홀더(23)를 도가니(20) 내의 상부에 배치고정시키는 홀더 인입단계(S20); 상기 도가니(20) 내에 원료(1)를 장입시키는 원료 장입단계(S30); 상기 원료(1)를 승화시켜 상기 종자정(2)에 부착시켜 단결정으로 성장시키도록, 제1 가열수단(50)으로 상기 도가니(20)를 가열하는 제1 가열단계(S40); 및 상기 도가니(20)의 수평온도편차를 차단하도록 제2 가열수단(60)으로 상기 도가니(20)를 가열하는 제2 가열단계(S50);를 포함하며,
    상기 제2 가열단계(S50)에서, 상기 제2 가열수단(60)은 전류가 공급되어 상기 도가니(20)를 저항가열하는 저항가열 흑연판으로 이루어지며,
    상기 흑연판은 비저항값이 중심으로 갈수록 높은 것을 특징으로 하는 대구경 단결정 성장방법.
  9. 종자정홀더(23)에 종자정(2)을 부착시키는 종자정 부착단계(S10); 상기 종자정홀더(23)를 도가니(20) 내의 상부에 배치고정시키는 홀더 인입단계(S20); 상기 도가니(20) 내에 원료(1)를 장입시키는 원료 장입단계(S30); 상기 원료(1)를 승화시켜 상기 종자정(2)에 부착시켜 단결정으로 성장시키도록, 제1 가열수단(50)으로 상기 도가니(20)를 가열하는 제1 가열단계(S40); 및 상기 도가니(20)의 수평온도편차를 차단하도록 제2 가열수단(60)으로 상기 도가니(20)를 가열하는 제2 가열단계(S50);를 포함하며,
    상기 제2 가열단계(S50)에서, 상기 제2 가열수단(60)은 전류가 공급되어 상기 도가니(20)를 저항가열하는 저항가열 흑연판으로 이루어지며,
    상기 흑연판은 중심으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 대구경 단결정 성장방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 원료(1)가 탄화규소(SiC)인 경우, 4인치 이상으로서 결정다형이 6H-SiC(6H형 탄화규소) 또는 4H-SiC(4H형 탄화규소) 단결정으로 성장시키는 것을 특징으로 하는 대구경 단결정 성장방법.
KR1020120047611A 2012-05-04 2012-05-04 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법 KR101353679B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047611A KR101353679B1 (ko) 2012-05-04 2012-05-04 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047611A KR101353679B1 (ko) 2012-05-04 2012-05-04 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130124024A KR20130124024A (ko) 2013-11-13
KR101353679B1 true KR101353679B1 (ko) 2014-01-21

Family

ID=49853130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120047611A KR101353679B1 (ko) 2012-05-04 2012-05-04 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101353679B1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102163489B1 (ko) * 2013-12-05 2020-10-07 재단법인 포항산업과학연구원 탄화규소(SiC) 단결정 성장 장치
KR101673261B1 (ko) * 2014-12-24 2016-11-08 재단법인 포항산업과학연구원 Ｐ형 탄화규소 단결정 및 이의 성장방법
KR101724290B1 (ko) * 2015-11-19 2017-04-10 재단법인 포항산업과학연구원 탄화규소 단결정 성장장치
CN106435734B (zh) * 2016-12-09 2018-11-20 河北同光晶体有限公司 一种用于生长低缺陷碳化硅单晶的籽晶处理方法
JP6558394B2 (ja) * 2017-04-26 2019-08-14 トヨタ自動車株式会社 ＳｉＣ単結晶の製造方法及び製造装置
KR102475267B1 (ko) * 2017-11-30 2022-12-07 재단법인 포항산업과학연구원 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법
CN114540943B (zh) * 2022-03-08 2023-07-07 山东大学 一种大直径SiC单晶生长装置及生长方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05319996A (ja) * 1992-05-15 1993-12-03 Sanyo Electric Co Ltd 炭化ケイ素単結晶成長装置
JPH11335194A (ja) * 1997-12-26 1999-12-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体結晶およびその製造方法ならびに製造装置
KR20040084728A (ko) * 2003-03-27 2004-10-06 실트로닉 아게 실리콘 단결정, 결정된 결함분포를 가진 실리콘 단결정 및실리콘 반도체 웨이퍼의 제조방법 및 장치
KR20070057669A (ko) * 2005-12-01 2007-06-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 다중 구역 저항 가열기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05319996A (ja) * 1992-05-15 1993-12-03 Sanyo Electric Co Ltd 炭化ケイ素単結晶成長装置
JPH11335194A (ja) * 1997-12-26 1999-12-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体結晶およびその製造方法ならびに製造装置
KR20040084728A (ko) * 2003-03-27 2004-10-06 실트로닉 아게 실리콘 단결정, 결정된 결함분포를 가진 실리콘 단결정 및실리콘 반도체 웨이퍼의 제조방법 및 장치
KR20070057669A (ko) * 2005-12-01 2007-06-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 다중 구역 저항 가열기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130124024A (ko) 2013-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101353679B1 (ko) 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법
JP4388538B2 (ja) 炭化珪素単結晶製造装置
JP6111873B2 (ja) 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
CN107829134B (zh) 一种无需籽晶粘接技术的氮化铝单晶生长装置及方法
JP5580764B2 (ja) ＳｉＣ単結晶製造装置
JP2018030773A (ja) 単結晶成長に用いる装置
KR101458183B1 (ko) 탄화규소 단결정 성장 장치 및 방법
KR100975957B1 (ko) 대구경 고품질 탄화규소 단결정의 직경확장을 위한 단결정성장 장치 및 그 방법
JP2012193055A (ja) ＳｉＣ単結晶製造方法およびそれに用いる装置
KR101724290B1 (ko) 탄화규소 단결정 성장장치
KR101372710B1 (ko) 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법
JP2018140903A (ja) 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
KR102475267B1 (ko) 대구경 단결정 성장장치 및 이를 이용하는 성장방법
KR20130083653A (ko) 단결정 성장 장치
JP2018168052A (ja) 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法
US20140283735A1 (en) Method for growth of ingot
KR20120139398A (ko) 4Ｈ-ＳｉＣ단결정 성장방법 및 성장장치
JPH05178698A (ja) 炭化珪素バルク単結晶の製造装置及び製造方法
JP2017154953A (ja) 炭化珪素単結晶製造装置
KR20110012173A (ko) 두 개의 발열체를 이용한 대구경 탄화규소 단결정 성장 장치
JP5573753B2 (ja) ＳｉＣ成長装置
KR101350933B1 (ko) 단결정 성장 장치
KR101540377B1 (ko) 반절연 SiC 단결정, 성장방법 및 성장장치
WO2011135669A1 (ja) ＳｉＣ基板の作製方法
JP6501494B2 (ja) 炭化珪素単結晶インゴットの製造方法及び製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170110

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180112

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200115

Year of fee payment: 7